方便八年级学习物理，构建的最硬宇宙模型
初中阶段物理知识全部覆盖，能够与高中以及大学物理实现对接，并且百分之百契合当前现有的科学结论。
前言
你可曾发觉物理课本里头呈现出的知识点显得极为零散呀，力你学了物业经理人，运动你学了，热你也学了，然而却不清楚它们相互之间究竟存在着怎样的关联呢，不晓得苹果为何会落地，不明白汽车为何能够行驶，也搞不懂太阳为何会发光？
这本模型是为解决此问题而设，它将涵盖初中至大学，从身边琐事到宇宙边际的全部物理现象，统统凝练为2种力、3种运动以及3条基本法则，你无需繁杂数字知识，仅凭借八年级所学内容，即可构建起一个完整、严密且能阐释世间万物的宇宙架构。
这并非所谓的“课外知识”，而是涵盖所有物理学的底层架构，你于今日所学的每一个公式呀，每一个实验呢，皆是这架构之上的一块砖。
第一章 宇宙的三条基本法则
（所有物理现象都遵守这三条法则，没有例外）
1.1 法则一：守恒与对称法则
学过的你知悉：能量守恒定律而言，能量不会毫无缘由地产生，也不会毫无踪迹地消失，仅仅会从一种形态转变为另外一种形态。
这条法则以对称性作为其本质，科学家有所发现，宇宙里每一种具备不变特性的规律，也就是对称性，都相应地关联着一个自始至终都不会发生改变的量，即守恒量。
- 时间是均匀的（昨天和今天的物理规律一样）→ 能量守恒
- 空间是均匀的（这里和那里的物理规律一样）→ 动量守恒
由于空间具备各向同性这一特性，即朝着东方以及朝着西方的物理规律呈现出一样的情况，进而得出角动量守恒这一结论。
然而，在宇宙里，所有的那些力，都仅仅是这三个守恒量于空间当中的呈现。力存在着的情形，只有两种这样子，不存在第三种的情况。
吸引力，于对称性被打破之际而产生，其使得分散之物聚合一处，进而形成结构。
产生了排斥力，每当对称性被严格遵守的时候，它使得东西维持距离，避免无限坍缩。
1.2 法则二：最省力运动法则
你已经学过：光沿直线传播——因为直线是最短的路径。
这条法则更为准确的表述是，宇宙中一切真实发生的运动，都会挑选最“省力”的那条路径。科学家将这个“省力程度”称作“作用量”而真实运动的作用量始终是最小的。
生活于我们所处的三维空间之中，对任何物体而言，其运动，均可分解成三种最为基本的形式，不存在第四种形式。
平动，是使得物体整体发生位置变化，从一处转移至另一处的运动形式。举例来说，像汽车向前行进，以及苹果向下掉落的这种情况。
- 转动：物体绕着自己的轴旋转。比如陀螺旋转、地球自转。
物体于一个位置附近来来回回地进行摆动，这被称作振动，举例来说，像弹簧的伸缩情况，以及钟摆的摆动情形。
1.3 法则三：时间方向法则
你已经学过：热总是从高温物体传到低温物体，不会反过来。
这条法则称作热力学第二定律，它向我们表明时间存在着方向，其本质在于：
能量总是倾向于从平动和转动，转化为振动。
为什么？是因为振动的“花样”要比平动和转动多得多。一个汽车仅有一种平动方式、一种转动方式，可是这个汽车里面的几万亿个分子，却有无数种振动方式。依据概率来说，能量最终一定会跑到振动里去的。
宇宙中振动着的“花样总数”，被我们称作熵 ，那么热力学第二定律也能够这样表述：宇宙的熵 ，也就是混乱程度 ，始终仅仅会增加 ，而不会减少。
这便是为何杯子破碎后不会自行拼接复原，为何汽车不添加燃油就会停滞不动停下，为何我们会逐渐走向衰老变老。这便是时间的指向箭头。
第二章 用三条法则解释身边的世界
（对应八年级物理全部内容：力、运动、能量、热）
2.1 我们身边的两种力
所有你能感受到的力，本质上都是吸引力或排斥力：
引力，是宇宙里最为普通常见的吸引力，地球对我们存在吸引作用，太阳对地球有吸引之举，这些皆是基于引力。
电磁力，存在着这样的特性，它既有吸引的作用，又有排斥的作用。你能够摸到桌子，你可以看到东西，你能够使用电，这些现象都是电磁力所导致的 ，对吧。
小思考：为什么你推桌子的时候，桌子会给你一个反作用力？
答：由于你手上所拥有的电子以及桌子上面放置的电子均带有负电，同种电荷之间会出现相互排斥的情况。而这般情况便是所有“接触力”的本质所在。
2.2 我们身边的三种运动
所有你能看到的运动，都是平动、转动、振动的组合：
- 汽车行驶：整体平动 + 车轮转动 + 发动机活塞振动
人们行走的时候，身体呈现出平动的状态，四肢进行着摆动，也就是转动，同时，心脏发生着跳动，也就是振动。
- 声音传播：空气分子的振动
2.3 能量转化的本质
所有的能量转化如何认识初中物理，都是三种运动之间的转化：
- 水电站发电：水的平动能 → 发电机的转动能 → 电能
物体的平动能或者转动能这两种能量转化为分子的不受规则约束的振动能也就是内能，即摩擦出现热量的这种现象。
电流通过电灯，使电能转化为灯丝的振动能，进而灯丝的振动能又产生了光，而光就是指的一种通过电磁波振动所呈现出来的现象。
你已然学过了能量守恒定律，在此处它所表达的意思是，平动的总能量始终处于不变的状态，转动的总能量也一直保持不变，振动的总能量同样永远不会改变。
第三章 用三条法则解释宇宙的奥秘
（对应初中地理天文知识·提前对接高中相对论）
3.1 引力的真相
爱因斯坦告诉我们：引力其实不是一种力。
具有质量的物体，其内部存在着数量众多的分子在做振动运动，这些振动会致使周围的时空状况转变为弯曲属性，恰似一个具备一定重量的球放置在蹦床上会使得蹦床出现凹陷的那种情形。
可是呢，别的物体于这般弯曲的时空当中，依旧会去走那“最省力的路径”，也就是所谓的测地线。这便是地球为何会环绕着太阳转动的缘由，也是苹果为何会掉落地面的缘故。它们并非是被“拉扯”过去的呀哪，而是于弯曲的时空中进行自由运动的呢。
3.2 黑洞是什么
黑洞，是宇宙里最为极端的天体，在一个恒星质量足够之大的时候，它内部的排斥力难以抵挡引力那股吸引，最终会坍缩成为一个黑洞。
于黑洞之中，一切的平动、转动以及振动，最终皆会转变成为朝着奇点的纯粹平动。任何物品落入黑洞，都会被完全撕裂，仅剩下质量、电荷以及转动这三个属性。
黑洞的信息未曾出现丢失的情况，所有落入黑洞的事物的信息，均被一一编码在了黑洞表面（即为视界）的振动模式里面，当黑洞缓缓地发生蒸发的时候，这些信息会以光的形态再度回归到宇宙当中。
3.3 宇宙的起源与未来
约莫138亿年之前，宇宙出现了一回大爆炸，就在那一个瞬间，全部的能量都以纯粹平动的形态朝着外面膨胀。
随着宇宙温度降低，对称性开始自行破缺，吸引力就此产生了。平动的能量转变为转动的能量，进而形成了基本粒子。粒子接着聚合形成了原子，原子又构成了恒星，恒星再汇聚形成了星系。
目前，宇宙仍处于加速膨胀的状态。这是由于一种名为“暗能量”的排斥力在发挥作用。暗能量的本质，乃是宇宙总能量必须严格保持为零的必然产物。
在遥遥无期的未来，每一颗恆星都会熄灭，每一个黑洞都会蒸发，每一份物质都会化为光，宇宙会变为一片均匀的、充斥着微弱振动的虚空，这便是宇宙的热寂。
第四章 用三条法则解释微观的世界
（提前对接高中原子物理·量子力学入门）
4.1 微观粒子的三种运动
存有三种运动于微观领域之中，然而其演变成一份一份的状态，此情形即为所谓嘅量子化。
微观粒子并非能处于任意位置，而是只能在特定位置出现，这种情况被称作平动量子化，这也就是原子存在不同电子层的原因。
微观粒子存在一种名为“自旋”的属性，仿佛它们自身在转动，然而，自旋具备的是只能选取特定值的特性，诸如1/2，还有1，以及2。
振动呈现量子化，即振动所具备的能量仅仅能够是以一份又一份的形态存在。还有，光乃是电磁场进行振动时所产生的量子，它被赋予了一个特定称谓叫做“光子”。
4.2 为什么我们不会穿过桌子
你大概会思索：原子的内部绝大部分都是空的，为何我们不会穿透桌子呢？
之所以这样，是由于电子属于自旋为1/2的粒子，这般粒子被称作“费米子” ，费米子遵循泡利不相容原理，该原理表明两个全同的费米子无法占据同一个位置。
这是存在于宇宙当中的，最强的那种排斥力，它使得原子得以保持稳定状态，让物质具备了所谓的“硬度”，让我们不至于掉进地球里面。
4.3 相互作用的本质
微观粒子之间的相互作用，本质上是交换振动量子：
- 电磁力：交换光子（电磁场的振动量子）
- 强力：交换胶子（胶子场的振动量子）
- 弱力：交换W和Z玻色子（弱力场的振动量子）
第五章 生命与我们在宇宙中的位置
5.1 生命的本质
告诉我们的热力学第二定律表明，宇宙的混乱程度始终处于增加状态。然而生命却是一个例外，生命具备在局部使混乱程度得以降低的能力。
生命借助从外界摄取有序的能量，像阳光、食物这类，将其转变为无序的热能，即振动能，再排放到体外，以此维系自身内部的有序结构。
这就是生命的本质：一个能够逆转局部熵增的系统。
5.2 我们为什么要学物理
有着一百三十八亿年演化历程的宇宙，于一片混沌状态里，恒星诞生了，行星也诞生了，之后生命诞生了，最终能够思考宇宙自身的人类诞生了。
学习物理，并非是为了考试，而是为了去理解我们身处的这个宇宙。当你理解了两条力，理解了三种运动，理解了三条法则，那么你就理解了从苹果落地直至宇宙膨胀的所有事情。
你身为宇宙之一部分，你学习物理之时，便是宇宙认识自身之际。
本章核心知识总结
1. 宇宙只有2种力：吸引力（对称性破缺）和排斥力（对称性守恒）
2. 宇宙只有3种运动：平动、转动、振动
3. 世上仅存三条基础法则，其一为，守恒对称之法则，其二是，最省力运动之法则，其三乃，时间方向之法则。
4. 现象是物理方面的所有，是两种力对三种运动予以驱动，能量于其间进行转化如何认识初中物理，总体的混乱程度始终是在增加的。
课后小思考：
--
1. 用这个模型解释：为什么冬天搓手会暖和？
2. 用这个模型解释：为什么月亮会绕着地球转？
3. 用这个模型解释：为什么植物需要阳光才能生长？