物理学の概要

以下の概要は、物理学の概要とトピック別のガイドとして提供されています。

物理学とは、物質^[¹^]とその時空における運動、およびエネルギーや力などの関連概念の研究を含む自然科学である^[²^]。より広義には、宇宙がどのように振る舞うかを理解するために行われる自然の一般的な分析である^[³^]^[⁴^]^[⁵^]。

物理学はどのような種類の科目ですか？

物理学は、以下のすべてとして説明できる。

学術分野――学部、カリキュラム、学位、国内外の学会、専門誌などを備えた分野。
科学分野（科学の一分野）とは、科学における専門的な知識の広く認められたカテゴリーであり、通常は独自の用語と命名法を持つ。このような分野は通常、査読付きの研究論文が掲載される1つ以上の科学雑誌によって代表される。
- 自然科学とは、経験的かつ科学的な方法を用いて、自然界を支配する法則を解明しようとする学問である。
  - 物理科学、つまり非生物系を研究する科学。
  - 生物科学の一種で、生物における物理的プロセスの役割を研究する学問である。生物物理学の概要を参照のこと。

支店

天文学とは、地球外の宇宙、すなわちその形成と発展、銀河や惑星などの天体の進化、物理学、化学、気象学、運動、そして地球の大気圏外で発生する現象（宇宙背景放射など）を研究する学問である。
- 宇宙力学―ロケットやその他の宇宙船の運動に関する実際的な問題に弾道学と天体力学を応用する学問。
- 天体位置測定学とは、星やその他の天体の位置と動きを精密に測定する天文学の一分野である。
- 天体物理学― 天体の物理的側面を研究する学問。
- 天体力学とは、惑星などの天体の運動を計算する理論天文学の一分野である。
- 銀河系外天文学とは、天の川銀河の外にある天体を扱う天文学の一分野である。
- 銀河天文学― 私たちの銀河系である天の川銀河とそのすべての構成要素を研究する学問。
- 物理宇宙論とは、宇宙の最大規模の構造と力学を研究する学問であり、宇宙の形成と進化に関する根本的な問題を扱う。
- 惑星科学とは、惑星（地球を含む）、衛星、惑星系、特に太陽系の惑星系とその形成過程を科学的に研究する学問である。
- 恒星天文学とは、天体（恒星、惑星、彗星、星雲、星団、銀河など）や、地球の大気圏外で発生する現象（宇宙背景放射など）の研究を扱う自然科学である。
大気物理学― 物理学を大気に応用する研究。
原子物理学、分子物理学、光学物理学― 物質と光がどのように相互作用するかを研究する学問。
- 光学とは、光の挙動や性質、物質との相互作用、そして光を利用したり検出したりする機器の構造などを扱う物理学の一分野である。
生物物理学― 物理学の手法を用いて生物系を研究する学際的な科学
- 神経物理学とは、神経系を扱う生物物理学の一分野である。
- 高分子物理学とは、高分子、そのゆらぎ、機械的特性、そして高分子およびモノマーの分解および重合に関わる反応の速度論を研究する物理学の分野である。
- 量子生物学―量子力学を生物学的現象に応用する学問。
化学物理学とは、化学反応を研究する物理学の一分野である。
計算物理学とは、既に定量的な理論が存在する物理学上の問題を解決するための数値アルゴリズムの研究と実装のことである。
凝縮系物理学―物質の凝縮相の物理的性質を研究する学問。
電気― 電気現象の研究。
電磁気学とは、電気的に帯電した粒子間に生じる力に関する科学の一分野である。
地球物理学とは、地球とその宇宙環境の物理学、および定量的な物理的手法を用いた地球の研究のことである。
磁気学―磁場によって媒介される物理現象の研究。
数理物理学とは、物理学における問題への数学の応用、そのような応用のための数学的手法の開発、および物理理論の定式化を目的とする学問分野である。
力学とは、物体が力や変位を受けた際の挙動、および物体が周囲の環境に及ぼす影響を扱う物理学の一分野である。
- 空気力学―空気の運動に関する研究。
- 生体力学とは、人間、動物、植物、臓器、細胞などの生物システムの構造と機能を、力学の手法を用いて研究する学問である。
- 古典力学は、力学の二大分野の一つであり、力系の作用下における物体の運動を記述する一連の物理法則を扱う。
  - 運動学–古典力学の一分野で、運動の原因を考慮せずに、点、物体（オブジェクト）、および物体のシステム（オブジェクトのグループ）の運動を記述します。 ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}
    - ホメオキネティクス― 複雑な自己組織化システムの物理学。
- 連続体力学とは、離散的な粒子としてではなく、連続的な塊としてモデル化された物質の運動学および力学的挙動の解析を扱う力学の一分野である。
- 動力学― 運動の原因と運動の変化を研究する学問
- 流体力学― 流体とその流体に働く力についての研究。
  - 流体静力学― 静止した流体の研究
  - 流体運動学― 流体の運動に関する研究
  - 流体力学― 流体の運動に対する力の影響を研究する学問
- 静力学とは、静的平衡状態にある物理システムにかかる荷重（力、トルク／モーメント）の解析を扱う力学の一分野であり、すなわち、サブシステムの相対位置が時間とともに変化しない状態、または構成要素や構造物が一定速度で運動している状態を対象とする。
医用物理学とは、物理学を医学に応用する分野であり、画像検査（NMR、PETスキャンなど）、放射線療法、核医学などが含まれます。
統計力学とは、自由度が多数存在するあらゆる物理系を研究する物理学の一分野である。
熱力学とは、熱と、熱が他の形態のエネルギーや仕事とどのように関連しているかを扱う物理科学の一分野である。
原子核物理学とは、原子核の構成要素とその相互作用を研究する物理学の一分野である。
素粒子物理学とは、物質とエネルギーの基本的な構成要素の性質と相互作用を研究する物理学の一分野である。
精神物理学とは、物理的な刺激と、それが影響を与える感覚や知覚との関係を定量的に研究する学問である。
プラズマ物理学とは、プラズマという物質の状態を研究する学問であり、プラズマは気体に似た状態でありながら、粒子の一部がイオン化している状態である。
量子物理学とは、作用がプランク定数程度のオーダーである物理現象を扱う物理学の一分野である。
- 量子場理論― 量子理論を場（無限の自由度を持つ系）の研究に応用したもの。
- 量子情報理論― 量子力学によってもたらされる情報処理能力を研究する学問。
- 量子力学の基礎― 量子力学の直感に反する側面を理解することに焦点を当てた学問分野であり、それらの根底にある物理的原理を見つけ出し、量子力学の一般化を提案することを含む。
量子重力― 量子論と完全に整合する重力の説明を探求する学問。
相対性理論とは、空間と時間の関係を記述する物理学の理論である。
- 一般相対性理論― 重力に関する幾何学的かつ非量子的な理論。
- 特殊相対性理論とは、物質と光が高速で伝播する様子を記述する理論である。
他の
- 農業物理学―農業生態系に応用される物理学の研究
  - 土壌物理学― 土壌の物理的性質とプロセスを研究する学問。
- 極低温学とは、非常に低い温度（-150 ℃、-238 °F、または123K以下）を作り出すこと、およびその温度における物質の挙動を研究する学問である。
- 経済物理学― 物理学者が開発した理論と手法を経済学の問題解決に応用する学際的な研究分野
- 材料物理学― 力、熱、光、力学など、さまざまな方法で物質を記述するために物理学を用いる学問。
- 車両ダイナミクス– 車両のダイナミクス。ここでは地上車両を想定している。
物理学の哲学とは、現代物理学における概念的および解釈上の問題を取り扱う学問であり、その多くは特定の理論物理学者による研究と重なる部分が多い。

歴史

物理学の歴史― 物質とその時空における運動、およびエネルギーや力などの関連概念を研究する物理科学の歴史

物理学分野の歴史

音響学の歴史― 固体、液体、気体における機械波（振動や音など）の研究の歴史
農業物理学の歴史―農業生態系に応用された物理学の研究の歴史
天体物理学の歴史― 天体の物理的側面を研究してきた歴史
天文学の歴史― 地球外宇宙の研究の歴史。これには、宇宙の形成と発展、天体（銀河、惑星など）の進化、物理学、化学、気象学、運動、および地球の大気圏外で発生する現象（宇宙背景放射など）が含まれる。
- 宇宙力学の歴史― ロケットやその他の宇宙船の運動に関する実際的な問題に、弾道学と天体力学を応用してきた歴史。
- 天体位置測定の歴史― 星やその他の天体の位置と動きを精密に測定する天文学の一分野の歴史。
- 宇宙論の歴史― 宇宙全体の性質を扱う学問分野の歴史。
- ビッグバン理論の歴史― 宇宙の起源
- 物理宇宙論の歴史とは、宇宙の最大規模の構造と力学の研究の歴史であり、宇宙の形成と進化に関する根本的な問題に関わっている。
- 惑星科学の歴史― 惑星（地球を含む）、衛星、惑星系、特に太陽系の惑星系とその形成過程に関する科学的研究の歴史。
- 恒星天文学の歴史― 天体（恒星、惑星、彗星、星雲、星団、銀河など）や地球の大気圏外で発生する現象（宇宙背景放射など）の研究を扱う自然科学の歴史
原子論の歴史- 原子モデルの歴史
原子・分子・光学物理学の歴史― 物質と光の相互作用に関する研究の歴史
生物物理学の歴史― 生物学に関連する物理的プロセスの研究の歴史
凝縮系物理学の歴史― 物質の凝縮相の物理的性質の研究の歴史。
経済物理学の歴史― 物理学者が開発した理論と手法を経済学の問題解決に応用する、学際的な研究分野の歴史
電磁気学の歴史― 電気的に帯電した粒子間に生じる力に関する科学分野の歴史。
地球物理学の歴史― 地球とその宇宙環境の物理学の歴史。また、定量的な物理的手法を用いた地球の研究。
重力理論の歴史― 宇宙論から日常生活への応用まで、最も初期の物理理論
力学の歴史― 物体が力や変位を受けたときの挙動、および物体が周囲の環境に及ぼす影響を扱う物理学の一分野の歴史。
- 生体力学の歴史― 人間、動物、植物、器官、細胞などの生物システムの構造と機能を、力学的な方法を用いて研究してきた歴史。
- 古典力学の歴史― 力学の2つの主要な下位分野のうちの1つである古典力学の歴史。古典力学は、力系の作用下での物体の運動を記述する一連の物理法則を扱う。
- 物理学における変分原理の歴史― 古典力学と量子力学の数学的基礎。
- 流体力学の歴史― 流体とその流体に作用する力に関する研究の歴史。
- 量子力学の歴史― プランク定数程度の作用を持つ物理現象を扱う物理学の一分野の歴史。
- 量子場理論の歴史― 量子理論の現代的分野。
- 弦理論の歴史― 量子物理学における未解決問題に突き動かされた数学の一分野
- 熱力学の歴史― 熱と、それが他の形態のエネルギーや仕事とどのように関連しているかを扱う物理科学の一分野の歴史。
原子核物理学の歴史― 原子核の構成要素と相互作用を研究する物理学分野の歴史。
核融合の歴史― 恒星の動力源であり、現代の大量破壊兵器の動力源でもあるメカニズム。
電磁気学の歴史― 電気、磁石、そして電波からガンマ線までの光
- マクスウェル方程式の歴史– 電磁気学の古典的な場の方程式
材料科学の歴史― 石からシリコンまで、物質の理解と操作。
光学の歴史― 光の挙動や性質、物質との相互作用、そして光を利用したり検出したりする機器の構築など、光の挙動や性質を扱う物理学の一分野の歴史。
分光法の歴史― 光や物質のエネルギー依存性プローブに対する物質の反応を測定する技術。
素粒子物理学の歴史― 一般的に物質または放射線と呼ばれるものの構成要素である粒子の存在と相互作用を研究する物理学の一分野の歴史。
周期表の歴史– 元素間の関係を表形式でまとめたもの。
精神物理学の歴史― 物理的刺激と、それが影響を与える感覚や知覚との関係を定量的に調査した歴史。
特殊相対性理論の歴史― 重力のない空間と時間の関係を研究した歴史
- ローレンツ変換の歴史― 特殊相対性理論の数学的側面を深く掘り下げる
一般相対性理論の歴史― 非量子重力理論の歴史
固体物理学の歴史― 量子力学、結晶学、電磁気学、冶金学などの手法を用いて、剛体、すなわち固体を研究してきた歴史。
太陽系の形成と進化に関する仮説の歴史は、それ自体を説明するのに十分な長さである。
超伝導の歴史― 極低温状態

一般概念

材料

物理システム- 研究対象のオブジェクトの集合、
物理的観察- 研究
物理量- 物体の定量化された性質
測定単位- 観測値を比較するために使用される標準的な量
数理モデル- システムの抽象的な記述
物理実験- モデルを検証するために設計された介入
物理定数- 既知のモデルを持たない定量化された特性
物理法則― 幅広く徹底的に検証されたモデル

基本原則

物理学とは、物質^{[ 9 ]}とその空間と時間における運動、およびエネルギーや力などの関連概念^[¹⁰^]を研究する科学の一分野です。物理学は「基礎科学」の一つです。なぜなら、他の自然科学（生物学、地質学など）は、物理法則に従うように見えるシステムを扱っているからです。物理学によれば、物質、エネルギー、および自然の基本力の物理法則が、粒子と物理的実体（惑星、分子、原子、または素粒子など）間の相互作用を支配します。物理学の基本的な研究テーマには、過去千年間の現代科学における最も顕著な発展のいくつかが含まれており、以下のようなものがあります。

物体の性質、運動、力学などを記述し、測定し、定量化すること。
- ニュートンの運動法則
- 質量、力、重量（質量と重量の関係）
- 運動量とエネルギー保存則
- 重力、重力理論
- エネルギー、仕事、そしてそれらの関係
- 運動、位置、エネルギー
- エネルギーのさまざまな形態、それらの相互変換、そして熱という形でのエネルギーの必然的な損失（熱力学）
- エネルギーの保存、変換、および伝達。
- エネルギー源とは、ある源から別の源へエネルギーを伝達して仕事に用いることである。
分子運動論
- 物質の相と状態、および相転移
- 温度と温度計
- エネルギーと熱
- 熱の流れ：伝導、対流、放射
- 熱力学の4つの法則
波と音の原理
電気、磁気、電磁気学の原理
光の原理、光源、および性質
基本量

基本概念

測定

モーション

概要

これは、物理学における主要な理論、主要なサブトピック、および概念の一覧です。

注：下記の「理論」欄には、各ページ上部に主要な概念を一覧にした情報ボックスが掲載されている記事へのリンクが含まれています。

分野別概念

注記

↑リチャード・ファインマンは、自身の講義録を原子仮説から始めています。これは、彼がすべての科学的知識を最も簡潔に表現したものです。「もし、何らかの大災害ですべての科学的知識が失われ、次の世代にたった一文だけが伝えられるとしたら…、最も少ない言葉で最も多くの情報を含む記述は何でしょうか？私は、すべてのものは原子、つまり絶えず動き回る小さな粒子でできており、少し離れているときは互いに引き合い、押し込まれると反発し合う、ということだと信じています… 」 R.P. ファインマン、R.B.レイトン、M.サンズ（1963）。『ファインマン物理学講義』第 1巻。アディソン・ウェスリー。p.I -2。ISBN 978-0-201-02116-5。{{cite book}}ISBN /日付の不一致（ヘルプ）
↑ JC マクスウェル( 1878) 『物質と運動』D. ヴァン・ノストランド社、 9ページ。ISBN 978-0-486-66895-6物理科学とは、自然の秩序、言い換えれば、規則的な事象の連続性に関わる知識分野のことである。{{cite book}}ISBN /日付の不一致（ヘルプ）
↑ HD Young; RA Freedman (2004). University Physics with Modern Physics (11th ed.). Addison Wesley. p. 2.物理学は実験科学です。物理学者は自然界の現象を観察し、それらの現象を関連付けるパターンや原理を見つけようとします。これらのパターンは物理理論と呼ばれ、十分に確立され広く利用されている場合は、物理法則または原理と呼ばれます。
↑ S. ホルツナー (2006)。ダミーのための物理学。ワイリー。 p. 7. Bibcode : 2005pfd....book....H。ISBN 978-0-470-61841-7物理学とは、あなたの世界、そしてあなたの周りの世界や宇宙を研究する学問です。
↑注: 「宇宙」という用語は、物理的に存在するすべてのもの、すなわち空間と時間の全体、あらゆる形態の物質、エネルギー、運動量、そしてそれらを支配する物理法則と定数として定義されます。ただし、「宇宙」という用語は、コスモスや哲学的世界といった概念を表すなど、文脈によって若干異なる意味で使用される場合もあります。
↑エドマンド・テイラー・ウィテカー(1904) 『粒子と剛体の解析力学に関する論文』ケンブリッジ大学出版局。ISBN 978-0-521-35883-5。{{cite book}}ISBN /日付の不一致（ヘルプ）
↑ジョセフ・スタイルズ・ベッグス (1983).運動学. テイラー＆フランシス. p. 1. ISBN 978-0-89116-355-8。
↑ Thomas Wallace Wright (1896). Elements of Mechanics Including Kinematics, Kinetics and Statics . E and FN Spon. Chapter 1.
↑リチャード・ファインマンは『ファインマン物理学講義』の冒頭で、原子仮説を最も多作な科学的概念として提示していますたら、最も少ない言葉で最も多くの情報を含む文はどれでしょうか？私は、すべてのものは原子、つまり絶えず動き回り、少し離れているときは互いに引き合い、押し込まれると反発し合う小さな粒子でできていると信じています…」（ファインマン、レイトン、サンズ 1963 、p. I-2）
↑「物理科学とは、自然の秩序、言い換えれば、規則的な事象の連続性に関わる知識の分野である。」（マックスウェル 1878、9ページ）

参考文献

ファインマン、RP；レイトン、RB；サンズ、M.（1963）。ファインマン物理学講義第 1巻。アディソン・ウェスリー。ISBN 978-0-201-02116-5。{{cite book}}ISBN /日付の不一致（ヘルプ）
マクスウェル、JC（1878）。『物質と運動』 D.ヴァン・ノストランド。ISBN 978-0-486-66895-6物質と運動。{{cite book}}ISBN /日付の不一致（ヘルプ）

外部リンク

AIP.orgはアメリカ物理学会のウェブサイトです。
IOP.orgは英国物理学会のウェブサイトです。
APS.orgはアメリカ物理学会のウェブサイトです。
SPS Nationalは、アメリカ物理学生協会のウェブサイトです。
CAP.caはカナダ物理学会のウェブサイトです。
EPS.orgは欧州物理学会のウェブサイトです。
メタ計算物理学研究所 – 人気講演会
ScienceMathMastery – YouTubeの物理学講座集
物理学|チャンネル| MITビデオ
「優れた理論物理学者になる方法」は、ジェラルド・ト・フーフトによる理論物理学の概要を解説したウェブサイトです。
ファインマン物理学講義、全3巻、オンラインで無料公開、カリフォルニア工科大学およびファインマン物理学講義ウェブサイト
参考資料のおすすめ – 無料で入手できる物理学書籍一覧 – Physics Stack Exchange

[feynman-1] リチャード・ファインマンは、自身の講義録を原子仮説から始めています。これは、彼がすべての科学的知識を最も簡潔に表現したものです。「もし、何らかの大災害ですべての科学的知識が失われ、次の世代にたった一文だけが伝えられるとしたら…、最も少ない言葉で最も多くの情報を含む記述は何でしょうか？私は、すべてのものは原子、つまり絶えず動き回る小さな粒子でできており、少し離れているときは互いに引き合い、押し込まれると反発し合う、ということだと信じています… 」 R.P. ファインマン、R.B.レイトン、M.サンズ（1963）。『ファインマン物理学講義』第 1巻。アディソン・ウェスリー。p.I -2。ISBN 978-0-201-02116-5。{{cite book}}ISBN /日付の不一致（ヘルプ）

[2] JC マクスウェル( 1878) 『物質と運動』D. ヴァン・ノストランド社、 9ページ。ISBN 978-0-486-66895-6物理科学とは、自然の秩序、言い換えれば、規則的な事象の連続性に関わる知識分野のことである。{{cite book}}ISBN /日付の不一致（ヘルプ）

[3] HD Young; RA Freedman (2004). University Physics with Modern Physics (11th ed.). Addison Wesley. p. 2.物理学は実験科学です。物理学者は自然界の現象を観察し、それらの現象を関連付けるパターンや原理を見つけようとします。これらのパターンは物理理論と呼ばれ、十分に確立され広く利用されている場合は、物理法則または原理と呼ばれます。

[4] S. ホルツナー (2006)。ダミーのための物理学。ワイリー。 p. 7. Bibcode : 2005pfd....book....H。ISBN 978-0-470-61841-7物理学とは、あなたの世界、そしてあなたの周りの世界や宇宙を研究する学問です。

[5] 注: 「宇宙」という用語は、物理的に存在するすべてのもの、すなわち空間と時間の全体、あらゆる形態の物質、エネルギー、運動量、そしてそれらを支配する物理法則と定数として定義されます。ただし、「宇宙」という用語は、コスモスや哲学的世界といった概念を表すなど、文脈によって若干異なる意味で使用される場合もあります。

[Whittaker-6] エドマンド・テイラー・ウィテカー(1904) 『粒子と剛体の解析力学に関する論文』ケンブリッジ大学出版局。ISBN 978-0-521-35883-5。{{cite book}}ISBN /日付の不一致（ヘルプ）

[Beggs-7] ジョセフ・スタイルズ・ベッグス (1983).運動学. テイラー＆フランシス. p. 1. ISBN 978-0-89116-355-8。

[Wright-8] Thomas Wallace Wright (1896). Elements of Mechanics Including Kinematics, Kinetics and Statics . E and FN Spon. Chapter 1.

[feynmanleightonsands1963-atomic-9] リチャード・ファインマンは『ファインマン物理学講義』の冒頭で、原子仮説を最も多作な科学的概念として提示していますたら、最も少ない言葉で最も多くの情報を含む文はどれでしょうか？私は、すべてのものは原子、つまり絶えず動き回り、少し離れているときは互いに引き合い、押し込まれると反発し合う小さな粒子でできていると信じています…」（ファインマン、レイトン、サンズ 1963 、p. I-2）

[maxwell1878-physicalscience-10] 「物理科学とは、自然の秩序、言い換えれば、規則的な事象の連続性に関わる知識の分野である。」（マックスウェル 1878、9ページ）

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