人类为什么要呼吸？因为维持生命需要吸入氧气，同时排出二氧化碳。为什么不是吸入二氧化碳，排出氧气？因为氧气与人体内的葡萄糖反应可以释放能量，为人类所利用。为什么氧化反应会释放能量？为什么地球上存在这么多氧元素？为什么宇宙中又能够形成氧元素……其实，在这么多为什么的背后，还会有无穷多为什么。
关于大自然，求知欲旺盛的人类，几乎每个人都会不断产生许多为什么。为了寻找答案，有时你要求助医学，有时你要贯通生物学，有时你要援引化学。不过，1979年诺贝尔物理学奖得主温伯格说，物理学的不同之处在于，如果你得到答案后继续追问为什么，连问几次之后，必然会将问题引入物理学的范畴，毕竟物理学是一门研究物质基本组构和运动规律的基础学科。从茹毛饮血、刀耕火种到遨游太空、探索宇宙，人类文明进程中的每一个足迹无不深深烙下物理学进展的印记。
牛顿的《自然哲学的数学原理》标志着现代物理学的开端
有物理学家曾自嘲，如果你让他研究鸡的特征，他会首先考虑真空中的球形鸡。这是因为物理学喜欢从令人眼花缭乱的现象中抽取最核心的部分，将复杂的问题转化成简单的模型。例如，物理学家会将物质不断分割，抽丝剥茧地分析最微小的基本粒子；又会将所观察的世界不断外延，高屋建瓴地研究最广袤的宇宙时空。物理学就是用这种特有的研究方式，涵盖了物质的组构及其运动规律的各个层次。
精确计时的铯原子钟（600万年才会误差1秒）
在物理学家的眼中，所有已知的世界都可以还原成时间、空间、物质（场、粒子）和能量等几个基本要素。它们间所有形式的互动都可以归结为万有引力、电磁力、弱力（在放射性衰变中起作用）和强力（在核反应中起作用）的相互作用。这些基本要素和基本相互作用就像计算机中的“0”、“1”和几条基本指令一样，通过千变万化的排列与组合，使它们呈现为固态、液态、气态或等离子态，可以化作导体、绝缘体、半导体或超导体，可以发声、发光、发热或发电，甚至可以生长、繁衍、拥有思想以及问为什么。
物理学是一门高度融合数学、理论和实验的学科，可以把看似无关的现象归纳成同一类理论，用抽象的数学语言书写理论的框架，再用严格的实验和观测检验理论预言，以期为我们了解大自然的法则提供真知灼见。例如，苹果下落和月亮转动都可以用万有引力来描述；根据牛顿的引力定律，人们又预言并发现了海王星的存在。在物理学中，这三个组成部分相得益彰，缺一不可。没有理论和实验，数学就是空中楼阁；没有数学和实验，理论就是空口无凭；没有数学和理论，实验就是无的放矢。只有将三者结合在一起，人类才能运筹帷幄之中，预言千里之外。
物理学的探索没有止境
基础物理学早已深入生活的每一个角落，可以说，生活中处处充满物理学原理。经典的热学、电以及电磁波、流体力学等物理学研究使得蒸汽机、各种电器和通信工具、飞机等得以发明，成为人类现代文明的柱石。而就现代物理来说，仅看一看诺贝尔物理学奖的获奖研究，我们就会发现运用物理学原理所推动的一系列技术创新已极大地改善了人类的生活方式。诸如运用原子核的放射性和磁共振的研究成果促成了医院里CT（X线计算机体层摄影）、PET（正电子发射计算机断层成像术）和其他一系列现代检测和治疗手段；晶体管、巨磁阻和光纤的研究又促成了大规模集成电路、大容量磁盘和互联网；激光、无线电、原子钟和相对论的研究则促成了工业控制、无线通信和卫星定位系统……可以想象，石墨烯、高温超导、量子操控、量子计算和量子通信，这些已初见端倪和仍在进行中的前沿物理学探究可望对人类的生存方式带来可喜的革命性的变化。
物理学的探究是没有止境的，因为我们每解决一个旧问题，又可以引入一系列新问题。尽管我们已经初步掌握了世界的基本组构和运动规律，却远远没有穷尽物质的所有可能形态，远远没有领会规律的基本内涵，更没有弄明白宇宙中占比很大的暗物质和暗能量。诸如基本粒子还可以进一步分割吗？时间和空间是连续的吗？宇宙的终极命运是什么？为什么我们的宇宙是这个样子？为什么不可以有另一个宇宙，拥有另外一种样子，甚至服从另外一套全新的物理学规律？更本质的问题还有：我们是谁？来自何处？欲往何方……看来，光物理学中的为什么已远不止十万个，我们可以永远追问下去。
有志于“赏天地之美而析万物之理”的青少年朋友们，任重而道远啊！（沈文庆）
物理学研究给我们的生活带来极大的便利
【微问题】你身边哪些现象可用物理学知识来解释？
【关键词】物理学 科学规律
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