理论物理 四大力学是本科生在普通物理的基础上,为了进一步把 感性认识 提高到理性认识而必须学习的基础理论课程,在物理系本科生的 基础课 教学中占有核心的地位。理论物理本身具有概念抽象、 数学工具 覆盖范围 广的特点,其中 理论力学 分析力学 为核心,以完美的 理论体系 描述了粒子的 机械运动 ,同时也为学习其它理论课程铺路。热力学与统计物理是 凝聚态 理论的基础理论,热力学总结了物质的宏观 热现象 (如压强、温度、体积的变化,物体间的 能量转换 等),而统计物理则从微观的观点(即认为物质由 原子 、分子组成,这些粒子间存在着相互作用)对宏观热现象作出了解释。电动力学以 麦克斯韦方程 为核心,以简洁的理论形式,高度概括了与电和磁相关的 物理现象 (包括电磁波的传播)。而 量子力学 讲述支配 微观世界 的规律,由于在21世纪人类对自然界的探索(如对生物过程的研究)将更多、更深入地在微观的层次进行,量子力学的重要性是不言而喻的。
鉴于我国部分高校物理系将相对论列入 专业课 当中,有时也将四大力学与相对论统称为“五大力学”。
电动力学 是研究 电磁现象 的经典的动力学理论,它主要研究 电磁场 的基本属性、运动规律以及电磁场和带电物质的相互作用。同所有的认识过程一样,人类对电磁运动形态的认识,也是由特殊到一般、由现象到本质逐步深入的。人们对电磁现象的认识范围,是从静电、静磁和似稳电流等特殊方面逐步扩大,直到一般的运动变化的过程。
(鉴于不同文献作者编写思路不尽相同,以下归纳仅供参考)。
第一部分 电动力学的 基本理论
这部分系统阐述电动力学的基本原理、理论方法及其应用。先从几个 守恒定律 电磁波 的知识出发,对 电磁相互作用 的局域场论和电磁波性质形成一个整理的了解。接下来学习势的概念,及规范变换与规范不变性等相关理论,以及相对论电动力学,以便于与近代物理的衔接。
第二部分 介质电动力学
这部分是电动力学基本理论在介质中的应用。从物理本质上来说,各类介质显示出来的宏观电磁(光学)效应,尤其是 非线性效应 ,决定于介质内部的 微观结构 和一定的外部条件( 环境温度 、作用 场强 和频率等),其中的动力学机制,只有通过 量子理论 才能解决。经典电动力学结合一定的宏观唯象模型,只可以在某种程度上近似描述介质中的 电磁现象 。这部分主要包括:介质中的场方程和 边值问题 ,有介质存在时电磁波的传播,以及电动力学对 超导体 等离子体 晶体 的电磁性质的描述。