导言：见笔者以前的博文：

1. 物理世界的时空尺度

作为这门课程的开始，我们先讲物理学家们怎样“量”世界。

我们小学一年级的课本，首先学习的就是“大、小，多、少”；我们认识世界，也是从这最简单的“大、小，多、少”开始。

我们说，北京很大，但是在中国地图上北京就是几个圆圈套起来；我们说中国很大，但是在地球上也只占一片而已；我们说地球很大，但在银河系的浩瀚星河中，地球也不过就是一颗“砂粒”而已。即使是银河系，在茫茫宇宙中也不过就是一个“点”而已。

我们说水滴很小，但是一滴水（大约0.01克）里却有着大约3x10²¹个水分子（每个水分子大约是3x10^-24克）。而我们地球上的人口也只有60亿，或者说6x10⁹！如果这些水分子组成“地球村”，可以建立5x10¹¹个（也就是5千亿个）“地球村”！

我们说地球上的人口多，可是比起一滴水中的分子个数，我们的人口数字不是少得可怜吗？

那么到底什么是“大”，什么是“小”，什么是“多”，什么是“少”？进一步地：什么是“长”，什么是“短”？什么是“快”，什么是“慢”？这些不仅是我们研究物理问题，而且是我们试图定量研究任何问题所必须回答的。

其实很简单，所谓“大小多少，长短快慢”都是相对的，看我们用什么“尺”去量度。物理学作为现代科学中最成功的“定量”研究体系，关键在于“尺”的运用。我们在这一章里重点讲述如何掌握这个方法，即怎样去寻找我们所需要的“尺子”及采用什么“刻度”。

1.1 时空中的物质

物理学研究的是物质的运动规律，而物质的运动是在一定的时空环境中。没有时空就没有运动。非物理体系也是如此，这个体系的发展变化（运动）也一定是在特定的环境中。我们可以把这个环境抽象为参数空间——比如一个经济体的运动，我们就用GDP这个参数来描述。不同的GDP取值组成一个一维参数空间。而GDP随时间的变化就可以描述该经济体（在GDP参数空间和时间组成的二维“时空”里）的运动。如果我们再加上更多的参数，比如人均GDP、能耗、投资总量、对外贸易总量等，就可以定义一个多维的参数空间来更好地描述这种运动；等等。

所以对物理学来说，研究的是时空中的物质；对一般的理论来说，研究的是时“空”（真实空间的或参数“空间”）中的体系。当然，物质也是用“体系”来描述的。

因此，对物理学来说：质量（物质的多少的量度）、空间尺度（长短的量度）、时间尺度（快慢的量度）是最基本的单位，构成“单位制”的基石。所以我们有所谓“国际单位制”——千克-米-秒单位制，或者用cgs单位（Gauss单位制）：厘米（cm）-克（g）-秒（sec）单位制。