導語：如何才能寫好一篇狹義相對論的基本原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

相對論果真如此難教嗎？筆者在教學實踐中對此進行了深入思考和探索，大膽作出一些改革嘗試，取得較好的效果.

1教材重組的設計思想

我們的做法主要是將原教材(普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-4人民教育出版社)針對中學生進行量身改造，盡量貼近認知規(guī)律，以降低教學難度.

1.1單刀直入主題，棄“賓”而突出“主”

有一些眾所周知的事實：嬰幼兒學說話，沒有人會從語言發(fā)展的歷史教起；中國兒童學寫漢字，沒有老師會從甲骨文、篆、隸、楷文字發(fā)展歷史講起.基于這一道理，我覺得給中學生講相對論時，從相對論如何產(chǎn)生的歷史背景等講起這種做法并不恰當.

縱觀現(xiàn)有相對論教材，從大學到中學無一不是沿著理論發(fā)展的歷史和背景、重大實驗及相對論的兩條基本假設這一線索，從伽利略經(jīng)典相對性原理到麥克斯韋電磁理論，然后又是對光速問題的探索，最后愛因斯坦提出新理論，循序漸進，花費不少篇幅，相對論才終于開了場.接著才講時空變換，時空的相對性…….

這樣的教材編排系統(tǒng)性強，合乎邏輯.但是學生聽得很陌生，尤其中學生如同云里霧里，一開頭就產(chǎn)生不得要領的感覺.這是因為前面開始的一些內容都是“賓”，一開頭“賓”暄鬧得很，相對論的關鍵要害在哪里？按學生的心理他們急切想知道相對論究竟是怎么回事.可是這個“主”卻遲遲不出場.另外，那些歷史背景淵源也是中學生所不熟悉、不太理解的東西，徒然又增加了許多困難.

為此，本人對這部分教材的處理是暫時先撇開了課本開頭(第一節(jié))的許多內容，在針對新課題基本概念作必要的鋪墊后立即單刀直入，讓學生對狹義相對論核心思想從一開始就有一個具體的認識，從而激發(fā)進一步求知的欲望.爾后，逐步展開各節(jié)內容.至于物理學史上有關背景材料，可適當參插其間加以介紹.

1.2通過實例，設置情景，引出相對論兩個基本原理

原教材是先托出兩個基本原理，然后運用于實例；我們認為倒過來處理更有利.

1.3分散難點，將狹義相對論的兩個基本假設分在兩節(jié)課中教

原教材把狹義相對論的兩個基本原理放在一起介紹，學生只能得到一個抽象模糊的認識.為使學生形成較深入具體的認識，可將兩個原理分開安排在兩堂課中進行.每堂課突出一個重點，通過具體實例情景，形成正確認識.而后一堂課又可對前堂課實行滾動教學.

1.4既不用洛倫茲變換公式，又盡量避免結論直接托出，力求自然而有邏輯地推理

原教材將“長度的相對性”放在“時間間隔的相對性”之前，兩個公式是直接托出來的.我們將兩者交換次序，兩公式可從實例中自然導出.

詳見下文.

2具體實施安排

2.1第一課時：光速不變原理和同時的相對性的引出

(1)簡單引言，激發(fā)學生探究的欲望.

(2)復習舊知——慣性參考系、坐標系(一維)；

講授新知——“事件”及其數(shù)學描述.

(3)提出實例：如圖1，相對于地面以高速v(與光速c相差不太大)勻速直線運動的車廂.表達車廂參照系的坐標軸用沿車廂運動方向的x′軸，表達地面參照系的坐標軸用同方向的x軸.現(xiàn)在車廂中點處打開一個燈，此事件在x′系中記為(x0′，t0′)，在x系中記為(x0，t0).光傳到車廂的后壁1和前壁2，這兩個事件在x′系中記為(x1′，t1′)和(x2′，t2′)，在x系中記為(x1，t1)和(x2，t2).

對車廂中的觀察者來說，中點x0′到前后兩壁x2′、x1′距離相等，光的傳播速度c相等，所以兩個方向的光傳播時間相同，即光同時到達后壁和前壁，t1′=t2′.

對于地面觀察者來說，由于x0與x1、x2距離不等，對于光傳到箱壁的兩事件有著兩種不同的看法：

看法1：認為光到達前、后壁的傳播時間相等：

t1-t0=t2-t0=；

光沿前后方向傳播速度不同，分別為c+v和c-v；傳到前后壁的距離分別是

x0-x1=(c-v)，

x2-x0=(c+v).

看法2：前、后傳播距離不等，光速相等，傳播時間不等：

x0-x1=c1，

x2-x0=c2，

顯見1＜2，光先到后壁.

這第一種看法認為時間不隨參照系而變，是絕對的；不同參考系中光速不等.僅學過伽利略、牛頓所創(chuàng)立的經(jīng)典力學的人會普遍持這樣的觀點.

第二種看法認為時間與所在參照系相關，是相對的；而光速是絕對的，不隨參照系而變.這樣的認識便是狹義相對論的觀念了.

(4)歸納：狹義相對論的基本假設之一——光速不變原理

(5)鞏固、強化：利用課本例題、思考討論題、問題與練習中的題，引導學生運用狹義相對論光速不變原理去分析，反復練習形成相對論思惟習慣，與傳統(tǒng)思惟習慣劃清界線，從而建立“同時”的相對性觀念.知道在一個慣性參照系中不同地點同時發(fā)生的兩個事件，在與之相對運動的另一些慣性參照系中是不同時的.

本課最后可簡要介紹有關光速不變的實驗證據(jù)，邁克爾孫實驗.機械波的傳播速度是以介質為參照系的，光則不同，它可在真空中傳播而無需介質，這就使光的傳播速度無需參照物，即不隨參照系改變.在歷史上曾設想用一種虛擬的介質——以太來確定光速，或以光源為參照來確定光速，種種想法均為實驗事實所否定.

2.2第二課時：狹義相對性原理(物理定律的絕對性)、測量的絕對性和相對性時間間隔的相對性

學生在掌握了光速不變原理后可以說已有一只腳跨進了狹義相對論之門了，學習積極性很高，有進一步求知的欲望.本節(jié)課要求學生另一個腳也跨進狹義相對論的門檻.

(1)復習回顧上一節(jié)知識要點：光速不變，是絕對的；“同時”是相對的.

(2)指導學生閱讀課本上引用伽利略《關于兩個世界的對話》中對船艙里觀察到的現(xiàn)象的一段生動描述，經(jīng)伽利略總結、愛因斯坦推廣得狹義相對論的另一個基本假設——相對性原理：在一個慣性參照系內進行的任何力學的、熱學的、電學的、光學的實驗都不能顯示出該慣性參照系相對于別的慣性參照系的運動情況.或可表述為：在不同慣性參照系中，一切物理定律都是相同的.亦即物理定律具有絕對性.

(3)講授一個簡單的新概念：把與物體相對靜止的(或可認為與物體固連在一起的)參照系稱為“本征參照系”，記為S0.

提出問題：在本征參照系S0內對該物體進行長度、質量、能量或該物所在處的時間進行測量時所得結果會與S0相對其它參照系(例如地面)的運動情況相關嗎？

根據(jù)狹義相對性原理，在S0內對物體的諸多測量與S0相對其它慣性參照系運動情況無關，是不變量，或者說是絕對的.我們不妨稱之為固有量或靜止量.

向學生指出，狹義相對性原理決定了物體及過程的一些不變量，有了固有長度、固有時間、靜質量、靜能量等概念.如果沒有這一條原理，即在S0中的測量與外界其它慣性系運動有關的話，那么本征參照系中測量的結果將“不知如何是好”，這顯然不合理.

(4)再次提出新問題：上述物理量如果在與物體相對運動的慣性系(非本征參照系)中測量，所得結果又怎樣呢？與固有量數(shù)值相同嗎？

例：愛因斯坦思想實驗.如圖2-a，一車廂底部有靜止光源豎直向上發(fā)射一個光脈沖信號到達頂部的水平平面鏡上，反射后豎直向下回到原發(fā)光處.設車廂高度為h，從光信號發(fā)出到返回，其時間間隔記為.顯然，=2hc.

①問：若車廂相對于其它慣性參照系(例如地面)靜止或以某一速度作勻速直線運動，測得的時間間隔會有不同嗎？

光源相對車廂靜止，車廂參照系即為本征參照系；光信號發(fā)出和返回這是同一地點發(fā)生的兩個事件，是固有時間，所以不隨車廂與其它參照系的相對運動而改變.

②設此車廂相對于地面以高速v(與光速c相差不太大)水平勻速直線運動，從地面參照系看來，光信號從發(fā)出到返回時間間隔等于嗎？

因光源相對地面運動，地面參照系不是本征參照系，在地面參照系中，兩事件發(fā)生在不同地點，如圖2-b所示，光的路徑為折線.兩事件的時間間隔記為，不妨稱為相對時間.現(xiàn)在要計算.

比較以下兩種計算結果：

a)光的路程2h2+(12v)2，光速c2+v2，由此可得=2hc，所以=.

b)光的路程2h2+(12v)2，光速c，由此可得=2hcc-v2c2，所以>.

讓學生判斷兩種計算的正確與錯誤.顯然a)違背光速不變原理，是錯誤的.

由b)不難得到：

=1-v2c2.

這一結果雖是從個例中得到，但卻具有普遍意義.

(5)歸納：時間間隔的相對性

某慣性系中同地發(fā)生的兩事件的時間間隔是個不變量，叫固有時間.在其它與之相對運動的慣性系中，該兩事件的時間間隔總大于固有時間，并隨v的增大而增大.

(6)安排例題、練習題.

在中學課本上，上述公式是直接托出的.這里用愛因斯坦思想實驗進行推導筆者認為有兩點好處：

①作為例題可讓學生對狹義相對論的兩條基本原理的具體運用有進一步的領會，也有利于對時間間隔的相對性的理解.后課對前課實現(xiàn)滾動式教學；

②先導出時間間隔相對性公式，然后長度的相對性公式也可推導，而不是直接托出.盡管這樣做算不上是嚴格意義上的推導，但從中學教學實際出發(fā)這樣處理還是合適的，從認知方法來看應當是允許的.而事事講嚴密將使實際教學難以開展.

2.3第三課時：長度的相對性

本節(jié)課打算繼續(xù)引導學生運用狹義相對論的基本原理和已有結論去導出長度相對性的公式，并能充分理解這一結果.

(1)復習：狹義相對論的基本原理、“同時”的相對性、時間間隔的相對性.

(2)提出問題1：在平直軌道上有一車廂，一水平直桿靜止于車廂中.如圖3-a，在車廂參照系S′系中桿兩端坐標分別為x1′、x2′，則桿長l0=x2′-x1′.在車廂相對地面靜止以及相對地面勻速直線運動兩種情況下，車廂內測量結果l0會有所不同嗎？

車廂參照系S′與桿相對靜止，是本征參照系，所測得長度l0是固有長度，與外部其它參照系的相對運動無關，是不變量.

(3)提出問題2：若車廂相對地面以高速v勻速直線運動，在地面參照系中測量該直桿的長度，所得結果仍是l0嗎？

設地面參照系S，其x軸與桿平行，在x軸上取定點P，其坐標為x0.考慮桿端2經(jīng)過P點這一事件，在S系中記為(x0，t2)，在S′系中記為(x2′，t2′)，見圖3-b.再考慮桿端1經(jīng)過P點這一事件，在S系中記為(x0，t1)，在S′系中記為(x1′，t1′).見圖3-c.

在S系中，兩事件發(fā)生在同一地點P，時間間隔t1-t2=，為固有時間，桿子長度應為l=v；

在S′系中，兩事件發(fā)生在桿兩端，時間間隔t1′-t2′=，不是固有時間，但長度

v·=x2′-x1′=l0是固有長度，

比較l和l0，可知l=l0=l01-v2c2.

(4)長度相對性公式的意義

(5)練習

(6)時空相對性的驗證、相對論的時空觀

2.4〈第四課時〉〈第五課時〉：狹義相對論的其它結論廣義相對論簡介

3狹義相對論小結

(1)無論在本征參照系中還是在非本征參照系中進行物理測量和實驗，①所得物理定律都相同；②光速不變.

(2)在本征參照系中進行物理測量和實驗，所測得的長度、時間間隔、質量、運動速度、電場強度、磁感應強度、動量、能量等物理量是確定的值，與它相對別的參照系的運動情況無關.而在非本征參照系中測量所得值與它們相對運動情況有關.相對速度越大，長度越短，時間間隔越長，質量(從而動量、能量)越大.

4結束語

相對論是近代物理的基礎理論，以往一直編排于大學物理教材中.2002年相對論第一次編入中學物理課本，當時作為選學內容而不作為高考要求.三年后江蘇省高考大綱又首次將它列入選修科的考試范圍內.這一方面體現(xiàn)了隨時展中學教材與時俱進；另一方面相對論作為代表先進生產(chǎn)力的先進文化，也使中學物理教材體現(xiàn)了三個代表的重要思想.

篇2

【關鍵詞】牛頓——梁氏定律；梁氏變換；牛頓——梁氏力學；梁氏相對論

In classical mechanics and the thoughts of space and time theory and the theory of gravity

Liang Chi-feng

【Abstract】Ly （the author） thinking of classical mechanics found that its basic laws （right） is the Newton's laws of liang's thinking of space-time theory found that the basic equation is kissing the transformation， the thinking about the theory of the gravity found the relativity of gravitational field strength and the relativity of gravity object.

【Key words】Newton's laws of liang； Kissing the transformation； Newton liang's mechanics； Propositions relativity

1. 對經(jīng)典力學的思考

經(jīng)典力學是實驗科學，其概念、方程、定理、定律、原理等等都直接來源于實驗（實驗可重復，實驗結果可觀測）。牛頓力學引入不可觀測（找不到）的慣性系和不可測量（不可作實驗檢驗）的慣性力是錯的，不是實驗科學的概念。經(jīng)典力學理論之公理只有一條，即牛頓——梁氏定律。經(jīng)典力學之基本方程（即數(shù)學基礎）是牛頓——梁氏定律數(shù)學表達式，經(jīng)典力學之基本定理是動量定理、動量矩定理和動能定理（這些定理的數(shù)學表達式均由基本方程導出），這樣的經(jīng)典力學稱為普適經(jīng)典力學或牛頓——梁氏力學。普適經(jīng)典力學適用于任何一個參照系，地面參照系S上的經(jīng)典力學稱為S上的普適經(jīng)典力學（其基本方程是牛頓——梁氏定律在S上的表達式F=ma ，此式被迄今物理學誤認為是牛頓第二定律表達式〔1〕），相對于S勻速平動的參照系Sv上的經(jīng)典力學稱為Sv上的普適經(jīng)典力學（其基本方程是牛頓——梁氏定律在Sv上的表達式Fv=mav，相對于S變速運動的參照系S`上的經(jīng)典力學稱為S`上的經(jīng)典力學（其基本方程是牛頓——梁氏定律在S`上的表達式 F`=ma`），天宮一號實驗室S*上的經(jīng)典力學稱為S*上的普適經(jīng)典力學（其基本方程是牛頓——梁氏定律在S*上的表達式 ΣFi=ma*）。若將F=ma ， F=mav ， F`=ma`和ΣFi=ma*統(tǒng)一表為F合=ma 合（即質點所受合力等于質點質量乘以質點加速度），則牛頓——梁氏定律表達式就是F合=ma 合 。因此，迄今物理學將S上的經(jīng)典力學稱為牛頓力學成為歷史性錯誤。牛頓力學基本定律只有一條牛頓第二定律，因其基本方程 F=ma 與牛頓第一、三定律無關，故牛頓第一、三定律不是牛頓力學之公理。公理愈少的理論體系愈好。值得指出，經(jīng)典力學的應用其實就是牛頓——梁氏定律的應用， F=ma 的應用被誤認為是牛頓定律應用，天空一號上的質量測量實驗被誤為是牛頓定律實驗。還值得指出， Fv=mav證明伽利略相對性原理不成立（隨之狹義相對性原理不成立）；因為實驗方程 包含 ，所以 反映的物理定律不能稱為梁氏定律而只能稱為牛頓——梁氏定律，隨之經(jīng)典力學不能稱為梁氏力學只能稱為牛頓——梁氏力學（又稱普適經(jīng)典力學，其中普適之意不言自明）。到此可見，牛頓——梁氏力學才是名符其實的實驗的經(jīng)典力學。

2. 對時空理論的思考

以時間空間變換式（簡稱時空變換〔2〕）為基本方程（即數(shù)學基礎）的理論稱為時間空間理論，簡稱時空理論。洛倫茲變換是兩坐標系（參照系）相對勻速平動的時空變換，因此狹義相對論是勻速平動情況的時空理論（簡稱為勻速平動時空理論或勻速平動相對論）。兩坐標系的普遍的相對運動是變速運動，于是梁氏發(fā)現(xiàn)了變速運動情況的時空變換——梁氏變換〔2〕，以梁氏變換為基本方程的時空理論稱為變速運動情況的時空理論，簡稱為梁氏時空理論或變速運動相對論或梁氏相對論。洛倫茲變換和梁氏變換（以及超光速梁氏變換）均可由光速不變性原理推導出來，說明時空理論基本原理（公理）僅一條光速不變性原理。由時空變換導出鐘慢關系式、尺縮關系式、質速關系式、質能關系式、能量動量關系式等等有無實際意義（稱為物理意義）均由光速不變性原理有無物理意義來決定。因為物理學是實驗科學，物理學理論（例如牛頓力學）之公理（例如牛頓第二定律）必須是可作實驗檢驗的公理（不符合公理可以不證明之說），可見牛頓第二定律是實驗定律（誤認為牛頓第二定律是理想定律而不是實驗定律成為歷史性錯誤）。無法證明光速不變性原理（找不到實驗證明，也找不到數(shù)學證明），因此時空理論肯定沒有物理意義，其數(shù)學意義是有的，數(shù)學理論之公理不用證明，例如歐氏幾何、非歐幾何只有數(shù)學意義而無物理意義。到此可見，時空理論（相對論）不是物理理論而本質是數(shù)學理論。值得一提，廣義相對性原理不是物理學原理（無實驗依據(jù)），等效原理同樣不是物理學原理（愛因斯坦用理想實驗證明等效原理成立，其實是用“理想實驗”概念偷換物理學的“實驗”概念，愛因斯坦無道理將慣性力說成引力隨之將廣義相對論說成引力論）；另外，廣義相對論構不成邏輯體系，不但不成物理學理論，而且不成數(shù)學理論。到此可見，愛因斯坦的地位比牛頓（世界最偉大的自然科學家）低一個層次是合理的，將愛因斯坦說成“人類宇宙中有頭等光輝的一顆巨星”不成立（評價過高）。另外，值得一提，懷疑一種理論，首先應思考其公理，再到基本方程（憑空想出來的方程——例如愛因斯坦重力場方程，根本沒有意義），再到其他（例如概念，愛因斯坦用理想實驗或稱思想實驗證明的同時性的相對性完全沒有實際意義即物理意義）……。還值得一提，梁氏將梁氏相對論稱為普適相對論意在強調變速運動的普遍性，將普適相對論稱為愛氏——梁氏相對論意在借愛因斯坦這位假神促使人們相信梁氏變換，其實狹義相對論就是愛氏相對論，普適相對論就是梁氏相對論。

3. 對重力理論的思考

眾所周知，地球附近的物體的重力就是地球的吸引力或其一個分力，萬有引力定律是重力理論的唯一基本定律。我們將哥白尼日心說推廣為宇宙旋轉說：地球繞太陽轉，太陽系繞銀河系中心轉，銀河系中心繞銀河系集團中心轉，……。于是，我們可以說明地球附近的物體其重力雖然是宇宙所有其他物體對它的吸引力之合力，但是太陽對它的吸引力恰好提供它跟隨地球公轉所需向心力、銀河系中心對它的吸引力恰好提供它跟隨銀河系中心繞銀河系集團中心公轉所需向心力，……，因此它的重力只能由地球吸引力產(chǎn)生。同理，月球上物體的重力只能由月球吸引力產(chǎn)生。根據(jù)萬有引力定律和力的分解，很容易得到地球附近各種參照系上的重力場場強方程，這些方程表明上述參照系S、Sv和S`上的重力場場強（即重力加速度），分別為 g、gv和g'且gv≠ g'≠g （此不等式反映了重力加速度的相對性）。重力加速度的相對性導致物體重力的相對性：質量為m的同一物體，對S、Sv、和 S`而言有不同的重力，分別為 mg、mgv 和mg'。迄今物理學沒有認識到重力加速度的相對性和物體重力的相對性，誤認為同一物體不管在S上還是在Sv上還是在S`上的重力都一樣。這一錯誤導致引入慣性力這種鬼力，于是有所謂質點相對運動動力學基本方程，于是誤導愛因斯坦將數(shù)學當成物理學。

4. 梁氏相對論的應用

經(jīng)典力學的應用，歸根結底是牛頓——梁氏定律的應用（本文文獻〔1〕有幾個應用之舉例，天空一號上的拋體運動是運動學）。梁氏相對論的應用，歸根結底是梁氏變換的應用。應用梁氏變換可解釋雙生子佯謬、轉動參照系上鐘慢、 μ子實驗、1971年原子鐘環(huán)球飛行實驗、光譜線紅移和本文文獻〔1〕中設想王亞平帶原子鐘環(huán)球飛行實驗，都證明動鐘變慢；應用梁氏變換可解釋邁——莫實驗、水星近日點運動、火車進入隧道的爭論、轉動參照系上尺長，轉盤圓周率大于π ，都證明靜尺縮短。文獻〔2〕應用梁氏變換給出了雙生子佯謬、 μ子實驗、1971年原子鐘環(huán)球飛行實驗、水星近日點運動、光譜線紅移、邁——莫實驗、火車進入隧道的爭論、光線彎曲和平面彎曲的數(shù)學解釋，顯示了梁氏相對論是比狹義相對論更普遍和更好的相對論。

5. 結論

（1）牛頓——梁氏定律是經(jīng)典力學唯一基本定律，它導致了牛頓力學的修正，隨之要改寫經(jīng)典物理學史。

（2）梁氏變換是最普遍的時空變換，它導致了愛因斯坦相對論的修正，隨之要改寫近代物理學史。

6. 后語

梁氏希望世界物理學家以本文及本文文獻〔1〕〔2〕來思考牛頓——梁氏定律和梁氏變換，公開發(fā)表評論，歡迎推倒它從而制止來自中國大陸（廣西桂平市）的物理學大地震。

參考文獻

[1] 梁尺峰，從天宮一號實驗想到轉動參照系上的實驗，《中國教育與教學研究》雜志，2013年第10期，72-73。

篇3

關鍵詞：大學物理教學創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新品質創(chuàng)業(yè)方法

1創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素材的挖掘

與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育相對應，創(chuàng)業(yè)的基礎就是創(chuàng)新，就是要突破原先的局限性，把握新機遇，提出新想法，創(chuàng)造新價值．在創(chuàng)新上，大學物理課程和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育兩者本質相同，并且大學物理教學能夠應用物理學的創(chuàng)新成就啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維［6］．從廣義的角度理解創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，創(chuàng)業(yè)是指社會生活各個領域里的人們?yōu)殚_創(chuàng)新的事業(yè)所從事的社會實踐活動，是主體在能動性的社會實踐中所體現(xiàn)的一種特定的精神、能力和行為方式［7］．因此，物理學中所體現(xiàn)的創(chuàng)新恰恰屬于一種“創(chuàng)業(yè)”活動．大學物理教學內容主要包括力學、熱學、光學、電磁學以及量子與原子物理，內容面較廣，涉及到眾多的物理學基本原理和物理學家的貢獻［8］，因此可以從物理學原理和物理學家創(chuàng)新的經(jīng)歷出發(fā)提煉創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素材．在深入分析教材的基礎上，提煉出一系列物理學中的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素材，包括物理學原理、物理學家的創(chuàng)新經(jīng)歷及其對大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的啟示，并且這些物理學原理和物理學家的創(chuàng)新經(jīng)歷能夠體現(xiàn)在具體的教學內容里．經(jīng)過整理，物理學原理及其對大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的啟示．物理學史上有許多物理學家創(chuàng)新成功的例子，創(chuàng)新成功的同時創(chuàng)造了新知識，他們的創(chuàng)新方法和哲理性論述對大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)提供了理論思維和方法論．我們研究了物理學家的創(chuàng)新經(jīng)歷，引申出了哲理性思想并提煉出這些思想對大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的啟示．盡管物理學原理和物理學家的創(chuàng)新經(jīng)歷不能直接體現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思想，但是引申這些材料的深刻含義能夠透視出創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的深刻內涵．

2教學模式的探索

物理學原理和物理學家的創(chuàng)新經(jīng)歷對大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的啟示必須落實在具體的教學過程中，傳統(tǒng)的大學物理課堂教學往往從基本概念入手，教師講解基本定律和定理，然后師生討論、分析并舉例、練習．為了在大學物理教學中融合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思想教育，我們采用“兩段式”教學模式，即前一段進行物理基本概念、基本原理的討論與分析，明確物理學基本概念和原理的含義以及應用，然后由物理學基本原理、物理學家的創(chuàng)新經(jīng)歷引申、切入到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的思想教育.例如克勞修斯熵和熱力學第二定律統(tǒng)計意義的教學．首先，講解克勞修斯熵和玻爾茲曼熵的概念、熵增加原理，然后討論，總結出4條熱力學“熵原理”［9］：（1）熵是有序與無序的度量；（2）孤立系統(tǒng)的熵增加；（3）負熵流原理；（4）非線性機制對熵的干預．再把熱力學“熵原理”由自然科學領域引申到社會科學領域，進一步聯(lián)系大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，具體融入4個觀點：（1）大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)是社會經(jīng)濟發(fā)展的負熵流；（2）大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)體現(xiàn)了非線性機制對熵的干預；（3）大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)是無序到有序的過程；（4）大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)應該從創(chuàng)新入手．再例如愛因斯坦的狹義相對論教學．在講解和討論狹義相對論坐標變換和速度變換之后，自然切入到愛因斯坦的生平介紹和狹義相對論產(chǎn)生的背景，引申出愛因斯坦對科學的貢獻．由此聯(lián)系愛因斯坦的哲理名言：提出一個問題往往比解決一個問題更重要；奇思玄想的天賦對我而言，比我的才干更重要；不曾犯錯的人從來不曾嘗試新事物等哲理名言，進一步采用類比的方法，引申為愛因斯坦的“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)觀”：主張用豐富的想象力和奇思妙想提出新的問題；主張個性的張揚和嘗試新事物；積極從事創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐，實現(xiàn)個人的價值；成為一個務實、勤奮、包容、堅韌的創(chuàng)業(yè)者．在新課引入上盡量做到多樣化，既可以從物理學知識點入手，也可以由創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)事跡入手，從而實現(xiàn)教學目的．在內容的安排上，做到精簡每節(jié)課的大學物理知識點內容，如果知識點內容太多，可以分配部分內容在上節(jié)課講解，以便有足夠的時間安排創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思想教育．在課后作業(yè)的布置上，不拘泥于計算型練習，布置一定量與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思想教育相聯(lián)系的問題，例如，熱力學“熵原理”對大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)有哪些啟示？從愛因斯坦的哲理思想看大學生如何創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)？等等．

3教學方法改進

針對大學物理教學融合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思想教育的教學，原先簡單、線性的教學方法已經(jīng)不能適應新內容的教學要求．為了把知識內容的教學和思想內容的教學很好地融合在一起，有必要聯(lián)系當前社會發(fā)展的實際，采用理論聯(lián)系實際的教學方法，才能使創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的思想深入學生的理念之中．首先，聯(lián)系創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成功的風云人物，例如馬云與阿里巴巴、俞敏洪與新東方教育、比爾蓋茨與微軟、李嘉誠與香港房地產(chǎn)，等等．把這些人物的創(chuàng)新思想和創(chuàng)新方法與物理學家們的創(chuàng)新精神進行類比，找出兩者的共同之處．例如聯(lián)系物理學家牛頓后期從事貨幣制造監(jiān)管，改進造幣方法，大幅提升造幣效率的事跡［10］，我們得出結論：要想在創(chuàng)業(yè)的道路上取得成就，創(chuàng)新是基礎，從而提升學生對創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)關系的認識．其次，聯(lián)系大學生創(chuàng)業(yè)成功的范例，讓學生從身邊創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)事跡說起，例如本校畢業(yè)學生創(chuàng)辦信息傳媒公司、教育直播公司、演出租賃服務公司等，結合研究性學習和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練談談自己未來的創(chuàng)業(yè)打算，等等．讓學生主動上網(wǎng)搜集大學生創(chuàng)業(yè)成功的范例，作為學生討論的素材，例如南京郵電大學大二學生陳峰偉創(chuàng)辦IT銷售、華南理工大學計算機軟件學院的許少煌創(chuàng)辦網(wǎng)站平臺、上海對外貿(mào)易學院大三學生創(chuàng)辦大學城在線服務等［11］，引導學生討論他們成功的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方法和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)品質．另一方面，聯(lián)系物理學家的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新品質，明確創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的方向和途徑，例如聯(lián)系普朗克突破科學困境提出能量子假說，啟示大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)應該具有破舊立新的創(chuàng)業(yè)品質；聯(lián)系牛頓在前人成就的基礎上提出慣性定律等事跡，啟發(fā)大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)需要選擇合適的項目和奮斗方向．除了理論聯(lián)系實際的教學，教師還積極指導大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃，參加多項省級和國家級學科競賽．通過指導學生完成大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃提升大學生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學生具備堅韌、合作、包容的創(chuàng)業(yè)品質．在指導大學生參加學科競賽的過程中，鼓勵學生提出新想法，實現(xiàn)創(chuàng)新目標，培養(yǎng)學生勇于探索、合作創(chuàng)新的精神品質．同時，部分學生獲得與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)相關的優(yōu)異成績能夠為其他學生樹立形象，提供范例．

篇4

要】本篇主要是因為人們對絕對論的認識局限在理論方面，更多人認為太過于哲理，與現(xiàn)代物理的聯(lián)系不是太密切。加上我們一直認為只有公式才是人們認識物理的工具，所以本篇通過對單擺和簡諧振動中的共振現(xiàn)象以及光電效應，還有其他物理現(xiàn)象的研究，重新完善物理學上的一些認識，列出來一些公式讓大家更好的認識絕對論中的一些原則。同時希望通過這篇論文讓更多的人們更好的來認識這個物質世界。

【關鍵詞】簡諧振動；洛倫茨變換；單擺周期；共振現(xiàn)象；波動函數(shù)值方程式；物質場的質量

單擺是初中以及高中物理教學中的一個重要實驗，它揭示了一個重要的規(guī)律：單擺的等時性，即在擺角很小的情況下（＜10度），忽咯空氣阻力等外部因素。在遵守胡克定律的范圍之下，單擺的周期只與擺長（L）及擺球所處的位置的重力加速度（G）有關。單擺的周期公式：T=2∏√L/G。這是加利洛在小時候根據(jù)燈的晃動逐漸等到的規(guī)律；單擺的等時性。并制作了時鐘。

愛因斯坦說他最大的錯誤是引進了宇宙常數(shù)，其實那是小問題。他的二個更大的錯誤：1.他認為時間可以倒流；2.他把光速當成宇宙的限速而且把它當成相對論的基礎。

說一下愛因斯坦的理論依據(jù)，那就是著名的洛倫茨變換。利用這個變換可以解釋運動物體的時間和尺寸變化了。我們看一下他的公式和推導過程；　狹義相對論中關于不同慣性系之間物理事件時空坐標變換的基本關系式。設兩個慣性系為S系和S′系，它們相應的笛卡爾坐標軸彼此平行，S′系相對于S系沿x方向運動，速度為v，且當t=t′=0時，S′系與S系的坐標原點重合，則事件在這兩個慣性系的時空坐標之間的洛倫茲變換為　x′=γ（x－vt），y′=y，z′=z，t′=γ（t－vx/（c*c）），式中γ=（1－v2/c2）^-1/2；c為真空中的光速。不同慣性系中的物理定律必須在洛倫茲變換下保持形式不變。

在相對論以前，H.A.洛倫茲從存在絕對靜止以太的觀念出發(fā)，考慮物體運動發(fā)生收縮的物質過程得出洛倫茲變換　。在洛倫茲理論中，變換所引入的量僅僅看作是數(shù)學上的輔助手段，并不包含相對論的時空觀。愛因斯坦與洛倫茲不同，以觀察到的事實為依據(jù)，立足于兩條基本原理：相對性原理和光速不變原理，著眼于修改運動、時間、空間等基本概念，重新導出洛倫茲變換，并賦予洛倫茲變換嶄新的物理內容。在狹義相對論中，洛倫茲變換是最基本的關系式，狹義相對論的運動學結論和時空性質，如同時性的相對性、長度收縮、時間延緩、速度變換公式、相對論多普勒效應等都可以從洛倫茲變換中直接得出

大家看二個問題：1.相對性原理即S與S’二個慣性系等價，而且各慣性系內各點也等價。這是一個錯誤的假設，因為在空間中S與S’不等價，各點也不會等價。（當然，在后來的廣義相對論中他又說因為時空彎曲，各點不能等價，前后相左）；2.光速不變　以光速不變確定常數(shù)γ，如果物質運動超過光速，物質就不存在了。也就是限定物質的運動不能超過光速，我無語?？蓱z的愛因斯坦。

可是測量我們做過的許多實驗，發(fā)現(xiàn)物質在運動時：時間在測量上真的改變了，尺子也真的變短了。好像時間真的可以倒流，物質運動時特別高速運動時，時間真的變化了。

我來和大家解釋一下吧：不是時間變化了，而是時鐘真的變化了。因為時鐘變化了，所以所有的洛倫茨變換中時間變換應該看成時鐘變化。時鐘的運動是有規(guī)律的，當你改變它的一些因素，它就發(fā)生變化。單擺的T=2∏√L/G，當L變化時T變化，當G變化時T也變化的。所以這一個時鐘在運動時，和靜止時周期T是不同的。你想已經(jīng)變化了的時鐘，你如何測出不變的結果。你的一秒已經(jīng)變成人家的一年，你還當成時間可以改變，時空可以倒流了。二個坐標系也是如此道理，已經(jīng)變化了，你還說可以等價，時空只好變化了。這是愛因斯坦的悲哀。時空里的物質變化了，當成時空變化。時間不會變，空間也不會變，但是這里面的物質可以發(fā)生改變，而且可以任意變化。

愛因斯坦認為不需要引力，但他用G（重力加速度）。我是根本不存在萬有引力，但我也用G。不同的是我的G是物質場之間的一個相互作用，由整體到局部，由微觀到宏觀，物質場之間的一個作用（下面會詳細說明這一原理）。所以在慣性系內的各點作用也不會相同，任一點都不會相同。為什么說的那么復雜呢？我也不想，可是我們這世界就是這么：在任一點上并不等價。所有的物質都按照自己的規(guī)律運行著，在任一點上都有不同的量子運行方式。所以我們研究物質運動一定看什么環(huán)境，什么地點，以及物質的量子運行方式。否則，我們得不到正確的解釋。

當物質從S運動到S’點對于觀測者而言時鐘的T（周期）不同的，時鐘可以變快也可以變化慢。這一點我們可以做試驗的，而且我們有太多的時鐘或者羅盤失靈的情況了。在遵守胡克定律的范圍之內時鐘麼名奇妙的變化，因為√L/G變化了，變化的越大，他的反應就越大，這是時鐘變化的原因。我們再說一下尺子為什么變短。

上世紀，愛因斯坦和玻爾的論戰(zhàn)持續(xù)了幾十年，直到他們都去世也沒有結束。他們的爭論，玻爾一直占了上風。為此阿斯派特做了一系列著名的實驗，阿斯派特的實驗詳細地證明了量子理論的正確性。當然，還有爭議，但是人們開始相信這個世界是有量子組成的了。運動的尺子的確可能變短，但是也有可能變長。先不要爭論，我給大家來認真的分析一下：尺子是不是由量子組成的？一個尺子是不是可以分成無數(shù)的小尺子？一個小尺子是不是可以看成一個量子？如果這些都可以的話：一個尺子是不是可以看成是大量的量子在運動，就是說L=∑DL。如果我們只給尺子一個方向的力，尺子只有一個方向的運動時，那么在胡克定律的范圍之內，所有量子尺子會壓縮尺寸，尺子會變短。

但是我今天給大家設計一個實驗，讓運動的尺子變長（這是相對論無法解釋的）。高速來拉動尺子，并且在尺子的后面加一個物體并和尺子同時運動，但是只拉尺子。如果這樣實驗的話，我告訴大家：尺子會變長。因為所有的小尺子在拉力的作用下拉長了，那么反應到全部，尺子馬上變長。當然大家可能會笑的：我的絕對論，里面什么樣外面什么樣；大的什么樣，小的什么樣。其實，這篇論文也是要把絕對論的原則給大家解釋清楚的，免得大家認為我是在說哲理。愛因斯坦真的不知道這個世界是有量子來組成的，也不知道所有的量子都有自己的運行方式；更不知道所有的量子運行方式只能在一定的范圍存在，超過這個范圍量子運行方式就會改變。

我們再說一個現(xiàn)象：拉箱子。一下不動，二下不動，那么三下就可以拉動；推物體也是一樣原理。大家一定聽過這么一件事：一個人用小錘擊打大塊鐵的事，他打了一二個小時上萬次。當然，他也一定要按照一定規(guī)律才可以實現(xiàn)，如果亂來那就永遠不會實現(xiàn)的。如果用牛頓的F=ma來看，這永遠不會動。力不在了就沒有作用力了，再打也是白搭，如何打也是白搭。再說一個畫外話：任何人不準說我沒有實驗基礎。我的實驗基礎就是生活的點點滴滴，無窮無盡。不需要精密的儀器，我也能完成最高級的實驗。水滴穿石，已經(jīng)幾千萬年了，比那個實驗室都準確。綠豆只煮難爛，大鐘不擊自鳴，還要我再舉例嗎？

物質的運動是有小的物質運動來完成的，大物質是有小物質組成的，物質的運動是所有的量子共同完成的。我們擊打一次，物質不動但是有一部分量子動了，但是大多量子沒動它也動不了。當越來越多的量子，最后當所有的量子動了，那么物質的整體也就動了。牛頓力學的物質運動規(guī)律太硬性了，所以在處理微觀粒子上不是太理想。既然今天我們認可物質是量子來組成的，那么我們在研究物質運動時就要從量子說起，那我們就要用到統(tǒng)計學∑，研究物質就要用到高等數(shù)學微積分原理。其實這正是量子力學的魅力：把大的變小，有小成大

我一直不用太多方程式，是因為這世界是真實的生命，無時無刻不在運動。但方程式是計算工具，在一定程度上使用是完全有必要的，方程式是人們認識世界的一個依據(jù)。我在這里列幾個力學方程式供大家研究認證，同時與經(jīng)典力學比較一下，重新理解物質運動規(guī)律。

1　F=ma變換式：F∑F，F(xiàn)∫DF，∫df=ma，ma∫dma，ma∑dma。（這里M是物質場的質量特性，以下雷同）。

2　W=FS　變化式：W=∫DFS，F(xiàn)S∑FS，S∫DS，F(xiàn)∫DF

3　P=MV　變換式：P=∫DMV，P∑P，依次類推把經(jīng)典力學的公式建在大量的量子運動的基礎上去研究。物質的運動是在量子運動的基礎上進行的，物質運動不是連續(xù)的，但是是有規(guī)律的。

愛因斯坦的E=mc2，其實錯到天邊了。不是我不給他留面子，我也知道人們會說原子彈如何如何。我只說一句：原子彈釋放的能量一定大于E=MC2。人們沒有把所有能量計算在內，只是估算罷了。如果還有人不服，我再提醒一句：真空不空。水變成冰釋放能量了，為什么質量沒減少（當然也會有變化，但不是E=mc2，那是質量特性的波動函數(shù)變化）。

物質釋放的能量與質量的關系并不大，也不能說沒有關系。一斤木材和一百斤木材如果燃燒，的確不同。但是那是質變，我這里主要說量變（量子運行方式的改變）。在上篇中我說一個瓶子可以裝下一個恒星的能量，那么在這篇我更近一步：一個量子就可以擁有一個恒星的力量。說一句讓人吃驚的話，我們每個人的身體都可以擁有十個太陽的能量。大家想想物質有多大的能量或能釋放多大的能量根本是不是取決于物質的量子運行方式？，結合一下傳統(tǒng)的質量概念，我們還是使用物質場的概念來理解吧。

木材和鋼鐵以及石頭這些物質從量子上看組成可以說是相同的，都是質子，中子，電子等等組成的。（這一點如果有人和我爭論的話，我沒時間）但是量子運行方式的不同造成了我們看到的截然不同的物質。大家高興嗎？因為這才是真正的物理理論，這才是真正解釋物質和物質運動的原理。這世界是由量子來組成的，所有的量子都有自己的運行方式。這是經(jīng)得起考驗的真理，我們做實驗吧。

再列一個公式；波動函數(shù)方程式H=E∝KC。H：波動函數(shù)值

E：能量（包括物質內部和外加能量）　K：系數(shù)

C：物質場（包括物質場的質量特性以及物質場的一定范圍內的量子運行方式）。上篇論文沒列這個方程式，是因為大家對量子運行方式的認識不是太深刻。我從來不大包大攬，量子運行方式的不同，物質和物質運動完全不同。

時間永遠不會倒流，只會不停的向前走，即使我們運行的比光速快一萬倍，我們依然不停的衰老。所以我們都要珍惜生命，愛惜時間。愛因斯坦把光速限為宇宙的最高速，基礎不對，結果還用說嗎？對相對論我再也不想說什么了。現(xiàn)在全世界都知道相對論不對了，那大家就嘗試一下理解我的論文吧。我們要肯定愛因斯坦是一個真正的科學家，因為他努力去嘗試了一種認識世界的方法，而且愛因斯坦一直是一個誠實謙虛的人，不像我如此的肆無忌憚，口無遮攔。

空氣動力學的原理和我們用石頭在水面上打水漂難道不是一樣嗎？我們沒發(fā)明飛機時，古人就已經(jīng)在打水漂了。認識世界不一定需要我們的精密儀器，但我不是反對使用精密儀器，只是說一種思維方法。所有的物理定律應該是相通的，我們再來看看光電效應現(xiàn)象吧。

其實，這是愛因斯坦的一個認識的局限：光電效應方程式E=hv。E：光子能量　h：普朗克常量　v。：光子的頻率。E=hv-W。（W。=hv。）

不一一解釋了。愛因斯坦的光子說很好的，我不明白后來他為什么限定光速。光不是連續(xù)的，也是量子組成的，光的確以量子的形式存在的。我現(xiàn)在更進一步，把這個方程式和牛頓力學連起來：E=hv-W。=1/2MV2（M：電子的質量特性）。大家看這個方程式，是不是太眼熟了。大笑吧，親愛的朋友，因為你很快就可以得到比光速快的物質了；馬上你就可以看到光速不過是一個普通的掉渣的速度了?？裎璋桑业淖x者，你已經(jīng)開始認識這個世界不過是一粒微塵了，一點都不神秘。時間和空間都不過是一個測量工具，量子的運行方式才是物質的源頭。

M物質場的質量特性。這里給大家說光子是一個物質場。既然物質場存在質量特性，那么光子就可能存在質量特性，那么電子也會存在質量特性。所以提高hv。（入射光的頻率）發(fā)射出來的電子就會加速，如果同一類電子的質量特性相差不大，我們近似相等。那么當hv。足夠，發(fā)射電子的速度就可以輕松超過光速。所有的宏觀和微觀理論就可以完美統(tǒng)一了，它們原來可以使用相同的方程式，我的讀者不應該高興嗎？

篇5

教學內容的選取

現(xiàn)流行的光學教材，對幾何光學和波動光學的基本理論的講解是詳細的，完善的，但也存在不少問題，主要表現(xiàn)在：第一，幾何光學的內容占的篇幅過大，以華東師大姚啟鈞編的《光學教程》為例，僅幾何光學的基本原理這一章，公式大大小小就有45個，有些問題中學已經(jīng)講過，沒有必要重復講授。適當精簡幾何光學內容，使內容在滿足系統(tǒng)化、條理化的基礎上做出合理的取舍。第二，光的量子性部分的歷史，如“紫外災難”和“兩朵烏云”等故事完全可以放到物理學史中去講授。第三，現(xiàn)代光學部分涉及面較廣，學科的內容非常豐富，學科體系十分龐大，而光學課程的學時有限，所以現(xiàn)代光學部分則應該單獨羅列出去，建議在大三再開設現(xiàn)代光學基礎，滿足學生的求知欲和飛速發(fā)展的光學科技。基礎光學部分在講授時應該適當融入前沿科技內容，避免單純概念的枯燥,使教學別具一格,既深化了概念,同時將光學基本原理與其在科技前沿中的應用結合起來，大大深化了基本原理教學,開闊了視野，充分調動了學生的積極性，激發(fā)求知欲和探索物理奧妙的精神，同時也增加了課程的魅力。但是，在講授前沿科技與古老光學原理的結合時一定要注意突出光學基本原理的描述,達到用科技前沿實例講授并深化課程基本概念和基本原理的教學目的。同時，基礎光學部分在講授時還要注重課程內容的條理化，雖然波動光學和幾何光學看似聯(lián)系不十分緊密，但是至始至終都離不開兩個概念就是光程和相位差，所以在整個基礎光學部分的教學中要始終貫穿這兩個基本概念使教學內容渾然一體。

注重教學步驟的完整性

注重教學步驟的完整性有力的保證了教學質量。課堂教學是學生獲得知識的重要途徑，由于教學體制特點，很多學生依賴于課堂，所以確保課堂教學效果是教學中的非常重要的一個環(huán)節(jié)。除了借助于現(xiàn)代化教學手段提高教學效果外，從內容的選取和語言描述上需下足功夫，充分地把教師的個人魅力展現(xiàn)出來，并且把這種魅力融入到教學中，以提高課堂教學效率。作業(yè)批改是課堂教學的延伸，它是發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的重要途徑，通過對作業(yè)細致批改幾乎可以了解每一個學生的學習狀況和學習狀態(tài)。課后答疑是課堂教學的重要輔助形式,也是教學過程中的有機組成部分。此外，光學和其它物理學學科一樣是一門以觀察和實驗為基礎的學科，許多物理知識都是通過觀察實驗，經(jīng)過認真的思索總結出來的。實驗教學不僅僅是學生動手的過程，更是動腦思維的過程。注重實驗教學能更好地激發(fā)學生的學習興趣，并且能培養(yǎng)學生嚴肅、認真、端正的實驗態(tài)度，獲得一些感性認識，經(jīng)過進一步引導使感性認識上升為理性認識，為光學課程的學習起到積極的作用。值得一提的是驗證性實驗所占比重過大，大學階段的實驗教學應該不只是“驗證”，通過增加一些設計性實驗以激發(fā)學生的創(chuàng)新能力。

篇6

任何一個學科都有其內在規(guī)律，按照其規(guī)律及特點去學習、去探討，這就是基本的思想方法。物理學科的學習方法我想就下列幾方面談談個人的看法。

1. 物理學科研究什么及它在社會發(fā)展、人類進步和生產(chǎn)生活中具有什么樣的作用 物理學是自然科學中的一部分，是一門研究物質、能量和它們相互作用的學科，它既包含了對物質世界普遍而基本的規(guī)律的探索，又對其他自然科學以及科學技術社會生產(chǎn)力的發(fā)展具有強大的推動作用。物理學是一門基礎學科與其他自然科學有密切的聯(lián)系，如天文學、地理學、生物學、化學等。我們學習物理不僅僅是為了認識客觀世界，更重要是利用物理知識改造世界，為祖國的社會主義現(xiàn)代化建設服務，為人類文明做出貢獻?？茖W技術的每一次重大突破都跟物理學分不開，如果不是在19世紀中期發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，并建立起相應的電磁理論，就不會有發(fā)電機、電動機，現(xiàn)在電氣化生產(chǎn)就不可能實現(xiàn)，也就不可能有我們現(xiàn)在的網(wǎng)校，如果沒有對氣體性質的研究和熱學理論的建立，那么應用機、汽車、輪船、拖拉機、機車、坦克等的內燃機也就不會存在。如果至今沒有人類出行的交通工具，我們就真正處在封閉狀態(tài)中，探親訪友，出門旅游，將成為空想。沒有萬有引力定律的科學規(guī)律，人造衛(wèi)星、宇宙飛船、人類登月更不可能變?yōu)楝F(xiàn)實。進入20世紀物理學更廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學技術的各個領域，成為科學技術的基礎。征得中科院部分專家學者的意見，新華社評出的20世紀對世界產(chǎn)生深遠影響的十件大事中有兩件是與物理學有關的。首件事就是物理學革命，1905年愛因斯坦提出的狹義相對論基本原理和1916年提出的廣義相對論基礎與普朗克提出的量子論一起改變了人們對時間、空間、物質和運動的概念。20世紀大多數(shù)物質文明都是從相對論和量子論這兩個物理基礎學科衍生和發(fā)展起來的。

另一件是第一臺電子計算機的誕生與因特網(wǎng)的應用，從目前看計算機技術發(fā)展日新月異，應用越來越廣泛，改變了人類的生活和工作方式，促進生產(chǎn)力發(fā)展，人類開始邁向信息社會。

基于以上看法，同學們就會明確物理學研究內容，為什么要學習物理學的問題也就解決了。大家興趣盎然，摩拳擦掌，準備在物理學的知識海洋中傲游。

2. 積極主動參與課堂演示實驗和學生實驗，可以幫助學習者加深對物理過程的認識和對物理概念、物理規(guī)律的理解，是學好物理課的重要手段之一 實驗是物理學的基礎，實驗過程隱含了豐富的科學思想和科學方法，既包括了操作技能和處理實際問題的本領，又包括思辯性的猜想和假設，邏輯的思考和論證，準確的測量和數(shù)據(jù)分析，嚴密的推理和清晰的表述。在科學思想的指導下，用科學方法學習物理自然會有較高的收益。

另外，要自己動手做實驗，要做參于者而不當旁觀者，做實驗所用到儀器性能、使用方法與物理知識有關，而實驗原理往往就是所學的規(guī)律。還有就是在日常生活中多用心觀察各種物理現(xiàn)象。

3. 學習物理知識重要的是要掌握扎實的基礎知識 要對基本物理概念、物理規(guī)律清楚弄清本質，明白相關概念和規(guī)律之間的聯(lián)系，明白物理公式定理、定律在什么條件下應用而不能簡單地以做習題，題海戰(zhàn)術來代替，對基本概念和基本規(guī)律的學習和理解，如果概念不清做題不僅費時間費精力，而且遇到的矛盾或困惑就越多，久而久之產(chǎn)生畏難情緒，做習題的目的是為了鞏固基本知識，從而達到靈活運用。不少同學總是覺得自己對概念已懂了，就是不會用，一遇到物理題就不知從何下手。這是不少同學常有的困惑。應該怎么辦呢？首先應對概念反復比較，找出與相近的概念和規(guī)律的區(qū)別。另外要根據(jù)題目所給的條件，搞清物理過程、物理情景建立物理模型。然后找出每個物理過程遵守什么樣的規(guī)律，各物理過程之間有什么聯(lián)系。根據(jù)所學知識列出相應方程。做物理題的過程重要的是分析思考，分析思考的輔導手段是畫圖。圖就是一種很好的物理模型，這樣變抽象為具體，變虛幻為真實，解起題來就容易多了。

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關鍵詞：大學物理；物理學史；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）47-0065-02

一、引言

創(chuàng)新能力是國家競爭力的核心。面對科學技術的加速發(fā)展和競爭日益激烈的形勢，創(chuàng)新能力是跨世紀人才最重要的基本素質之一。培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力是高等教育改革的宗旨，也是教學改革的方向。而社會對創(chuàng)新能力要求的提高和當前大學生創(chuàng)新能力的不足形成鮮明對照。諾貝爾獎獲得者楊振寧教授曾經(jīng)說過：“中國學生解決問題能力強，而提出問題能力差，因而缺乏創(chuàng)造性”。因此在當代高等教育中，必須重視對大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

《大學物理》是研究物理現(xiàn)象及其規(guī)律的一門自然科學，是高等院校各理工科專業(yè)所必修的一門重要的通識性公共基礎課。但當前的《大學物理》教學，普遍重視對定理公式的推導，重視對復雜例題的講解，而對于《大學物理》中所蘊含的物理學史知識，則往往一帶而過。物理學史蘊含著豐富的創(chuàng)新教育因素，是物理教學中不可或缺的一個方面，對促進學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有著獨到的作用[1，2]。本文擬從《大學物理》中的物理學史談起，結合物理學史中的一些典型事例，探討物理學史對大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)所起的作用，然后提出一些觀點，以期得到有益于培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的啟示。

二、物理學史對創(chuàng)新能力培養(yǎng)的啟示

（一）勇于懷疑，提高設疑能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識

新的事物還未產(chǎn)生，意識卻總是提前出現(xiàn)。因此，要培養(yǎng)創(chuàng)新能力，前提便是先培養(yǎng)創(chuàng)新意識。創(chuàng)新意識的培養(yǎng)就是以推崇創(chuàng)新、追求創(chuàng)新、以創(chuàng)新為榮的觀念和意識的培養(yǎng)。只有在強烈的創(chuàng)新意識指導下，才可能產(chǎn)生強烈的創(chuàng)新動機，樹立創(chuàng)新目標，充分發(fā)揮創(chuàng)新潛力和聰明才智。物理學史中大量事例表明，只有不迷信權威和書本，不囿于傳統(tǒng)理論，才可能搶占到科學發(fā)展的最前沿，做出突破性的成績。例如，若不是伽利略對亞里士多德傳統(tǒng)運動觀念“力是產(chǎn)生運動原因”的懷疑，也不可能建立正確的“力和運動”的觀點。正是他的觀點“外力并不是維持運動狀態(tài)的原因，而只是改變運動狀態(tài)的原因”，被牛頓后來概括成為“運動第一定律”和“運動第二定律”。若沒有托馬斯?楊對牛頓光的微粒說的懷疑，也不會有“波動說”的復興，更不會有19世紀光學方面的迅速發(fā)展。創(chuàng)新意識是從人對事物的疑問引發(fā)的。法國哲學家、數(shù)學家、物理學家笛卡爾就非常重視懷疑的作用，他所提出的著名哲學命題“我思故我在”，“我思即是懷疑，而我思意味著我在。”非常經(jīng)典，因為只有對事物有疑問才能提出問題，形成創(chuàng)新意識，才能有創(chuàng)新的基礎。在素質教育培養(yǎng)創(chuàng)新能力的過程中，要敢于懷疑原有的知識和規(guī)律，敢于和善于提出問題。善于設疑、質疑是創(chuàng)新的火花，是具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的人必須具備的基本品質。在人類的認識史上，物理學乃至整個科學的發(fā)展總是從“提出疑問，提出有價值的創(chuàng)新性問題”開始的。正是由于一個個新奇而深刻的問題的存在，才不斷激勵人去觀察、思考、實驗，激活創(chuàng)新的思路，最終得到創(chuàng)新型的成果。勇于懷疑，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的前提。有了這個基礎，才使創(chuàng)新能力培養(yǎng)成為可能。

（二）授人以漁，重視方法培養(yǎng)，領會創(chuàng)新方法

以往的物理教學往往過分偏重物理知識的傳授，教師往往根據(jù)現(xiàn)代的認識，按照知識體系編排出知識框架，從幾個基本原理出發(fā)，運用數(shù)學演繹手段，將“修正”和“純粹”的最終知識成果介紹給學生。這種方式雖然有利于學生短時期內掌握知識，縮短學生的認識過程，但抽象的理論介紹明顯不利于培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力。要培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，必須“授人以漁”，重視對學生的“方法論”培養(yǎng)，使學生能夠領會先輩科學家們的創(chuàng)新方法，觸類旁通去解決一些當前的問題。物理學史中的一些史料，提供了許多前輩先人做出重大貢獻所運用的科學的“方法論”?？茖W的“方法論”曾經(jīng)對人類歷史產(chǎn)生了意義深遠的影響作用。在十六七世紀，歐洲產(chǎn)生了改變整個人類歷史進程和人類生活的近代科學。而近代科學誕生的主要標志，就是建立了一套有別于古代和中世紀的“自然觀”和“方法論”――“機械自然觀”和“實驗數(shù)學方法論”。這個新的知識傳統(tǒng)由許多近代的自然科學家和哲學家共同鑄造，培根、笛卡爾、伽利略、牛頓等人都做出了自己的貢獻。可以看出，在伽利略和牛頓這樣的近代科學大師那里，實驗觀察與數(shù)學演繹已經(jīng)十分緊密地結合在一起。時至今日，科學方法論所倡導的數(shù)學演繹、實驗證明方法仍得到重視，甚至有了更大的發(fā)展應用，影響了一代又一代人。諸如現(xiàn)在的《大學物理》課，仍然是將數(shù)學演繹和實驗觀察十分緊密地結合在一起。理論課通常利用數(shù)學方法來進行推導演繹，實驗課則通過實驗觀察來證明理論課所推導出的結果。這是從十六七世紀就已流傳下來的優(yōu)秀的傳統(tǒng)和“方法論”。透過一些典型的物理學史料，常常能夠發(fā)現(xiàn)，一個好的“方法論”所起的作用甚至要遠遠強過某一項天才的發(fā)明創(chuàng)造[3]。好的方法為以后人們解決類似問題提供了可以借鑒的思路，甚至能促進人的思維轉變，引導人們在其他問題上勇于創(chuàng)新。比如笛卡爾發(fā)明了直角坐標系，這一發(fā)明將代數(shù)和幾何統(tǒng)一了起來，為數(shù)學的發(fā)展開辟了無限廣闊的前景。后世的數(shù)學家們基于此方法，靠著天才的直覺加上嚴密的數(shù)學推理，居然也在許多物理學原理方面做出了有益的貢獻。因此平常要注重對學生正確“方法論”的培養(yǎng)和引導，授人以漁，使他們能夠領會創(chuàng)新方法，沿著正確的科學道路走去，這是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的重點所在。

（三）獨辟蹊徑，培養(yǎng)非常規(guī)邏輯，訓練創(chuàng)新思維

愛因斯坦曾指出：“在建立一個物理學理論時，基本觀念起了最主要的作用?！蔽锢韺W理論的發(fā)展，最本質地表現(xiàn)在物理學基本觀念的演變上。而基本觀念的演變，通常都建立在非常規(guī)思維的存在和發(fā)展的基礎上。創(chuàng)新思維是一種利用新穎獨特的方法解決問題的過程，它需要有一個思維的靈感狀態(tài)。傳統(tǒng)的教學向學生講述的多是理性、邏輯的方法。而創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，不僅要求學生邏輯思維能力極其嚴密，還要求他們具有相當強的非邏輯想象能力，一些能夠突破傳統(tǒng)思維定式、不循常規(guī)的思維方法也是很必要的。這些思路雖然當時乍看上去匪夷所思難，以得到大多數(shù)人的理解，然而在推動物理學發(fā)展的重大歷史事件中，這類方法往往還有著舉足輕重的作用?？茖W創(chuàng)造的過程常常是自由的，如果過于堅持概念的嚴格清晰，就可能使科學停滯不前。所以在物理教學中應該培養(yǎng)和發(fā)展學生的想象力、洞察力和判斷力，并培養(yǎng)非常規(guī)的思維能力。愛因斯坦關于“狹義相對論”的建立便是有力的例證。1905年，愛因斯坦發(fā)表了“狹義相對論”，而在1904年，洛侖茲已經(jīng)提出了“洛侖茲變換式”，雖然兩人所得公式幾乎一樣，但因為他們對問題的提法大不相同，科學界幾乎一致認定愛因斯坦是“相對論”的創(chuàng)始人[4]。“洛侖茲變換式”不盡完善正是因為太拘泥于常理，缺乏非邏輯想象能力，使思考問題受制于絕對時空觀束縛。而愛因斯坦的成功則得益于其思考問題的獨立和反常規(guī)的邏輯，提出了幾個前人沒有想過的問題。完全可以說，創(chuàng)造性思維是創(chuàng)新能力的核心，訓練非常規(guī)的邏輯思維方式是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的最終目標和境界升華。

三、結語

素質教育迫切需要加強對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。通過在《大學物理》課程中引入相關物理學史的知識，結合物理學典型史料，對大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是大有裨益的?？梢园l(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識是基礎和前提，領會創(chuàng)新方法是關鍵和重點，而訓練創(chuàng)新思維是目標和升華。新時期的大學生肩負著艱巨的歷史使命，要從中學習物理學家們進行科學研究的思想和方法，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和綜合素質，這些方面的研究有待進一步探索和實踐。

參考文獻：

[1]黃熙，陳飛明，許明耀，等.物理學史在大學物理教學中的意義[J].湖北師范學院學報：自然科學版，2008，28（2）：104-106.

[2]黎光旭，劉奕新，郭進.物理學史在大學物理教學中的作用[J].廣西大學學報：哲學社會科學版，2008，30（S1）：113-114.

篇8

二十世紀即將結，二十一世紀即將來臨，二十世紀是光輝燦爛的一個世紀，是個類社會發(fā)展最迅速的一個世紀，是科學技術發(fā)展最迅速的一個世紀，也是物理學發(fā)展最迅速的一個世紀。在這一百年中發(fā)生了物理學革命，建立了相對信紙和量子力學，完成了從經(jīng)典物理學到現(xiàn)代物理學的轉變。在二十世紀二、三十年代以后，現(xiàn)代物理學在深度和廣度上有了進一步的蓬勃發(fā)展，產(chǎn)生了一系列的新學科的交叉學科、邊緣學科，人類對物質世界的規(guī)律有了更深刻的認識，物理學理論達到了一個新高度，現(xiàn)代物理學達到了成熟的階段。

在此世紀之交的時候，人們自然想展望一下二十一世紀物理學的發(fā)展前景，探索今后物理學發(fā)展的方向。我想談一談我對這個問題的一些看法和觀點。首先，我們來回顧一下上一個世紀之交物理學發(fā)展的情況，把當前的情況與一百年前的情況作比較對于探索二十一世紀物理學發(fā)展的方向是很有幫助的。

一、歷史的回顧

十九世紀末二十世紀初，經(jīng)典物物學的各個分支學科均發(fā)展到了完善、成熟的階段，隨著熱力學和統(tǒng)計力學的建立以及麥克斯韋電磁場理論的建立，經(jīng)典物理學達到了它的頂峰，當時人們以系統(tǒng)的形式描繪出一幅物理世界的清晰、完整的圖畫，幾乎能完美地解釋所有已經(jīng)觀察到的物理現(xiàn)象。由于經(jīng)典物理學的巨大成就，當時不少物理學家產(chǎn)生了這樣一種思想：認為物理學的大廈已經(jīng)建成，物理學的發(fā)展基本上已經(jīng)完成，人們對物理世界的解釋已經(jīng)達到了終點。物理學的一些基本的、原則的問題都已經(jīng)解決，剩下來的只是進一步精確化的問題，即在一些細節(jié)上作一些補充和修正，使已知公式中的各個常數(shù)測得更精確一些。

然而，在十九世紀末二十世紀初，正當物理學家在慶賀物理學大廈落成之際，科學實驗卻發(fā)現(xiàn)了許多經(jīng)典物理學無法解釋的事實。首先是世紀之交物理學的三大發(fā)現(xiàn)：電子、X射線和放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。其次是經(jīng)典物理學的萬里晴空中出現(xiàn)了兩朵“烏云”：“以太漂移”的“零結果”和黑體輻射的“紫外災難”。[1]這些實驗結果與經(jīng)典物理學的基本概念及基本理論有尖銳的矛盾，經(jīng)典物理學的傳統(tǒng)觀念受到巨大的沖擊，經(jīng)典物理發(fā)生了“嚴重的危機”。由此引起了物理學的一場偉大的革命。愛因斯坦創(chuàng)立了相對論；海林堡、薛定諤等一群科學家創(chuàng)立了量子力學?，F(xiàn)代物理學誕生了！

把物理學發(fā)展的現(xiàn)狀與上一個世紀之交的情況作比較，可以看到兩者之間有相似之外，也有不同之處。

在相對論和量子力學建立起來以后，現(xiàn)代物理學經(jīng)過七十多年的發(fā)展，已經(jīng)達到了成熟的階段。人類對物質世界規(guī)律的認識達到了空前的高度，用現(xiàn)有的理論幾乎能夠很好地解釋現(xiàn)在已知的一切物理現(xiàn)象?？梢哉f，現(xiàn)代物理學的大廈已經(jīng)建成。在這一點上，目前有情況與上一個世紀之交的情況很相似。因此，有少數(shù)物理學家認為今后物理學不會有革命性的進展了，物理學的根本性的問題、原則問題都已經(jīng)解決了，今后能做到的只是在現(xiàn)有理論的基礎上在深度和廣度兩方面發(fā)展現(xiàn)代物理學，對現(xiàn)有的理論作一些補充和修正。然而，由于有了一百年前的歷史經(jīng)驗，多數(shù)物理學家并不贊成這種觀點，他們相信物理學遲早會有突破性的發(fā)展。另一方面，雖然在微觀世界和宇宙學領域中有一些物理現(xiàn)象是現(xiàn)代物理學的理論不能很好地解釋的，但是這些矛盾并不是嚴重到了非要徹底改造現(xiàn)有理認紗可的程度。在這方面，目前的情況與上一個世紀之交的情況不同。在上一個世紀之交，經(jīng)典物理學發(fā)生了“嚴重的危機”；而在本世紀之交，現(xiàn)代物理學并無“危機”。因此，我認為目前發(fā)生現(xiàn)代物理學革命的條件似乎尚不成熟。

雖然在微觀世界和宇宙學領域中有一些物理現(xiàn)象是現(xiàn)代物理學的理論不能很好地解釋的，但是這些矛盾并不是嚴重到了非要徹底改造現(xiàn)有理認紗可的程度。在這方面，目前的情況與上一個世紀之交的情況不同。在上一個世紀之交，經(jīng)典物理學發(fā)生了“嚴重的危機”；而在本世紀之交，現(xiàn)代物理學并無“危機”。因此，我認為目前發(fā)生現(xiàn)代物理學革命的條件似乎尚不成熟?？陀^物質世界是分層次的。一般說來，每個層次中的體系都由大量的小體系（屬于下一個層次）構成。從一定意義上說，宏觀與微觀是相對的，宏觀體系由大量的微觀系統(tǒng)構成。物質世界從微觀到宏觀分成很多層次。物理學研究的目的包括：探索各層次的運動規(guī)律和探索各層次間的聯(lián)系。

回顧二十世紀物理學的發(fā)展，是在三個方向上前進的。在二十一世紀，物理學也將在這三個方向上繼續(xù)向前發(fā)展。

1）在微觀方向上深入下去。在這個方向上，我們已經(jīng)了解了原子核的結構，發(fā)現(xiàn)了大量的基本粒子及其運規(guī)律，建立了核物理學和粒子物理學，認識到強子是由夸克構成的。今后可能會有新的進展。但如果要探索更深層次的現(xiàn)象，必須有更強大得多的加速器，而這是非常艱巨的任務，所以我認為近期內在這個方向上難以有突破性的進展。

2）在宏觀方向上拓展開去。1948年美國的伽莫夫提出“大爆炸”理論，當時并未引起重視。1965年美國的彭齊亞斯和威爾遜觀測到宇宙背景輻射，再加上其他的觀測結果，為“大爆炸”理論提供了有力的證據(jù)，從此“大爆炸”理論得到廣泛的支持，1981年日本的佐藤勝彥和美國的古斯同時提出暴脹理論。八十年代以后，英國的霍金[2,3]等人開始論述宇宙的創(chuàng)生，認為宇宙從“無”誕生，今后在這個方向上將會繼續(xù)有所發(fā)展。從根本上來說，現(xiàn)代宇宙學的繼續(xù)發(fā)展有賴于向廣漠的宇宙更遙遠處觀測的新結果，這需要人類制造出比哈勃望遠鏡性能更優(yōu)越得多的、各個波段的太空天文望遠鏡，這是很艱巨的任務。

我個人對于近年來提出的宇宙創(chuàng)生學說是不太信的，并且認為“大爆炸”理論只是對宇宙的一個近似的描述。因為現(xiàn)在的宇宙學研究的只是我們能觀測到的范圍以內的“宇宙”，而我相信宇宙是無限的，在我們這個“宇宙”以外還有無數(shù)個“宇宙”，這些宇宙不是互不相干、各自孤立的，而是互相有影響、有作用的?，F(xiàn)代宇宙學只研究我們這個“宇宙”，當然只能得到近似的結果，把他們的延伸到“宇宙”創(chuàng)生了初及遙遠的未來，則失誤更大。

3）深入探索各層次間的聯(lián)系。

這正是統(tǒng)計物理學研究的主要內容。二十世紀在這方面取得了巨大的成就，先是非平衡態(tài)統(tǒng)計物理學有了得大的發(fā)展，然后建立了“耗散結構”理論、協(xié)同論和突變論，接著混沌論和分形論相繼發(fā)展起來了。近年來把這些分支學科都納入非線性科學的范疇。相信在二十一世紀非線性科學的發(fā)展有廣闊的前景。

上述的物理學的發(fā)展依然現(xiàn)代物理學現(xiàn)有的基本理論的框架內。在下個世紀，物理學的基本理論應該怎樣發(fā)展呢？有一些物理學家在追求“超統(tǒng)一理論”。在這方面，起初是愛因斯坦、海森堡等天才科學家努力探索“統(tǒng)一場論”；直到1967、1968年，美國的溫伯格和巴基斯坦的薩拉姆提出統(tǒng)一電磁力和弱力的“電弱理論”；目前有一些物理學家正在探索加上強力的“大統(tǒng)一理論”以及再加上引力把四種力都統(tǒng)一起來的“超統(tǒng)一理論”，他們的探索能否成功尚未定論。

愛因斯坦當初探索“統(tǒng)一場論”是基于他的“物理世界統(tǒng)一性”的思想[4]，但是他努力探索了三十年，最終沒有成功。我對此有不同的觀點，根據(jù)辯證唯物主義的基本原理，我認為“物質世界是既統(tǒng)一，又多樣化的”。且莫論追求“超統(tǒng)一理論”能否成功，即便此理論完成了，它也不是物理學發(fā)展的終點。因為“在絕對的總的宇宙發(fā)展過程中，各個具體過程的發(fā)展都是相對的，因而在絕對真理的長河中，人們對于在各個一定發(fā)展階段上的具體過程的認識只具有相對的真理性。無數(shù)相對的真理之總和，就是絕對的真理?！薄叭藗冊趯嵺`中對于真理的認識也就永遠沒有完結?！盵5]

現(xiàn)代物理學的革命將怎樣發(fā)生呢？我認為可能有兩個方面值得考試：

1）客觀世界可能不是只有四種力。第五、第六……種力究竟何在呢？現(xiàn)在我們不知道。我的直覺是：將來最早發(fā)現(xiàn)的第五種力可能存在于生命現(xiàn)象中。物質構成了生命體之后，其運動和變化實在太奧妙了，我們沒有認識的問題實在太多了，我們今天對于生命科學的認識猶如亞里斯多德時代的人們對于物理學的認識，因此在這方面取得突破性的進展是很可能的。我認為，物理學業(yè)與生命科學的交叉點是二十一世紀物理學發(fā)展的方向之一，與此有關的最關于復雜性研究的非線性科學的發(fā)展。

2）現(xiàn)代物理學理論也只是相對真理，而不是絕對真理。應該通過審思現(xiàn)代物理學理論基礎的不完善性來探尋現(xiàn)代物理學革命的突破口，在下一節(jié)中將介紹我的觀點。

三、現(xiàn)代物理學的理論基礎是完美的嗎？

相對論和量子力學是現(xiàn)代物理學的兩大支柱，這兩大支柱的理論基礎是否十全十美的

呢？我們來審思一下這個問題。

1）對相對論的審思

當年愛因斯坦就是從關于光速和關于時間要領的思考開始，創(chuàng)立了狹義相對論[1]。我們今天探尋現(xiàn)代物理學革命的突破口，也應該從重新審思時空的概念入手。愛因勞動保護坦創(chuàng)立狹義相對論是從講座慣性系中不同地點的兩個“事件”的同時性開始的[4]，他規(guī)定用光信號校正不同地點的兩個時鐘來定義“同時”，這樣就很自然地導出了洛侖茲變換，進一步導致一個四維時空（x，y，z，ict）（c是光速）。為什么愛因勞動保護擔提出用光信號來校正時鐘，而不用別的信號呢？在他的論文中沒有說明這個問題，其實這是有深刻含意的。

時間、空間是物質運動的表現(xiàn)形式，不能脫離物理質運動談論時間、空間，在定義時空時應該說明是關于什么運動的時空?，F(xiàn)代物理學認為超距作用是不存在的，A處發(fā)生的“事件”影響B(tài)處的“事件”必須通過一定的場傳遞過去，傳遞需要一定的時間，時間、空間的定義與這個傳遞速度是密切相關的。如果這種場是電磁場，則電磁相互作用傳遞的速度就是光速。因此，愛因斯坦定義的時空實際上是關于由電磁相互作用引起的物質運動的時空，適用于描述這種運動。

愛因斯坦把他定義的時間應用于所有的物質運動，實際上就暗含了這樣的假設：引力相互作用的傳遞速度也是光速c.但是引力相互作用是否也是以光速傳遞的呢？令引力相互作用的傳遞速度為c＇。至今為止，并無實驗事實證明c＇等于c。愛因斯坦因他的“物質世界統(tǒng)一性”的世界觀而在實際上假定了c=c＇。我持有“物質世界既統(tǒng)一，又多樣化的”以觀點，再加之電磁力和引力的強度在數(shù)量級上相差太多，因此我相相信c＇可能不等于c。工樣，關于由電磁力引起的物質運動的四維時空（x，y，z，ict）和關于由引力引起的運動的時空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）是不同的。如果研究的問題只涉及一種相互作用，則按照現(xiàn)在的理論建立起來的運動方程的形式不變。例如，愛因斯坦引力場方程的形式不變，只需把常數(shù)c改為c＇。如果研究的問題涉及兩種相互作用，則需要建立新的理論。不過，首要的事情是由實驗事實來判斷c＇和c是否相等；如果不相等，需要導出c＇的數(shù)值。

我在二十多年前開始形成上述觀點，當時測量引力波是眾所矚目的一個熱點，我曾對那些實驗寄予厚望，希望能從實驗結果推算出c＇是否等于c。令人遺憾的是，經(jīng)過長斯的努力引引力波實驗沒有獲得肯定的結果，隨后這項工作冷下去了。根據(jù)愛國斯坦理論預言的引力波是微弱的，如果在現(xiàn)代實驗技術能夠達到的測量靈敏度和準確度之下，這樣弱的引力波應該能夠探測到的話，長期的實驗得不到肯定的結果似乎暗示了害因斯坦理論的缺點。應該從c＇可能不等于c這個角度來考慮問題，如果c＇和c有較大的差異，則可能導出引力波的強度比根據(jù)愛因勞動保護坦理論預言的強度弱得多的結果。

弱力、強力與引力、電磁力有本質的不同，前兩者是短程力，后兩者是長程力。不同的相互作用是通過傳遞不同的媒介粒子而實現(xiàn)的。引力相互作用的傳遞者是引力子；電磁相互作用的傳遞者是光子；弱相互作用的傳遞者是規(guī)范粒子（光子除外）；強相互作用的傳遞者是介子。引力子和光子的靜質量為零，按照愛因斯坦的理論，引力相互作用和電磁相互作用的傳遞速度都是光速。并且與傳遞粒子的靜質量和能量有關，因而其傳遞速度是多種多樣的。

在研究由弱或強相互作用引起的物質運動時，定義慣性系中不同的地點的兩個“事件”的“同時”，是否應該用弱力或強力信號取代光信號呢？我對核物理學和粒子物理學是外行，不想貿(mào)然回答這個問題。如果應該用弱力或強力信號取代光信號，那么關于由弱力或強力引起的物質運動的時空和關于由電磁力引起的運動的時空（x，y，z，ict）及關于由引力引起的運動的時空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）

有很大的不同。設弱或強相互作用的傳遞速度為c＇＇，c＇＇不是常數(shù)，而是可變的，則關于由弱或強力引起的運動的時空為（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇），時間t＇＇和空間（x＇＇，y＇＇，z＇＇）將是c＇的函數(shù)。然而，很可能應該這樣來考慮問題：關于由弱力引起的運動的時空，在定義中應該以規(guī)范粒子的靜質量取作零時的速度c1取代光速c。由于“電弱理論”把弱力和電磁力統(tǒng)一起來了，因此有可能c1=c，則關于由弱力引起的運動的時空和關于由電磁力引起的運動的時空是相同的，同為（x，y，z，ict）。關于由強力引起的運動的時空，在定義中應該以介子的靜質量取作零（在理論上取作零，在實際上沒有靜質量為零的介子）時的速度c＇＇取代光速c，c＇＇可能不等于c。則關于由強力引起的運動的時空（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇）不同于（x，y，z，ict）或（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）。無論上述兩種考慮中哪一種是對的，整個物質世界的時空將是高于四維的多維時空。對于由短程力（或只是強力）引起的物質運動，如果時空有了新的一義，就需要建立新的理論，也就是說需要建立新的量子場論、新的核物理學和新的粒子物理學等。如果研究的問題既清及長程力，又涉及短程力（尤其是強力），則更需要建立新的理論。

1）對量子力學的審思

從量子力學發(fā)展到量子場論的時候，遇到了“發(fā)散困難”[6]。1946——1949年間，日本的朝永振一郎、美國的費曼和施溫格提出“重整化”方法，克服了“發(fā)散困難”。但是“重整化”理論仍然存在著邏輯上的缺陷，并沒有徹底克服這一困難?！鞍l(fā)散困難”的一個基本原因是粒子的“固有”能量（靜止能量）與運動能量、相互作用能量合在一起計算[6]，這與德布羅意波在υ=0時的異性。

現(xiàn)在我陷入一個兩難的處境：如果采用傳統(tǒng)的德布羅意關系，就只得接受不合理的德布羅意波奇異性；如果采納修正的德布羅意關系，就必須面對使新的理論滿足相對論協(xié)變性的難題。是否有解決問題的其他途徑呢？我認為這個問題或許還與時間、空間的定義有關?，F(xiàn)在的量子力學理論中時寬人的定義實質上依然是決定論的定義，而不確定原理是微觀世界的一條基本規(guī)律，所以時間、空間都不是嚴格確定的，決定論的時空要領不再適用。在時間或空間的間隔非常小的時候，描寫事情順序的“前”、“后”概念將失去意義。此外，在重新定義時空時還應考慮相關的物質運動的類別。模糊數(shù)學已經(jīng)發(fā)展得相當成熟了，把這個數(shù)學工具用到微觀世界時空的定義中去可能是很值得一試的。

1）在二十一世紀物理學將在三個方向上繼續(xù)向前發(fā)展（1）在微觀方向上深入下去；（2）在宏觀方向上拓展開去；（3）深入探索各層次間的聯(lián)系，進一步發(fā)展非線性科學。

2）可能應該從兩方面去控尋現(xiàn)代物理學革命的突破口。（1）發(fā)現(xiàn)客觀世界中已知的四種力以外的其他力；（2）通過審思相對論和量子力學的理論基礎，重新定義時間、空間，建立新的理論

篇9

任何一個學科都有其內在規(guī)律，按照其規(guī)律及特點去學習去探討這就是基本的思想方法。物理學科的學習方法我想就下列幾方面談談個人看法：

一，首先要知道物理學科是研究什么的，它在社會發(fā)展、人類進步和生產(chǎn)生活中具有什么樣的作用，這樣就會幫助你樹立明確的學習目的，激發(fā)學習興趣。

物理學是自然科學中的一部分，是一門研究物質、能量和它們相互作用的學科，它既包含了對物質世界普遍而基本的規(guī)律的探索，又對其他自然科學以及科學技術社會生產(chǎn)力的發(fā)展具有強大的推動作用。物理學是一門基礎學科與其他自然科學有密切的聯(lián)系，如天文學、地理學、生物學、化學等。我們學習物理不僅僅是為了認識客觀世界，更重要是利用物理知識改造世界，為祖國的社會主義現(xiàn)代化建設服務，為人類文明做出貢獻。科學技術的每一次重大突破都跟物理學分不開，如果不是在19世紀中期發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，并建立起相應的電磁理論，就不會有發(fā)電機、電動機，現(xiàn)在電氣化生產(chǎn)就不可能實現(xiàn)，也就不可能有我們現(xiàn)在的網(wǎng)校，如果沒有對氣體性質的研究和熱學理論的建立，那么應用機、汽車、輪船、拖拉機、機車、坦克等的內燃機也就不會存在。如果至今沒有人類出行的交通工具，我們就真正處在封閉狀態(tài)中，探親訪友，出門旅游，將成為空想。沒有萬有引力定律的科學規(guī)律，人造衛(wèi)星、宇宙飛船、人類登月更不可能變?yōu)楝F(xiàn)實。進入20世紀物理學更廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學技術的各個領域，成為科學技術的基礎。征得中科院部分專家學者的意見，新華社評出的20世紀對世界產(chǎn)生深遠影響的十件大事中有兩件是與物理學有關的。首件事就是物理學革命，1905年愛因斯坦提出的狹義相對論基本原理和1916年提出的廣義相對論基礎與普朗克提出的量子論一起改變了人們對時間、空間、物質和運動的概念。20世紀大多數(shù)物質文明都是從相對論和量子論這兩個物理基礎學科衍生和發(fā)展起來的。

另一件是第一臺電子計算機的誕生與因特網(wǎng)的應用，從目前看計算機技術發(fā)展日新月異，應用越來越廣泛，改變了人類的生活和工作方式，促進生產(chǎn)力發(fā)展，人類開始邁向信息社會。

基于以上看法，同學們就會明確物理學研究內容，為什么要學習物理學的問題也就解決了。大家興趣盎然，摩拳擦掌，準備在物理學的知識海洋中傲游。

二、積極主動參與課堂演示實驗和學生實驗，可以幫助學習者加深對物理過程的認識和對物理概念、物理規(guī)律的理解，是學好物理課的重要手段之一。

實驗是物理學的基礎，實驗過程隱含了豐富的科學思想和科學方法，既包括了操作技能和處理實際問題的本領，又包括思辯性的猜想和假設，邏輯的思考和論證，準確的測量和數(shù)據(jù)分析，嚴密的推理和清晰的表述。在科學思想的指導下，用科學方法學習物理自然會有較高的收益。例如伽利略理想實驗，經(jīng)過抽象思維科學地推理出力是產(chǎn)生加速度的原因，向延續(xù)了2000多年的亞里士多德代表的錯誤觀點提出挑戰(zhàn)，并最終被人們所接受。例如在講《自由落體運動》一節(jié)時老師用牛頓管(抽成真空約1米長的玻璃管)演示，金屬片、羽毛和軟木塞三種不同質量的物體在真空中下落的情況，同學們看到這種現(xiàn)象后，根據(jù)受力情況(它們分別只受重力)和牛頓第二定律F=ma，可得出a=g 即三物體的加速度相同。這樣就不難明白它們?yōu)槭裁丛谂ｎD管中同時落下，而空氣中由于阻力影響不能同時下落的原因。所以一定要認真觀察實現(xiàn)過程、實驗現(xiàn)象，并積極動腦分析發(fā)生現(xiàn)象的物理道理，這樣就加深了對物理概念和物理規(guī)律的理解。

另外要自己動手做實驗，要做參于者而不當旁觀者，做實驗所用到儀器性能、使用方法與物理知識有關，而實驗原理往往就是所學的規(guī)律。還有就是在日常生活中多用心觀察各種物理現(xiàn)象，如：天空為什么出現(xiàn)彩虹，它屬于什么光學現(xiàn)象，怎樣用物理知識解釋，高速公路上行駛的汽車車距要求在200米，這是根據(jù)在剎車后制動力相同的情況下加速度相同，但初速度大的汽車滑行距離大。由公式Vt2-V02=-2as可得，因而車距要較大才能保證行駛安全。在實驗中學習，在實踐中學習往往會收到事半功倍的效果。

三、學習物理不是簡單的套用公式，進行數(shù)字推導；物理知識重要的是要掌握扎實的基礎知識。要對基本物理概念、物理規(guī)律清楚弄清本質，明白相關概念和規(guī)律之間的聯(lián)系，明白物理公式定理、定律在什么條件下應用而不能簡單地以做習題，題海戰(zhàn)術來代替，對基本概念和基本規(guī)律的學習和理解，如果概念不清做題不僅費時間費精力，而且遇到的矛盾或困惑就越多，久而久之產(chǎn)生畏難情緒，做習題的目的是為了鞏固基本知識，從而達到靈活運用。不少同學總是覺得自己對概念已懂了，就是不會用，一遇到物理題就不知從何下手。這是不少同學常有的困惑。應該怎么辦呢？首先應對概念反復比較，找出與相近的概念和規(guī)律的區(qū)別。例如速度的概念大家比較容易接受，因為日常生活中有接觸有體會，而加速度這個概念較抽象，在現(xiàn)實中如果不加分析只從表面上看無法接受它。因此除了通過比較搞清速度與加速度的不同點外，還要從運動物體速度變化中體會，加速度的存在及實際意義。另外要根據(jù)題目所給的條件，搞清物理過程、物理情景建立物理模型。然后找出每個物理過程遵守什么樣的規(guī)律，各物理過程之間有什么聯(lián)系。根據(jù)所學知識列出相應方程。做物理題的過程重要的是分析思考，分析思考的輔導手段是畫圖。圖就是一種很好的物理模型，這樣變抽象為具體，變虛幻為真實，解起題來就容易多了。

例如：有一直角斜劈質量為M放在粗糙地面上，其傾角α斜邊長為L，質量為m的物體從斜劈頂端由靜止開始下滑，經(jīng)t秒到底端，求m下滑過程中，地面對M作用力。

解答過程：根據(jù)題意畫出物理模型圖

分析：m由靜止加速下滑，M靜止，因而M、m不具有共同的加速度。按常規(guī)法應分別研究。M所以平衡一定是其所受的合外力為0，其受力情況如圖，

m受力如圖

地面對M的作用力有支持力N和摩擦力f，而這兩個力的大小與m對M的作用有關，既與m、M之間互相作用(內力)有關。這樣隔離法解題非常麻煩。

可把m、M視為一個整體，整體中只有一部分有加速度，這個加速度也是系統(tǒng)以外的力作用的結果，這時m、M之間的內力可以不分析，整體受力圖為，

為m在斜面上加速運動，遵守運動規(guī)律 L=at2 得t=

a是沿斜面方向分解為水平和豎直方向

f=max=ma·cosα=mcosα N=(M+m)g-may=(M+m)g-2mlsmα/t2

由上述解題過程可以看出分析物理過程建立物理模型是解題關鍵。

篇10

本文不打算系統(tǒng)地介紹和全面評論這些觀點，而只是想對科學的發(fā)展作一點哲學的反思。在內容方面，鑒于蘇聯(lián)哲學界以凱德洛夫為代表的一批人對科學技術革命的問題討論得很熱烈，并提出了他們的一些見解，因此本文也予以涉及，以便一并加以述評。

波普爾把科學視為“人類心靈的壯麗的探險”，認為科學本質上是革命的、批判的，是任何形式的權威主義和教條主義不可調和的敵人。他反對“科學始于觀察”這一傳統(tǒng)看法，而把“問題”作為全部科學探索的出發(fā)點，并以“證偽”(也譯為“否證”)原則取代邏輯經(jīng)驗主義的“證實”原則，指出科學理論之為科學就在于它的“可證偽性”。在此基礎上，波普爾提出了他的科學發(fā)展“四段圖式”：問題1試探性理論消除錯誤問題2。在波普爾看來，科學探索的邏輯就是：試探、錯誤、再試探、再錯誤……；或者說是：猜想、批判、再猜想、再批判……；循環(huán)往復，以至無窮．波普爾所描繪的這幅科學發(fā)展圖景，是—幅自由探索的邏輯圖景，它在一定程度上揭示了科學自身的能動的發(fā)展，使科學哲學研究領域呈現(xiàn)出生機。不過，波普爾所說的科學發(fā)展，指的是跳躍式的革命，革命的實現(xiàn)即是對現(xiàn)有理論的不斷“證偽”，也就是科學通過不斷地反駁、否定、批判、推翻現(xiàn)有理論而發(fā)展。波普爾的“不斷革命”論也許反映了科學自由發(fā)展的一定時期的特征，但從歷史的長河來看，科學發(fā)展并不完全像走馬燈那樣變幻不定，因為它也有相對穩(wěn)定的進化時期。就此而論，波普爾的失足在于，他把科學革命視為科學理論的更替，即舊理論的證偽和新理論的出現(xiàn)，而科學理論相對來說則是脆弱的、易變的，這顯然與科學發(fā)展的實際情形有許多背謬之處。

也許正是由于看到波普爾面臨的困境，激發(fā)庫恩用范式論取代波普爾的理論。范式包括理論，但又不僅僅是理論。它是關于世界的整體圖像，是“看問題的方式”，因而具有世界觀和方法論的意義。另外，范式還具有它的社會的心理的意義，接近“科學共同體”一詞。在庫恩看來，科學并不是以某種不變的速率發(fā)展著，相反地，存在著一個相對短暫的所謂“革命”時期。在這個時期，革命前占優(yōu)勢的范式被推翻，并被新的范式所取代。在兩次革命之間，有一個較長的所謂“常規(guī)科學”時期。在這個時期，新范式被發(fā)展、被應用，同時，占統(tǒng)治地位的范式也逐漸暴露出無法使人滿意的地方，不斷出現(xiàn)“反?，F(xiàn)象”。由于大量反常的涌現(xiàn)，導致“危機”，而危機是新理論誕生的一種適當?shù)那白?，是科學革命的前兆，于是繼而發(fā)生科學革命。庫恩提出的科學發(fā)展模式是：前科學常規(guī)科學危機科學革命新的常規(guī)科學……。與波普爾的模式相比，這也許可以稱之為“階段革命”論。庫恩的科學發(fā)展模式盡管難以囊括各學科在各個歷史階段的發(fā)展過程，但它畢竟在客觀上揭示了科學發(fā)展由量變到質變的辯證規(guī)律，強調科學革命在科學發(fā)展中的地位和作用，這些都是應該肯定和借鑒的。但是，由于庫恩哲學思想的兩重性，使他在處理一些問題時，又不可避免地陷入了混亂和迷惘之中。例如，他在揭示科學革命本質的同時，卻又將革命歸結為心理學意義上的格式塔轉換；他在闡述科學發(fā)展中的質變的同時，又認為范式不可通約，斷然否認范式之間的邏輯聯(lián)系和繼承性；他在反對一次檢驗(證實或證偽)的經(jīng)驗主義論點時，又走上了否認理論可檢驗的極端，從而為否認客觀真理敞開了大門。另外，“范式”這個概念也比較龐雜，據(jù)有入統(tǒng)計，范式共有21種用法，如可以被理解為理論的框架、科學認識的規(guī)則、科學研究的范例、科學分界的標準、方法論的單元、形而上學的假定等等。因此，有人認為用范式的變更來定義科學革命，很難說就是抓住了科學革命的實質。

西方科學哲學發(fā)展到70年代，拉卡托斯的“研究綱領”方法論引起了人們的注目。按照這種方法論，科學總是以研究綱領的形式發(fā)展的，科學革命就是研究綱領的轉換。研究綱領是有結構的整體，它由兩部分組成：中心是相對穩(wěn)定的“硬核”，周圍是柔韌多變的“保護層”。硬核是約定的，科學研究綱領的不同主要在于它們的硬核各異。這個研究綱領是由理論體系中的各種理論結合而成的，它可以通過“反面助發(fā)現(xiàn)法”告訴科學家那些途徑應該避免，即告訴他們不應試做什么，以保衛(wèi)硬核，免于反?，F(xiàn)象的沖擊。也可以通過“正面助發(fā)現(xiàn)法”告訴科學家應該遵循那些研究途徑，即告訴他們應該做什么，從而不斷提出解決反常的方案，使他們不致被大量的反常現(xiàn)象弄得心慌意亂，從而建立、發(fā)展、完善越來越復雜的模擬實在的模型。因此，科學研究綱領不像波普爾的理論那樣，一個反例就會遭到證偽。研究綱領只要處于前進期，就有足夠的“啟發(fā)力”實現(xiàn)“進步的問題轉換”，即不斷提出問題和解決問題。同時，科學發(fā)展也不像庫恩所設想的那樣，從一種范式轉換到另一種范式，其間沒有任何連續(xù)性可尋。拉卡托斯還認為，當研究綱領越來越不能應付反常事例時，就出現(xiàn)“退化的問題轉換”(有時也可通過調整保護層獲得“新生”)，最后就要讓位給新生的競爭對手，此時也就發(fā)生了科學革命，這是一個自然的新陳代謝過程，是一個不斷趨于真理的合乎理性的過程。但是，拉卡托斯所分析的研究綱領的進步、退化以及退化后的“新生”，只有事后很久才能認識到，這就產(chǎn)生丁一個問題：這樣的歷史怎么能證明這種研究綱領方法論有效呢？而且，他也沒有提出怎樣合理地發(fā)明硬核和啟發(fā)法，或者怎樣在它們之間進行合理的選擇?？梢姡ㄍ兴沟难芯烤V領基本上還是描述性的，缺乏邏輯上和內在源泉上的揭示和論證。

費耶阿本德是60年代以來反對邏輯實證主義的主要人物之—。他在科學發(fā)展觀方面比較接近庫恩的科學革命概念，但卻把庫恩的非理性主義推到極端，從而以“無政府主義”的方法論而著稱。在費耶阿本德看來，科學有一定的“韌性”，即在一定時期人們總要恪守一種理論，而置大量反證于不顧，在這一點上他反對波普爾關于理論不斷被證偽的觀點。另一方面，有“韌性”即容許對現(xiàn)行理論進行調整，這就勢必出現(xiàn)“增生”，使不同理論同時并存，在這一點上他又否認庫恩的范式絕對統(tǒng)治和常規(guī)科學的存在。韌性和增生是相互作用的，因此科學家既要敢于堅持自己的觀點，又要勇于修正自己的錯誤。他認為常規(guī)科學和科學革命不是科學發(fā)展的兩個不同的時期，而是兩種不同的因素，即科學的經(jīng)驗成分和哲學成分?？茖W發(fā)展的模式就是這兩種不同因素的辯證綜合?？茖W的經(jīng)驗成分雖是大量的，但并不是科學的全部內容，人們不應該忽略哲學成分在科學革命所起的重大作用。不過，由于費耶阿本德認為科學的韌性在于理論不可能用事實來檢驗，增生也僅僅是意識形態(tài)作用的結果，因而科學理論不可能具有任何真理性，也沒有任何理性基礎，從而科學發(fā)展也就談不上什么邏輯模式。這種非理性主義的觀點顯然是錯誤的。

美國科學哲學家尼古拉麥克斯韋是以徹底的反經(jīng)驗主義的斗士出現(xiàn)的。他認為評價和選擇理論，經(jīng)驗并不是唯一的標準，還有其他的邏輯標準和社會標準等。而現(xiàn)代科學哲學家，包括波普爾、庫恩、拉卡托斯在內，認為最后還是要訴諸經(jīng)驗檢驗，因而并沒有完全擺脫經(jīng)驗主義的束縛。麥克斯韋強調，科學變革的理論基礎是哲學，是某種形而上學假定，這就是在一定時期支配科學發(fā)展的“形而上學藍圖”。他指出，科學實際上一開始就起因于宇宙是可以理解的這一形而上學假定，科學的發(fā)展就是科學家力圖找出各種可理解的形而上學藍圖，而每一種藍圖都需要建立一定的理論加以闡明。為此，他提出了六條選擇標準，認為科學家應該重視對藍圖的研究與篩選，應該通過批判不斷改善他們的藍圖。當理論失敗時，還應該及時以新藍圖取代舊藍圖，從而引起科學變革。但是，麥克斯韋并未明確回答這樣兩個問題：形而上學的藍圖是怎樣產(chǎn)生的？怎樣通過藍圖去擴展理論？

勞丹是西方科學哲學界的新秀。勞丹認為庫恩的形式并不能恰當?shù)亟鉀Q科學實際上是如何進步的問題，他提出了“研究傳統(tǒng)”的新概念來代替范式。所謂研究傳統(tǒng)，就是這樣一組總的假定，即對—個研究領域中的實體和進程的假定，對這一領域中用以探究問題和構造理論的適當方法的假定。研究傳統(tǒng)排斥了范式內的心理要素，而恢復了被邏輯經(jīng)驗主義排除于科學之外的形而上學的地位。在勞丹看來，他的研究傳統(tǒng)體現(xiàn)了本體論、方法論的精髓，正是這些精髓使研究傳統(tǒng)彼此相區(qū)別。研究傳統(tǒng)也包含若干理論，這些理論是同時的或前后相繼的。研究傳統(tǒng)為所屬理論提供指導方針，以便把該領域小的經(jīng)驗問題歸并到研究傳統(tǒng)上來，從而解釋這些經(jīng)驗問題。勞丹的研究傳統(tǒng)不像范式那樣僵硬，它可以通過修改研究傳統(tǒng)所從屬的理論，甚至可以通過修改研究傳統(tǒng)內部基本核心成分而不斷發(fā)展。為了克服范式不可通約的障礙，勞丹提出了研究傳統(tǒng)本身在連續(xù)性的發(fā)展中進化的見解。他還認為在同一領域可以同時存在幾個研究傳統(tǒng)，它們之間并不是針鋒相對、不可調和的，因此科學革命不是創(chuàng)造出一個各種成分都是嶄新的和革命的傳統(tǒng)，而是以某種方式把舊傳統(tǒng)的成分重新加以組合，提出一個新傳統(tǒng)。但是，研究傳統(tǒng)用解決問題來說明科學活動和科學進步，顯然是實用主義的觀點，而且它與理論的關系也過于松散。

霍耳頓在科學史研究中提出了主題分析的概念。所謂科學主題，指的是科學中的基本前提概念，如物理學中的物質間斷性與連續(xù)性、粒子性與波動性、運動的守恒性、因果性、相對性等等。科學主題在科學發(fā)展中有相對的穩(wěn)定性。盡管科學理論不斷發(fā)生變化，但科學主題卻具有相對的不變性和繼承性。從科學主題分析的觀點看來，科學革命往往在科學主題方面回到以前的深刻的題目上去。霍耳頓指出，所謂科學“革命”，歸根結底就是回到古典的純一性的一種努力。他列舉了愛因斯坦的方法論與牛頓《原理》的眾多相似之處，并認為他的定義是偉大的科學“革命”的一個相當普遍的特征。他甚至說，相對論只不過是把時空位置從牛頓的上帝的感覺中樞移到愛因斯坦的抽象的思想實驗者的感覺中樞罷了——就好像使物理學最后還俗了?；舳D的主題分析概念避免了范式之間不可通約和缺乏繼承性的缺陷，但似乎輕視了科學革命變革的一面，他在“革命”二字加上引號，大概也是這個意思。

斯尼德和斯臺格繆勒從結構主義的觀點對范式進行了“理性重組”。所謂理性重組，就是用一組形式化的符號來代表范式的內容，對范式的內容加以改造。在用形式化方法處理之后，就可以表明在常規(guī)科學家和革命科學家之間存在歷史的連續(xù)性，而一旦革命科學家要改變常規(guī)科學家的理論核心、一組范式應用和范式網(wǎng)絡(啟發(fā)如何從理論核心過渡到范式應用)時，雙方就不能共處于一個范式之內，因而就不屬于同一常規(guī)科學了。含有理論潛在內容的理論網(wǎng)絡(是一組能為理論核心、范式應用和范式網(wǎng)絡接受的理論網(wǎng)絡)將通過助發(fā)現(xiàn)引入范式，促使范式發(fā)生質的變化。總之，“理性重組”綱領允許關于理論變革、理論與理論之間的和理論內部的相互還原的動力學的合理化可以在結構上客觀化，并且(像批判理性主義那樣)為理論的合理進化做出了規(guī)定。但是，對此也有人提出了批評，即認為這種理性重組抽掉了范式的哲學內容，僅以極抽象的形式涉及科學共同體，而且形式歸并只是一種理論的靜力學，而庫恩的科學革命圖式本質上是動力學的，因而這種理論也有很大不足。

夏佩爾對非理性主義思潮在科學哲學中的泛濫深感不滿，他作為“新歷史學派”的先驅提出了“信息域”理論，反對以庫恩為代表的歷史學派過分夸大社會和心理因素，夸大科學共同體的作用，對范式的僵硬性、非繼承性和不可通約性統(tǒng)統(tǒng)加以批判，對費耶阿本德的批判尤甚。夏佩爾認為，一系列的信息逐漸集合成一個信息城，它具有如下特征：這種信息集合依據(jù)各信息之間某種內在聯(lián)系；如此集結的信息域蘊含著某個令人深思的問題；這個問題是很重要的；當前科學技術水平已經(jīng)解決這個問題。夏佩爾把滿足這些條件的一組信息叫做“信息域”。在這里，信息域中的“信息”主要是指事實，他一再強調，他的理論的基本精神是要從事實出發(fā)，細心傾聽“事實”的“啟示”去進行探索。信息域并不要求搜集一大堆同類事實，重要的是有內在聯(lián)系的事實，這里的“內在聯(lián)系”并非一般的因果聯(lián)系或時間順序，而是指隱藏在各不相同的較深層次中的統(tǒng)一性。統(tǒng)一性的核心是“解釋因素”，它像一根軸線把其他構成成分——理論基礎、基本前提、推理程序、推理模式等——聯(lián)成一個有機的整體。信息域是在科學中自然地長期地形成的，它有極大的啟發(fā)力促使人們動腦筋思考它所提出的問題。信息域還具有明顯的時代性。例如，16、17世紀形成力學的信息城，18世紀形成化學的信息域，19世紀形成熱力學和電磁學的信息域等等。由于一個時代的信息域是由這個時代的社會經(jīng)濟條件、科學技術水平以及人類智力發(fā)展等復雜因素決定的，所以科學也是在不斷發(fā)展的。夏佩爾的理論在批判非理性主義、相對主義和不可知論方面起了不可忽視的作用，但也存在著缺陷。

凱德洛夫在他的近著《列寧與科學革命》中集中地論述了自然科學革命問題。他指出科學革命有三個特點。第一，科學革命要求破壞和拋棄以前在科學中占統(tǒng)治地位的、與客觀實在不符的，即由于對自然界研究的不正確的、有局限性的立場而被人類理性引入科學之中的東西。第二，迅速地擴展我們關于自然界的知識，進入科學認識迄今還沒有達到的自然界的新領域。在這里，新工具和新儀器的發(fā)明起著巨大的作用，它們允許觀察者和實驗者發(fā)現(xiàn)超出人類從前的觀察可能性的界限的全新自然現(xiàn)象。第三，革命并不是由經(jīng)驗材料的增長本身，并不是由任何一個新事實、新現(xiàn)象、新實物的發(fā)現(xiàn)本身引起的，而是由在解釋和概括經(jīng)驗材料的過程中得出的、與以前已經(jīng)確立的觀念不一致的那些理論結論引起的。因此，科學革命正好發(fā)生在科學理論、科學概念和原理的范圍內，發(fā)生在原有表述遭到根本摧毀的、有關科學定律的理論、觀點范圍內。在這種分析的基礎上，凱德洛夫把科學革命定義為：“所謂自然科學革命，應當首先理解為研究和說明自然現(xiàn)象的立場本身的轉折，用來認識(反映)所研究的對象的思維結構本身的轉折。真正的自然科學革命的實質恰恰在于思維方式這種急劇的轉折，恰恰在于由已經(jīng)陳舊的科學認識方法向新的進步的科學認識方法的轉變?！?凱德洛夫從科學認識的角度進行了富有意義的探討，但他在某些方面卻割斷了科學的歷史，甚至得出了科學革命和社會革命在時間上一致的奇怪結論。

上述各個科學哲學流派或代表人物，都從不同的角度對科學發(fā)展進行了哲學反思，取得了有意義的成果。但是，他們卻有一個共同的缺陷，即在論述科學革命時，都沒有明確地揭示科學革命的實質。

那么，科學革命的實質究竟是什么呢?

作為物理學革命先鋒和主將的愛因斯坦，在經(jīng)受了物理學革命的急風暴雨的洗禮后，對有關科學革命問題發(fā)表了許多精辟的見解。在《物理學的進化》一書和其他文章中，愛因斯坦認為，科學的發(fā)展并不是一些定律的匯集，也不是許多不相關的事實的目錄。在科學的開創(chuàng)性的工作中，最初的和最基本的步驟總是帶有革命性的?？茖W上的重大變革和劃時代的進步差不多都是由于舊理論遇到危機，在實在和我們的理解之間發(fā)生劇烈沖突時出現(xiàn)的。這種沖突迫使我們排除根深蒂固的舊科學觀念，創(chuàng)造出新科學觀念及新理論。只是在這種沖突激化之前，當科學沿著既定的思想路線前進時，它才具有進化的性質。很顯然，愛因斯坦的這些看法包含著兩個主要觀點：第一，科學的發(fā)展是波浪式的，而不是直線式的，既有量的積累，也有質的變革，也就是說，它是進化與革命交替進行的。第二，科學革命就是科學觀念的變革。

何謂“科學觀念”？在愛因斯坦看來，科學觀念就是科學理論體系的基礎，它是由不能在邏輯上進一步簡化的“基本概念”和“基本假設”(愛因斯坦又常常把基本假設稱為“基本關系”、“基本原理”、“基本定律”、“基本公設”、“基本假定”等)構成的?？茖W觀念(愛因斯坦也稱其為“基本觀念”)是理論體系的邏輯前提和構架，正是在這種意義上，愛因斯坦也使用“邏輯前提”、“理論框架”、“公理基礎”作為科學觀念的同義詞。例如，在經(jīng)典力學中，絕對時間．絕對空間、力、質量、慣性等基本概念和牛頓三定律、萬有引力定律等基本假設構成了經(jīng)典力學的基本觀念，力學的整個理論就是以此為基礎而建立起來的。在狹義相對論中，新的時間、空間、同時性概念以及兩條基本原理構成了狹義相對論的基本觀念。

按照愛因斯坦的觀點，科學觀念是在經(jīng)驗事實(可能是不充分的)基礎上，通過非邏輯的途徑形成的。也就是說，科學觀念是思維的自由創(chuàng)造和理智的自由發(fā)明(當然是在實驗事實的引導下進行的，而不是純粹的思辨)。正因為如此，來自認識論、方法論、自然觀等方面的哲學思考，簡單性原則和準美學原則(既有哲學因素，也有心理因素)，價值判斷的標準以及直覺、聯(lián)想、幻想、靈感、猜測、想像等都會在科學觀念的形成過程中起自己的應有的作用。在提出科學觀念時，人們對它還有一個選擇和評價的問題。由于科學觀念與提出它時作為指導的已有的直接經(jīng)驗隔著—條在邏輯上難以逾越的鴻溝；由于數(shù)學方面的障礙，在沒有從它推導出可供檢驗的結論之前，以及雖然導出了可供檢驗的結論，但一時還不可能進行外部證實或確認(實驗檢驗)；在這種情況下，就只有憑藉科學觀念的內在完美，即它的“自然性”和“邏輯簡單性”來選擇和評價了。在這里，哲學的、社會的和心理的因素又參與其中了。難怪愛因斯坦說，科學作為一種尚在制定中的東西，作為一種被追求的目的，是主觀的，是受心理狀態(tài)制約的。不過，科學觀念以及由它導出的理論正確與否，最終還是要接受實驗檢驗的。于是，內在完美和外部確認的有機結合，不僅是選擇和評價科學觀念的標準，也是人們接受科學觀念之考慮所在。這樣一來，在科學觀念的形成、選擇、評價、確立乃至接受的過程中，既有堅實的經(jīng)驗基礎，又擺脫了狹隘經(jīng)驗主義；既有大膽的哲學思辨，又避免了先驗唯心主義；既包含有社會心理因素，又拒斥非理性主義；從而在哲學上防止了上述各種科學革命模式的缺陷。

科學觀念是科學理論的基礎，它是一個時代的科學認識論、方法論和自然觀在科學中的集中體現(xiàn)，也與社會、心理因素密切相關，因而它一經(jīng)確立便具有很大的剛性和彈性，表現(xiàn)出相對的穩(wěn)定性和一定的伸縮性。由于這種特性，它能夠在一個相當長的時期內有效地充當科學家的研究指南，指導科學家進行常規(guī)科學研究。例如，《原理》之后200余年，剛體力學、流體力學以及解析力學，都是牛頓力學的合理延伸。而且，經(jīng)典物理學(熱力學、光學和電磁學)也是在牛頓力學的基本觀念之上建立起來的。在這個歷史時期，也有突破牛頓力學基本觀念的新觀念出現(xiàn)，如熱力學第二定律揭示出的熱現(xiàn)象的不可逆性，電磁學中的場的概念，但是它們分別通過統(tǒng)計解釋和以太解釋這樣的輔助假設，重新被納入牛頓力學的理論框架之內，從而保證了常規(guī)科學的順利發(fā)展。但是，到19世紀末，大量反常現(xiàn)象的涌現(xiàn)觸動了經(jīng)典理論，并波及到它的基礎即經(jīng)典基本觀念，經(jīng)典物理學家雖然千方百計地設法修補理論框架，但是仍難以令人滿意(因為反常現(xiàn)象的沖擊力已大大超越了經(jīng)典理論框架的“彈性限度”)。這時，便出現(xiàn)了所謂的物理學危機。一般說來，舊科學觀念業(yè)已動搖，新科學觀念尚未確立之時，就是科學危機的時期。危機是好事而不是壞事，它加速了舊科學觀念的改造和新科學觀念的確立，是科學革命的前夜，是科學家追尋科學理論基礎的英雄時期。在這個時期，那些具有清醒的哲學頭腦和敏銳的科學眼力的科學家，往往以迥然不同的思維方式看待問題，以別具一格的科學方法解決問題，另辟蹊徑，提出新科學觀念，并以此為基礎建造新的理論體系，這時科學革命便開始了。科學的危機與革命時期，實際上也就是舊科學觀念從科學發(fā)展的正確指南轉變?yōu)榭茖W發(fā)展的嚴重桎梏之時。新科學觀念一經(jīng)確立，它又成為科學家的研究指南，指導科學家進行新的常規(guī)研究。

在這里，我們也可以看到，科學革命的內在動力是實驗和理論的對立統(tǒng)一，各理論體系之間的對立統(tǒng)一，后者集中表現(xiàn)在作為理論體系基礎的科學觀念的對立統(tǒng)一上。引人注目的是，各理論體系之間的對立統(tǒng)一愈益成為科學發(fā)展的不可忽視的巨大力量。

所謂科學革命，必然是指科學內部的某種東西發(fā)生了變革。科學理論固然是科學的主要內容之一，但它的層次似乎過低而且易變，用科學理論的變革來定義科學革命就會重蹈波普爾的覆轍。然而，用過高層次的諸如思維方式等哲學性的概念來定義科學革命也不合適，因為它與科學的關系不十分密切直接，因為科學革命畢竟不是思想革命或哲學革命。這樣，用處于思維方式和科學理論之間的中間層次的科學觀念(它是科學內部的主要內容之一)來定義科學革命就顯得比較恰當，因為它抓住了科學革命的實質。隨著新科學觀念的提出，通過邏輯演繹等途徑，就可以建立起新的科學理論體系來。但是，科學革命并沒有完全拋棄舊理論，而只是破壞和改變了舊理論的公理基礎，確定了舊理論作為一種相對真理的適用范圍。建立在新科學觀念之上的新理論不僅能容納舊理論所包含的許多知識，而且能容納舊理論所不能包括的“反?！敝R。不僅如此，舊的科學觀念也并非統(tǒng)統(tǒng)被廢棄，其中一些只是喪失了自己以前獨有的統(tǒng)治地位，從以前的不正確的、與事實不符的殼體中解放出來，被賦予新的意義，它們原有的真理顆粒被繼續(xù)保留下來，并作為從屬成分有機地融合在新科學觀念之中。在科學觀念、科學理論的變革過程中，科學的認識論、方法論、自然觀，一句話，科學家的思維方式也伴隨著發(fā)生了根本的變化。

這樣，我們可以嘗試給科學革命下一個定義了：科學革命就是科學觀念的根本改造，與此同時，也伴隨著科學理論以及科學認識論、方法論、自然觀等的更新。需要說明的是，在我們的定義中出現(xiàn)了“根本”和“改造”的字眼，這是有一定的用意的。在我們看來，科學革命應該是一種整體性的革命，而不是局部的變革，因此對于科學觀念的改造也應該是根本的、整體性的，而不能是表面的、局部的。在“改造”之前加“根本”二字，也是受到列寧和愛因斯坦的言論的啟發(fā)。列寧說：“……革命是一種最基本最根本地摧毀舊事物的改造，而不是審慎地、緩慢地、逐漸地來改造舊事物，盡可能少加以破壞?！?愛因斯坦談到：“誰也沒有想過，整個物理學的基礎可能需嬰從根本上加以改造?！?此外，我們在科學革命的定義中未用“變革”一詞而用“改造”一詞，也是由于這兩段引文的啟示?！案脑臁币辉~有兩種含義，其一是就原有的事物加以修改或變更，使適合需要；其二是從根本上改變舊的，建立新的，使適應新的形勢和需要。這種多義性似乎更符合我們賦予科學革命這一概念的含義和內容，同時也強凋了科學革命既有創(chuàng)新，也有繼承的情形。

參 考 文 獻

凱德洛夫：《列寧與科學革命自然科學物理學》（俄文版），莫斯科：科學出版社，1980年，第22頁。