医学物理学第版.pptVIP

医学物理学 (Medicinal physics ) (Physics for Medical Sciences ) 重庆医科大学医学物理学教研室 甘 平 教授 (电话gping56@cqmu.edu.cn ) 2009.9 绪 论(Introduction) 一.物理学的内容和学科特点 二.物理学与医学的关系 三.不断探索生命与自然奥秘 医学物理学课程特点 一.物理学的内容和学科特点 (一) 学科定义 (二) 学科内容 (三) 学科特点 一.物理学的内容和学科特点 (一) 学科定义 研究物质运动的普遍性质和基本规律的科学。 (二) 学科内容 物理学家们从空间大尺度探索宇宙的结构、起源与演化，其相应的研究领域被称为天体物理学; 从空间向小尺度探索物质的组成，其相应的研究领域为粒子物理学,这两个领域是目前物理学理论研究的前沿。 在物质世界所涉及最大的空间尺度范围内的最大值是1026m(约150亿光年)；最小可观测的空间尺度是普朗克长度，大约是10-35m;时空所涉及最大的时间是宇宙年龄，约为1018s(约150亿年)；可观测的最小时间是约为10-43 s。 物理学家按照时空尺度把物质世界分成宇观体系、宏现体系、介观体系和微观体系． 物质世界基本的相互作用是：强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用和引力相互作用。 (三)学科特点 1.成熟的定量学科 要求用定量的数值或具体的形象来说明被研究的对象和有关规律。 具有严谨的理论体系和精巧的实验技术。任一分支，只由几个基本规律或概念贯穿其中。 2.其研究方法是发现其它规律的钥匙 它成功的研究方法可以引导人们不断地去揭示自然界的奥秘。 研究步骤为： 物理学的分析方法可分为逻辑分析方法和物理学思维方法两大类： ①逻辑分析方法 (a)分析综合法: 分析是把“整体”分解成“部分”；综合是把“部分”结合成“整体”。两者是一种可逆的思维过程，组合成综合分析法。 (b)归纳演绎法: 归纳是从“个别”到“一般”的认识方法;演绎则是从“一般”到“个别”的认识方法。同样,归纳和演绎是科学认识过程中两个既互相独立又互相依存的思维方法。 ②物理学思维方法 在物理学的发展进程中，一个个奇迹的创造常常是科学家独特创造性思维的结果。这里仅简介三种常见物理思维方法。 (a)物理模型:为研究复杂的物理过程而建立的、能够抽象反映事物特征和本质的理想系统。 在建立物理模型时，需要对复杂事物加以抽象简化，突出研究对象的主要特征。运用物理模型可以清晰地进行理论推理，从而得出相关的物理规律。在物理学中,质点、刚体、弹性体、弹簧振子、点电荷、绝对黑体以及各种原子模型等也都是典型的理想模型。 (b)物理类比:利用两种科学定律之间的相似性，用其中的一个去说明另一个。 物理类比可以沟通不同领域的研究方法，也可以启发新的物理思想。比如，电力线、磁力线和不可压缩流体流线都是描述场状态的几何描述等等。 (c)物理假说:假说是依据一定的科学理论和事实对研究中的问题提出假定性看法和说明。 物理假说是科学认识发展的必要环节，也是科学研究的主要方法。比如，普朗克为解释他与实验结果完全吻合的辐射公式，提出了能量量子化假说；爱因斯坦为解释光电效应实验提出了光量子假说等等。 3其理论突破将推动其它学科的发展和改变物质世界 物理学与科学技术的关系可分为两种基本模式：一是由于生产实践需要而创建了技术。比如,从18世纪至19世纪的蒸汽机等热机技术和热力学理论；二是先在实验室里揭示其基本规律，建立起完整的理论，再在实际生产中发展成为一种全新的技术。比如,在法拉第发现电磁感应现象以及麦克斯韦建立电磁场方程组的基础上创建了今天的现代电力工程与无线电技术。因为物理学已经成为现代高科技发展的先导和基础，因此,在当今世界上第二种模式更为重要。 另外,蒸汽机、电磁、相对论、超导和钠米技术等都推动其它学科的发展和改变物质世界。特别是相对论甚至对哲学领域产生了重大的影响。 整个二十世纪自然科学的发展趋势就是以数学为工具，以物理学的巨大变革为基础带动其他领域的进步。当今科学技术飞速发展充分证明，科研成果转化为生产力的周期在迅速缩短，知识更新的节奏也在不断加快，而作为