Por que os seres humanos respiram? Porque a manutenção da vida requer a inalação de oxigênio e a expulsão de dióxido de carbono. Por que não inala o dióxido de carbono e expulsa o oxigênio? Porque o oxigênio reage com a glicose no corpo humano para liberar energia, para ser usado pelos seres humanos. Por que uma reação de oxidação libera energia? Por que há tanto oxigênio na esfera? Por que o universo pode formar o oxigênio... na verdade, por trás de tantos porquês, haverá infinitos porquês.
Sobre a natureza, os seres humanos intelectualmente curiosos, quase todos continuam a gerar muitos porquê. Para encontrar as respostas, às vezes você vai pedir ajuda médica, às vezes você vai atravessar a biologia, às vezes você vai citar a química. No entanto, Weinberg, ganhador do Prêmio Nobel de Física em 1979, disse que a diferença na física é que, se você continuar perguntando por que depois de obter a resposta, depois de várias perguntas, você inevitavelmente traz a questão para a categoria da física, afinal de contas, a física é uma disciplina fundamental para estudar a composição básica da matéria e as leis do movimento. De beber sangue, cultivar fogo a viajar no espaço e explorar o universo, cada pegada no processo da civilização humana deixa uma marca profunda do progresso da física.
Há um físico que se zombou de si mesmo, se você lhe pedisse para estudar as características de frangos, ele pensaria em frangos esféricos no vácuo primeiro. Isso ocorre porque a física gosta de extrair a parte mais central de fenômenos deslumbrantes, transformando problemas complexos em modelos simples. Por exemplo, os físicos dividem a matéria e analisam as partículas elementares mais minúsculas, enquanto estendem o mundo observado para estudar o espaço-tempo mais vasto do universo. A física abrange todos os níveis da composição da matéria e suas leis de movimento com este método de pesquisa único.
Aos olhos dos físicos, todo o mundo conhecido pode ser reduzido a vários elementos básicos, como tempo, espaço, matéria (campo, partículas) e energia. Todas as formas de interação entre eles podem ser reduzidas às interações da gravidade, da força eletromagnética, das forças fracas (que atuam no decaimento radioativo) e das forças fortes (que atuam nas reações nucleares). Esses elementos básicos e interações básicas são como os "0, "," 1 " e várias instruções básicas em um computador, que podem ser colocados em um estado sólido, líquido, gásoso ou plasmático por meio de uma combinação de arranjos e combinações inalteráveis, que podem ser transformados em elementos largos, isoladores, semicondutores ou supercondutores, que podem fazer som, emitir luz, aquecer ou gerar eletricidade, e até mesmo crescer, se reproduzir, ter pensamentos e por que.
A física é uma disciplina altamente integrada de matemática, teoria e experimentação, que pode reduzir fenômenos aparentemente irrelevantes em uma mesma classe de teorias, escrever a estrutura da teoria em linguagem matemática abstrata e testar as previsões teóricas com experimentos rigorosos e observações, com a esperança de fornecer insights para nossa compreensão das leis da natureza. Por exemplo, a queda de uma maçã e a rotação da lua podem ser descritas pela gravidade universal; de acordo com a lei da gravidade de Newton, a existência de Netuno foi predita e descoberta. Na física, esses três componentes complementam-se e são indispensáveis. Sem teoria e experimentação, a matemática é um loft no ar; sem matemática e experimentação, a teoria é vazia; sem matemática e teoria, a experimentação é sem alvo. Somente combinando os três juntos, os seres humanos podem operar no meio da agitação e profetizar a milhares de quilômetros de distância.
A física básica já penetrou em todos os cantos da vida, e pode-se dizer que a vida está cheia de princípios físicos em todos os lugares. As pesquisas físicas clássicas de calor, eletricidade e ondas eletromagnéticas, mecânica de fluidos, etc. levaram à invenção da máquina a vapor, vários aparelhos elétricos e ferramentas de comunicação, aviões, etc., que se tornaram pilares da civilização moderna da humanidade. No que diz respeito à física moderna, apenas olhando para a pesquisa vencedora do Prêmio Nobel de Física, descobrimos que uma série de inovações tecnológicas impulsionadas pela aplicação dos princípios da física melhoraram drasticamente o estilo de vida humano. Pesquisas como radiografia e ressonância magnética usando núcleos atômicos levaram à tomografia computadorizada no hospital. Tomografia computadorizada de raios-X, PET (tomografia computadorizada por emissão de positrões) e uma variedade de outros métodos modernos de detecção e tratamento; o estudo de transistores, magnetoresistência gigante e fibras ópticas, por sua vez, levou a circuitos integrados em larga escala, discos magnéticos de alta capacidade e a Internet; Laser, rádio, relógio atômico e relatividade contribuem para o controle industrial, comunicações sem fio e sistemas de navegação por satélite... Graphene, supercondutividade de alta temperatura, manipulação quântica, computação quântica e comunicações quânticas podem trazer mudanças bem-vindo e revolucionárias para a maneira como a humanidade vive.
A pesquisa da física é interminável, porque a cada vez que resolvemos um problema antigo, podemos introduzir uma série de novos problemas. Embora tenhamos preliminarmente compreendido a constituição básica e as leis de movimento do mundo, estamos longe de esgotar todas as formas possíveis da matéria, longe de compreender a conotação básica das leis, muito menos de entender a matéria escura e a energia escura que representam uma grande proporção no universo. As partículas elementares podem ser divididas ainda mais? O tempo e o espaço são contínuos? Qual é o destino final do universo? Por que o nosso universo é assim? Por que não poderia haver outro universo, ter uma aparência diferente, ou até mesmo obedecer a um conjunto inteiramente novo de leis da física? A questão mais essencial é: quem somos? De onde veio? Parece que há mais de 100.000 por que na física da luz, podemos perguntar para sempre.