帶微積分的物理學/導論/物理學

什麼是物理學？為什麼要學習物理學？物理學，首先，是一門實驗科學，就像自然科學和物理科學的許多分支一樣。當物理學家研究一種現象時，他們首先觀察自然界中的規律，提出關於規律如何發生的假設，並透過實驗來檢驗假設。因此，實驗是所有科學真理的唯一評判者。這與數學或某些哲學分支的工作方式形成對比，數學或某些哲學分支的工作方式是從公理或不言自明的真理開始，然後透過邏輯進行。

例如，在觀察物體下落運動後，伽利略·伽利雷假設物體下落的時間與其重量無關。然後，據傳他透過從比薩斜塔上掉落兩個大小相同、形狀相同的物體，一個由金屬製成，另一個由木頭製成，來檢驗他的假設。此外，在觀察懸掛的燈的運動時，他發現燈在來回擺動時，完成一次擺動所需的時間是恆定的，他提出假設：擺的週期（完成一次擺動所需的時間）與擺幅（擺動的幅度）無關，他也透過測量不同擺幅擺的週期來檢驗這個假設，其他條件相同。 ^{事實上，他根據這個假設發明了現在著名的座鐘。}

請注意，觀察或檢驗假設需要對時間和距離進行準確的測量。我們將在第 0 部分中很快回到這個主題。

那麼，既然所有的科學都是這樣運作的，物理學如何與其他科學區分開來呢？物理學的一個區別在於，物理學的目標始終是發現支配我們宇宙的基本規律。物理學家不會簡單地說，“物體下落所需的時間與其重量無關”，而是尋找更深層次的潛在規律來解釋這種現象以及自然界中其他類似的現象（在這種情況下，潛在規律是牛頓萬有引力定律）。因此，有些人將物理學描述為“逆向工程宇宙”。

這就是物理學與其他科學的不同之處，也是為什麼所有科學家和工程師（不僅僅是計劃從事物理學職業的學生）都需要學習物理學。

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