物理学の分野

物理学の主要分野の領域

物理学は物理宇宙に関する理論の構築と実験的検証を目指す科学の分野である。

古典力学

主要な記事。 古典力学および力学

古典力学は、物体に作用する力の物理学のモデルであり、固体、気体、流体の挙動を記述するサブフィールドを含みます。 これは、しばしばアイザック-ニュートンと運動の彼の法則の後に “ニュートン力学 “と呼ばれています。 また、ハミルトン法やラグランジュ法に代表される古典的なアプローチも含まれる。

古典力学には、静力学、動力学、運動学、連続体力学（流体力学を含む）、統計力学など、多くの分科があります。

熱力学と統計力学

Main articles: 熱力学と統計力学

ファインマン物理学講義の最初の章は、原子の存在について、ファインマンは、他のすべての知識が失われた場合でも、そこから簡単に科学が発生することができます物理学の最もコンパクトなステートメントと考えられている。

熱力学は、温度、圧力、および体積の変化が巨視的スケールの物理システムに及ぼす影響と、熱としてのエネルギー伝達を研究します。

ほとんどの熱力学的考察の出発点は、エネルギーが物理システム間で熱または仕事として交換されることを仮定した熱力学の法則です。

熱力学の考察の出発点は、熱力学の法則です。これは、エネルギーが熱または仕事として物理システム間で交換されることを仮定しています。 熱力学では、大きな集合体である物体間の相互作用を研究し、分類している。 その際、中心となるのが「系」と「周囲」という概念である。 システムは粒子で構成され、その平均運動がシステムの特性を決定し、その特性は状態方程式によって互いに関連づけられる。 特性は組み合わせて内部エネルギーや熱力学的ポテンシャルを表すことができ、平衡状態や自発的プロセスの条件を決定するのに有効である。

電磁気学とフォトニクス

∇・D = ρ f ∇・B = 0 ∇ × E = – ∂ B ∇ × H = J f + ∂ D ∂ t {displaystyle {} begin{aligned}

{} ∇・B ∇・B = 0 ∂ D ∂ T = 0 ∇ ∇ ∂ D ∂ B = 0 ∇ ∂ B = 0 ∇ ∂ B = 0&

nabla \cdot \mathbf {D} =rho _{f}\&nabla \cdot \mathbf {B} =0&nabla \times \mathbf {E} =-…{frac {partial \mathbf {B}}. }{partial t}}& Thanabla \times {H} = Matthbf {J} _{f}+{frac {partial \mathbf {D}}. }{partial t}} end{aligned}}}

マックスウェルの電磁気学の方程式

主な記事。 電磁気学

電子、電気媒体、磁石、磁場、光の一般的な相互作用の振る舞いを研究するもの。 光学

相対論的力学

特殊相対性理論は、電磁気学や力学との関係を享受しています。つまり、力学における相対性の原理と定常作用の原理を用いて、マクスウェル方程式を導くことができ、またその逆も可能です。

特殊相対性理論は1905年にアルベルト・アインシュタインの論文「動く物体の電気力学について」において提唱されたものであります。 論文のタイトルは、特殊相対性理論がマクスウェル方程式と古典力学の間の矛盾を解決することに言及している。 この理論は、2つの仮定に基づいている。 (1）物理法則の数学的形式はすべての慣性系で不変であること、（2）真空中の光速は一定で光源や観測者に依存しないこと、である。

一般相対性理論は、1915/16年にアルバート・アインシュタインが発表した幾何学的な重力理論である。 特殊相対性理論、ニュートンの万有引力の法則、重力が空間と時間の曲率で記述できるという洞察を統一したものである。 一般相対性理論では、時空の湾曲は物質と放射線のエネルギーによって生じる。

量子力学、原子物理学、分子物理学

最初のいくつかの水素原子電子軌道は断面図で色分けされて表示され、電子軌道を形成しています。

量子力学は、原子および素粒子系とそれらの相互作用を扱う物理学の一分野で、すべての形態のエネルギーが「量子」と呼ばれる離散単位または束で解放されるという観察に基づいています。 量子力学では、素粒子の特徴を波動関数で理解し、確率的・統計的に計算することができる。

たとえば、原子によって放射または吸収される光 (電磁波) は、その原子が表す化学元素に関連する線スペクトルから分かるように、特定の周波数 (または波長) しか持ちません。 これは、原子の電子がある特定のエネルギー値（準位）を持つことができるためで、電子がある準位から別の準位に変化すると、そのエネルギー差に正比例した周波数の光量子が放出・吸収されるからである。

1924年、ルイ・ド・ブロイは、光の波が粒子のような性質を示すことがあるだけでなく、粒子もまた波のような性質を示すことがあると提唱しました。

1924年、ルイ・ド・ブロイは、光の波が粒子のような性質を示すことがあるだけでなく、粒子が波のような性質を示すこともあると提唱しました。 シュレーディンガーの波動力学（1926年）は、波動関数という数学的実体を用いて、空間上のある地点に粒子が存在する確率を計算するもので、この波動関数を用いて、粒子がある地点に存在する確率を計算する。 ハイゼンベルクの行列力学（1925年）は、波動関数や同様の概念に言及していないが、シュレーディンガーの理論と数学的に等価であることが示された。 この原理は、ある特定の測定の精度に絶対的な理論的限界を設けるもので、その結果、それまでの科学者が仮定していた、ある系の物理状態を正確に測定し、それを用いて将来の状態を予測するという考えは放棄されなければならなくなったのである。 量子力学は、ポール・ディラックの定式化によって相対性理論と結合された。 その他の発展には、量子統計学、荷電粒子と電磁場の相互作用に関する量子電気力学、およびその一般化である場の量子論が含まれます

弦理論

万物の理論の候補として、一般相対性理論と量子力学を組み合わせて一つの理論にしたものです。 一般相対性理論と量子力学を組み合わせて一つの理論にしたもので、小さなものから大きなものまでの性質を予測することができる。

光学と音響

光学は、反射、屈折、回折、干渉などの光の運動に関する学問です。

音響学は、さまざまな媒質における機械的な波の研究を含む物理学の一分野です。

物性物理学

凝縮相における物質の物理的性質の研究

高エネルギー素粒子物理学と原子核物理学

素粒子物理学は粒子の性質を研究し、原子核物理学は原子核を研究しています

宇宙論

宇宙論は、宇宙がどのように生まれたか、そして最終的な運命を研究します。

学際的な分野

部分的に独自の科学を定義する学際的な分野には、例えば次のようなものがあります。

• 農業物理学は、農学と物理学の境界をなす科学の一分野です
• 天体物理学は、天文学における天体の特性や相互作用を含む宇宙の物理です
• 生物物理学は、生物プロセスの物理的相互作用を研究します。
• 化学物理学、化学における物理的関係の科学
• 計算物理学、物理システムへのコンピュータと数値メソッドのアプリケーション
• 経済物理学、経済の科学における物理プロセスとその関係を扱う
• 環境物理学、生物とその環境の間の相互作用の測定と分析に関する物理の一分野
• 物理と工学の複合分野であるエンジニアリング物理。
• 地球物理学、私たちの惑星の物理的関係の科学
• 数理物理学、物理的問題に関連する数学
• 医学物理学、予防、診断、治療への医学における物理のアプリケーション
• 物理化学、物理化学の科学で物理プロセスとそれらの関係を扱っています。
• physical oceanography, is the study of physical conditions and physical processes within the ocean, especially the motions and physical properties of ocean waters
• psychophysics, the science of physical relations in psychology
• quantum computing, the study of quantum-mechanical computation systems.
• sociophysics or social physics, is a field of science which uses mathematical tools inspired by physics to understand the behavior of human crowds

Summary

The table below lists the core theories along with many of the concepts they employ.

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