涉及到能源、航空、航天、机械、建筑、水利、矿山建设直到安全防护等各个领域。当然,工程技 术问题常常是综合性的问题,还需要许多学科进行综合硏究,才能完全解决。 机械运动中,很普遍的一种运动形式就是振动和波动。声学就是硏究这种运动的产生、传播、 转化和吸收的分支学科。人们通过声波传递信息,有许多物体不易为光波和电磁波透过,却能为声 波透过;频率非常低的声波能在大气和海洋中传播到遥远的地方,因此能迅速传递地球上任何地方 发生的地震、火山爆发或核爆炸的信息;频率很髙的声波和声表面波已经用于固体的硏究、微波技 术、医疗诊断等领域;非常强的声波已经用于工业加工等。 热学、热力学和经典统计力学 热学是研究热的产生和传导,研究物质处于热状态下的性质及其变化的学科。人们很早就有冷 热的概念。对于热现象的研究逐步澄清了关于热的一些模糊概念(例如区分了温度和热量),并在此 基础上开始探索热现象的本质和普遍规律。关于热现象的普遍规律的硏究称为热力学。到19世纪, 热力学已趋于成熟。 物体有内部运动,因此就有内部能量。19世纪的系统实验研究证明:热是物体内部无序运动的 表现,称为内能,以前称作热能。19世纪中期,焦耳等人用实验确定了热量和功之间的定量关系, 从而建立了热力学第一定律:宏观机械运动的能量与内能可以互相转化。就一个孤立的物理系统来 说,不论能量形式怎样相互转化,总的能量的数值是不变的,因此热力学第一定律就是能量守恒与 转换定律的一种表现。 在卡诺研究结果的基础上,克劳修斯等科学家提出了热力学第二定律,表达了宏观非平衡过程 的不可逆性。例如:一个孤立的物体,其内部各处的温度不尽相同,那么热就从温度较高的地方流 向温度较低的地方,最后达到各处温度都相同的状态,也就是热平衡的状态。相反的过程是不可能 的,即这个孤立的、内部各处温度都相等的物体,不可能自动回到各处温度不相同的状态。应用熵 的概念,还可以把热力学第二定律表达为:一个孤立的物理系统的熵不会着时间的流逝而减少,只 能增加或保持不变。当熵达到最大值时,物理系统就处于热平衡状态 深入研究热现象的本质,就产生了统计力学。统计力学应用数学中统计分析的方法,研究大量 粒子的平均行为。统计力学根据物质的微观组成和相互作用,研究由大量粒子组成的宏观物体的性 质和行为的统计规律,是理论物理的一个重要分支。 非平衡统计力学所研究的问题复杂,直到20世纪中期以后才取得了比较大的进展。对于一个包 含有大量粒子的宏观物理系统来说,系统处于无序状态的几率超过了处于有序状态的几率。孤立物 理系统总是从比较有序的状态趋向比较无序的状态,在热力学中,这就相应于熵的增加 处于平衡状态附近的非平衡系统的主要趋向是向平衡状态过渡。平衡态附近的主要非平衡过程 是弛豫、输运和涨落,这方面的理论逐步发展,已趋于成熟。近20~30年来人们对于远离平衡态的 物理系统,如耗散结构等进行了广泛的研究,取得了很大的进展,但还有很多问题等待解决。 在一定时期内,人们对客观世界的认识总是有局限性的,认识到的只是相对的真理,经典力学 和以经典力学为基础的经典统计力学也是这样。经典力学应用于原子、分子以及宏观物体的微观结 构时,其局限性就显示出来,因而发展了量子力学。与之相应,经典统计力学也发展成为以量子力 学为基础的量子统计力学。涉及到能源、航空、航天、机械、建筑、水利、矿山建设直到安全防护等各个领域。当然，工程技 术问题常常是综合性的问题，还需要许多学科进行综合研究，才能完全解决。 机械运动中，很普遍的一种运动形式就是振动和波动。声学就是研究这种运动的产生、传播、 转化和吸收的分支学科。人们通过声波传递信息，有许多物体不易为光波和电磁波透过，却能为声 波透过；频率非常低的声波能在大气和海洋中传播到遥远的地方，因此能迅速传递地球上任何地方 发生的地震、火山爆发或核爆炸的信息；频率很高的声波和声表面波已经用于固体的研究、微波技 术、医疗诊断等领域；非常强的声波已经用于工业加工等。 热学、热力学和经典统计力学 热学是研究热的产生和传导，研究物质处于热状态下的性质及其变化的学科。人们很早就有冷 热的概念。对于热现象的研究逐步澄清了关于热的一些模糊概念(例如区分了温度和热量)，并在此 基础上开始探索热现象的本质和普遍规律。关于热现象的普遍规律的研究称为热力学。到19世纪， 热力学已趋于成熟。 物体有内部运动，因此就有内部能量。19世纪的系统实验研究证明：热是物体内部无序运动的 表现，称为内能，以前称作热能。19世纪中期，焦耳等人用实验确定了热量和功之间的定量关系， 从而建立了热力学第一定律：宏观机械运动的能量与内能可以互相转化。就一个孤立的物理系统来 说，不论能量形式怎样相互转化，总的能量的数值是不变的，因此热力学第一定律就是能量守恒与 转换定律的一种表现。 在卡诺研究结果的基础上，克劳修斯等科学家提出了热力学第二定律，表达了宏观非平衡过程 的不可逆性。例如：一个孤立的物体，其内部各处的温度不尽相同，那么热就从温度较高的地方流 向温度较低的地方，最后达到各处温度都相同的状态，也就是热平衡的状态。相反的过程是不可能 的，即这个孤立的、内部各处温度都相等的物体，不可能自动回到各处温度不相同的状态。应用熵 的概念，还可以把热力学第二定律表达为：一个孤立的物理系统的熵不会着时间的流逝而减少，只 能增加或保持不变。当熵达到最大值时，物理系统就处于热平衡状态。 深入研究热现象的本质，就产生了统计力学。统计力学应用数学中统计分析的方法，研究大量 粒子的平均行为。统计力学根据物质的微观组成和相互作用，研究由大量粒子组成的宏观物体的性 质和行为的统计规律，是理论物理的一个重要分支。 非平衡统计力学所研究的问题复杂，直到20世纪中期以后才取得了比较大的进展。对于一个包 含有大量粒子的宏观物理系统来说，系统处于无序状态的几率超过了处于有序状态的几率。孤立物 理系统总是从比较有序的状态趋向比较无序的状态，在热力学中，这就相应于熵的增加。 处于平衡状态附近的非平衡系统的主要趋向是向平衡状态过渡。平衡态附近的主要非平衡过程 是弛豫、输运和涨落，这方面的理论逐步发展，已趋于成熟。近20～30年来人们对于远离平衡态的 物理系统，如耗散结构等进行了广泛的研究，取得了很大的进展，但还有很多问题等待解决。 在一定时期内，人们对客观世界的认识总是有局限性的，认识到的只是相对的真理，经典力学 和以经典力学为基础的经典统计力学也是这样。经典力学应用于原子、分子以及宏观物体的微观结 构时，其局限性就显示出来，因而发展了量子力学。与之相应，经典统计力学也发展成为以量子力 学为基础的量子统计力学