物理学

物理学

物理学

物理学Physics

自然科学中的一个基础学科，研究物质运动一般规律和物质的基本结构。分实验物理学和理论物理学。实验物理学通过越来越精密的仪器设备观察各种条件下物质的运动形式。理论物理学以数学为工具建立模型，说明物质的运动规律，在此基础上为进一步实验提供线索。宏观物理学、微观物理学、经典物理学和现代物理学等术语指因研究对象的不同规模而形成的物理学的各个方面。宏观物理学，或称经典物理学，考察物质的整体，如固体、液体和气体，包括力学（以牛顿的理论为基础）、热学、电学和磁学(以库仑、安培、法拉第和麦克斯韦的发现为基础)和统计物理学的某些方面。微观物理学，或称现代物理学，研究物质的微观结构，如原子、分子、电子、核子和所谓基本粒子。
加拿大的首批物理学家产生于19世纪晚期，达尔豪西大学、多伦多大学、麦吉尔大学分别在1879年、1887年和1890年设立物理学教授职称。当时的物理学家主要从事教学。90年代，欧洲相继发现伦琴射线、放射性、电子等，大大鼓舞了加拿大物理学教授们的研究热情。达尔豪西大学最早开展物理学研究。1879年，马克格雷戈被任命为物理学教授，在其后的20年内共发表50篇论文和研究报告。麦吉尔大学由于著名英国放射物理学家卢瑟福的加盟，研究工作变得生气勃勃，在放射性和核物理方面有许多重要发现。1949年建立放射实验室，里面设有加拿大第一座回旋磁力加速器，R. E.贝尔任该实验室主任多年。麦吉尔大学形成第一个物理学家群体，产生许多驰名世界的物理学家。多伦多大学是加拿大物理学研究的另一个大本营。著名科学家麦克伦南主持下的物理实验室在20世纪初取得长足进展。同一时期E. F.伯顿主持着胶体物理的研究工作，并建成北美第一部高分辨率电子显微镜。在拉瓦尔大学，意大利物理学家F，提塞特开创了该大学物理教学与研究的新时期。1939年～1947年，研究工作异常活跃，主要研究领域是光学、原子物理、分子物理、核物理和理论物理。其他大学，如蒙特利尔大学、马尼托巴大学、不列颠哥伦比亚大学、西安大略大学、萨斯喀彻温大学、约克大学、滑铁卢大学等都有很强的物理学系和活跃的研究工作。在两次世界大战中，各大学的物理学教授和物理学系毕业生对战争的胜利做出了直接贡献。博伊尔则在海军部反潜分部主持超音速的实验工作。加拿大国家研究委员会在物理学研究中起主导作用。1928年，委员会在渥太华建立一座物理实验室，博伊尔任主任。第二次世界大战爆发以后，实验室迅速扩充。与战争直接相关的领域如核物理、反潜技术、扫雷装置、航空摄影、测距仪等的研究受到特别重视。战争结束时，相当一批物理学家散居于各地实验室或政府研究机关。这一情况直到1949年设立博士后制度才开始扭转。以后基础物理学和应用物理学重新把物理学家们集合到一起。在赫茨贝格、道格拉斯、拉姆齐、奥卡等物理学家的领导和努力下，加拿大光谱学的研究成果令世界瞩目。70年代以后，光谱学研究部合并到赫茨贝格主持的天文物理研究所。赫茨贝格研究所成立以后，基础物理和应用物理再一次联合起来。与此同时，加拿大也开展了物理学研究的国际合作。1942年，在加拿大国家研究委员会的主持下，加拿大和英国在蒙特利尔实施原子能联合计划，建成实验用重水铀核反应堆。1947年建成一个更大的反应堆，并新建一个加速器。物理学家的研究还在8个省级研究机构进行，其中以艾伯塔研究所历史最为悠久(1921年成立)。与其他工业发达国家相比，加拿大物理学的工业研究规模和水平都较低。许多较好的工业实验室都是美国跨国公司在加拿大的分公司建立的。美国无线电公司在加拿大设有研究与开发实验室有限公司。静电复印机研究中心加拿大有限公司是美国公司设在加拿大的又一个研究机构。19世纪晚期以前，理论物理学和实验物理学之间并无明确界限，物理学家常常是身兼二职，既搞理论又搞实验。随着实验手段的不断发展和数学分析的大量运用以及20世纪人类知识的迅速增长，理论物理学发展成一门独立的学科。20世纪理论物理学的重大进展都产生在欧洲，特别是德国和英国。技术主义和经验主义盛行的美洲大陆对理论物理学贡献很小。法西斯主义在欧洲的泛滥使爱因斯坦、费米、贝思等大量的科学家移居美国，使美国的理论物理学在一代人的时间内就在世界处于领先地位。1957年，加拿大物理学家协会成立理论物理学分会。高层大气和空间物理学研究离地球表面60千米以上太阳系边缘广大空间内物质的运动规律。1882年～1883年是首次国际北极年，欧洲物理学家组织了大规模的观察研究。1932年～1933年第二次国际北极年里，加拿大物理学家进行了有组织的极光研究，弄清了电离层异常与无线电干扰和北极水域航海罗盘偏离之间的相互关系。1957年，一个研究性火箭发射场在马尼托巴省丘吉尔市建立。在当年的国际地球物理年里，加拿大处于该领域研究的前沿。光学研究光的本性、发射、传播和接收等规律，光和其他物质的相互作用(如光的吸收、散射、光的机械作用和热、电、化学、生理效应等)及其应用。通常将光学分为几何光学和物理光学两部分。1971年，加拿大科学家赫茨贝格因在分子光谱学方面的主要贡献而荣获诺贝尔化学奖。激光的发现使光学产生了一次革命。加拿大国防研究所在利用横激大气二氧化碳产生激光方面做了开创性的工作。光学方面的最新进展是纤维光学及其应用。加拿大在该领域的研究属世界领先水平。世界上第一个光纤闭路电视系统首先在安大略省伦敦市开通。其他物理学的分支如地球物理、分子物理、核物理和凝聚态物理在加拿大也展开不同规模的研究工作。加拿大物理学家协会是全国性学术团体，1945年成立，有1800个会员和30个公司。该协会出版《加拿大物理》双月刊，设有协会奖章，每年颁发给在物理学领域做出杰出贡献的科学家。1970年又增设赫茨贝格奖章，奖励38岁以下的杰出中青年物理学家。加拿大法语区科学促进会1923年成立，用以推动魁北克省和整个法语区的科学研究，有会员2500人，每年举行一次大会，宣读1000余篇论文。多数物理学家同时还是美国物理学会的会员，并积极参加各种国际组织（如国际科学联合理事会和国际理论物理学与应用物理学联合会）。相当一批加拿大物理学家在国内外享有盛誉。赫茨贝格、达克沃思、威尔逊、沃温、贝尔先后担任加拿大皇家学会主席，巴辛斯基、贝尔、布罗克豪、道格拉斯、赫茨路易斯、利瑟兰等先后被吸收为英国皇家学会会员。

物理学

物理现象普遍存在于自然界中，物理学就是研究这种现象的性质和规律的科学。具体来说，物理学所研究的是宇宙间物质存在的基本形式、性质、运动及其转化，物质的内部结构、这些结构的组成单元及其相互作用，运动和转化的基本规律。物理学发现的基本规律带有普遍性，它适用于地球科学、生命现象、天文现象和化学现象，所以科学家认为物理学是自然科学基础学科中更为基础的一门学科。物质世界是一个相互联系的统一体，物质的各种存在形式、运动形态相互联系，因此，各个学科也相互渗透。物理学是由多个分支学科组成的科学体系。它包括：研究宏观物体做低速机械运动现象和规律的经典力学；研究热的产生、传导及物体处于热状态下性质的热学、热力学和经典统计力学；研究宏观电磁现象和客观物体电磁性质的经典电磁学、电动力学，研究光的运动、电磁本性及光与物质的相互作用的光学；研究时间空间的物理性质的相对论；研究微观粒子的结构、运动规律、相互作用的量子力学，量子电动力学、量子统计力学；研究固体的性质，微观结构，及其内部运动与性质的关系的固体物理学，等等。物理学还渗透于其它自然科学之中，并产生了一系列交叉学科。物理学研究中建立的一些基本的概念、理论、实验手段、测试方法，也被用于其它学科。
发展技术和生产力的要求推动物理学发展，而物理学研究的重大突破直接导致生产技术的飞跃，引起技术革命，影响社会发展。物理学发展对军事技术有重大影响，同时它提出的许多理论对哲学发展起了很大的推动作用。