主题:物理学

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物理学是一门自然科学，注重于研究物质、能量、空间、时间，尤其是它们各自的性质与彼此之间的相互关系。物理学是关于大自然规律的知识；更广义地说，物理学探索分析大自然所发生的现象，以了解其规则。

物理学是最古老的学术之一。在过去两千年里，物理学与化学、天文学都曾归属于自然哲学。直到十七世纪科学革命之后，物理学才成为一门独立的自然科学。物理学与其它很多跨领域研究有相当的交集，如生物物理学、量子化学等等。物理学的疆界并不是固定不变的，物理学里的创始突破时常可以用来解释这些跨领域研究的基础机制，有时还会开启崭新的跨领域研究。

物理学是自然科学中最基础的学科之一。经过严谨思考论证，物理学者会提出表述大自然现象与规律的假说。倘若这假说能够通过大量严格的实验检验，则可以被归类为物理定律。但正如很多其他自然科学理论一样，这些定律不能被证明，其正确性只能靠着反复的实验来检验。

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在量子力学里，泡利不相容原理表明，两个全同的费米子不能处于相同的量子态。这原理是由沃尔夫冈·泡利于1925年通过分析实验结果得到的结论。例如，由于电子是费米子，在一个原子里，每个电子都拥有独特的一组量子数 $n,\ell ,m_{\ell },m_{s}$ ，两个电子各自拥有的一组量子数不能完全相同，假若它们的主量子数 $n$ ，角量子数 $\ell$ ，磁量子数 $m_{\ell }$ 分别相同，则自旋磁量子数 $m_{s}$ 必定不同，它们必定拥有相反的自旋磁量子数。换句话说，处于同一原子轨道的两个电子必定拥有相反的自旋方向。全同粒子是不可区分的粒子，按照自旋分为费米子、玻色子两种。费米子的自旋为半整数，它的波函数对于粒子交换具有反对称性，因此它遵守泡利不相容原理，必须用费米–狄拉克统计来描述它的统计行为。费米子包括像夸克、电子、中微子等等基本粒子。玻色子的自旋为整数，它的波函数对于粒子交换具有对称性，因此它不遵守泡利不相容原理，它的统计行为只符合玻色-爱因斯坦统计。任意数量的全同玻色子都可以处于同样量子态。例如，激光产生的光子、玻色-爱因斯坦凝聚等等。

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NGC 5866，因其形态扁长，俗称纺缍星系，是天龙座的一个S0-a型星系，距离地球4400万光年。视直径5.4角分，经测量其大小有6万光年。NGC 5866于1781年由皮埃尔·梅尚与夏尔·梅西耶共同发现，于1788年由威廉·赫歇尔单独发现。

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在分析力学里，施加于某物体的作用力，由于给定的虚位移，所做的机械功，称为虚功。以方程式表达，虚功 $\delta W$ 是

\delta W=\mathbf {F} \cdot \delta \mathbf {r}

；

其中， $\mathbf {F}$ 是作用力， $\delta \mathbf {r}$ 是虚位移。

虚功原理阐明，一个物理系统处于静态平衡（static equilibrium），当且仅当，所有施加的外力，经过符合约束条件的虚位移，所做的虚功的总合等于零。以方程式表达，

\delta W=\sum _{i}\mathbf {F} _{i}\cdot \delta \mathbf {r} _{i}=0

。

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你知道吗

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哪种吸引子是以美国数学、气象学家爱德华·洛伦茨的名字命名的
你知道DNA的双螺旋结构是通过什么学科确定的吗？
哪种理论可以用来研究固体材料的性质？
什么粒子是中性玻色子的超对称伴侣，而且是冷暗物质的热门候选？
量子力学、流体动力学、与热力学等等的偏微分方程时常用哪种坐标系来解析？
在流体动力学中，哪一组方程支配着无黏性流体的运动？
噪声都有哪些颜色？

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未解决的物理学问题

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超重黑洞：星系核球内的恒星的速度色散（velocity dispersion） $\sigma$ 与位于星系中心的超重黑洞的质量 $M$ 之间的经验关系，称为“质量-速度色散关系”：

M=\sigma ^{\alpha }

；

其中， $\alpha$ 是常数，大约为 $4.2-5.$ 。

质量-速度色散关系可以用来精确地计算超重黑洞的质量。但是，物理学者不清楚这关系的物理原因为何？

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从哪里开始

编辑 基础物理学：力学 | 热学 | 电磁学 | 光学

背景知识: 参看传记, 科学史, 和学院介绍.

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物理新闻

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2020年焦点新闻下列日期是新闻发布时间，而非事件发表或发现时间

10月6日，罗杰·潘洛斯、安德烈娅·盖兹和赖因哈德·根策尔因对于黑洞的杰出研究获得诺贝尔物理学奖。
6月15日，德国法兰克福大学教授研究团队做实验首次证实九十年前阿诺·索末菲提出的理论：当光子撞击到单独分子并且使其发射出电子时，该单独离子会朝着光源移动。
5月6日，欧洲南天天文台研究团队宣布，在恒星星系HD 167128观测到距今为止距离地球最近的黑洞。

2019年

10月8日，因为对于人们了解宇宙演化与地球在宇宙里的席位做出贡献，吉姆·皮布尔斯、米歇尔·麦耶和迪迪埃·奎洛兹获得2019年诺贝尔物理学奖。
7月31日，大型强子对撞机的超环面仪器实验团队找到光子与光子散射的确切证据，超过背景期望值8.2 个标准差。
7月15日，美国NIST研究团队发展成功当今最准确的时钟，Al⁺离子钟（英语：ion clock），准确度为10¹⁸分之一。
5月22日，阿贡国家实验室实验团队发现新超导材料三氢化镧（英语：lanthanum hydride），其临界超导温度为-23C，是至今为止最高温度。
4月10日，事件视界望远镜团队宣布，首次成功观测到在室女A星系中央的超大质量黑洞。
3月29日，麻省理工学院实验团队报告，暗物质实验ABRACADABRA 第一回合并未发现任何轴子存在的蛛丝马迹。
3月21日，雪城大学教授薛尔顿·斯同恩（英语：Sheldon Stone）的研究团队做实验证实，魅夸克的物质与反物质对于衰变具有不对称性，这可能是物质宇宙形成的重要因素。
3月15日，使用缈子探测器，塔塔基础研究学院（英语：Tata Institute of Fundamental Research）的研究团队发现，雷暴可以产生高达13亿伏特的电压！
1月3日，中国国家航天局的探测器嫦娥四号成功在月球背面南半部的冯·卡门环形山着陆。

物理学史上的6月

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1623年 6月19日，布莱兹·帕斯卡诞生。
1736年 6月14日，查尔斯·库仑诞生。
1773年 6月14日，托马斯·杨诞生。
1796年 6月1日，尼古拉·卡诺诞生。
1798年 6月，亨利·卡文迪许成功测定地球质量。
1824年 6月12日，尼古拉·卡诺发表了他的热机理论。
1831年 6月13日，詹姆斯·麦克斯韦诞生。
1871年 6月，麦克斯韦提出了他的麦克斯韦妖理想实验。
1902年 6月27日，赵忠尧诞生。
1905年 6月30日，爱因斯坦在德国《物理年鉴》发表《论动体的电动力学》一文。首次提出了狭义相对论。
1906年 6月8日，玛丽亚·格佩特-梅耶诞生。
1931年 6月，欧内斯特·劳伦斯在加利福尼亚大学伯克利分校建造了第一台粒子回旋加速器。
1995年 6月5日，埃里克·康奈尔、沃尔夫冈·克特勒和卡尔·威曼在实验天体物理联合研究所首次成功制得了玻色-爱因斯坦凝聚态物质，三人为此获得2001年的诺贝尔物理学奖。

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