閔考斯基時空
（1864－1909）发现狭义相对论在利用闵可夫斯基时空这一四维空间时更容易理解。]] 闵可夫斯基时空（）又称闵可夫斯基空间（），在数学物理学中是指由三维欧几里德空间与时间组成的四维流形，其中任意两个事件之间的时空间隔与所依照的惯性系无关。尽管由猶太裔德國數學家赫尔曼·闵可夫斯基一开始是为了电磁理论的麦克斯韦方程组而发展这一理论，但闵可夫斯基时空的结构却可以从狭义相对论的公设直接推出。 闵可夫斯基空间与阿尔伯特·爱因斯坦的狭义相对论紧密…
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電荷
在電磁學裡，電荷（electric charge，q，Q）是物质的一种物理属性，其导致物质置于电磁场中时会受到力的作用。电荷也是某些基本粒子的内秉属性。依情况，物质可以带电荷，也可以不带电荷；同理，物体或粒子可以带电荷，也可以不带电荷。 带有电荷的物质，称为带电物质（charged matter）；带有电荷的物体或粒子，分别称为带电物体（charged object）、带电粒子（charged particle）。而电荷载体（elect…
擬設
擬設（）是數學和物理學術語。意思是先作出一個假設，並且按照這個假設去進行一系列的演算，用所得到的結果來檢驗最初的假設是否成立。當一個問題難以用直接的方法解決的時候，擬設經常是解決問題的出發點。 實例 統計學上面想找出兩個量之間的關係，一般是先畫散點圖，如果散點圖上面的點大致分佈在一條直線附近，就會作出這兩個量有線性關係的擬設，根據線性模型用最小二乘法做一系列的計算，再用計算出來的相關係數檢驗究竟起初的假設是否成立。 參見 啟發法 假說 …
安培力定律
的磁場力。）]] 1 的電流 I_1\,\! ，通過磁場 B_1\,\! ，施加作用力 F_{12}\,\! 於電路 2 , 反之亦然。]] 在靜磁學中，安培力定律（Ampère's force law）描述了兩條載流導線之间的吸引力或排斥力，这些作用力称为安培力。安培力的物理起源是：两条载流导线的任一条都根据毕奥-萨伐尔定律产生磁场，而另一条则随之根据洛伦兹力定律感受到磁场力的作用。 此外，安培力另有较广义的定义，安培力是：磁场对放入…
物理对象
物理对象（physical object）其范畴包括“物体”，但定义更广，指在时空中占据位置，且具有物理属性（如：质量、能量、动量、电荷、自旋等）的实体或现象。物理对象含盖所有符合物理定律的实体、场与能量形态，例如：光子、电子、电磁场、引力波、时空本身。 物理实体（physical entity）相当于物理对象，但其更強調“本体存在”（本体论）；物理对象则可以是一个抽象的物理系统（认识论）。例如：「理想气体」是一个研究的物理对象，但它不…
刘维尔定理 (哈密顿力学)
在物理学中，刘维尔定理（）是经典统计力学与哈密顿力学中的关键定理。该定理断言相空间的分布函数沿着系统的轨迹是常数——即给定一个系统点，在相空间游历过程中，该点邻近的系统点的密度关于时间是常数。换一种表述，就是共轭相空间里，一个哈密顿系统的相体积不可压缩。 它以法国数学家约瑟夫·刘维尔命名。这也是辛拓扑与遍历论中的有关数学结果。 刘维尔方程 刘维尔方程描述了相空间分布函数（尽管数学中准确术语是测度，物理学家一般称为分布）的时间演变。考虑一…
頂數
頂數（，又稱），是一個表示粒子中頂夸克（t）與反頂夸克（）數量差異的味量子數： :T = n_\text{t} - n_\bar{\text{t}} 傳統上，頂夸克的頂數為 +1 ，反頂夸克的頂數則為 −1。「頂數」一詞不常被使用，多數物理學家會直接表示頂夸克數與反頂夸克數。 守恆 如同所有的味量子數， 頂數在强相互作用和电磁相互作用下守恆，在弱相互作用下則不守恆。然而，頂夸克極度不穩定，其半衰期小於 10−23秒，而這是强相互作用所需…
标量 (物理学)
。]] 物理学中，标-{}-量（）又称纯-{}-量、无向量，简言之，是只有大小而无方向的量；其精确定义为：纯量是可用實數表示的一個量，必须有大小（量值）且大多没有方向，此外还必须“不”符合向量的基本数学运算规则，尤其是「平行四边形定则」。 标-{}-量“scalar”，按字面的意思，是以标尺“scale”度量出的量。在数学中，又称为数量。 一般而言，純量就是数量，此稱法是為了区别于向量；但纯量与纯数还是不同，毕竟量不同于数。标量一般指“…
双缝实验中光子的动力学
双缝实验中光子的动力学描述了在双缝实验中，经典电磁波和其量子化的对应物——光子之间的关系。表面上，只要将经典场解释为光子的几率幅，光子的动力学似乎就能用经典的麦克斯韦方程组完全描述。然而，这种解释充满疏漏，并最终会导致矛盾的结论。也就是说，我们不能将电磁场看作是光子的波函数。主要原因在於，电磁场是物理实在的并且是可观测的；而从原理上说（即不管使用什么仪器），满足薛定谔方程的波函数都不是可观测量。从而，电磁场是一种物理实在的可观测场，而不…
波茲曼熵公式
在統計力學中，波茲曼熵公式（，亦稱波茲曼-普朗克方程，請勿與更一般的玻尔兹曼方程混淆，後者為一項偏微分方程）是一條機率方程，用以描述理想氣體的熵 S（亦寫作 S_\mathrm{B}）與多重性（通常記為 \Omega 或 W，即與氣體宏觀狀態相對應的實微觀狀態數）之間的關係： {{NumBlk|:|S = k_\mathrm{B} \ln W|1}} 其中 k_\mathrm B 為波茲曼常數（亦簡寫為 k），其值為1.380649 ×…
最小作用量原理
在物理學裡， 作用量原理（），或更精確地，平穩作用量原理（），是一種變分原理，當應用於一個機械系統的作用量時，可以得到此機械系統的運動方程式。這原理的研究引導出經典力學的拉格朗日表述和哈密頓表述的發展。卡爾·雅可比特稱最小作用量原理為分析力學之母。 在現代物理學裏，這原理非常重要，在相對論、量子力學、量子場論裏，都有廣泛的用途。在現代數學裏，這原理是莫爾斯理論的研究焦點。本篇文章主要是在闡述最小作用量原理的歷史發展。關於數學描述、推導和…
温度
氣體的溫度和它的原子移動時帶有的动能有密切關係]] 温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。溫度理論上的高極點是「普朗克溫度」，而理論上的低極點則是「絕對零度」。「普朗克溫度」和「絕對零度」都是無法通过有限步骤達到的。目前国际上用得较多的温标有摄氏温标（°C）、华氏温标（°…
熵
描寫為冰塊中分子分散性的増加]] '（Entropy）是一種測量在動力學方面不能做功的能量總數，也就是當總體的熵增加，其做功能力也下降，熵的量度正是能量退化的指標。熵亦被用於計算一個系統中的失序現象，也就是計算該系統混亂的程度。熵是一个描述系统状态的函数，但是经常用熵的参考值和变化量进行分析比较，它在控制论、概率论、数论、天体物理、生命科学等领域都有重要应用，在不同的学科中也有引申出的更为具体的定义，是各领域十分重要的参量。 熵的熱力學…
量子位能
量子位能（）是德布羅意量子力學的中心概念型式，在1952年首度由戴維·玻姆所提出。隨後在1975年由玻姆和詮釋為作用在粒子上的信息位能。量子位能又可稱為玻姆位能或量子玻姆位能。此處的potential是指位能（potential energy），因在哈密頓表述中，位能習慣寫為V，與電位V相同，因此稱只稱為potential。 玻姆和海利對於量子位能的概念詮釋導致物理學家開始注意到量子物理中最基本的新性質─非局域性（nonlocality…
楊-米爾斯理論
楊-米爾斯理論（）是一種基於SU(N)群的规范场论，在數學和物理學中有很重要的應用。例如，粒子物理學的標準模型是一種楊米論，有G = U(1) \times SU(2) \times SU(3)的規範。楊米作用量是 \mathcal{S}_{YM} = \frac{1}{2} \int -tr(F\wedge F)。 历史 在1953年，沃爾夫岡·泡利將五維的卡魯扎-克萊因理論拓展到六維。 但是，沒有證據表明，他推導了規範場的拉格朗日量…
對流
對流是指流體內部的分子運動，是熱傳與質傳的主要模式之一。熱對流（亦稱爲對流傳熱）是三種主要熱傳方式中的其中一種（另外兩種分別是熱傳導與熱輻射）。 概念 對流通常發生在流體內或流體和其他物質之間有溫度差時，因為溫度的差異會使得流體之間的密度不同，當流體增溫、體積膨脹、密度變小，便會逐漸上升，其位置由周圍溫度較低、密度較大的物質補充，補充之物質再增溫上升，周圍物質又來補充，如此循環不已，遂將熱量經流體之流動傳播到各處。質傳方面的例子如不同的…
廣義相對論中的數學入門
廣義相對論所使用的數學很複雜。牛頓的運動理論中，物體做加速度運動時，其長度和時間流逝的速率保持定值，這表示牛頓力學中的許多問題用代數就能解決。然而，相對論中的物體在運動速度接近光速時，長度和時間流逝的速率會有可觀的改變，這表示要計算物體的運動必須用上更多變數和複雜的數學，如向量、張量、偽張量、等概念。 向量與張量 向量 在數學、物理學及工程學中，歐幾里得向量（有時也稱為「幾何向量」、「空間向量」，或單稱「向量」）是同時有量值（長度）和方…
四維矢量
在相對論裏，四維向量（）是實值四維向量空間裏的矢量。這四維向量空間稱為閔考斯基時空。四維向量的分量分別為在某個時間點與三維空間點的四個數量。在閔考斯基時空內的任何一點，都代表一個「事件」，可以用四維向量表示。從任意慣性參考系觀察某事件所獲得的四維向量，通過勞侖茲變換，可以變換為從其它慣性參考系觀察該事件所獲得的四維向量。 本文章只思考在狹義相對論範圍內的四維向量，儘管四維向量的概念延伸至廣義相對論。在本文章內寫出的一些結果，必須加以修改…
零點能量
零點能量（可簡稱零點能）在物理學中是量子力學所描述的物理系統會有的最低能量，此時系統所處的態稱為基態；所有量子力學系統都有零點能量。這個辭彙起源於量子諧振子處在基態時，量子數為零的考量。 在量子場論中，這個辭彙和真空能量是等義詞，指空無一物的空間仍有一定能量存在，對一些系統可以造成擾動，並且導致一些量子電動力學會出現的現象，例如蘭姆位移與卡西米爾效應；它的效應可在納米尺度的元件直接觀測得到。 在宇宙論中，真空能量被視為宇宙常數的來源，與…
半导体
的價電帶與導電帶之間沒有距離，因此電子（紅色實心圓圈）可以自由移動。絕緣體的能隙寬度最大，電子難以從價電帶躍遷至導電帶。半導體的能隙在兩者之間，電子較容易躍遷至導電帶中。]] 半導體（, , ），是一种电导率在绝缘体至导体之间的物质或材料。在一定温度范围内，半导体的电荷载流子浓度会随着温度升高而增加，在宏观上表现为电导率上升、电阻率下降；而在绝对零度时，则成为绝缘体。依有无加入掺杂剂，半导体可分为：本征半导体、杂质半导体（n型半导体、p…