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物理学是一门基础自然科学，致力于理解宇宙中物质和能量的基本规律。它涵盖了从微观的原子结构到宏观的天体运动等各个层面。物理学的主要分支包括力学、热学、电磁学、光学和原子物理学，每个分支都研究自然界的不同现象和规律。
牛顿运动定律是经典力学的基础。第一定律说明了惯性的概念，物体会保持其运动状态直到受到外力。第二定律建立了力、质量和加速度之间的定量关系，这是力学计算的核心公式。第三定律揭示了力的相互性，任何作用力都伴随着等大反向的反作用力。
能量守恒定律是物理学的基本定律之一。它表明在一个封闭系统中，能量的总量保持不变，只是在不同形式之间相互转换。以单摆为例，当摆球在最高点时具有最大势能，在最低点时具有最大动能，整个过程中机械能总量保持守恒。
电磁学是物理学的重要分支，研究电荷、电场、磁场及其相互作用。库仑定律描述了电荷间的作用力，法拉第定律揭示了电磁感应现象，安培定律说明了电流与磁场的关系。麦克斯韦将这些定律统一为方程组，预言了电磁波的存在，为现代电子技术奠定了基础。
现代物理学包括相对论和量子力学两大支柱。爱因斯坦的相对论揭示了时空的相对性和质能等价关系。量子力学则描述了微观世界的奇特现象，如能量量子化和波粒二象性。这些理论不仅深刻改变了我们对自然界的理解，也为现代科技发展提供了理论基础，推动了激光、计算机、核能等技术的诞生。