物理是一门研究物质世界的学问。物理研究的东西都在我们身边。空气是物质。水是物质。桌子是物质。我们自己的身体也是物质。物质有形状。物质有重量。物质占据空间。物理想知道物质为什么是这样。物理想知道物质怎么运动。物理想知道物质之间怎么互相影响。

我们看看头上的天空。太阳每天升起落下。月亮有圆有缺。星星在夜里闪烁。这些是物理研究的对象。太阳是一个大火球。它发光发热。光是一种重要的东西。光让我们看见世界。光的速度非常快。一秒钟可以绕地球七圈半。光遇到镜子会反射。光进入水中会弯曲。这些现象物理都要研究。

我们听到声音。说话有声音。唱歌有声音。打雷有声音。声音是怎么产生的？声音是物体振动产生的。敲鼓的时候鼓面在振动。振动通过空气传到我们耳朵里。声音可以在固体中传播。耳朵贴在铁轨上能听见远处的火车声。声音不能在真空中传播。外太空是寂静的。

世界由很小的东西构成。这些微小的东西叫原子。原子小到看不见。一滴水里有无数个原子。原子还不是最小的。原子由更小的粒子组成。中间有原子核。外面有电子在转动。就像太阳系一样。原子核里有质子和中子。质子和中子由更小的夸克组成。物理学家一直在寻找最小的东西。

物体为什么会掉到地上？苹果从树上落下。球抛向天空又会回来。这是因为地球有引力。引力是一种看不见的力量。地球用引力拉着我们。月亮绕着地球转也是因为引力。太阳用引力拉着地球。引力让宇宙中的星星保持秩序。没有引力世界就会散开。

物体运动有规律。车子从慢到快叫加速。车子从快到慢叫减速。推一个箱子要用力。力的大小决定箱子动得快还是慢。光滑地面上箱子容易推动。粗糙地面上箱子难推动。这是因为有摩擦力。摩擦力阻碍物体运动。没有摩擦力我们没法走路。汽车轮胎需要摩擦力才能前进。

能量是一个重要概念。能量让物体运动。能量让机器工作。能量有多种形式。运动的物体具有动能。高举的石头具有势能。松开手石头下落势能变成动能。燃料燃烧产生热能。热能可以烧水。水蒸气推动机器转动。热能变成机械能。发电机把机械能变成电能。电灯把电能变成光能。能量可以从一种形式变成另一种形式。能量不会消失也不会凭空产生。这是能量守恒定律。

温度表示物体冷热程度。冬天冷夏天热。冰是冷的火是热的。物体由分子原子组成。这些微小粒子不停运动。运动越快物体温度越高。冰的分子运动慢。水的分子运动快。水蒸气的分子运动更快。加热就是让分子运动加快。冷却就是让分子运动减慢。

电在我们生活中很重要。电灯需要电。电视需要电。手机需要电。电从哪里来？摩擦可以生电。梳头发时梳子能吸起纸屑。闪电是天空中的大规模放电。电池能储存电。电线能输送电。电有两种性质。正电和负电。同种电互相排斥。异种电互相吸引。电子的流动形成电流。电流通过电灯使灯丝发热发光。

磁铁能吸铁。磁铁有两极。北极和南极。同极相斥异极相吸。地球本身是一块大磁铁。指南针总是指向南北。电和磁有密切关系。电流能产生磁场。磁场变化能产生电流。发电机利用这个原理发电。电动机利用这个原理转动。

世界有不同的状态。冰是固体。水是液体。水蒸气是气体。固体有固定形状。液体随容器改变形状。气体会充满整个空间。加热时固体变成液体。继续加热液体变成气体。降温时气体变成液体。继续降温液体变成固体。这是物态变化。

有些东西很奇特。水在零度结冰。水在零度以下变成固体。水在四度时密度最大。水结冰时体积膨胀。所以冰浮在水面上。鱼能在冰层下过冬。

光有奇怪的性质。光有时像波浪。光有时像粒子。光通过小孔会产生条纹。光照在金属上能打出电子。物理学家为此争论很久。现在知道光具有波粒二象性。极小世界的粒子都有这种性质。

时间一直向前流动。时间不会倒流。过去和未来不一样。热的东西会变冷。整齐的东西会变乱。这是时间的方向。物理定律大多时间可逆。但热力学规定时间有箭头。

宇宙很大很大。地球是太阳系的一员。太阳系是银河系的一员。银河系外还有无数星系。宇宙在不断膨胀。星系互相远离。宇宙可能起源于一次大爆炸。那时所有物质集中在一个点。然后急剧膨胀形成今天的世界。

物理研究极大和极小的世界。极大是浩瀚的宇宙。极小是基本粒子。两者通过物理定律联系起来。苹果落地和星球运转遵守同样的引力定律。

物理规律用数学描述。物体的运动用方程计算。行星轨道可以预测。物理学家寻找简单的公式解释复杂现象。世界的运行遵循数学规则。

实验是物理的基础。观察现象。提出问题。设计实验。收集数据。分析结果。得出结论。伽利略在比萨斜塔做实验。两个铁球同时落地。打破重的物体先落地的错误认识。实验检验理论是否正确。

物理和技术互相促进。蒸汽机推动工业革命。电磁学研究带来电气时代。量子力学诞生半导体技术。激光光纤改变通讯方式。物理发现变成实际应用。物理改善人类生活。

物理研究没有尽头。问题不断产生。答案引出新问题。世界还有很多未知。暗物质看不见但存在。暗能量推动宇宙加速膨胀。相对论和量子力学需要统一。物理学家继续探索。他们用望远镜看远方。他们用加速器撞开粒子。他们用计算机模拟复杂过程。

物理就在生活中。走路吃饭睡觉都涉及物理原理。理解物理让我们更好认识世界。物理不神秘。物理研究真实存在的东西。从脚下的大地到遥远的星空。从坚硬的石头到流动的空气。物理寻找它们的共同规律。世界可以被认识。规律可以被发现。这是物理学的信念。