物理学简史(4)

牛顿提出的牛顿运动定律和万有引力定律为经典物理学奠定了稳固的基础，他和戈特弗里德莱布尼茨创建了微积分，给出一种新的高功能数学方法来研析物理问题。他为第一次科学革命画上了完美的终止符。物理学展现出两个独门特征：使用实验证据来检视物理定律、采用数学语言来表述物理定律。物理学逐渐发展进步，成为一门独立学科。
1.4
现代物理学
二十世纪初期，物理学者发现经典物理学存在著极严重的瑕疵：迈克生-莫立实验的零结果不符合经典物理学的预测，黑體辐射谱不符合热力学的预测，经典电磁学无法解释光电效应与原子光谱，放射性物质的物理性质貌似与经典物理学的决定论背道而馳。这些瑕疵给学术界带来了一场前所未有的考验，彻底地动摇了旧理论體系的基石，导致了二十世纪物理学两大理论體系相对论和量子力学的出现，进而开始了现代物理学的纪元。相对论和量子力学对于这些难题给出合理解答。不仅如此，物理学者应用相对论和量子力学于像原子、分子等等的微观系统，以及各种凝聚态宏观系统，从而更为深切地揭示大自然的工作机制，并且促进物质文明蓬勃发展。
2
核心理论
虽然物理学的研究范围十分广泛，物理学者时常会使用到某些物理学的核心理论。这些理论皆已通过很多不同实验的多次检验，并且对于自然现象的预测被认为足够准确，例如，经典力学的理论能够准确地描述物體的运动，但必须满足两个前提，一是物體尺寸超大于原子、二是物體运动速度超小于光速。 当今，这些核心理论仍旧是很热门的研究领域。例如，二十世纪后半期，即在牛顿（1642年–1727年）表述经典力学整整三个世纪之后，学者发现与创建了混沌理论，其揭示了力学系统的决定论可预测性是一个错误的观念。
这些核心理论大致包括于经典力学、量子力学、热力学、统计力学、电磁学、狭义相对论等等基础物理学领域，是进阶研究专门论题的重要工具。
2.1
经典物理学包括那些在二十世纪初已成熟的传统学术分支领域：经典力学、声学、光学、热力学、电磁学等等。
经典力学研究受力物體的运动状况。牛顿定律是经典力学的基础定律。经典力学分为静力学、运动学和动力学。静力学论述处于静力平衡的物體所感受到力与力矩。运动学描述物體的运动，完全不考虑力或质量等等影响运动的因素。动力学研究改变物體运动的因素与物體运动如何因此改变。按照表述方式的不同，经典力学又可分为向量力学与分析力学。向量力学着重于论述位移、速度、加速度、力等等向量间的关系，而分析力学则从受力物體运动时的拉格朗日量或哈密顿量来分析物體的运动行为。