必修課程介紹
《普通物理》 |
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「物理」是一門相當古老的科學,我們如果從牛頓(Newton) 開始算起的話,至今已有三百多年的歷史了,而其中可說是人才輩出,門類紛陳。比如有:法拉第(Faraday)及馬克士威爾(Maxwell)等人發展的電磁學;克勞休司(Clausius)及波茲曼(Boltzmann)等人所發展的熱學、統計力學以及其他的一些像光學、聲學、流體力學等的古典物理。到了二十世紀,由於出了像愛因斯坦(Einstein)這樣不世出的奇才,在他的影響之下,整個的物理世界更產生了天翻地覆的變革。相對論及量子論是近代物理的兩大柱石,它們的發展不僅改變了人類對於自然界的認識,同時更使我們的日常生活產生前所未有的變化。我們舉其大者而言,比如:半導體物理的研究,促進了電腦的飛快進步,如今已成為大部分人生活中不可片刻分離的一部份了。而不用說的是,核子物理的研究更使整個人類籠罩在原子彈的陰影之下。 「普通物理」這門課的要旨其實並不在傳授門類紛陳的物理知識,而在藉由這些經過千錘百鍊,耳熟能詳的例子,一再的提示其背後的物理方法,也就是所謂的「科學方法」。這些對於生活在現今社會的人而言,其實是非常重要的。 至於,對於在大學中學習的學生而言,物理則是一種基礎的科目,許多別的科系的課程,都可以說是廣義的應用物理。因此學好物理知識與方法,實為學好這些專業科目的先決條件。尤其,對於應數系的學生來說,物理更有其特殊的意義。因為我們可以說,至少就十九世紀以前的數學而言,很多都是因為研究物理的需求而發展出來的。最顯著的例子就是微積分,這是牛頓為了要解決天體運動的問題所發展出來的一門最重要的數學。事實上,時至今日二十世紀的盡頭,這種數學及物理相互依存的現象還是存在著,物理(比如超弦理論)仍然繼續提供著數學家靈感和動機。 由此觀之,對於物理這一門學科做通盤的認識是非常有用而且必要的。但是物理這一門學科,它的內涵實在是浩瀚無比,而且也較艱深。所以如何做適當的取材及規劃,是教授和學習「普通物理」這一門課的大挑戰。一般而言,現在「普通物理」的教材包括了:質點力學、流體力學、波動、熱學、電磁學、相對論、量子論、原子物理、固態物理及基本粒子等。至於取材的比重多寡及深淺,又會隨著不同的課本、不同的科系會有很大的差異。但是不論如何,這些物理知識的吸收學習,不僅會對於日後的學習會有很大的助益,而且也是作為一個現代人所必備的常識。 「普通物理」這一門課,很多人以為是「高中物理」的重複學習;只是在內容的廣度或就程度的深度而言,比「高中物理」加強很多而已,故在學習初期並不在意,等到意識到認知的真正落差時,往往已無法跟上進度,殊為可惜。
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