物理学的内容与特点以及基本规律

物理学科作为一门基础学科，推动了其他学科诸如天文学、化学、生物学、地学、医学、农业科学等的发展，其表现在物理学基础研究过程中形成和发展起来的基本概念、基本理论、基本实验手段和精密测量方法等都是可以被其他学科所直接采用的。随着各科学科不断的融合，随之产生了一些新的交叉学科，比如化学物理、地球物理、生物物理、大气物理、海洋物理、天体物理等。

随着科技的发展，物理学也不断细化，产生新的分支学科。物理学科的分支学科有：理论物理、原子和分子物理、凝聚态物理、等离子体物理、声学、光学、无线电物理以及粒子物理与原子核物理等。

一、理论物理

理论物理是从理论上探索自然界未知的物质结构、微观相互作用和物质运动的基本规律的学科。它是一个国家科学素养发展水平的直接反映。理论物理的研究领域涉及粒子物理与原子核物理、统计物理、凝聚态物理、宇宙学等。它是物理学个分支学科的基石，包含了几乎各分支学科的所有理论研究。

理论物理是在实验现象的基础上，以理论的方法和模型研究基本粒子、原子核、原子、分子、等离子体和凝聚态物质运动的基本规律，解决科学本身和高科技探索中提出的基本理论问题。

二、凝聚态物理

凝聚态物理学是从微观角度出发，研究由大量粒子（原子、分子、离子、电子）组成的凝聚态的结构、动力学过程及其与宏观物理性质之间的联系的一门学科。凝聚态物理是固体物理的外向延拓。凝聚态物理的研究对象有晶体、非晶体与准晶体等固相物质，也包含稠密气体、液体以及介于液态和固态之间的各类居间凝相，例如液氦、液晶、熔盐、液态金属、电解液、玻璃、凝胶等。凝聚态物理学随着技术的发展出现了很大的突破，已经形成了超越固体物理学研究的理论体系。伴随着新的分支学科不断涌现，从而使凝聚态物理学成为当前物理学中最重要的分支学科之一。目前凝聚态物理学正处在发展的兴旺时期。并且，由于凝聚态物理的基础性研究往往与实际的技术应用有着紧密的联系，凝聚态物理学的成果是一系列新技术、新材料和新器件，在当今世界的高新科技领域起着关键性的不可替代的作用。近年来凝聚态物理学的研究成果、研究方法和技术日益向相邻学科渗透、扩展，有力地促进了诸如化学、物理、生物物理和地球物理等交叉学科的发展。

三、原子与分子物理

原子分子物理学研究原子分子结构、性质、相互作用和运动规律。现代物理学是伴随着对原子分子物理研究而开始的，也是它打开了微观世界的大门。原子、分子和团簇是物质结构从微观过渡到宏观过程的必经层次和桥梁。从天体到凝聚态、等离子体，从化学到生命过程都与原子分子的研究密切相关。它渗透面宽，基础性强，应用广泛。它不但为物理学各分支学科提供理论基础，而且在能源、材料、环境、医学和生命科学以及国防研究中发挥着重要作用。

原子与分子物理学研究原子结构与原子光谱，分子结构与分子光谱，原子分子与电磁场的相互作用，原子分子的非线性光学性质，物理学基本定律的验证和基本物理学常数的精密测量等。

四、光学

光学是研究光辐射的性质及其与物质相互作用的一门基础学科。光学既是一门古老的学科，又是现代具有新生活力的学科。这主要是因为激光的问世，为光学的研究开启了新纪元。使光学再度成为人类探索大自然奥秘的主要手段及前沿学科，带动了科学技术和工业的革命性变化。激光为人类提供了性能奇特的相干光源，一系列新的光学分支如非线性光学、量子光学、光电子学、原子光学等随之不断涌现。激光与其他技术的结合又生成了新的交叉学科，如激光化学、激光生物学、激光医学、光量子信息科学等。激光的应用也越来越广泛，从核聚变、光通信、光信息处理到印刷、记录技术等。近年来飞秒高功率激光、X射线激光、光集成、光纤技术、激光冷却、光量子通信、量子计算机和量子密码术飞速发展，使光学的地位与日俱增。

光学主要研究光的产生、传输与探测规律，光与原子、分子、凝聚态物质、等离子体相互作用的线性和非线性光学过程及光谱学特征，研究光学与其它学科交叉的有关问题及应用。

五、等离子体物理学

等离子体物理学主要研究等离子体的整体形态和集体运动规律，等离子体与电磁场及其他形态物质的相互作用。等离子体是宇宙中最广泛存在的物质状态，认识和掌握各种条件下等离子体运动规律是人类认识宇宙中各种现象的基本前提。所以，等离子体物理是研究太阳、恒星、行星际介质和银河系的基石之一。等离子体物理作为物理学一门年轻的分支学科，正展现它的活力和价值。(www.zuozong.com)

等离子体物理学研究为能源的解决带来希望。通过受控核聚变来发展用之不竭的清洁能源成为人类摒弃石油能源、煤炭能源等旧的污染能源的不二选择。然而，聚变概念的改进和聚变实验堆的优化均要求改善约束和加热等离子体的方法。掌握高温等离子体的运动规律是实现受控聚变的关键。

等离子体物理学研究太阳等离子体热核能量的输出和传输，研究磁层和电离层中能量的转化和分配，对于保障地球环境有深远的意义；空间等离子体物理学研究能为保障航天安全和空间应用的正常进行提供理论依据；研究电离层等离子体环境及其对电波传播的影响，能够起着保障和改善通信、导航和授时精度的重要作用。

诸如微电子、半导体、材料、航天、冶金等都离不开等离子体加工处理技术。而等离子体技术在灭菌、消毒、环境污染处理、发光和激光的气体放电、等离子体显示、表面改性、同位素分离、开关和焊接技术等等方面的应用创造了极大的经济效益。

等离子体物理学研究还涉及一些高技术开发领域，如相干辐射源的研制和粒子加速器。这些项目已在能源、国防、通信、材料科学和生物医学中显现出不可替代的作用。

等离子体物理学还提出了一些带有共性、密切相关的基本问题，诸如波和粒子相互作用与等离子体加热、混沌、湍流和输运、等离子体鞘层和边界层、磁场重联和发动机效应等。这些问题构成了等离子体物理未来进一步发展的核心部分。

六、声学

声学主要研究声波的产生、接受机理和其在各种媒质中的传播规律与相互作用原理。近代主要有非线性声学、声与光、声与热等，它们与近代物理学的其他分支有密切的关系。声学与电子学、计算技术、信息科学等均有交叉领域，它是一门交叉性极强的边缘学科。声学的研究应用渗透到国民经济、国防建设、科学研究乃至文化艺术的不同的领域，既致力于当今科学的前沿领域又重视应用基础研究。声学成为与前沿科学、高新技术一样的不可或缺的应用学科。声学还分为不同的研究分支，如非线性声学、光声科学、超声学、环境声学和电声学、语音信号声学。

七、无线电物理

电磁场和波是自然界最基本的物理现象。电磁场和波的研究为现代电子信息科学技术提供了应用方面的技术。无线电物理研究电子信息科学技术中电磁场和波与物质相互作用和信息传输的理论、方法及技术。无线电技术是现代电子信息科学的基础，在电子高科技中有极为广泛的应用。例如，现代高频高速电子技术、空间和城市无线通信、雷达与天线技术、广播与电视、光声电耦合技术、电磁兼容技术、微波超导、新型复合材料诊断、生物医学电子工程、地球物理能源资源探测、射电天文等，都是无线电物理的研究领域。

无线物理研究的具体范围有电磁场与微波、天线与电波传播、复杂系统中电磁散射辐射与传输、空间遥感理论与技术、计算电磁和计算电子学、通信中的波传输、数字传输理论与技术、毫米波理论与测量技术、微波超导、微波等离子体等。

八、粒子物理与原子核物理

本学科研究粒子（重子、介子、轻子、规范粒子和夸克等）和原子核的性质、结构、相互作用及运动规律，探索物质世界更深层次的结构和更基本的运动规律。粒子物理和核物理的研究处于整个物理学研究的最前沿。由于宇宙中大量核过程的存在，这门学科对于认识物质世界宏观极端，即天体的形成和演化的规律起着重要的作用。粒子物理和核物理的实验研究对极为精密和极为复杂的仪器设备以及先进实验术的需求是高新技术发展的推动力之一。由于各种大型加速器的建立和各种新型探测技术的发展，以及基于规范场理论（QCD）的创立，我们能够从夸克和胶子的动力学出发来研究强相互作用、强子和原子核结构以及新的强子物质的形成和性质。高能重粒子碰撞形成的极高温度和密度条件下可能产生的强子物质，即夸克－胶子等离子体的研究，对QCD为基础的新的强子态的研究，对超新星爆炸核物理的研究，对新元素的合成，奇异核的产生及原子核的超形变和高自旋态的研究，以及对QCD非微扰问题的研究等引起了人们广泛的关注。随着对这些具有挑战性的问题的深入了解，人类对物质世界更深层次的结构和运动规律的认识必将进一步深化。

原子核物理和粒子物理主要研究范围包括：原子核物理和粒子物理的理论研究和实验研究；原子核物理与粒子物理同其他学科交叉领域的研究。