[科普中国]-宏观世界

概念

科学研究的对象是客观物质世界。在物理学的长期发展中人们将所研究的客观物质世界按其大小分成两个范围，一个是宏观世界，一个是微观世界。两者是相对而言的。人们把由大量分子、原子和光子组成的物体称做宏观物体，如牛顿力学描述的质点、电磁场（或光）等等。这些宏观物体的总和构成了物理学研究的宏观世界。宏观世界满足的规律称为宏观规律。经典力学、经典电磁理论、经典统计理论都是描述宏观世界的理论。与此相反，人们把分子、原子、原子核、质子、中子、电子、光子等称为微观客体。微观客体遵循的物理学规律称为微观规律，它们与宏观规律有着极大的差别。符合微观规律的客观物质世界称为微观世界。量子理论就是描述微观世界的一种理论。1

理论经典力学经典力学的基本定律是牛顿运动定律或与牛顿定律有关且等价的其他力学原理，它是20世纪以前的力学，有两个基本假定：其一是假定时间和空间是绝对的，长度和时间间隔的测量与观测者的运动无关，物质间相互作用的传递是瞬时到达的；其二是一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加以测定。20世纪以来，由于物理学的发展，在微观（量子尺度）、高速（接近光速）等领域，经典力学的局限性暴露出来。

经典电磁理论经典电磁学是研究宏观电磁现象和客观物体的电磁性质的学科。人们很早就接触到电和磁的现象，并知道磁棒有南北两极。在18世纪，发现电荷有两种：正电荷和负电荷。不论是电荷还是磁极都是同性相斥，异性相吸，作用力的方向在电荷之间或磁极之间的连接线上，力的大小和它们之间的距离的平方成反比。在这两点上和万有引力很相似。18世纪末发现电荷能够流动，这就是电流。但长期没有发现电和磁之间的联系。众所周知，通入同向电流的平行导线之间产生的是引力，而通入反向电流的平行导线之间产生的是斥力，这就是平行电流间相互作用的电学实验的结论。现在我们暂不讨论引起通电的平行导线之间产生引斥力的原因，只根据实验的结论，做如下的再实验。伸出你的右手握住通电线圈，让四指指向电流的方向，在大拇指指向的线圈上方，放置一根通电导线，如果导线中的电流方向与线圈右边导线中的电流方向一致时，上方的导线与线圈右边的导线之间产生的就是引力，引力的方向是斜着指向下方的。而与此同时线圈左边导线中的电流方向就与上方导线中的电流方向相反，它们之间产生的就是斥力，斥力的方向是斜着指向上方的。因此此时作用于上方导线上的二个分力，一个是斜着向下的引力，一个是斜着冲上的斥力，那么根据平行四边力的合成法则，就能得出此时作用于上方通电导线的合外力的方向就是沿氺平方向的，此时上方的导线就会沿着氺平方向运动，这与左右手法则所做出的判断结论是完全一致的。2