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词条 四大力学
释义

理论物理四大力学由传统的《理论力学》、《电动力学》、《量子力学》和《热力学、统计物理》组成。

概论

理论物理四大力学由传统的《理论力学》、《电动力学》、《量子力学》和《热力学、统计物理》组成,它是本科生在普通物理的基础上,为了进一步把感性认识提高到理性认识而必须学习的基础理论课程,在物理系本科生的基础课教学中占有核心的地位。理论物理本身具有概念抽象、数学工具覆盖范围广的特点,其中理论力学以分析力学为核心,以完美的理论体系描述了粒子的机械运动,同时也为学习其它理论课程铺路。热力学与统计物理是凝聚态理论的基础理论,热力学总结了物质的宏观热现象(如压力、温度、体积的变化,物体间的能量转换等),而统计物理则从微观的观点(即认为物质由原子分子组成,这些粒子间存在着相互作用)对宏观热现象作出了解释。电动力学以麦克斯韦方程为核心,以简洁的理论形式,高度概括了与电和磁相关的物理现象(包括电磁波的传播)。而量子力学讲述支配微观世界的规律,由于在21世纪人类对自然界的探索(如对生物过程的研究)将更多、更深入地在微观的层次进行,量子力学的重要性是不言而喻的。

理论力学

主要内容

讨论经典力学问题。用分析力学(即拉格朗日力学和哈密顿力学)的观点处理牛顿力学问题,并加入混沌等较新的内容。

电动力学

主要内容

电动力学是研究电磁现象的经典的动力学理论,它主要研究电磁场的基本属性、运动规律以及电磁场和带电物质的相互作用。同所有的认识过程一样,人类对电磁运动形态的认识,也是由特殊到一般、由现象到本质逐步深入的。人们对电磁现象的认识范围,是从静电、静磁和似稳电流等特殊方面逐步扩大,直到一般的运动变化的过程。

(鉴于不同文献作者编写思路不尽相同,以下归纳仅供参考)。

第一部分 电动力学的基本理论

这部分系统阐述电动力学的基本原理、理论方法及其应用。先从几个守恒定律和电磁波的知识出发,对电磁相互作用的局域场论和电磁波性质形成一个整理的了解。接下来学习势的概念,及规范变换与规范不变性等相关理论,以及相对论电动力学,以便于与近代物理的衔接。

第二部分 介质电动力学

这部分是电动力学基本理论在介质中的应用.从物理本质上来说,各类介质显示出来的宏观电磁(光学)效应,尤其是非线性效应,决定于介质内部的微观结构和一定的外部条件(环境温度、作用场强和频率等),其中的动力学机制,只有通过量子理论才能解决. 经典电动力学结合一定的宏观唯象模型,只可以在某种程度上近似描述介质中的电磁现象.这部分主要包括:介质中的场方程和边值问题,有介质存在时电磁波的传播,以及电动力学对超导体、等离子体和晶体的电磁性质的描述.

量子力学

主要内容

量子力学是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科,它主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论,它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础。

量子力学的基本原理包括量子态的概念,运动方程、理论概念和观测物理量之间的对应规则和物理原理。

热力学与统计物理

主要内容

该部分是研究热运动的规律和热运动对物质宏观性质的影响。热力学是热运动的宏观理论,用“唯象”的方法,回避了宏观物体的微观结构,使用有限的宏观量(如温度、能量、体积、熵、比热等)来描述,这种描述的基础是能量守恒等几个来自实践经验的宏观基本规律(热力学第零~~第三定律)。统计物理是热运动的微观理论,它用统计的方法去处理复杂的微观运动,认为物质的宏观性质可看成是大量粒子运动的集体表现,宏观量是微观量的某种统计平均值。热力学和统计物理是针对宏观和微观这两个极端情形发展起来的,是相辅相成的。

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更新时间:2024/11/15 14:21:53