導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇狹義相對(duì)論的基本原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

相對(duì)論果真如此難教嗎？筆者在教學(xué)實(shí)踐中對(duì)此進(jìn)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(shè)計(jì)思想

我們的做法主要是將原教材(普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)物理選修3-4人民教育出版社)針對(duì)中學(xué)生進(jìn)行量身改造，盡量貼近認(rèn)知規(guī)律，以降低教學(xué)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(shí)：嬰幼兒學(xué)說(shuō)話，沒(méi)有人會(huì)從語(yǔ)言發(fā)展的歷史教起；中國(guó)兒童學(xué)寫(xiě)漢字，沒(méi)有老師會(huì)從甲骨文、篆、隸、楷文字發(fā)展歷史講起.基于這一道理，我覺(jué)得給中學(xué)生講相對(duì)論時(shí)，從相對(duì)論如何產(chǎn)生的歷史背景等講起這種做法并不恰當(dāng).

縱觀現(xiàn)有相對(duì)論教材，從大學(xué)到中學(xué)無(wú)一不是沿著理論發(fā)展的歷史和背景、重大實(shí)驗(yàn)及相對(duì)論的兩條基本假設(shè)這一線索，從伽利略經(jīng)典相對(duì)性原理到麥克斯韋電磁理論，然后又是對(duì)光速問(wèn)題的探索，最后愛(ài)因斯坦提出新理論，循序漸進(jìn)，花費(fèi)不少篇幅，相對(duì)論才終于開(kāi)了場(chǎng).接著才講時(shí)空變換，時(shí)空的相對(duì)性…….

這樣的教材編排系統(tǒng)性強(qiáng)，合乎邏輯.但是學(xué)生聽(tīng)得很陌生，尤其中學(xué)生如同云里霧里，一開(kāi)頭就產(chǎn)生不得要領(lǐng)的感覺(jué).這是因?yàn)榍懊骈_(kāi)始的一些內(nèi)容都是“賓”，一開(kāi)頭“賓”暄鬧得很，相對(duì)論的關(guān)鍵要害在哪里？按學(xué)生的心理他們急切想知道相對(duì)論究竟是怎么回事.可是這個(gè)“主”卻遲遲不出場(chǎng).另外，那些歷史背景淵源也是中學(xué)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(duì)這部分教材的處理是暫時(shí)先撇開(kāi)了課本開(kāi)頭(第一節(jié))的許多內(nèi)容，在針對(duì)新課題基本概念作必要的鋪墊后立即單刀直入，讓學(xué)生對(duì)狹義相對(duì)論核心思想從一開(kāi)始就有一個(gè)具體的認(rèn)識(shí)，從而激發(fā)進(jìn)一步求知的欲望.爾后，逐步展開(kāi)各節(jié)內(nèi)容.至于物理學(xué)史上有關(guān)背景材料，可適當(dāng)參插其間加以介紹.

1.2通過(guò)實(shí)例，設(shè)置情景，引出相對(duì)論兩個(gè)基本原理

原教材是先托出兩個(gè)基本原理，然后運(yùn)用于實(shí)例；我們認(rèn)為倒過(guò)來(lái)處理更有利.

1.3分散難點(diǎn)，將狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)分在兩節(jié)課中教

原教材把狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本原理放在一起介紹，學(xué)生只能得到一個(gè)抽象模糊的認(rèn)識(shí).為使學(xué)生形成較深入具體的認(rèn)識(shí)，可將兩個(gè)原理分開(kāi)安排在兩堂課中進(jìn)行.每堂課突出一個(gè)重點(diǎn)，通過(guò)具體實(shí)例情景，形成正確認(rèn)識(shí).而后一堂課又可對(duì)前堂課實(shí)行滾動(dòng)教學(xué).

1.4既不用洛倫茲變換公式，又盡量避免結(jié)論直接托出，力求自然而有邏輯地推理

原教材將“長(zhǎng)度的相對(duì)性”放在“時(shí)間間隔的相對(duì)性”之前，兩個(gè)公式是直接托出來(lái)的.我們將兩者交換次序，兩公式可從實(shí)例中自然導(dǎo)出.

詳見(jiàn)下文.

2具體實(shí)施安排

2.1第一課時(shí)：光速不變?cè)砗屯瑫r(shí)的相對(duì)性的引出

(1)簡(jiǎn)單引言，激發(fā)學(xué)生探究的欲望.

(2)復(fù)習(xí)舊知——慣性參考系、坐標(biāo)系(一維)；

講授新知——“事件”及其數(shù)學(xué)描述.

(3)提出實(shí)例：如圖1，相對(duì)于地面以高速v(與光速c相差不太大)勻速直線運(yùn)動(dòng)的車廂.表達(dá)車廂參照系的坐標(biāo)軸用沿車廂運(yùn)動(dòng)方向的x′軸，表達(dá)地面參照系的坐標(biāo)軸用同方向的x軸.現(xiàn)在車廂中點(diǎn)處打開(kāi)一個(gè)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(gè)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(duì)車廂中的觀察者來(lái)說(shuō)，中點(diǎn)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(gè)方向的光傳播時(shí)間相同，即光同時(shí)到達(dá)后壁和前壁，t1′=t2′.

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

看法1：認(rèn)為光到達(dá)前、后壁的傳播時(shí)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(shí)間不等：

x0-x1=c1，

x2-x0=c2，

顯見(jiàn)1＜2，光先到后壁.

這第一種看法認(rèn)為時(shí)間不隨參照系而變，是絕對(duì)的；不同參考系中光速不等.僅學(xué)過(guò)伽利略、牛頓所創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)的人會(huì)普遍持這樣的觀點(diǎn).

第二種看法認(rèn)為時(shí)間與所在參照系相關(guān)，是相對(duì)的；而光速是絕對(duì)的，不隨參照系而變.這樣的認(rèn)識(shí)便是狹義相對(duì)論的觀念了.

(4)歸納：狹義相對(duì)論的基本假設(shè)之一——光速不變?cè)愍?/p>

(5)鞏固、強(qiáng)化：利用課本例題、思考討論題、問(wèn)題與練習(xí)中的題，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用狹義相對(duì)論光速不變?cè)砣シ治?，反?fù)練習(xí)形成相對(duì)論思惟習(xí)慣，與傳統(tǒng)思惟習(xí)慣劃清界線，從而建立“同時(shí)”的相對(duì)性觀念.知道在一個(gè)慣性參照系中不同地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)事件，在與之相對(duì)運(yùn)動(dòng)的另一些慣性參照系中是不同時(shí)的.

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

2.2第二課時(shí)：狹義相對(duì)性原理(物理定律的絕對(duì)性)、測(cè)量的絕對(duì)性和相對(duì)性時(shí)間間隔的相對(duì)性

學(xué)生在掌握了光速不變?cè)砗罂梢哉f(shuō)已有一只腳跨進(jìn)了狹義相對(duì)論之門(mén)了，學(xué)習(xí)積極性很高，有進(jìn)一步求知的欲望.本節(jié)課要求學(xué)生另一個(gè)腳也跨進(jìn)狹義相對(duì)論的門(mén)檻.

(1)復(fù)習(xí)回顧上一節(jié)知識(shí)要點(diǎn)：光速不變，是絕對(duì)的；“同時(shí)”是相對(duì)的.

(2)指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本上引用伽利略《關(guān)于兩個(gè)世界的對(duì)話》中對(duì)船艙里觀察到的現(xiàn)象的一段生動(dòng)描述，經(jīng)伽利略總結(jié)、愛(ài)因斯坦推廣得狹義相對(duì)論的另一個(gè)基本假設(shè)——相對(duì)性原理：在一個(gè)慣性參照系內(nèi)進(jìn)行的任何力學(xué)的、熱學(xué)的、電學(xué)的、光學(xué)的實(shí)驗(yàn)都不能顯示出該慣性參照系相對(duì)于別的慣性參照系的運(yùn)動(dòng)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(duì)性.

(3)講授一個(gè)簡(jiǎn)單的新概念：把與物體相對(duì)靜止的(或可認(rèn)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(wèn)題：在本征參照系S0內(nèi)對(duì)該物體進(jìn)行長(zhǎng)度、質(zhì)量、能量或該物所在處的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量時(shí)所得結(jié)果會(huì)與S0相對(duì)其它參照系(例如地面)的運(yùn)動(dòng)情況相關(guān)嗎？

根據(jù)狹義相對(duì)性原理，在S0內(nèi)對(duì)物體的諸多測(cè)量與S0相對(duì)其它慣性參照系運(yùn)動(dòng)情況無(wú)關(guān)，是不變量，或者說(shuō)是絕對(duì)的.我們不妨稱之為固有量或靜止量.

向?qū)W生指出，狹義相對(duì)性原理決定了物體及過(guò)程的一些不變量，有了固有長(zhǎng)度、固有時(shí)間、靜質(zhì)量、靜能量等概念.如果沒(méi)有這一條原理，即在S0中的測(cè)量與外界其它慣性系運(yùn)動(dòng)有關(guān)的話，那么本征參照系中測(cè)量的結(jié)果將“不知如何是好”，這顯然不合理.

(4)再次提出新問(wèn)題：上述物理量如果在與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的慣性系(非本征參照系)中測(cè)量，所得結(jié)果又怎樣呢？與固有量數(shù)值相同嗎？

例：愛(ài)因斯坦思想實(shí)驗(yàn).如圖2-a，一車廂底部有靜止光源豎直向上發(fā)射一個(gè)光脈沖信號(hào)到達(dá)頂部的水平平面鏡上，反射后豎直向下回到原發(fā)光處.設(shè)車廂高度為h，從光信號(hào)發(fā)出到返回，其時(shí)間間隔記為.顯然，=2hc.

①問(wèn)：若車廂相對(duì)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(yùn)動(dòng)，測(cè)得的時(shí)間間隔會(huì)有不同嗎？

光源相對(duì)車廂靜止，車廂參照系即為本征參照系；光信號(hào)發(fā)出和返回這是同一地點(diǎn)發(fā)生的兩個(gè)事件，是固有時(shí)間，所以不隨車廂與其它參照系的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而改變.

②設(shè)此車廂相對(duì)于地面以高速v(與光速c相差不太大)水平勻速直線運(yùn)動(dòng)，從地面參照系看來(lái)，光信號(hào)從發(fā)出到返回時(shí)間間隔等于嗎？

因光源相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)，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(diǎn)，如圖2-b所示，光的路徑為折線.兩事件的時(shí)間間隔記為，不妨稱為相對(duì)時(shí)間.現(xiàn)在要計(jì)算.

比較以下兩種計(jì)算結(jié)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(xué)生判斷兩種計(jì)算的正確與錯(cuò)誤.顯然a)違背光速不變?cè)?，是錯(cuò)誤的.

由b)不難得到：

=1-v2c2.

這一結(jié)果雖是從個(gè)例中得到，但卻具有普遍意義.

(5)歸納：時(shí)間間隔的相對(duì)性

某慣性系中同地發(fā)生的兩事件的時(shí)間間隔是個(gè)不變量，叫固有時(shí)間.在其它與之相對(duì)運(yùn)動(dòng)的慣性系中，該兩事件的時(shí)間間隔總大于固有時(shí)間，并隨v的增大而增大.

(6)安排例題、練習(xí)題.

在中學(xué)課本上，上述公式是直接托出的.這里用愛(ài)因斯坦思想實(shí)驗(yàn)進(jìn)行推導(dǎo)筆者認(rèn)為有兩點(diǎn)好處：

①作為例題可讓學(xué)生對(duì)狹義相對(duì)論的兩條基本原理的具體運(yùn)用有進(jìn)一步的領(lǐng)會(huì)，也有利于對(duì)時(shí)間間隔的相對(duì)性的理解.后課對(duì)前課實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)式教學(xué)；

②先導(dǎo)出時(shí)間間隔相對(duì)性公式，然后長(zhǎng)度的相對(duì)性公式也可推導(dǎo)，而不是直接托出.盡管這樣做算不上是嚴(yán)格意義上的推導(dǎo)，但從中學(xué)教學(xué)實(shí)際出發(fā)這樣處理還是合適的，從認(rèn)知方法來(lái)看應(yīng)當(dāng)是允許的.而事事講嚴(yán)密將使實(shí)際教學(xué)難以開(kāi)展.

2.3第三課時(shí)：長(zhǎng)度的相對(duì)性

本節(jié)課打算繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用狹義相對(duì)論的基本原理和已有結(jié)論去導(dǎo)出長(zhǎng)度相對(duì)性的公式，并能充分理解這一結(jié)果.

(1)復(fù)習(xí)：狹義相對(duì)論的基本原理、“同時(shí)”的相對(duì)性、時(shí)間間隔的相對(duì)性.

(2)提出問(wèn)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(biāo)分別為x1′、x2′，則桿長(zhǎng)l0=x2′-x1′.在車廂相對(duì)地面靜止以及相對(duì)地面勻速直線運(yùn)動(dòng)兩種情況下，車廂內(nèi)測(cè)量結(jié)果l0會(huì)有所不同嗎？

車廂參照系S′與桿相對(duì)靜止，是本征參照系，所測(cè)得長(zhǎng)度l0是固有長(zhǎng)度，與外部其它參照系的相對(duì)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，是不變量.

(3)提出問(wèn)題2：若車廂相對(duì)地面以高速v勻速直線運(yùn)動(dòng)，在地面參照系中測(cè)量該直桿的長(zhǎng)度，所得結(jié)果仍是l0嗎？

設(shè)地面參照系S，其x軸與桿平行，在x軸上取定點(diǎn)P，其坐標(biāo)為x0.考慮桿端2經(jīng)過(guò)P點(diǎn)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(jiàn)圖3-b.再考慮桿端1經(jīng)過(guò)P點(diǎn)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(jiàn)圖3-c.

在S系中，兩事件發(fā)生在同一地點(diǎn)P，時(shí)間間隔t1-t2=，為固有時(shí)間，桿子長(zhǎng)度應(yīng)為l=v；

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

v·=x2′-x1′=l0是固有長(zhǎng)度，

比較l和l0，可知l=l0=l01-v2c2.

(4)長(zhǎng)度相對(duì)性公式的意義

(5)練習(xí)

(6)時(shí)空相對(duì)性的驗(yàn)證、相對(duì)論的時(shí)空觀

2.4〈第四課時(shí)〉〈第五課時(shí)〉：狹義相對(duì)論的其它結(jié)論廣義相對(duì)論簡(jiǎn)介

3狹義相對(duì)論小結(jié)

(1)無(wú)論在本征參照系中還是在非本征參照系中進(jìn)行物理測(cè)量和實(shí)驗(yàn)，①所得物理定律都相同；②光速不變.

(2)在本征參照系中進(jìn)行物理測(cè)量和實(shí)驗(yàn)，所測(cè)得的長(zhǎng)度、時(shí)間間隔、質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)速度、電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度、動(dòng)量、能量等物理量是確定的值，與它相對(duì)別的參照系的運(yùn)動(dòng)情況無(wú)關(guān).而在非本征參照系中測(cè)量所得值與它們相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況有關(guān).相對(duì)速度越大，長(zhǎng)度越短，時(shí)間間隔越長(zhǎng)，質(zhì)量(從而動(dòng)量、能量)越大.

4結(jié)束語(yǔ)

相對(duì)論是近代物理的基礎(chǔ)理論，以往一直編排于大學(xué)物理教材中.2002年相對(duì)論第一次編入中學(xué)物理課本，當(dāng)時(shí)作為選學(xué)內(nèi)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(nèi).這一方面體現(xiàn)了隨時(shí)展中學(xué)教材與時(shí)俱進(jìn)；另一方面相對(duì)論作為代表先進(jìn)生產(chǎn)力的先進(jìn)文化，也使中學(xué)物理教材體現(xiàn)了三個(gè)代表的重要思想.

篇2

【關(guān)鍵詞】牛頓——梁氏定律；梁氏變換；牛頓——梁氏力學(xué)；梁氏相對(duì)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(duì)經(jīng)典力學(xué)的思考

經(jīng)典力學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，其概念、方程、定理、定律、原理等等都直接來(lái)源于實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)可重復(fù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可觀測(cè)）。牛頓力學(xué)引入不可觀測(cè)（找不到）的慣性系和不可測(cè)量（不可作實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)）的慣性力是錯(cuò)的，不是實(shí)驗(yàn)科學(xué)的概念。經(jīng)典力學(xué)理論之公理只有一條，即牛頓——梁氏定律。經(jīng)典力學(xué)之基本方程（即數(shù)學(xué)基礎(chǔ)）是牛頓——梁氏定律數(shù)學(xué)表達(dá)式，經(jīng)典力學(xué)之基本定理是動(dòng)量定理、動(dòng)量矩定理和動(dòng)能定理（這些定理的數(shù)學(xué)表達(dá)式均由基本方程導(dǎo)出），這樣的經(jīng)典力學(xué)稱為普適經(jīng)典力學(xué)或牛頓——梁氏力學(xué)。普適經(jīng)典力學(xué)適用于任何一個(gè)參照系，地面參照系S上的經(jīng)典力學(xué)稱為S上的普適經(jīng)典力學(xué)（其基本方程是牛頓——梁氏定律在S上的表達(dá)式F=ma ，此式被迄今物理學(xué)誤認(rèn)為是牛頓第二定律表達(dá)式〔1〕），相對(duì)于S勻速平動(dòng)的參照系Sv上的經(jīng)典力學(xué)稱為Sv上的普適經(jīng)典力學(xué)（其基本方程是牛頓——梁氏定律在Sv上的表達(dá)式Fv=mav，相對(duì)于S變速運(yùn)動(dòng)的參照系S`上的經(jīng)典力學(xué)稱為S`上的經(jīng)典力學(xué)（其基本方程是牛頓——梁氏定律在S`上的表達(dá)式 F`=ma`），天宮一號(hào)實(shí)驗(yàn)室S*上的經(jīng)典力學(xué)稱為S*上的普適經(jīng)典力學(xué)（其基本方程是牛頓——梁氏定律在S*上的表達(dá)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(zhì)點(diǎn)所受合力等于質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量乘以質(zhì)點(diǎn)加速度），則牛頓——梁氏定律表達(dá)式就是F合=ma 合 。因此，迄今物理學(xué)將S上的經(jīng)典力學(xué)稱為牛頓力學(xué)成為歷史性錯(cuò)誤。牛頓力學(xué)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(wú)關(guān)，故牛頓第一、三定律不是牛頓力學(xué)之公理。公理愈少的理論體系愈好。值得指出，經(jīng)典力學(xué)的應(yīng)用其實(shí)就是牛頓——梁氏定律的應(yīng)用， F=ma 的應(yīng)用被誤認(rèn)為是牛頓定律應(yīng)用，天空一號(hào)上的質(zhì)量測(cè)量實(shí)驗(yàn)被誤為是牛頓定律實(shí)驗(yàn)。還值得指出， Fv=mav證明伽利略相對(duì)性原理不成立（隨之狹義相對(duì)性原理不成立）；因?yàn)閷?shí)驗(yàn)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(xué)不能稱為梁氏力學(xué)只能稱為牛頓——梁氏力學(xué)（又稱普適經(jīng)典力學(xué)，其中普適之意不言自明）。到此可見(jiàn)，牛頓——梁氏力學(xué)才是名符其實(shí)的實(shí)驗(yàn)的經(jīng)典力學(xué)。

2. 對(duì)時(shí)空理論的思考

以時(shí)間空間變換式（簡(jiǎn)稱時(shí)空變換〔2〕）為基本方程（即數(shù)學(xué)基礎(chǔ)）的理論稱為時(shí)間空間理論，簡(jiǎn)稱時(shí)空理論。洛倫茲變換是兩坐標(biāo)系（參照系）相對(duì)勻速平動(dòng)的時(shí)空變換，因此狹義相對(duì)論是勻速平動(dòng)情況的時(shí)空理論（簡(jiǎn)稱為勻速平動(dòng)時(shí)空理論或勻速平動(dòng)相對(duì)論）。兩坐標(biāo)系的普遍的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，于是梁氏發(fā)現(xiàn)了變速運(yùn)動(dòng)情況的時(shí)空變換——梁氏變換〔2〕，以梁氏變換為基本方程的時(shí)空理論稱為變速運(yùn)動(dòng)情況的時(shí)空理論，簡(jiǎn)稱為梁氏時(shí)空理論或變速運(yùn)動(dòng)相對(duì)論或梁氏相對(duì)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(dǎo)出來(lái)，說(shuō)明時(shí)空理論基本原理（公理）僅一條光速不變性原理。由時(shí)空變換導(dǎo)出鐘慢關(guān)系式、尺縮關(guān)系式、質(zhì)速關(guān)系式、質(zhì)能關(guān)系式、能量動(dòng)量關(guān)系式等等有無(wú)實(shí)際意義（稱為物理意義）均由光速不變性原理有無(wú)物理意義來(lái)決定。因?yàn)槲锢韺W(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，物理學(xué)理論（例如牛頓力學(xué)）之公理（例如牛頓第二定律）必須是可作實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的公理（不符合公理可以不證明之說(shuō)），可見(jiàn)牛頓第二定律是實(shí)驗(yàn)定律（誤認(rèn)為牛頓第二定律是理想定律而不是實(shí)驗(yàn)定律成為歷史性錯(cuò)誤）。無(wú)法證明光速不變性原理（找不到實(shí)驗(yàn)證明，也找不到數(shù)學(xué)證明），因此時(shí)空理論肯定沒(méi)有物理意義，其數(shù)學(xué)意義是有的，數(shù)學(xué)理論之公理不用證明，例如歐氏幾何、非歐幾何只有數(shù)學(xué)意義而無(wú)物理意義。到此可見(jiàn)，時(shí)空理論（相對(duì)論）不是物理理論而本質(zhì)是數(shù)學(xué)理論。值得一提，廣義相對(duì)性原理不是物理學(xué)原理（無(wú)實(shí)驗(yàn)依據(jù)），等效原理同樣不是物理學(xué)原理（愛(ài)因斯坦用理想實(shí)驗(yàn)證明等效原理成立，其實(shí)是用“理想實(shí)驗(yàn)”概念偷換物理學(xué)的“實(shí)驗(yàn)”概念，愛(ài)因斯坦無(wú)道理將慣性力說(shuō)成引力隨之將廣義相對(duì)論說(shuō)成引力論）；另外，廣義相對(duì)論構(gòu)不成邏輯體系，不但不成物理學(xué)理論，而且不成數(shù)學(xué)理論。到此可見(jiàn)，愛(ài)因斯坦的地位比牛頓（世界最偉大的自然科學(xué)家）低一個(gè)層次是合理的，將愛(ài)因斯坦說(shuō)成“人類宇宙中有頭等光輝的一顆巨星”不成立（評(píng)價(jià)過(guò)高）。另外，值得一提，懷疑一種理論，首先應(yīng)思考其公理，再到基本方程（憑空想出來(lái)的方程——例如愛(ài)因斯坦重力場(chǎng)方程，根本沒(méi)有意義），再到其他（例如概念，愛(ài)因斯坦用理想實(shí)驗(yàn)或稱思想實(shí)驗(yàn)證明的同時(shí)性的相對(duì)性完全沒(méi)有實(shí)際意義即物理意義）……。還值得一提，梁氏將梁氏相對(duì)論稱為普適相對(duì)論意在強(qiáng)調(diào)變速運(yùn)動(dòng)的普遍性，將普適相對(duì)論稱為愛(ài)氏——梁氏相對(duì)論意在借愛(ài)因斯坦這位假神促使人們相信梁氏變換，其實(shí)狹義相對(duì)論就是愛(ài)氏相對(duì)論，普適相對(duì)論就是梁氏相對(duì)論。

3. 對(duì)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(gè)分力，萬(wàn)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(shuō)推廣為宇宙旋轉(zhuǎn)說(shuō)：地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)，太陽(yáng)系繞銀河系中心轉(zhuǎn)，銀河系中心繞銀河系集團(tuán)中心轉(zhuǎn)，……。于是，我們可以說(shuō)明地球附近的物體其重力雖然是宇宙所有其他物體對(duì)它的吸引力之合力，但是太陽(yáng)對(duì)它的吸引力恰好提供它跟隨地球公轉(zhuǎn)所需向心力、銀河系中心對(duì)它的吸引力恰好提供它跟隨銀河系中心繞銀河系集團(tuán)中心公轉(zhuǎn)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(wàn)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(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)方程，這些方程表明上述參照系S、Sv和S`上的重力場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)（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(duì)性）。重力加速度的相對(duì)性導(dǎo)致物體重力的相對(duì)性：質(zhì)量為m的同一物體，對(duì)S、Sv、和 S`而言有不同的重力，分別為 mg、mgv 和mg'。迄今物理學(xué)沒(méi)有認(rèn)識(shí)到重力加速度的相對(duì)性和物體重力的相對(duì)性，誤認(rèn)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(cuò)誤導(dǎo)致引入慣性力這種鬼力，于是有所謂質(zhì)點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)基本方程，于是誤導(dǎo)愛(ài)因斯坦將數(shù)學(xué)當(dāng)成物理學(xué)。

4. 梁氏相對(duì)論的應(yīng)用

經(jīng)典力學(xué)的應(yīng)用，歸根結(jié)底是牛頓——梁氏定律的應(yīng)用（本文文獻(xiàn)〔1〕有幾個(gè)應(yīng)用之舉例，天空一號(hào)上的拋體運(yùn)動(dòng)是運(yùn)動(dòng)學(xué)）。梁氏相對(duì)論的應(yīng)用，歸根結(jié)底是梁氏變換的應(yīng)用。應(yīng)用梁氏變換可解釋雙生子佯謬、轉(zhuǎn)動(dòng)參照系上鐘慢、 μ子實(shí)驗(yàn)、1971年原子鐘環(huán)球飛行實(shí)驗(yàn)、光譜線紅移和本文文獻(xiàn)〔1〕中設(shè)想王亞平帶原子鐘環(huán)球飛行實(shí)驗(yàn)，都證明動(dòng)鐘變慢；應(yīng)用梁氏變換可解釋邁——莫實(shí)驗(yàn)、水星近日點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、火車進(jìn)入隧道的爭(zhēng)論、轉(zhuǎn)動(dòng)參照系上尺長(zhǎng)，轉(zhuǎn)盤(pán)圓周率大于π ，都證明靜尺縮短。文獻(xiàn)〔2〕應(yīng)用梁氏變換給出了雙生子佯謬、 μ子實(shí)驗(yàn)、1971年原子鐘環(huán)球飛行實(shí)驗(yàn)、水星近日點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、光譜線紅移、邁——莫實(shí)驗(yàn)、火車進(jìn)入隧道的爭(zhēng)論、光線彎曲和平面彎曲的數(shù)學(xué)解釋，顯示了梁氏相對(duì)論是比狹義相對(duì)論更普遍和更好的相對(duì)論。

5. 結(jié)論

（1）牛頓——梁氏定律是經(jīng)典力學(xué)唯一基本定律，它導(dǎo)致了牛頓力學(xué)的修正，隨之要改寫(xiě)經(jīng)典物理學(xué)史。

（2）梁氏變換是最普遍的時(shí)空變換，它導(dǎo)致了愛(ài)因斯坦相對(duì)論的修正，隨之要改寫(xiě)近代物理學(xué)史。

6. 后語(yǔ)

梁氏希望世界物理學(xué)家以本文及本文文獻(xiàn)〔1〕〔2〕來(lái)思考牛頓——梁氏定律和梁氏變換，公開(kāi)發(fā)表評(píng)論，歡迎推倒它從而制止來(lái)自中國(guó)大陸（廣西桂平市）的物理學(xué)大地震。

參考文獻(xiàn)

[1] 梁尺峰，從天宮一號(hào)實(shí)驗(yàn)想到轉(zhuǎn)動(dòng)參照系上的實(shí)驗(yàn)，《中國(guó)教育與教學(xué)研究》雜志，2013年第10期，72-73。

篇3

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理教學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新品質(zhì)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(duì)應(yīng)，創(chuàng)業(yè)的基礎(chǔ)就是創(chuàng)新，就是要突破原先的局限性，把握新機(jī)遇，提出新想法，創(chuàng)造新價(jià)值．在創(chuàng)新上，大學(xué)物理課程和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育兩者本質(zhì)相同，并且大學(xué)物理教學(xué)能夠應(yīng)用物理學(xué)的創(chuàng)新成就啟發(fā)學(xué)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(huì)生活各個(gè)領(lǐng)域里的人們?yōu)殚_(kāi)創(chuàng)新的事業(yè)所從事的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，是主體在能動(dòng)性的社會(huì)實(shí)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(xué)中所體現(xiàn)的創(chuàng)新恰恰屬于一種“創(chuàng)業(yè)”活動(dòng)．大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容主要包括力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)以及量子與原子物理，內(nèi)容面較廣，涉及到眾多的物理學(xué)基本原理和物理學(xué)家的貢獻(xiàn)［8］，因此可以從物理學(xué)原理和物理學(xué)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(chǔ)上，提煉出一系列物理學(xué)中的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素材，包括物理學(xué)原理、物理學(xué)家的創(chuàng)新經(jīng)歷及其對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的啟示，并且這些物理學(xué)原理和物理學(xué)家的創(chuàng)新經(jīng)歷能夠體現(xiàn)在具體的教學(xué)內(nèi)容里．經(jīng)過(guò)整理，物理學(xué)原理及其對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的啟示．物理學(xué)史上有許多物理學(xué)家創(chuàng)新成功的例子，創(chuàng)新成功的同時(shí)創(chuàng)造了新知識(shí)，他們的創(chuàng)新方法和哲理性論述對(duì)大學(xué)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(xué)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(duì)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的啟示．盡管物理學(xué)原理和物理學(xué)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(nèi)涵．

2教學(xué)模式的探索

物理學(xué)原理和物理學(xué)家的創(chuàng)新經(jīng)歷對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的啟示必須落實(shí)在具體的教學(xué)過(guò)程中，傳統(tǒng)的大學(xué)物理課堂教學(xué)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(xí)．為了在大學(xué)物理教學(xué)中融合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思想教育，我們采用“兩段式”教學(xué)模式，即前一段進(jìn)行物理基本概念、基本原理的討論與分析，明確物理學(xué)基本概念和原理的含義以及應(yīng)用，然后由物理學(xué)基本原理、物理學(xué)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(xué)第二定律統(tǒng)計(jì)意義的教學(xué)．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(jié)出4條熱力學(xué)“熵原理”［9］：（1）熵是有序與無(wú)序的度量；（2）孤立系統(tǒng)的熵增加；（3）負(fù)熵流原理；（4）非線性機(jī)制對(duì)熵的干預(yù)．再把熱力學(xué)“熵原理”由自然科學(xué)領(lǐng)域引申到社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域，進(jìn)一步聯(lián)系大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，具體融入4個(gè)觀點(diǎn)：（1）大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的負(fù)熵流；（2）大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)體現(xiàn)了非線性機(jī)制對(duì)熵的干預(yù)；（3）大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)是無(wú)序到有序的過(guò)程；（4）大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)應(yīng)該從創(chuàng)新入手．再例如愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論教學(xué)．在講解和討論狹義相對(duì)論坐標(biāo)變換和速度變換之后，自然切入到愛(ài)因斯坦的生平介紹和狹義相對(duì)論產(chǎn)生的背景，引申出愛(ài)因斯坦對(duì)科學(xué)的貢獻(xiàn)．由此聯(lián)系愛(ài)因斯坦的哲理名言：提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更重要；奇思玄想的天賦對(duì)我而言，比我的才干更重要；不曾犯錯(cuò)的人從來(lái)不曾嘗試新事物等哲理名言，進(jìn)一步采用類比的方法，引申為愛(ài)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(wèn)題；主張個(gè)性的張揚(yáng)和嘗試新事物；積極從事創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)個(gè)人的價(jià)值；成為一個(gè)務(wù)實(shí)、勤奮、包容、堅(jiān)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(xué)知識(shí)點(diǎn)入手，也可以由創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)事跡入手，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的．在內(nèi)容的安排上，做到精簡(jiǎn)每節(jié)課的大學(xué)物理知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，如果知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容太多，可以分配部分內(nèi)容在上節(jié)課講解，以便有足夠的時(shí)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(jì)算型練習(xí)，布置一定量與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思想教育相聯(lián)系的問(wèn)題，例如，熱力學(xué)“熵原理”對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)有哪些啟示？從愛(ài)因斯坦的哲理思想看大學(xué)生如何創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)？等等．

3教學(xué)方法改進(jìn)

針對(duì)大學(xué)物理教學(xué)融合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思想教育的教學(xué)，原先簡(jiǎn)單、線性的教學(xué)方法已經(jīng)不能適應(yīng)新內(nèi)容的教學(xué)要求．為了把知識(shí)內(nèi)容的教學(xué)和思想內(nèi)容的教學(xué)很好地融合在一起，有必要聯(lián)系當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的實(shí)際，采用理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)方法，才能使創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的思想深入學(xué)生的理念之中．首先，聯(lián)系創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成功的風(fēng)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(chéng)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(xué)家們的創(chuàng)新精神進(jìn)行類比，找出兩者的共同之處．例如聯(lián)系物理學(xué)家牛頓后期從事貨幣制造監(jiān)管，改進(jìn)造幣方法，大幅提升造幣效率的事跡［10］，我們得出結(jié)論：要想在創(chuàng)業(yè)的道路上取得成就，創(chuàng)新是基礎(chǔ)，從而提升學(xué)生對(duì)創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)關(guān)系的認(rèn)識(shí)．其次，聯(lián)系大學(xué)生創(chuàng)業(yè)成功的范例，讓學(xué)生從身邊創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)事跡說(shuō)起，例如本校畢業(yè)學(xué)生創(chuàng)辦信息傳媒公司、教育直播公司、演出租賃服務(wù)公司等，結(jié)合研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練談?wù)勛约何磥?lái)的創(chuàng)業(yè)打算，等等．讓學(xué)生主動(dòng)上網(wǎng)搜集大學(xué)生創(chuàng)業(yè)成功的范例，作為學(xué)生討論的素材，例如南京郵電大學(xué)大二學(xué)生陳峰偉創(chuàng)辦IT銷售、華南理工大學(xué)計(jì)算機(jī)軟件學(xué)院的許少煌創(chuàng)辦網(wǎng)站平臺(tái)、上海對(duì)外貿(mào)易學(xué)院大三學(xué)生創(chuàng)辦大學(xué)城在線服務(wù)等［11］，引導(dǎo)學(xué)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(zhì)．另一方面，聯(lián)系物理學(xué)家的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新品質(zhì)，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(xué)困境提出能量子假說(shuō)，啟示大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)應(yīng)該具有破舊立新的創(chuàng)業(yè)品質(zhì)；聯(lián)系牛頓在前人成就的基礎(chǔ)上提出慣性定律等事跡，啟發(fā)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)需要選擇合適的項(xiàng)目和奮斗方向．除了理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)，教師還積極指導(dǎo)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃，參加多項(xiàng)省級(jí)和國(guó)家級(jí)學(xué)科競(jìng)賽．通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生完成大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃提升大學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生具備堅(jiān)韌、合作、包容的創(chuàng)業(yè)品質(zhì)．在指導(dǎo)大學(xué)生參加學(xué)科競(jìng)賽的過(guò)程中，鼓勵(lì)學(xué)生提出新想法，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索、合作創(chuàng)新的精神品質(zhì)．同時(shí)，部分學(xué)生獲得與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)相關(guān)的優(yōu)異成績(jī)能夠?yàn)槠渌麑W(xué)生樹(shù)立形象，提供范例．

篇4

要】本篇主要是因?yàn)槿藗儗?duì)絕對(duì)論的認(rèn)識(shí)局限在理論方面，更多人認(rèn)為太過(guò)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(rèn)為只有公式才是人們認(rèn)識(shí)物理的工具，所以本篇通過(guò)對(duì)單擺和簡(jiǎn)諧振動(dòng)中的共振現(xiàn)象以及光電效應(yīng)，還有其他物理現(xiàn)象的研究，重新完善物理學(xué)上的一些認(rèn)識(shí)，列出來(lái)一些公式讓大家更好的認(rèn)識(shí)絕對(duì)論中的一些原則。同時(shí)希望通過(guò)這篇論文讓更多的人們更好的來(lái)認(rèn)識(shí)這個(gè)物質(zhì)世界。

【關(guān)鍵詞】簡(jiǎn)諧振動(dòng)；洛倫茨變換；單擺周期；共振現(xiàn)象；波動(dòng)函數(shù)值方程式；物質(zhì)場(chǎng)的質(zhì)量

單擺是初中以及高中物理教學(xué)中的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，它揭示了一個(gè)重要的規(guī)律：?jiǎn)螖[的等時(shí)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(zhǎng)（L）及擺球所處的位置的重力加速度（G）有關(guān)。單擺的周期公式：T=2∏√L/G。這是加利洛在小時(shí)候根據(jù)燈的晃動(dòng)逐漸等到的規(guī)律；單擺的等時(shí)性。并制作了時(shí)鐘。

愛(ài)因斯坦說(shuō)他最大的錯(cuò)誤是引進(jìn)了宇宙常數(shù)，其實(shí)那是小問(wèn)題。他的二個(gè)更大的錯(cuò)誤：1.他認(rèn)為時(shí)間可以倒流；2.他把光速當(dāng)成宇宙的限速而且把它當(dāng)成相對(duì)論的基礎(chǔ)。

說(shuō)一下愛(ài)因斯坦的理論依據(jù)，那就是著名的洛倫茨變換。利用這個(gè)變換可以解釋運(yùn)動(dòng)物體的時(shí)間和尺寸變化了。我們看一下他的公式和推導(dǎo)過(guò)程；　狹義相對(duì)論中關(guān)于不同慣性系之間物理事件時(shí)空坐標(biāo)變換的基本關(guān)系式。設(shè)兩個(gè)慣性系為S系和S′系，它們相應(yīng)的笛卡爾坐標(biāo)軸彼此平行，S′系相對(duì)于S系沿x方向運(yùn)動(dòng)，速度為v，且當(dāng)t=t′=0時(shí)，S′系與S系的坐標(biāo)原點(diǎn)重合，則事件在這兩個(gè)慣性系的時(shí)空坐標(biāo)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(duì)論以前，H.A.洛倫茲從存在絕對(duì)靜止以太的觀念出發(fā)，考慮物體運(yùn)動(dòng)發(fā)生收縮的物質(zhì)過(guò)程得出洛倫茲變換　。在洛倫茲理論中，變換所引入的量?jī)H僅看作是數(shù)學(xué)上的輔助手段，并不包含相對(duì)論的時(shí)空觀。愛(ài)因斯坦與洛倫茲不同，以觀察到的事實(shí)為依據(jù)，立足于兩條基本原理：相對(duì)性原理和光速不變?cè)?，著眼于修改運(yùn)動(dòng)、時(shí)間、空間等基本概念，重新導(dǎo)出洛倫茲變換，并賦予洛倫茲變換嶄新的物理內(nèi)容。在狹義相對(duì)論中，洛倫茲變換是最基本的關(guān)系式，狹義相對(duì)論的運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)論和時(shí)空性質(zhì)，如同時(shí)性的相對(duì)性、長(zhǎng)度收縮、時(shí)間延緩、速度變換公式、相對(duì)論多普勒效應(yīng)等都可以從洛倫茲變換中直接得出

大家看二個(gè)問(wèn)題：1.相對(duì)性原理即S與S’二個(gè)慣性系等價(jià)，而且各慣性系內(nèi)各點(diǎn)也等價(jià)。這是一個(gè)錯(cuò)誤的假設(shè)，因?yàn)樵诳臻g中S與S’不等價(jià)，各點(diǎn)也不會(huì)等價(jià)。（當(dāng)然，在后來(lái)的廣義相對(duì)論中他又說(shuō)因?yàn)闀r(shí)空彎曲，各點(diǎn)不能等價(jià)，前后相左）；2.光速不變　以光速不變確定常數(shù)γ，如果物質(zhì)運(yùn)動(dòng)超過(guò)光速，物質(zhì)就不存在了。也就是限定物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)不能超過(guò)光速，我無(wú)語(yǔ)?？蓱z的愛(ài)因斯坦。

可是測(cè)量我們做過(guò)的許多實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)時(shí)：時(shí)間在測(cè)量上真的改變了，尺子也真的變短了。好像時(shí)間真的可以倒流，物質(zhì)運(yùn)動(dòng)時(shí)特別高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，時(shí)間真的變化了。

我來(lái)和大家解釋一下吧：不是時(shí)間變化了，而是時(shí)鐘真的變化了。因?yàn)闀r(shí)鐘變化了，所以所有的洛倫茨變換中時(shí)間變換應(yīng)該看成時(shí)鐘變化。時(shí)鐘的運(yùn)動(dòng)是有規(guī)律的，當(dāng)你改變它的一些因素，它就發(fā)生變化。單擺的T=2∏√L/G，當(dāng)L變化時(shí)T變化，當(dāng)G變化時(shí)T也變化的。所以這一個(gè)時(shí)鐘在運(yùn)動(dòng)時(shí)，和靜止時(shí)周期T是不同的。你想已經(jīng)變化了的時(shí)鐘，你如何測(cè)出不變的結(jié)果。你的一秒已經(jīng)變成人家的一年，你還當(dāng)成時(shí)間可以改變，時(shí)空可以倒流了。二個(gè)坐標(biāo)系也是如此道理，已經(jīng)變化了，你還說(shuō)可以等價(jià)，時(shí)空只好變化了。這是愛(ài)因斯坦的悲哀。時(shí)空里的物質(zhì)變化了，當(dāng)成時(shí)空變化。時(shí)間不會(huì)變，空間也不會(huì)變，但是這里面的物質(zhì)可以發(fā)生改變，而且可以任意變化。

愛(ài)因斯坦認(rèn)為不需要引力，但他用G（重力加速度）。我是根本不存在萬(wàn)有引力，但我也用G。不同的是我的G是物質(zhì)場(chǎng)之間的一個(gè)相互作用，由整體到局部，由微觀到宏觀，物質(zhì)場(chǎng)之間的一個(gè)作用（下面會(huì)詳細(xì)說(shuō)明這一原理）。所以在慣性系內(nèi)的各點(diǎn)作用也不會(huì)相同，任一點(diǎn)都不會(huì)相同。為什么說(shuō)的那么復(fù)雜呢？我也不想，可是我們這世界就是這么：在任一點(diǎn)上并不等價(jià)。所有的物質(zhì)都按照自己的規(guī)律運(yùn)行著，在任一點(diǎn)上都有不同的量子運(yùn)行方式。所以我們研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)一定看什么環(huán)境，什么地點(diǎn)，以及物質(zhì)的量子運(yùn)行方式。否則，我們得不到正確的解釋。

當(dāng)物質(zhì)從S運(yùn)動(dòng)到S’點(diǎn)對(duì)于觀測(cè)者而言時(shí)鐘的T（周期）不同的，時(shí)鐘可以變快也可以變化慢。這一點(diǎn)我們可以做試驗(yàn)的，而且我們有太多的時(shí)鐘或者羅盤(pán)失靈的情況了。在遵守胡克定律的范圍之內(nèi)時(shí)鐘麼名奇妙的變化，因?yàn)椤蘈/G變化了，變化的越大，他的反應(yīng)就越大，這是時(shí)鐘變化的原因。我們?cè)僬f(shuō)一下尺子為什么變短。

上世紀(jì)，愛(ài)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(méi)有結(jié)束。他們的爭(zhēng)論，玻爾一直占了上風(fēng)。為此阿斯派特做了一系列著名的實(shí)驗(yàn)，阿斯派特的實(shí)驗(yàn)詳細(xì)地證明了量子理論的正確性。當(dāng)然，還有爭(zhēng)議，但是人們開(kāi)始相信這個(gè)世界是有量子組成的了。運(yùn)動(dòng)的尺子的確可能變短，但是也有可能變長(zhǎng)。先不要爭(zhēng)論，我給大家來(lái)認(rèn)真的分析一下：尺子是不是由量子組成的？一個(gè)尺子是不是可以分成無(wú)數(shù)的小尺子？一個(gè)小尺子是不是可以看成一個(gè)量子？如果這些都可以的話：一個(gè)尺子是不是可以看成是大量的量子在運(yùn)動(dòng)，就是說(shuō)L=∑DL。如果我們只給尺子一個(gè)方向的力，尺子只有一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)時(shí)，那么在胡克定律的范圍之內(nèi)，所有量子尺子會(huì)壓縮尺寸，尺子會(huì)變短。

但是我今天給大家設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓運(yùn)動(dòng)的尺子變長(zhǎng)（這是相對(duì)論無(wú)法解釋的）。高速來(lái)拉動(dòng)尺子，并且在尺子的后面加一個(gè)物體并和尺子同時(shí)運(yùn)動(dòng)，但是只拉尺子。如果這樣實(shí)驗(yàn)的話，我告訴大家：尺子會(huì)變長(zhǎng)。因?yàn)樗械男〕咦釉诶Φ淖饔孟吕L(zhǎng)了，那么反應(yīng)到全部，尺子馬上變長(zhǎng)。當(dāng)然大家可能會(huì)笑的：我的絕對(duì)論，里面什么樣外面什么樣；大的什么樣，小的什么樣。其實(shí)，這篇論文也是要把絕對(duì)論的原則給大家解釋清楚的，免得大家認(rèn)為我是在說(shuō)哲理。愛(ài)因斯坦真的不知道這個(gè)世界是有量子來(lái)組成的，也不知道所有的量子都有自己的運(yùn)行方式；更不知道所有的量子運(yùn)行方式只能在一定的范圍存在，超過(guò)這個(gè)范圍量子運(yùn)行方式就會(huì)改變。

我們?cè)僬f(shuō)一個(gè)現(xiàn)象：拉箱子。一下不動(dòng)，二下不動(dòng)，那么三下就可以拉動(dòng)；推物體也是一樣原理。大家一定聽(tīng)過(guò)這么一件事：一個(gè)人用小錘擊打大塊鐵的事，他打了一二個(gè)小時(shí)上萬(wàn)次。當(dāng)然，他也一定要按照一定規(guī)律才可以實(shí)現(xiàn)，如果亂來(lái)那就永遠(yuǎn)不會(huì)實(shí)現(xiàn)的。如果用牛頓的F=ma來(lái)看，這永遠(yuǎn)不會(huì)動(dòng)。力不在了就沒(méi)有作用力了，再打也是白搭，如何打也是白搭。再說(shuō)一個(gè)畫(huà)外話：任何人不準(zhǔn)說(shuō)我沒(méi)有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。我的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)就是生活的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，無(wú)窮無(wú)盡。不需要精密的儀器，我也能完成最高級(jí)的實(shí)驗(yàn)。水滴穿石，已經(jīng)幾千萬(wàn)年了，比那個(gè)實(shí)驗(yàn)室都準(zhǔn)確。綠豆只煮難爛，大鐘不擊自鳴，還要我再舉例嗎？

物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是有小的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)來(lái)完成的，大物質(zhì)是有小物質(zhì)組成的，物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是所有的量子共同完成的。我們擊打一次，物質(zhì)不動(dòng)但是有一部分量子動(dòng)了，但是大多量子沒(méi)動(dòng)它也動(dòng)不了。當(dāng)越來(lái)越多的量子，最后當(dāng)所有的量子動(dòng)了，那么物質(zhì)的整體也就動(dòng)了。牛頓力學(xué)的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)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(rèn)可物質(zhì)是量子來(lái)組成的，那么我們?cè)谘芯课镔|(zhì)運(yùn)動(dòng)時(shí)就要從量子說(shuō)起，那我們就要用到統(tǒng)計(jì)學(xué)∑，研究物質(zhì)就要用到高等數(shù)學(xué)微積分原理。其實(shí)這正是量子力學(xué)的魅力：把大的變小，有小成大

我一直不用太多方程式，是因?yàn)檫@世界是真實(shí)的生命，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在運(yùn)動(dòng)。但方程式是計(jì)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(rèn)識(shí)世界的一個(gè)依據(jù)。我在這里列幾個(gè)力學(xué)方程式供大家研究認(rèn)證，同時(shí)與經(jīng)典力學(xué)比較一下，重新理解物質(zhì)運(yùn)動(dòng)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(zhì)場(chǎng)的質(zhì)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(xué)的公式建在大量的量子運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上去研究。物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是在量子運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，物質(zhì)運(yùn)動(dòng)不是連續(xù)的，但是是有規(guī)律的。

愛(ài)因斯坦的E=mc2，其實(shí)錯(cuò)到天邊了。不是我不給他留面子，我也知道人們會(huì)說(shuō)原子彈如何如何。我只說(shuō)一句：原子彈釋放的能量一定大于E=MC2。人們沒(méi)有把所有能量計(jì)算在內(nèi)，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(zhì)量沒(méi)減少（當(dāng)然也會(huì)有變化，但不是E=mc2，那是質(zhì)量特性的波動(dòng)函數(shù)變化）。

物質(zhì)釋放的能量與質(zhì)量的關(guān)系并不大，也不能說(shuō)沒(méi)有關(guān)系。一斤木材和一百斤木材如果燃燒，的確不同。但是那是質(zhì)變，我這里主要說(shuō)量變（量子運(yùn)行方式的改變）。在上篇中我說(shuō)一個(gè)瓶子可以裝下一個(gè)恒星的能量，那么在這篇我更近一步：一個(gè)量子就可以擁有一個(gè)恒星的力量。說(shuō)一句讓人吃驚的話，我們每個(gè)人的身體都可以擁有十個(gè)太陽(yáng)的能量。大家想想物質(zhì)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(zhì)的量子運(yùn)行方式？，結(jié)合一下傳統(tǒng)的質(zhì)量概念，我們還是使用物質(zhì)場(chǎng)的概念來(lái)理解吧。

木材和鋼鐵以及石頭這些物質(zhì)從量子上看組成可以說(shuō)是相同的，都是質(zhì)子，中子，電子等等組成的。（這一點(diǎn)如果有人和我爭(zhēng)論的話，我沒(méi)時(shí)間）但是量子運(yùn)行方式的不同造成了我們看到的截然不同的物質(zhì)。大家高興嗎？因?yàn)檫@才是真正的物理理論，這才是真正解釋物質(zhì)和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的原理。這世界是由量子來(lái)組成的，所有的量子都有自己的運(yùn)行方式。這是經(jīng)得起考驗(yàn)的真理，我們做實(shí)驗(yàn)吧。

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

E：能量（包括物質(zhì)內(nèi)部和外加能量）　K：系數(shù)

C：物質(zhì)場(chǎng)（包括物質(zhì)場(chǎng)的質(zhì)量特性以及物質(zhì)場(chǎng)的一定范圍內(nèi)的量子運(yùn)行方式）。上篇論文沒(méi)列這個(gè)方程式，是因?yàn)榇蠹覍?duì)量子運(yùn)行方式的認(rèn)識(shí)不是太深刻。我從來(lái)不大包大攬，量子運(yùn)行方式的不同，物質(zhì)和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)完全不同。

時(shí)間永遠(yuǎn)不會(huì)倒流，只會(huì)不停的向前走，即使我們運(yùn)行的比光速快一萬(wàn)倍，我們依然不停的衰老。所以我們都要珍惜生命，愛(ài)惜時(shí)間。愛(ài)因斯坦把光速限為宇宙的最高速，基礎(chǔ)不對(duì)，結(jié)果還用說(shuō)嗎？對(duì)相對(duì)論我再也不想說(shuō)什么了?，F(xiàn)在全世界都知道相對(duì)論不對(duì)了，那大家就嘗試一下理解我的論文吧。我們要肯定愛(ài)因斯坦是一個(gè)真正的科學(xué)家，因?yàn)樗θL試了一種認(rèn)識(shí)世界的方法，而且愛(ài)因斯坦一直是一個(gè)誠(chéng)實(shí)謙虛的人，不像我如此的肆無(wú)忌憚，口無(wú)遮攔。

空氣動(dòng)力學(xué)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(méi)發(fā)明飛機(jī)時(shí)，古人就已經(jīng)在打水漂了。認(rèn)識(shí)世界不一定需要我們的精密儀器，但我不是反對(duì)使用精密儀器，只是說(shuō)一種思維方法。所有的物理定律應(yīng)該是相通的，我們?cè)賮?lái)看看光電效應(yīng)現(xiàn)象吧。

其實(shí)，這是愛(ài)因斯坦的一個(gè)認(rèn)識(shí)的局限：光電效應(yīng)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(ài)因斯坦的光子說(shuō)很好的，我不明白后來(lái)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(jìn)一步，把這個(gè)方程式和牛頓力學(xué)連起來(lái)：E=hv-W。=1/2MV2（M：電子的質(zhì)量特性）。大家看這個(gè)方程式，是不是太眼熟了。大笑吧，親愛(ài)的朋友，因?yàn)槟愫芸炀涂梢缘玫奖裙馑倏斓奈镔|(zhì)了；馬上你就可以看到光速不過(guò)是一個(gè)普通的掉渣的速度了?？裎璋桑业淖x者，你已經(jīng)開(kāi)始認(rèn)識(shí)這個(gè)世界不過(guò)是一粒微塵了，一點(diǎn)都不神秘。時(shí)間和空間都不過(guò)是一個(gè)測(cè)量工具，量子的運(yùn)行方式才是物質(zhì)的源頭。

M物質(zhì)場(chǎng)的質(zhì)量特性。這里給大家說(shuō)光子是一個(gè)物質(zhì)場(chǎng)。既然物質(zhì)場(chǎng)存在質(zhì)量特性，那么光子就可能存在質(zhì)量特性，那么電子也會(huì)存在質(zhì)量特性。所以提高h(yuǎn)v。（入射光的頻率）發(fā)射出來(lái)的電子就會(huì)加速，如果同一類電子的質(zhì)量特性相差不大，我們近似相等。那么當(dāng)hv。足夠，發(fā)射電子的速度就可以輕松超過(guò)光速。所有的宏觀和微觀理論就可以完美統(tǒng)一了，它們?cè)瓉?lái)可以使用相同的方程式，我的讀者不應(yīng)該高興嗎？

篇5

教學(xué)內(nèi)容的選取

現(xiàn)流行的光學(xué)教材，對(duì)幾何光學(xué)和波動(dòng)光學(xué)的基本理論的講解是詳細(xì)的，完善的，但也存在不少問(wèn)題，主要表現(xiàn)在：第一，幾何光學(xué)的內(nèi)容占的篇幅過(guò)大，以華東師大姚啟鈞編的《光學(xué)教程》為例，僅幾何光學(xué)的基本原理這一章，公式大大小小就有45個(gè)，有些問(wèn)題中學(xué)已經(jīng)講過(guò)，沒(méi)有必要重復(fù)講授。適當(dāng)精簡(jiǎn)幾何光學(xué)內(nèi)容，使內(nèi)容在滿足系統(tǒng)化、條理化的基礎(chǔ)上做出合理的取舍。第二，光的量子性部分的歷史，如“紫外災(zāi)難”和“兩朵烏云”等故事完全可以放到物理學(xué)史中去講授。第三，現(xiàn)代光學(xué)部分涉及面較廣，學(xué)科的內(nèi)容非常豐富，學(xué)科體系十分龐大，而光學(xué)課程的學(xué)時(shí)有限，所以現(xiàn)代光學(xué)部分則應(yīng)該單獨(dú)羅列出去，建議在大三再開(kāi)設(shè)現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ)，滿足學(xué)生的求知欲和飛速發(fā)展的光學(xué)科技?；A(chǔ)光學(xué)部分在講授時(shí)應(yīng)該適當(dāng)融入前沿科技內(nèi)容，避免單純概念的枯燥,使教學(xué)別具一格,既深化了概念,同時(shí)將光學(xué)基本原理與其在科技前沿中的應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，大大深化了基本原理教學(xué),開(kāi)闊了視野，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，激發(fā)求知欲和探索物理奧妙的精神，同時(shí)也增加了課程的魅力。但是，在講授前沿科技與古老光學(xué)原理的結(jié)合時(shí)一定要注意突出光學(xué)基本原理的描述,達(dá)到用科技前沿實(shí)例講授并深化課程基本概念和基本原理的教學(xué)目的。同時(shí)，基礎(chǔ)光學(xué)部分在講授時(shí)還要注重課程內(nèi)容的條理化，雖然波動(dòng)光學(xué)和幾何光學(xué)看似聯(lián)系不十分緊密，但是至始至終都離不開(kāi)兩個(gè)概念就是光程和相位差，所以在整個(gè)基礎(chǔ)光學(xué)部分的教學(xué)中要始終貫穿這兩個(gè)基本概念使教學(xué)內(nèi)容渾然一體。

注重教學(xué)步驟的完整性

注重教學(xué)步驟的完整性有力的保證了教學(xué)質(zhì)量。課堂教學(xué)是學(xué)生獲得知識(shí)的重要途徑，由于教學(xué)體制特點(diǎn)，很多學(xué)生依賴于課堂，所以確保課堂教學(xué)效果是教學(xué)中的非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。除了借助于現(xiàn)代化教學(xué)手段提高教學(xué)效果外，從內(nèi)容的選取和語(yǔ)言描述上需下足功夫，充分地把教師的個(gè)人魅力展現(xiàn)出來(lái)，并且把這種魅力融入到教學(xué)中，以提高課堂教學(xué)效率。作業(yè)批改是課堂教學(xué)的延伸，它是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題的重要途徑，通過(guò)對(duì)作業(yè)細(xì)致批改幾乎可以了解每一個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況和學(xué)習(xí)狀態(tài)。課后答疑是課堂教學(xué)的重要輔助形式,也是教學(xué)過(guò)程中的有機(jī)組成部分。此外，光學(xué)和其它物理學(xué)學(xué)科一樣是一門(mén)以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，許多物理知識(shí)都是通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)認(rèn)真的思索總結(jié)出來(lái)的。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅僅是學(xué)生動(dòng)手的過(guò)程，更是動(dòng)腦思維的過(guò)程。注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)能更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并且能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅、認(rèn)真、端正的實(shí)驗(yàn)態(tài)度，獲得一些感性認(rèn)識(shí)，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步引導(dǎo)使感性認(rèn)識(shí)上升為理性認(rèn)識(shí)，為光學(xué)課程的學(xué)習(xí)起到積極的作用。值得一提的是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)所占比重過(guò)大，大學(xué)階段的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該不只是“驗(yàn)證”，通過(guò)增加一些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

篇6

任何一個(gè)學(xué)科都有其內(nèi)在規(guī)律，按照其規(guī)律及特點(diǎn)去學(xué)習(xí)、去探討，這就是基本的思想方法。物理學(xué)科的學(xué)習(xí)方法我想就下列幾方面談?wù)剛€(gè)人的看法。

1. 物理學(xué)科研究什么及它在社會(huì)發(fā)展、人類進(jìn)步和生產(chǎn)生活中具有什么樣的作用 物理學(xué)是自然科學(xué)中的一部分，是一門(mén)研究物質(zhì)、能量和它們相互作用的學(xué)科，它既包含了對(duì)物質(zhì)世界普遍而基本的規(guī)律的探索，又對(duì)其他自然科學(xué)以及科學(xué)技術(shù)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展具有強(qiáng)大的推動(dòng)作用。物理學(xué)是一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科與其他自然科學(xué)有密切的聯(lián)系，如天文學(xué)、地理學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)等。我們學(xué)習(xí)物理不僅僅是為了認(rèn)識(shí)客觀世界，更重要是利用物理知識(shí)改造世界，為祖國(guó)的社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)，為人類文明做出貢獻(xiàn)。科學(xué)技術(shù)的每一次重大突破都跟物理學(xué)分不開(kāi)，如果不是在19世紀(jì)中期發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并建立起相應(yīng)的電磁理論，就不會(huì)有發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)，現(xiàn)在電氣化生產(chǎn)就不可能實(shí)現(xiàn)，也就不可能有我們現(xiàn)在的網(wǎng)校，如果沒(méi)有對(duì)氣體性質(zhì)的研究和熱學(xué)理論的建立，那么應(yīng)用機(jī)、汽車、輪船、拖拉機(jī)、機(jī)車、坦克等的內(nèi)燃機(jī)也就不會(huì)存在。如果至今沒(méi)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(mén)旅游，將成為空想。沒(méi)有萬(wàn)有引力定律的科學(xué)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(shí)。進(jìn)入20世紀(jì)物理學(xué)更廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域，成為科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)。征得中科院部分專家學(xué)者的意見(jiàn)，新華社評(píng)出的20世紀(jì)對(duì)世界產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的十件大事中有兩件是與物理學(xué)有關(guān)的。首件事就是物理學(xué)革命，1905年愛(ài)因斯坦提出的狹義相對(duì)論基本原理和1916年提出的廣義相對(duì)論基礎(chǔ)與普朗克提出的量子論一起改變了人們對(duì)時(shí)間、空間、物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)的概念。20世紀(jì)大多數(shù)物質(zhì)文明都是從相對(duì)論和量子論這兩個(gè)物理基礎(chǔ)學(xué)科衍生和發(fā)展起來(lái)的。

另一件是第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的誕生與因特網(wǎng)的應(yīng)用，從目前看計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展日新月異，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，改變了人類的生活和工作方式，促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展，人類開(kāi)始邁向信息社會(huì)。

基于以上看法，同學(xué)們就會(huì)明確物理學(xué)研究?jī)?nèi)容，為什么要學(xué)習(xí)物理學(xué)的問(wèn)題也就解決了。大家興趣盎然，摩拳擦掌，準(zhǔn)備在物理學(xué)的知識(shí)海洋中傲游。

2. 積極主動(dòng)參與課堂演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，可以幫助學(xué)習(xí)者加深對(duì)物理過(guò)程的認(rèn)識(shí)和對(duì)物理概念、物理規(guī)律的理解，是學(xué)好物理課的重要手段之一 實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程隱含了豐富的科學(xué)思想和科學(xué)方法，既包括了操作技能和處理實(shí)際問(wèn)題的本領(lǐng)，又包括思辯性的猜想和假設(shè)，邏輯的思考和論證，準(zhǔn)確的測(cè)量和數(shù)據(jù)分析，嚴(yán)密的推理和清晰的表述。在科學(xué)思想的指導(dǎo)下，用科學(xué)方法學(xué)習(xí)物理自然會(huì)有較高的收益。

另外，要自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，要做參于者而不當(dāng)旁觀者，做實(shí)驗(yàn)所用到儀器性能、使用方法與物理知識(shí)有關(guān)，而實(shí)驗(yàn)原理往往就是所學(xué)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(xué)習(xí)物理知識(shí)重要的是要掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí) 要對(duì)基本物理概念、物理規(guī)律清楚弄清本質(zhì)，明白相關(guān)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(yīng)用而不能簡(jiǎn)單地以做習(xí)題，題海戰(zhàn)術(shù)來(lái)代替，對(duì)基本概念和基本規(guī)律的學(xué)習(xí)和理解，如果概念不清做題不僅費(fèi)時(shí)間費(fèi)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(xí)題的目的是為了鞏固基本知識(shí)，從而達(dá)到靈活運(yùn)用。不少同學(xué)總是覺(jué)得自己對(duì)概念已懂了，就是不會(huì)用，一遇到物理題就不知從何下手。這是不少同學(xué)常有的困惑。應(yīng)該怎么辦呢？首先應(yīng)對(duì)概念反復(fù)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(guò)程、物理情景建立物理模型。然后找出每個(gè)物理過(guò)程遵守什么樣的規(guī)律，各物理過(guò)程之間有什么聯(lián)系。根據(jù)所學(xué)知識(shí)列出相應(yīng)方程。做物理題的過(guò)程重要的是分析思考，分析思考的輔導(dǎo)手段是畫(huà)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(shí)，解起題來(lái)就容易多了。

篇7

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理；物理學(xué)史；創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）47-0065-02

一、引言

創(chuàng)新能力是國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的核心。面對(duì)科學(xué)技術(shù)的加速發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的形勢(shì)，創(chuàng)新能力是跨世紀(jì)人才最重要的基本素質(zhì)之一。培養(yǎng)大學(xué)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(xué)改革的方向。而社會(huì)對(duì)創(chuàng)新能力要求的提高和當(dāng)前大學(xué)生創(chuàng)新能力的不足形成鮮明對(duì)照。諾貝爾獎(jiǎng)獲得者楊振寧教授曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“中國(guó)學(xué)生解決問(wèn)題能力強(qiáng)，而提出問(wèn)題能力差，因而缺乏創(chuàng)造性”。因此在當(dāng)代高等教育中，必須重視對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

《大學(xué)物理》是研究物理現(xiàn)象及其規(guī)律的一門(mén)自然科學(xué)，是高等院校各理工科專業(yè)所必修的一門(mén)重要的通識(shí)性公共基礎(chǔ)課。但當(dāng)前的《大學(xué)物理》教學(xué)，普遍重視對(duì)定理公式的推導(dǎo)，重視對(duì)復(fù)雜例題的講解，而對(duì)于《大學(xué)物理》中所蘊(yùn)含的物理學(xué)史知識(shí)，則往往一帶而過(guò)。物理學(xué)史蘊(yùn)含著豐富的創(chuàng)新教育因素，是物理教學(xué)中不可或缺的一個(gè)方面，對(duì)促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有著獨(dú)到的作用[1，2]。本文擬從《大學(xué)物理》中的物理學(xué)史談起，結(jié)合物理學(xué)史中的一些典型事例，探討物理學(xué)史對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)所起的作用，然后提出一些觀點(diǎn)，以期得到有益于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的啟示。

二、物理學(xué)史對(duì)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的啟示

（一）勇于懷疑，提高設(shè)疑能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)

新的事物還未產(chǎn)生，意識(shí)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(shí)。創(chuàng)新意識(shí)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(shí)的培養(yǎng)。只有在強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識(shí)指導(dǎo)下，才可能產(chǎn)生強(qiáng)烈的創(chuàng)新動(dòng)機(jī)，樹(shù)立創(chuàng)新目標(biāo)，充分發(fā)揮創(chuàng)新潛力和聰明才智。物理學(xué)史中大量事例表明，只有不迷信權(quán)威和書(shū)本，不囿于傳統(tǒng)理論，才可能搶占到科學(xué)發(fā)展的最前沿，做出突破性的成績(jī)。例如，若不是伽利略對(duì)亞里士多德傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)觀念“力是產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)原因”的懷疑，也不可能建立正確的“力和運(yùn)動(dòng)”的觀點(diǎn)。正是他的觀點(diǎn)“外力并不是維持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而只是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”，被牛頓后來(lái)概括成為“運(yùn)動(dòng)第一定律”和“運(yùn)動(dòng)第二定律”。若沒(méi)有托馬斯?楊對(duì)牛頓光的微粒說(shuō)的懷疑，也不會(huì)有“波動(dòng)說(shuō)”的復(fù)興，更不會(huì)有19世紀(jì)光學(xué)方面的迅速發(fā)展。創(chuàng)新意識(shí)是從人對(duì)事物的疑問(wèn)引發(fā)的。法國(guó)哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家笛卡爾就非常重視懷疑的作用，他所提出的著名哲學(xué)命題“我思故我在”，“我思即是懷疑，而我思意味著我在?！狈浅＝?jīng)典，因?yàn)橹挥袑?duì)事物有疑問(wèn)才能提出問(wèn)題，形成創(chuàng)新意識(shí)，才能有創(chuàng)新的基礎(chǔ)。在素質(zhì)教育培養(yǎng)創(chuàng)新能力的過(guò)程中，要敢于懷疑原有的知識(shí)和規(guī)律，敢于和善于提出問(wèn)題。善于設(shè)疑、質(zhì)疑是創(chuàng)新的火花，是具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的人必須具備的基本品質(zhì)。在人類的認(rèn)識(shí)史上，物理學(xué)乃至整個(gè)科學(xué)的發(fā)展總是從“提出疑問(wèn)，提出有價(jià)值的創(chuàng)新性問(wèn)題”開(kāi)始的。正是由于一個(gè)個(gè)新奇而深刻的問(wèn)題的存在，才不斷激勵(lì)人去觀察、思考、實(shí)驗(yàn)，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(shí)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的前提。有了這個(gè)基礎(chǔ)，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(lǐng)會(huì)創(chuàng)新方法

以往的物理教學(xué)往往過(guò)分偏重物理知識(shí)的傳授，教師往往根據(jù)現(xiàn)代的認(rèn)識(shí)，按照知識(shí)體系編排出知識(shí)框架，從幾個(gè)基本原理出發(fā)，運(yùn)用數(shù)學(xué)演繹手段，將“修正”和“純粹”的最終知識(shí)成果介紹給學(xué)生。這種方式雖然有利于學(xué)生短時(shí)期內(nèi)掌握知識(shí)，縮短學(xué)生的認(rèn)識(shí)過(guò)程，但抽象的理論介紹明顯不利于培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力。要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，必須“授人以漁”，重視對(duì)學(xué)生的“方法論”培養(yǎng)，使學(xué)生能夠領(lǐng)會(huì)先輩科學(xué)家們的創(chuàng)新方法，觸類旁通去解決一些當(dāng)前的問(wèn)題。物理學(xué)史中的一些史料，提供了許多前輩先人做出重大貢獻(xiàn)所運(yùn)用的科學(xué)的“方法論”。科學(xué)的“方法論”曾經(jīng)對(duì)人類歷史產(chǎn)生了意義深遠(yuǎn)的影響作用。在十六七世紀(jì)，歐洲產(chǎn)生了改變整個(gè)人類歷史進(jìn)程和人類生活的近代科學(xué)。而近代科學(xué)誕生的主要標(biāo)志，就是建立了一套有別于古代和中世紀(jì)的“自然觀”和“方法論”――“機(jī)械自然觀”和“實(shí)驗(yàn)數(shù)學(xué)方法論”。這個(gè)新的知識(shí)傳統(tǒng)由許多近代的自然科學(xué)家和哲學(xué)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(xiàn)?？梢钥闯?，在伽利略和牛頓這樣的近代科學(xué)大師那里，實(shí)驗(yàn)觀察與數(shù)學(xué)演繹已經(jīng)十分緊密地結(jié)合在一起。時(shí)至今日，科學(xué)方法論所倡導(dǎo)的數(shù)學(xué)演繹、實(shí)驗(yàn)證明方法仍得到重視，甚至有了更大的發(fā)展應(yīng)用，影響了一代又一代人。諸如現(xiàn)在的《大學(xué)物理》課，仍然是將數(shù)學(xué)演繹和實(shí)驗(yàn)觀察十分緊密地結(jié)合在一起。理論課通常利用數(shù)學(xué)方法來(lái)進(jìn)行推導(dǎo)演繹，實(shí)驗(yàn)課則通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察來(lái)證明理論課所推導(dǎo)出的結(jié)果。這是從十六七世紀(jì)就已流傳下來(lái)的優(yōu)秀的傳統(tǒng)和“方法論”。透過(guò)一些典型的物理學(xué)史料，常常能夠發(fā)現(xiàn)，一個(gè)好的“方法論”所起的作用甚至要遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)過(guò)某一項(xiàng)天才的發(fā)明創(chuàng)造[3]。好的方法為以后人們解決類似問(wèn)題提供了可以借鑒的思路，甚至能促進(jìn)人的思維轉(zhuǎn)變，引導(dǎo)人們?cè)谄渌麊?wèn)題上勇于創(chuàng)新。比如笛卡爾發(fā)明了直角坐標(biāo)系，這一發(fā)明將代數(shù)和幾何統(tǒng)一了起來(lái)，為數(shù)學(xué)的發(fā)展開(kāi)辟了無(wú)限廣闊的前景。后世的數(shù)學(xué)家們基于此方法，靠著天才的直覺(jué)加上嚴(yán)密的數(shù)學(xué)推理，居然也在許多物理學(xué)原理方面做出了有益的貢獻(xiàn)。因此平常要注重對(duì)學(xué)生正確“方法論”的培養(yǎng)和引導(dǎo)，授人以漁，使他們能夠領(lǐng)會(huì)創(chuàng)新方法，沿著正確的科學(xué)道路走去，這是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重點(diǎn)所在。

（三）獨(dú)辟蹊徑，培養(yǎng)非常規(guī)邏輯，訓(xùn)練創(chuàng)新思維

愛(ài)因斯坦曾指出：“在建立一個(gè)物理學(xué)理論時(shí)，基本觀念起了最主要的作用?！蔽锢韺W(xué)理論的發(fā)展，最本質(zhì)地表現(xiàn)在物理學(xué)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(chǔ)上。創(chuàng)新思維是一種利用新穎獨(dú)特的方法解決問(wèn)題的過(guò)程，它需要有一個(gè)思維的靈感狀態(tài)。傳統(tǒng)的教學(xué)向?qū)W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(xué)生邏輯思維能力極其嚴(yán)密，還要求他們具有相當(dāng)強(qiáng)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(dāng)時(shí)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(dòng)物理學(xué)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(xué)創(chuàng)造的過(guò)程常常是自由的，如果過(guò)于堅(jiān)持概念的嚴(yán)格清晰，就可能使科學(xué)停滯不前。所以在物理教學(xué)中應(yīng)該培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)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(ài)因斯坦關(guān)于“狹義相對(duì)論”的建立便是有力的例證。1905年，愛(ài)因斯坦發(fā)表了“狹義相對(duì)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?yàn)樗麄儗?duì)問(wèn)題的提法大不相同，科學(xué)界幾乎一致認(rèn)定愛(ài)因斯坦是“相對(duì)論”的創(chuàng)始人[4]?！奥鍋銎澴儞Q式”不盡完善正是因?yàn)樘心嘤诔＠?，缺乏非邏輯想象能力，使思考?wèn)題受制于絕對(duì)時(shí)空觀束縛。而愛(ài)因斯坦的成功則得益于其思考問(wèn)題的獨(dú)立和反常規(guī)的邏輯，提出了幾個(gè)前人沒(méi)有想過(guò)的問(wèn)題。完全可以說(shuō)，創(chuàng)造性思維是創(chuàng)新能力的核心，訓(xùn)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(biāo)和境界升華。

三、結(jié)語(yǔ)

素質(zhì)教育迫切需要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。通過(guò)在《大學(xué)物理》課程中引入相關(guān)物理學(xué)史的知識(shí)，結(jié)合物理學(xué)典型史料，對(duì)大學(xué)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(shí)是基礎(chǔ)和前提，領(lǐng)會(huì)創(chuàng)新方法是關(guān)鍵和重點(diǎn)，而訓(xùn)練創(chuàng)新思維是目標(biāo)和升華。新時(shí)期的大學(xué)生肩負(fù)著艱巨的歷史使命，要從中學(xué)習(xí)物理學(xué)家們進(jìn)行科學(xué)研究的思想和方法，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，這些方面的研究有待進(jìn)一步探索和實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)：

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[2]黎光旭，劉奕新，郭進(jìn).物理學(xué)史在大學(xué)物理教學(xué)中的作用[J].廣西大學(xué)學(xué)報(bào)：哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版，2008，30（S1）：113-114.

篇8

二十世紀(jì)即將結(jié)，二十一世紀(jì)即將來(lái)臨，二十世紀(jì)是光輝燦爛的一個(gè)世紀(jì)，是個(gè)類社會(huì)發(fā)展最迅速的一個(gè)世紀(jì)，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展最迅速的一個(gè)世紀(jì)，也是物理學(xué)發(fā)展最迅速的一個(gè)世紀(jì)。在這一百年中發(fā)生了物理學(xué)革命，建立了相對(duì)信紙和量子力學(xué)，完成了從經(jīng)典物理學(xué)到現(xiàn)代物理學(xué)的轉(zhuǎn)變。在二十世紀(jì)二、三十年代以后，現(xiàn)代物理學(xué)在深度和廣度上有了進(jìn)一步的蓬勃發(fā)展，產(chǎn)生了一系列的新學(xué)科的交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科，人類對(duì)物質(zhì)世界的規(guī)律有了更深刻的認(rèn)識(shí)，物理學(xué)理論達(dá)到了一個(gè)新高度，現(xiàn)代物理學(xué)達(dá)到了成熟的階段。

在此世紀(jì)之交的時(shí)候，人們自然想展望一下二十一世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展前景，探索今后物理學(xué)發(fā)展的方向。我想談一談我對(duì)這個(gè)問(wèn)題的一些看法和觀點(diǎn)。首先，我們來(lái)回顧一下上一個(gè)世紀(jì)之交物理學(xué)發(fā)展的情況，把當(dāng)前的情況與一百年前的情況作比較對(duì)于探索二十一世紀(jì)物理學(xué)發(fā)展的方向是很有幫助的。

一、歷史的回顧

十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初，經(jīng)典物物學(xué)的各個(gè)分支學(xué)科均發(fā)展到了完善、成熟的階段，隨著熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)的建立以及麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的建立，經(jīng)典物理學(xué)達(dá)到了它的頂峰，當(dāng)時(shí)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(huà)，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(xué)的巨大成就，當(dāng)時(shí)不少物理學(xué)家產(chǎn)生了這樣一種思想：認(rèn)為物理學(xué)的大廈已經(jīng)建成，物理學(xué)的發(fā)展基本上已經(jīng)完成，人們對(duì)物理世界的解釋已經(jīng)達(dá)到了終點(diǎn)。物理學(xué)的一些基本的、原則的問(wèn)題都已經(jīng)解決，剩下來(lái)的只是進(jìn)一步精確化的問(wèn)題，即在一些細(xì)節(jié)上作一些補(bǔ)充和修正，使已知公式中的各個(gè)常數(shù)測(cè)得更精確一些。

然而，在十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初，正當(dāng)物理學(xué)家在慶賀物理學(xué)大廈落成之際，科學(xué)實(shí)驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)了許多經(jīng)典物理學(xué)無(wú)法解釋的事實(shí)。首先是世紀(jì)之交物理學(xué)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(xué)的萬(wàn)里晴空中出現(xiàn)了兩朵“烏云”：“以太漂移”的“零結(jié)果”和黑體輻射的“紫外災(zāi)難”。[1]這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果與經(jīng)典物理學(xué)的基本概念及基本理論有尖銳的矛盾，經(jīng)典物理學(xué)的傳統(tǒng)觀念受到巨大的沖擊，經(jīng)典物理發(fā)生了“嚴(yán)重的危機(jī)”。由此引起了物理學(xué)的一場(chǎng)偉大的革命。愛(ài)因斯坦創(chuàng)立了相對(duì)論；海林堡、薛定諤等一群科學(xué)家創(chuàng)立了量子力學(xué)?，F(xiàn)代物理學(xué)誕生了！

把物理學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀與上一個(gè)世紀(jì)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(duì)論和量子力學(xué)建立起來(lái)以后，現(xiàn)代物理學(xué)經(jīng)過(guò)七十多年的發(fā)展，已經(jīng)達(dá)到了成熟的階段。人類對(duì)物質(zhì)世界規(guī)律的認(rèn)識(shí)達(dá)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。可以說(shuō)，現(xiàn)代物理學(xué)的大廈已經(jīng)建成。在這一點(diǎn)上，目前有情況與上一個(gè)世紀(jì)之交的情況很相似。因此，有少數(shù)物理學(xué)家認(rèn)為今后物理學(xué)不會(huì)有革命性的進(jìn)展了，物理學(xué)的根本性的問(wèn)題、原則問(wèn)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(chǔ)上在深度和廣度兩方面發(fā)展現(xiàn)代物理學(xué)，對(duì)現(xiàn)有的理論作一些補(bǔ)充和修正。然而，由于有了一百年前的歷史經(jīng)驗(yàn)，多數(shù)物理學(xué)家并不贊成這種觀點(diǎn)，他們相信物理學(xué)遲早會(huì)有突破性的發(fā)展。另一方面，雖然在微觀世界和宇宙學(xué)領(lǐng)域中有一些物理現(xiàn)象是現(xiàn)代物理學(xué)的理論不能很好地解釋的，但是這些矛盾并不是嚴(yán)重到了非要徹底改造現(xiàn)有理認(rèn)紗可的程度。在這方面，目前的情況與上一個(gè)世紀(jì)之交的情況不同。在上一個(gè)世紀(jì)之交，經(jīng)典物理學(xué)發(fā)生了“嚴(yán)重的危機(jī)”；而在本世紀(jì)之交，現(xiàn)代物理學(xué)并無(wú)“危機(jī)”。因此，我認(rèn)為目前發(fā)生現(xiàn)代物理學(xué)革命的條件似乎尚不成熟。

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

回顧二十世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展，是在三個(gè)方向上前進(jìn)的。在二十一世紀(jì)，物理學(xué)也將在這三個(gè)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(gè)方向上，我們已經(jīng)了解了原子核的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了大量的基本粒子及其運(yùn)規(guī)律，建立了核物理學(xué)和粒子物理學(xué)，認(rèn)識(shí)到強(qiáng)子是由夸克構(gòu)成的。今后可能會(huì)有新的進(jìn)展。但如果要探索更深層次的現(xiàn)象，必須有更強(qiáng)大得多的加速器，而這是非常艱巨的任務(wù)，所以我認(rèn)為近期內(nèi)在這個(gè)方向上難以有突破性的進(jìn)展。

2）在宏觀方向上拓展開(kāi)去。1948年美國(guó)的伽莫夫提出“大爆炸”理論，當(dāng)時(shí)并未引起重視。1965年美國(guó)的彭齊亞斯和威爾遜觀測(cè)到宇宙背景輻射，再加上其他的觀測(cè)結(jié)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?gòu)┖兔绹?guó)的古斯同時(shí)提出暴脹理論。八十年代以后，英國(guó)的霍金[2,3]等人開(kāi)始論述宇宙的創(chuàng)生，認(rèn)為宇宙從“無(wú)”誕生，今后在這個(gè)方向上將會(huì)繼續(xù)有所發(fā)展。從根本上來(lái)說(shuō)，現(xiàn)代宇宙學(xué)的繼續(xù)發(fā)展有賴于向廣漠的宇宙更遙遠(yuǎn)處觀測(cè)的新結(jié)果，這需要人類制造出比哈勃望遠(yuǎn)鏡性能更優(yōu)越得多的、各個(gè)波段的太空天文望遠(yuǎn)鏡，這是很艱巨的任務(wù)。

我個(gè)人對(duì)于近年來(lái)提出的宇宙創(chuàng)生學(xué)說(shuō)是不太信的，并且認(rèn)為“大爆炸”理論只是對(duì)宇宙的一個(gè)近似的描述。因?yàn)楝F(xiàn)在的宇宙學(xué)研究的只是我們能觀測(cè)到的范圍以內(nèi)的“宇宙”，而我相信宇宙是無(wú)限的，在我們這個(gè)“宇宙”以外還有無(wú)數(shù)個(gè)“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(xué)只研究我們這個(gè)“宇宙”，當(dāng)然只能得到近似的結(jié)果，把他們的延伸到“宇宙”創(chuàng)生了初及遙遠(yuǎn)的未來(lái)，則失誤更大。

3）深入探索各層次間的聯(lián)系。

這正是統(tǒng)計(jì)物理學(xué)研究的主要內(nèi)容。二十世紀(jì)在這方面取得了巨大的成就，先是非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)有了得大的發(fā)展，然后建立了“耗散結(jié)構(gòu)”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(lái)了。近年來(lái)把這些分支學(xué)科都納入非線性科學(xué)的范疇。相信在二十一世紀(jì)非線性科學(xué)的發(fā)展有廣闊的前景。

上述的物理學(xué)的發(fā)展依然現(xiàn)代物理學(xué)現(xiàn)有的基本理論的框架內(nèi)。在下個(gè)世紀(jì)，物理學(xué)的基本理論應(yīng)該怎樣發(fā)展呢？有一些物理學(xué)家在追求“超統(tǒng)一理論”。在這方面，起初是愛(ài)因斯坦、海森堡等天才科學(xué)家努力探索“統(tǒng)一場(chǎng)論”；直到1967、1968年，美國(guó)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(xué)家正在探索加上強(qiáng)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(lái)的“超統(tǒng)一理論”，他們的探索能否成功尚未定論。

愛(ài)因斯坦當(dāng)初探索“統(tǒng)一場(chǎng)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(méi)有成功。我對(duì)此有不同的觀點(diǎn)，根據(jù)辯證唯物主義的基本原理，我認(rèn)為“物質(zhì)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(xué)發(fā)展的終點(diǎn)。因?yàn)椤霸诮^對(duì)的總的宇宙發(fā)展過(guò)程中，各個(gè)具體過(guò)程的發(fā)展都是相對(duì)的，因而在絕對(duì)真理的長(zhǎng)河中，人們對(duì)于在各個(gè)一定發(fā)展階段上的具體過(guò)程的認(rèn)識(shí)只具有相對(duì)的真理性。無(wú)數(shù)相對(duì)的真理之總和，就是絕對(duì)的真理?！薄叭藗?cè)趯?shí)踐中對(duì)于真理的認(rèn)識(shí)也就永遠(yuǎn)沒(méi)有完結(jié)。”[5]

現(xiàn)代物理學(xué)的革命將怎樣發(fā)生呢？我認(rèn)為可能有兩個(gè)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(jué)是：將來(lái)最早發(fā)現(xiàn)的第五種力可能存在于生命現(xiàn)象中。物質(zhì)構(gòu)成了生命體之后，其運(yùn)動(dòng)和變化實(shí)在太奧妙了，我們沒(méi)有認(rèn)識(shí)的問(wèn)題實(shí)在太多了，我們今天對(duì)于生命科學(xué)的認(rèn)識(shí)猶如亞里斯多德時(shí)代的人們對(duì)于物理學(xué)的認(rèn)識(shí)，因此在這方面取得突破性的進(jìn)展是很可能的。我認(rèn)為，物理學(xué)業(yè)與生命科學(xué)的交叉點(diǎn)是二十一世紀(jì)物理學(xué)發(fā)展的方向之一，與此有關(guān)的最關(guān)于復(fù)雜性研究的非線性科學(xué)的發(fā)展。

2）現(xiàn)代物理學(xué)理論也只是相對(duì)真理，而不是絕對(duì)真理。應(yīng)該通過(guò)審思現(xiàn)代物理學(xué)理論基礎(chǔ)的不完善性來(lái)探尋現(xiàn)代物理學(xué)革命的突破口，在下一節(jié)中將介紹我的觀點(diǎn)。

三、現(xiàn)代物理學(xué)的理論基礎(chǔ)是完美的嗎？

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

呢？我們來(lái)審思一下這個(gè)問(wèn)題。

1）對(duì)相對(duì)論的審思

當(dāng)年愛(ài)因斯坦就是從關(guān)于光速和關(guān)于時(shí)間要領(lǐng)的思考開(kāi)始，創(chuàng)立了狹義相對(duì)論[1]。我們今天探尋現(xiàn)代物理學(xué)革命的突破口，也應(yīng)該從重新審思時(shí)空的概念入手。愛(ài)因勞動(dòng)保護(hù)坦創(chuàng)立狹義相對(duì)論是從講座慣性系中不同地點(diǎn)的兩個(gè)“事件”的同時(shí)性開(kāi)始的[4]，他規(guī)定用光信號(hào)校正不同地點(diǎn)的兩個(gè)時(shí)鐘來(lái)定義“同時(shí)”，這樣就很自然地導(dǎo)出了洛侖茲變換，進(jìn)一步導(dǎo)致一個(gè)四維時(shí)空（x，y，z，ict）（c是光速）。為什么愛(ài)因勞動(dòng)保護(hù)擔(dān)提出用光信號(hào)來(lái)校正時(shí)鐘，而不用別的信號(hào)呢？在他的論文中沒(méi)有說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，其實(shí)這是有深刻含意的。

時(shí)間、空間是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)形式，不能脫離物理質(zhì)運(yùn)動(dòng)談?wù)摃r(shí)間、空間，在定義時(shí)空時(shí)應(yīng)該說(shuō)明是關(guān)于什么運(yùn)動(dòng)的時(shí)空?，F(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)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(guò)一定的場(chǎng)傳遞過(guò)去，傳遞需要一定的時(shí)間，時(shí)間、空間的定義與這個(gè)傳遞速度是密切相關(guān)的。如果這種場(chǎng)是電磁場(chǎng)，則電磁相互作用傳遞的速度就是光速。因此，愛(ài)因斯坦定義的時(shí)空實(shí)際上是關(guān)于由電磁相互作用引起的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)空，適用于描述這種運(yùn)動(dòng)。

愛(ài)因斯坦把他定義的時(shí)間應(yīng)用于所有的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)際上就暗含了這樣的假設(shè)：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(wú)實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明c＇等于c。愛(ài)因斯坦因他的“物質(zhì)世界統(tǒng)一性”的世界觀而在實(shí)際上假定了c=c＇。我持有“物質(zhì)世界既統(tǒng)一，又多樣化的”以觀點(diǎn)，再加之電磁力和引力的強(qiáng)度在數(shù)量級(jí)上相差太多，因此我相相信c＇可能不等于c。工樣，關(guān)于由電磁力引起的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的四維時(shí)空（x，y，z，ict）和關(guān)于由引力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）是不同的。如果研究的問(wèn)題只涉及一種相互作用，則按照現(xiàn)在的理論建立起來(lái)的運(yùn)動(dòng)方程的形式不變。例如，愛(ài)因斯坦引力場(chǎng)方程的形式不變，只需把常數(shù)c改為c＇。如果研究的問(wèn)題涉及兩種相互作用，則需要建立新的理論。不過(guò)，首要的事情是由實(shí)驗(yàn)事實(shí)來(lái)判斷c＇和c是否相等；如果不相等，需要導(dǎo)出c＇的數(shù)值。

我在二十多年前開(kāi)始形成上述觀點(diǎn)，當(dāng)時(shí)測(cè)量引力波是眾所矚目的一個(gè)熱點(diǎn)，我曾對(duì)那些實(shí)驗(yàn)寄予厚望，希望能從實(shí)驗(yàn)結(jié)果推算出c＇是否等于c。令人遺憾的是，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)斯的努力引引力波實(shí)驗(yàn)沒(méi)有獲得肯定的結(jié)果，隨后這項(xiàng)工作冷下去了。根據(jù)愛(ài)國(guó)斯坦理論預(yù)言的引力波是微弱的，如果在現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)能夠達(dá)到的測(cè)量靈敏度和準(zhǔn)確度之下，這樣弱的引力波應(yīng)該能夠探測(cè)到的話，長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)得不到肯定的結(jié)果似乎暗示了害因斯坦理論的缺點(diǎn)。應(yīng)該從c＇可能不等于c這個(gè)角度來(lái)考慮問(wèn)題，如果c＇和c有較大的差異，則可能導(dǎo)出引力波的強(qiáng)度比根據(jù)愛(ài)因勞動(dòng)保護(hù)坦理論預(yù)言的強(qiáng)度弱得多的結(jié)果。

弱力、強(qiáng)力與引力、電磁力有本質(zhì)的不同，前兩者是短程力，后兩者是長(zhǎng)程力。不同的相互作用是通過(guò)傳遞不同的媒介粒子而實(shí)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(qiáng)相互作用的傳遞者是介子。引力子和光子的靜質(zhì)量為零，按照愛(ài)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(zhì)量和能量有關(guān)，因而其傳遞速度是多種多樣的。

在研究由弱或強(qiáng)相互作用引起的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，定義慣性系中不同的地點(diǎn)的兩個(gè)“事件”的“同時(shí)”，是否應(yīng)該用弱力或強(qiáng)力信號(hào)取代光信號(hào)呢？我對(duì)核物理學(xué)和粒子物理學(xué)是外行，不想貿(mào)然回答這個(gè)問(wèn)題。如果應(yīng)該用弱力或強(qiáng)力信號(hào)取代光信號(hào)，那么關(guān)于由弱力或強(qiáng)力引起的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)空和關(guān)于由電磁力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空（x，y，z，ict）及關(guān)于由引力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）

有很大的不同。設(shè)弱或強(qiáng)相互作用的傳遞速度為c＇＇，c＇＇不是常數(shù)，而是可變的，則關(guān)于由弱或強(qiáng)力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空為（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇），時(shí)間t＇＇和空間（x＇＇，y＇＇，z＇＇）將是c＇的函數(shù)。然而，很可能應(yīng)該這樣來(lái)考慮問(wèn)題：關(guān)于由弱力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空，在定義中應(yīng)該以規(guī)范粒子的靜質(zhì)量取作零時(shí)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(lái)了，因此有可能c1=c，則關(guān)于由弱力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空和關(guān)于由電磁力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空是相同的，同為（x，y，z，ict）。關(guān)于由強(qiáng)力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空，在定義中應(yīng)該以介子的靜質(zhì)量取作零（在理論上取作零，在實(shí)際上沒(méi)有靜質(zhì)量為零的介子）時(shí)的速度c＇＇取代光速c，c＇＇可能不等于c。則關(guān)于由強(qiáng)力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇）不同于（x，y，z，ict）或（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）。無(wú)論上述兩種考慮中哪一種是對(duì)的，整個(gè)物質(zhì)世界的時(shí)空將是高于四維的多維時(shí)空。對(duì)于由短程力（或只是強(qiáng)力）引起的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)，如果時(shí)空有了新的一義，就需要建立新的理論，也就是說(shuō)需要建立新的量子場(chǎng)論、新的核物理學(xué)和新的粒子物理學(xué)等。如果研究的問(wèn)題既清及長(zhǎng)程力，又涉及短程力（尤其是強(qiáng)力），則更需要建立新的理論。

1）對(duì)量子力學(xué)的審思

從量子力學(xué)發(fā)展到量子場(chǎng)論的時(shí)候，遇到了“發(fā)散困難”[6]。1946——1949年間，日本的朝永振一郎、美國(guó)的費(fèi)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(méi)有徹底克服這一困難。“發(fā)散困難”的一個(gè)基本原因是粒子的“固有”能量（靜止能量）與運(yùn)動(dòng)能量、相互作用能量合在一起計(jì)算[6]，這與德布羅意波在υ=0時(shí)的異性。

現(xiàn)在我陷入一個(gè)兩難的處境：如果采用傳統(tǒng)的德布羅意關(guān)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(guān)系，就必須面對(duì)使新的理論滿足相對(duì)論協(xié)變性的難題。是否有解決問(wèn)題的其他途徑呢？我認(rèn)為這個(gè)問(wèn)題或許還與時(shí)間、空間的定義有關(guān)?，F(xiàn)在的量子力學(xué)理論中時(shí)寬人的定義實(shí)質(zhì)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(shí)間、空間都不是嚴(yán)格確定的，決定論的時(shí)空要領(lǐng)不再適用。在時(shí)間或空間的間隔非常小的時(shí)候，描寫(xiě)事情順序的“前”、“后”概念將失去意義。此外，在重新定義時(shí)空時(shí)還應(yīng)考慮相關(guān)的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的類別。模糊數(shù)學(xué)已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟了，把這個(gè)數(shù)學(xué)工具用到微觀世界時(shí)空的定義中去可能是很值得一試的。

1）在二十一世紀(jì)物理學(xué)將在三個(gè)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(kāi)去；（3）深入探索各層次間的聯(lián)系，進(jìn)一步發(fā)展非線性科學(xué)。

2）可能應(yīng)該從兩方面去控尋現(xiàn)代物理學(xué)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(guò)審思相對(duì)論和量子力學(xué)的理論基礎(chǔ)，重新定義時(shí)間、空間，建立新的理論

篇9

任何一個(gè)學(xué)科都有其內(nèi)在規(guī)律，按照其規(guī)律及特點(diǎn)去學(xué)習(xí)去探討這就是基本的思想方法。物理學(xué)科的學(xué)習(xí)方法我想就下列幾方面談?wù)剛€(gè)人看法：

一，首先要知道物理學(xué)科是研究什么的，它在社會(huì)發(fā)展、人類進(jìn)步和生產(chǎn)生活中具有什么樣的作用，這樣就會(huì)幫助你樹(shù)立明確的學(xué)習(xí)目的，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

物理學(xué)是自然科學(xué)中的一部分，是一門(mén)研究物質(zhì)、能量和它們相互作用的學(xué)科，它既包含了對(duì)物質(zhì)世界普遍而基本的規(guī)律的探索，又對(duì)其他自然科學(xué)以及科學(xué)技術(shù)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展具有強(qiáng)大的推動(dòng)作用。物理學(xué)是一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科與其他自然科學(xué)有密切的聯(lián)系，如天文學(xué)、地理學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)等。我們學(xué)習(xí)物理不僅僅是為了認(rèn)識(shí)客觀世界，更重要是利用物理知識(shí)改造世界，為祖國(guó)的社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)，為人類文明做出貢獻(xiàn)?？茖W(xué)技術(shù)的每一次重大突破都跟物理學(xué)分不開(kāi)，如果不是在19世紀(jì)中期發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并建立起相應(yīng)的電磁理論，就不會(huì)有發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)，現(xiàn)在電氣化生產(chǎn)就不可能實(shí)現(xiàn)，也就不可能有我們現(xiàn)在的網(wǎng)校，如果沒(méi)有對(duì)氣體性質(zhì)的研究和熱學(xué)理論的建立，那么應(yīng)用機(jī)、汽車、輪船、拖拉機(jī)、機(jī)車、坦克等的內(nèi)燃機(jī)也就不會(huì)存在。如果至今沒(méi)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(mén)旅游，將成為空想。沒(méi)有萬(wàn)有引力定律的科學(xué)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(shí)。進(jìn)入20世紀(jì)物理學(xué)更廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域，成為科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)。征得中科院部分專家學(xué)者的意見(jiàn)，新華社評(píng)出的20世紀(jì)對(duì)世界產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的十件大事中有兩件是與物理學(xué)有關(guān)的。首件事就是物理學(xué)革命，1905年愛(ài)因斯坦提出的狹義相對(duì)論基本原理和1916年提出的廣義相對(duì)論基礎(chǔ)與普朗克提出的量子論一起改變了人們對(duì)時(shí)間、空間、物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)的概念。20世紀(jì)大多數(shù)物質(zhì)文明都是從相對(duì)論和量子論這兩個(gè)物理基礎(chǔ)學(xué)科衍生和發(fā)展起來(lái)的。

另一件是第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的誕生與因特網(wǎng)的應(yīng)用，從目前看計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展日新月異，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，改變了人類的生活和工作方式，促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展，人類開(kāi)始邁向信息社會(huì)。

基于以上看法，同學(xué)們就會(huì)明確物理學(xué)研究?jī)?nèi)容，為什么要學(xué)習(xí)物理學(xué)的問(wèn)題也就解決了。大家興趣盎然，摩拳擦掌，準(zhǔn)備在物理學(xué)的知識(shí)海洋中傲游。

二、積極主動(dòng)參與課堂演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，可以幫助學(xué)習(xí)者加深對(duì)物理過(guò)程的認(rèn)識(shí)和對(duì)物理概念、物理規(guī)律的理解，是學(xué)好物理課的重要手段之一。

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程隱含了豐富的科學(xué)思想和科學(xué)方法，既包括了操作技能和處理實(shí)際問(wèn)題的本領(lǐng)，又包括思辯性的猜想和假設(shè)，邏輯的思考和論證，準(zhǔn)確的測(cè)量和數(shù)據(jù)分析，嚴(yán)密的推理和清晰的表述。在科學(xué)思想的指導(dǎo)下，用科學(xué)方法學(xué)習(xí)物理自然會(huì)有較高的收益。例如伽利略理想實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)抽象思維科學(xué)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(cuò)誤觀點(diǎn)提出挑戰(zhàn)，并最終被人們所接受。例如在講《自由落體運(yùn)動(dòng)》一節(jié)時(shí)老師用牛頓管(抽成真空約1米長(zhǎng)的玻璃管)演示，金屬片、羽毛和軟木塞三種不同質(zhì)量的物體在真空中下落的情況，同學(xué)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(shí)落下，而空氣中由于阻力影響不能同時(shí)下落的原因。所以一定要認(rèn)真觀察實(shí)現(xiàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并積極動(dòng)腦分析發(fā)生現(xiàn)象的物理道理，這樣就加深了對(duì)物理概念和物理規(guī)律的理解。

另外要自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，要做參于者而不當(dāng)旁觀者，做實(shí)驗(yàn)所用到儀器性能、使用方法與物理知識(shí)有關(guān)，而實(shí)驗(yàn)原理往往就是所學(xué)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(xué)現(xiàn)象，怎樣用物理知識(shí)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(dòng)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(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)往往會(huì)收到事半功倍的效果。

三、學(xué)習(xí)物理不是簡(jiǎn)單的套用公式，進(jìn)行數(shù)字推導(dǎo)；物理知識(shí)重要的是要掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)。要對(duì)基本物理概念、物理規(guī)律清楚弄清本質(zhì)，明白相關(guān)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(yīng)用而不能簡(jiǎn)單地以做習(xí)題，題海戰(zhàn)術(shù)來(lái)代替，對(duì)基本概念和基本規(guī)律的學(xué)習(xí)和理解，如果概念不清做題不僅費(fèi)時(shí)間費(fèi)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(xí)題的目的是為了鞏固基本知識(shí)，從而達(dá)到靈活運(yùn)用。不少同學(xué)總是覺(jué)得自己對(duì)概念已懂了，就是不會(huì)用，一遇到物理題就不知從何下手。這是不少同學(xué)常有的困惑。應(yīng)該怎么辦呢？首先應(yīng)對(duì)概念反復(fù)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?yàn)槿粘Ｉ钪杏薪佑|有體會(huì)，而加速度這個(gè)概念較抽象，在現(xiàn)實(shí)中如果不加分析只從表面上看無(wú)法接受它。因此除了通過(guò)比較搞清速度與加速度的不同點(diǎn)外，還要從運(yùn)動(dòng)物體速度變化中體會(huì)，加速度的存在及實(shí)際意義。另外要根據(jù)題目所給的條件，搞清物理過(guò)程、物理情景建立物理模型。然后找出每個(gè)物理過(guò)程遵守什么樣的規(guī)律，各物理過(guò)程之間有什么聯(lián)系。根據(jù)所學(xué)知識(shí)列出相應(yīng)方程。做物理題的過(guò)程重要的是分析思考，分析思考的輔導(dǎo)手段是畫(huà)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(shí)，解起題來(lái)就容易多了。

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

解答過(guò)程：根據(jù)題意畫(huà)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(yīng)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(duì)M的作用力有支持力N和摩擦力f，而這兩個(gè)力的大小與m對(duì)M的作用有關(guān)，既與m、M之間互相作用(內(nèi)力)有關(guān)。這樣隔離法解題非常麻煩。

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

為m在斜面上加速運(yùn)動(dòng)，遵守運(yùn)動(dòng)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(guò)程可以看出分析物理過(guò)程建立物理模型是解題關(guān)鍵。

篇10

本文不打算系統(tǒng)地介紹和全面評(píng)論這些觀點(diǎn)，而只是想對(duì)科學(xué)的發(fā)展作一點(diǎn)哲學(xué)的反思。在內(nèi)容方面，鑒于蘇聯(lián)哲學(xué)界以凱德洛夫?yàn)榇淼囊慌藢?duì)科學(xué)技術(shù)革命的問(wèn)題討論得很熱烈，并提出了他們的一些見(jiàn)解，因此本文也予以涉及，以便一并加以述評(píng)。

波普爾把科學(xué)視為“人類心靈的壯麗的探險(xiǎn)”，認(rèn)為科學(xué)本質(zhì)上是革命的、批判的，是任何形式的權(quán)威主義和教條主義不可調(diào)和的敵人。他反對(duì)“科學(xué)始于觀察”這一傳統(tǒng)看法，而把“問(wèn)題”作為全部科學(xué)探索的出發(fā)點(diǎn)，并以“證偽”(也譯為“否證”)原則取代邏輯經(jīng)驗(yàn)主義的“證實(shí)”原則，指出科學(xué)理論之為科學(xué)就在于它的“可證偽性”。在此基礎(chǔ)上，波普爾提出了他的科學(xué)發(fā)展“四段圖式”：?jiǎn)栴}1試探性理論消除錯(cuò)誤問(wèn)題2。在波普爾看來(lái)，科學(xué)探索的邏輯就是：試探、錯(cuò)誤、再試探、再錯(cuò)誤……；或者說(shuō)是：猜想、批判、再猜想、再批判……；循環(huán)往復(fù)，以至無(wú)窮．波普爾所描繪的這幅科學(xué)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(xué)自身的能動(dòng)的發(fā)展，使科學(xué)哲學(xué)研究領(lǐng)域呈現(xiàn)出生機(jī)。不過(guò)，波普爾所說(shuō)的科學(xué)發(fā)展，指的是跳躍式的革命，革命的實(shí)現(xiàn)即是對(duì)現(xiàn)有理論的不斷“證偽”，也就是科學(xué)通過(guò)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(xué)自由發(fā)展的一定時(shí)期的特征，但從歷史的長(zhǎng)河來(lái)看，科學(xué)發(fā)展并不完全像走馬燈那樣變幻不定，因?yàn)樗灿邢鄬?duì)穩(wěn)定的進(jìn)化時(shí)期。就此而論，波普爾的失足在于，他把科學(xué)革命視為科學(xué)理論的更替，即舊理論的證偽和新理論的出現(xiàn)，而科學(xué)理論相對(duì)來(lái)說(shuō)則是脆弱的、易變的，這顯然與科學(xué)發(fā)展的實(shí)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(kù)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(guān)于世界的整體圖像，是“看問(wèn)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(huì)的心理的意義，接近“科學(xué)共同體”一詞。在庫(kù)恩看來(lái)，科學(xué)并不是以某種不變的速率發(fā)展著，相反地，存在著一個(gè)相對(duì)短暫的所謂“革命”時(shí)期。在這個(gè)時(shí)期，革命前占優(yōu)勢(shì)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(gè)較長(zhǎng)的所謂“常規(guī)科學(xué)”時(shí)期。在這個(gè)時(shí)期，新范式被發(fā)展、被應(yīng)用，同時(shí)，占統(tǒng)治地位的范式也逐漸暴露出無(wú)法使人滿意的地方，不斷出現(xiàn)“反常現(xiàn)象”。由于大量反常的涌現(xiàn)，導(dǎo)致“危機(jī)”，而危機(jī)是新理論誕生的一種適當(dāng)?shù)那白?，是科學(xué)革命的前兆，于是繼而發(fā)生科學(xué)革命。庫(kù)恩提出的科學(xué)發(fā)展模式是：前科學(xué)常規(guī)科學(xué)危機(jī)科學(xué)革命新的常規(guī)科學(xué)……。與波普爾的模式相比，這也許可以稱之為“階段革命”論。庫(kù)恩的科學(xué)發(fā)展模式盡管難以囊括各學(xué)科在各個(gè)歷史階段的發(fā)展過(guò)程，但它畢竟在客觀上揭示了科學(xué)發(fā)展由量變到質(zhì)變的辯證規(guī)律，強(qiáng)調(diào)科學(xué)革命在科學(xué)發(fā)展中的地位和作用，這些都是應(yīng)該肯定和借鑒的。但是，由于庫(kù)恩哲學(xué)思想的兩重性，使他在處理一些問(wèn)題時(shí)，又不可避免地陷入了混亂和迷惘之中。例如，他在揭示科學(xué)革命本質(zhì)的同時(shí)，卻又將革命歸結(jié)為心理學(xué)意義上的格式塔轉(zhuǎn)換；他在闡述科學(xué)發(fā)展中的質(zhì)變的同時(shí)，又認(rèn)為范式不可通約，斷然否認(rèn)范式之間的邏輯聯(lián)系和繼承性；他在反對(duì)一次檢驗(yàn)(證實(shí)或證偽)的經(jīng)驗(yàn)主義論點(diǎn)時(shí)，又走上了否認(rèn)理論可檢驗(yàn)的極端，從而為否認(rèn)客觀真理敞開(kāi)了大門(mén)。另外，“范式”這個(gè)概念也比較龐雜，據(jù)有入統(tǒng)計(jì)，范式共有21種用法，如可以被理解為理論的框架、科學(xué)認(rèn)識(shí)的規(guī)則、科學(xué)研究的范例、科學(xué)分界的標(biāo)準(zhǔn)、方法論的單元、形而上學(xué)的假定等等。因此，有人認(rèn)為用范式的變更來(lái)定義科學(xué)革命，很難說(shuō)就是抓住了科學(xué)革命的實(shí)質(zhì)。

西方科學(xué)哲學(xué)發(fā)展到70年代，拉卡托斯的“研究綱領(lǐng)”方法論引起了人們的注目。按照這種方法論，科學(xué)總是以研究綱領(lǐng)的形式發(fā)展的，科學(xué)革命就是研究綱領(lǐng)的轉(zhuǎn)換。研究綱領(lǐng)是有結(jié)構(gòu)的整體，它由兩部分組成：中心是相對(duì)穩(wěn)定的“硬核”，周圍是柔韌多變的“保護(hù)層”。硬核是約定的，科學(xué)研究綱領(lǐng)的不同主要在于它們的硬核各異。這個(gè)研究綱領(lǐng)是由理論體系中的各種理論結(jié)合而成的，它可以通過(guò)“反面助發(fā)現(xiàn)法”告訴科學(xué)家那些途徑應(yīng)該避免，即告訴他們不應(yīng)試做什么，以保衛(wèi)硬核，免于反?，F(xiàn)象的沖擊。也可以通過(guò)“正面助發(fā)現(xiàn)法”告訴科學(xué)家應(yīng)該遵循那些研究途徑，即告訴他們應(yīng)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?，F(xiàn)象弄得心慌意亂，從而建立、發(fā)展、完善越來(lái)越復(fù)雜的模擬實(shí)在的模型。因此，科學(xué)研究綱領(lǐng)不像波普爾的理論那樣，一個(gè)反例就會(huì)遭到證偽。研究綱領(lǐng)只要處于前進(jìn)期，就有足夠的“啟發(fā)力”實(shí)現(xiàn)“進(jìn)步的問(wèn)題轉(zhuǎn)換”，即不斷提出問(wèn)題和解決問(wèn)題。同時(shí)，科學(xué)發(fā)展也不像庫(kù)恩所設(shè)想的那樣，從一種范式轉(zhuǎn)換到另一種范式，其間沒(méi)有任何連續(xù)性可尋。拉卡托斯還認(rèn)為，當(dāng)研究綱領(lǐng)越來(lái)越不能應(yīng)付反常事例時(shí)，就出現(xiàn)“退化的問(wèn)題轉(zhuǎn)換”(有時(shí)也可通過(guò)調(diào)整保護(hù)層獲得“新生”)，最后就要讓位給新生的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，此時(shí)也就發(fā)生了科學(xué)革命，這是一個(gè)自然的新陳代謝過(guò)程，是一個(gè)不斷趨于真理的合乎理性的過(guò)程。但是，拉卡托斯所分析的研究綱領(lǐng)的進(jìn)步、退化以及退化后的“新生”，只有事后很久才能認(rèn)識(shí)到，這就產(chǎn)生丁一個(gè)問(wèn)題：這樣的歷史怎么能證明這種研究綱領(lǐng)方法論有效呢？而且，他也沒(méi)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(jìn)行合理的選擇。可見(jiàn)，拉卡托斯的研究綱領(lǐng)基本上還是描述性的，缺乏邏輯上和內(nèi)在源泉上的揭示和論證。

費(fèi)耶阿本德是60年代以來(lái)反對(duì)邏輯實(shí)證主義的主要人物之—。他在科學(xué)發(fā)展觀方面比較接近庫(kù)恩的科學(xué)革命概念，但卻把庫(kù)恩的非理性主義推到極端，從而以“無(wú)政府主義”的方法論而著稱。在費(fèi)耶阿本德看來(lái)，科學(xué)有一定的“韌性”，即在一定時(shí)期人們總要恪守一種理論，而置大量反證于不顧，在這一點(diǎn)上他反對(duì)波普爾關(guān)于理論不斷被證偽的觀點(diǎn)。另一方面，有“韌性”即容許對(duì)現(xiàn)行理論進(jìn)行調(diào)整，這就勢(shì)必出現(xiàn)“增生”，使不同理論同時(shí)并存，在這一點(diǎn)上他又否認(rèn)庫(kù)恩的范式絕對(duì)統(tǒng)治和常規(guī)科學(xué)的存在。韌性和增生是相互作用的，因此科學(xué)家既要敢于堅(jiān)持自己的觀點(diǎn)，又要勇于修正自己的錯(cuò)誤。他認(rèn)為常規(guī)科學(xué)和科學(xué)革命不是科學(xué)發(fā)展的兩個(gè)不同的時(shí)期，而是兩種不同的因素，即科學(xué)的經(jīng)驗(yàn)成分和哲學(xué)成分?？茖W(xué)發(fā)展的模式就是這兩種不同因素的辯證綜合?？茖W(xué)的經(jīng)驗(yàn)成分雖是大量的，但并不是科學(xué)的全部?jī)?nèi)容，人們不應(yīng)該忽略哲學(xué)成分在科學(xué)革命所起的重大作用。不過(guò)，由于費(fèi)耶阿本德認(rèn)為科學(xué)的韌性在于理論不可能用事實(shí)來(lái)檢驗(yàn)，增生也僅僅是意識(shí)形態(tài)作用的結(jié)果，因而科學(xué)理論不可能具有任何真理性，也沒(méi)有任何理性基礎(chǔ)，從而科學(xué)發(fā)展也就談不上什么邏輯模式。這種非理性主義的觀點(diǎn)顯然是錯(cuò)誤的。

美國(guó)科學(xué)哲學(xué)家尼古拉麥克斯韋是以徹底的反經(jīng)驗(yàn)主義的斗士出現(xiàn)的。他認(rèn)為評(píng)價(jià)和選擇理論，經(jīng)驗(yàn)并不是唯一的標(biāo)準(zhǔn)，還有其他的邏輯標(biāo)準(zhǔn)和社會(huì)標(biāo)準(zhǔn)等。而現(xiàn)代科學(xué)哲學(xué)家，包括波普爾、庫(kù)恩、拉卡托斯在內(nèi)，認(rèn)為最后還是要訴諸經(jīng)驗(yàn)檢驗(yàn)，因而并沒(méi)有完全擺脫經(jīng)驗(yàn)主義的束縛。麥克斯韋強(qiáng)調(diào)，科學(xué)變革的理論基礎(chǔ)是哲學(xué)，是某種形而上學(xué)假定，這就是在一定時(shí)期支配科學(xué)發(fā)展的“形而上學(xué)藍(lán)圖”。他指出，科學(xué)實(shí)際上一開(kāi)始就起因于宇宙是可以理解的這一形而上學(xué)假定，科學(xué)的發(fā)展就是科學(xué)家力圖找出各種可理解的形而上學(xué)藍(lán)圖，而每一種藍(lán)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(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)為科學(xué)家應(yīng)該重視對(duì)藍(lán)圖的研究與篩選，應(yīng)該通過(guò)批判不斷改善他們的藍(lán)圖。當(dāng)理論失敗時(shí)，還應(yīng)該及時(shí)以新藍(lán)圖取代舊藍(lán)圖，從而引起科學(xué)變革。但是，麥克斯韋并未明確回答這樣兩個(gè)問(wèn)題：形而上學(xué)的藍(lán)圖是怎樣產(chǎn)生的？怎樣通過(guò)藍(lán)圖去擴(kuò)展理論？

勞丹是西方科學(xué)哲學(xué)界的新秀。勞丹認(rèn)為庫(kù)恩的形式并不能恰當(dāng)?shù)亟鉀Q科學(xué)實(shí)際上是如何進(jìn)步的問(wèn)題，他提出了“研究傳統(tǒng)”的新概念來(lái)代替范式。所謂研究傳統(tǒng)，就是這樣一組總的假定，即對(duì)—個(gè)研究領(lǐng)域中的實(shí)體和進(jìn)程的假定，對(duì)這一領(lǐng)域中用以探究問(wèn)題和構(gòu)造理論的適當(dāng)方法的假定。研究傳統(tǒng)排斥了范式內(nèi)的心理要素，而恢復(fù)了被邏輯經(jīng)驗(yàn)主義排除于科學(xué)之外的形而上學(xué)的地位。在勞丹看來(lái)，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(shí)的或前后相繼的。研究傳統(tǒng)為所屬理論提供指導(dǎo)方針，以便把該領(lǐng)域小的經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題歸并到研究傳統(tǒng)上來(lái)，從而解釋這些經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題。勞丹的研究傳統(tǒng)不像范式那樣僵硬，它可以通過(guò)修改研究傳統(tǒng)所從屬的理論，甚至可以通過(guò)修改研究傳統(tǒng)內(nèi)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(jìn)化的見(jiàn)解。他還認(rèn)為在同一領(lǐng)域可以同時(shí)存在幾個(gè)研究傳統(tǒng)，它們之間并不是針?shù)h相對(duì)、不可調(diào)和的，因此科學(xué)革命不是創(chuàng)造出一個(gè)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(gè)新傳統(tǒng)。但是，研究傳統(tǒng)用解決問(wèn)題來(lái)說(shuō)明科學(xué)活動(dòng)和科學(xué)進(jìn)步，顯然是實(shí)用主義的觀點(diǎn)，而且它與理論的關(guān)系也過(guò)于松散。

霍耳頓在科學(xué)史研究中提出了主題分析的概念。所謂科學(xué)主題，指的是科學(xué)中的基本前提概念，如物理學(xué)中的物質(zhì)間斷性與連續(xù)性、粒子性與波動(dòng)性、運(yùn)動(dòng)的守恒性、因果性、相對(duì)性等等?？茖W(xué)主題在科學(xué)發(fā)展中有相對(duì)的穩(wěn)定性。盡管科學(xué)理論不斷發(fā)生變化，但科學(xué)主題卻具有相對(duì)的不變性和繼承性。從科學(xué)主題分析的觀點(diǎn)看來(lái)，科學(xué)革命往往在科學(xué)主題方面回到以前的深刻的題目上去?；舳D指出，所謂科學(xué)“革命”，歸根結(jié)底就是回到古典的純一性的一種努力。他列舉了愛(ài)因斯坦的方法論與牛頓《原理》的眾多相似之處，并認(rèn)為他的定義是偉大的科學(xué)“革命”的一個(gè)相當(dāng)普遍的特征。他甚至說(shuō)，相對(duì)論只不過(guò)是把時(shí)空位置從牛頓的上帝的感覺(jué)中樞移到愛(ài)因斯坦的抽象的思想實(shí)驗(yàn)者的感覺(jué)中樞罷了——就好像使物理學(xué)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(xué)革命變革的一面，他在“革命”二字加上引號(hào)，大概也是這個(gè)意思。

斯尼德和斯臺(tái)格繆勒從結(jié)構(gòu)主義的觀點(diǎn)對(duì)范式進(jìn)行了“理性重組”。所謂理性重組，就是用一組形式化的符號(hào)來(lái)代表范式的內(nèi)容，對(duì)范式的內(nèi)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(xué)家和革命科學(xué)家之間存在歷史的連續(xù)性，而一旦革命科學(xué)家要改變常規(guī)科學(xué)家的理論核心、一組范式應(yīng)用和范式網(wǎng)絡(luò)(啟發(fā)如何從理論核心過(guò)渡到范式應(yīng)用)時(shí)，雙方就不能共處于一個(gè)范式之內(nèi)，因而就不屬于同一常規(guī)科學(xué)了。含有理論潛在內(nèi)容的理論網(wǎng)絡(luò)(是一組能為理論核心、范式應(yīng)用和范式網(wǎng)絡(luò)接受的理論網(wǎng)絡(luò))將通過(guò)助發(fā)現(xiàn)引入范式，促使范式發(fā)生質(zhì)的變化?？傊袄硇灾亟M”綱領(lǐng)允許關(guān)于理論變革、理論與理論之間的和理論內(nèi)部的相互還原的動(dòng)力學(xué)的合理化可以在結(jié)構(gòu)上客觀化，并且(像批判理性主義那樣)為理論的合理進(jìn)化做出了規(guī)定。但是，對(duì)此也有人提出了批評(píng)，即認(rèn)為這種理性重組抽掉了范式的哲學(xué)內(nèi)容，僅以極抽象的形式涉及科學(xué)共同體，而且形式歸并只是一種理論的靜力學(xué)，而庫(kù)恩的科學(xué)革命圖式本質(zhì)上是動(dòng)力學(xué)的，因而這種理論也有很大不足。

夏佩爾對(duì)非理性主義思潮在科學(xué)哲學(xué)中的泛濫深感不滿，他作為“新歷史學(xué)派”的先驅(qū)提出了“信息域”理論，反對(duì)以庫(kù)恩為代表的歷史學(xué)派過(guò)分夸大社會(huì)和心理因素，夸大科學(xué)共同體的作用，對(duì)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(duì)費(fèi)耶阿本德的批判尤甚。夏佩爾認(rèn)為，一系列的信息逐漸集合成一個(gè)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(nèi)在聯(lián)系；如此集結(jié)的信息域蘊(yùn)含著某個(gè)令人深思的問(wèn)題；這個(gè)問(wèn)題是很重要的；當(dāng)前科學(xué)技術(shù)水平已經(jīng)解決這個(gè)問(wèn)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(shí)，他一再?gòu)?qiáng)調(diào)，他的理論的基本精神是要從事實(shí)出發(fā)，細(xì)心傾聽(tīng)“事實(shí)”的“啟示”去進(jìn)行探索。信息域并不要求搜集一大堆同類事實(shí)，重要的是有內(nèi)在聯(lián)系的事實(shí)，這里的“內(nèi)在聯(lián)系”并非一般的因果聯(lián)系或時(shí)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(gòu)成成分——理論基礎(chǔ)、基本前提、推理程序、推理模式等——聯(lián)成一個(gè)有機(jī)的整體。信息域是在科學(xué)中自然地長(zhǎng)期地形成的，它有極大的啟發(fā)力促使人們動(dòng)腦筋思考它所提出的問(wèn)題。信息域還具有明顯的時(shí)代性。例如，16、17世紀(jì)形成力學(xué)的信息城，18世紀(jì)形成化學(xué)的信息域，19世紀(jì)形成熱力學(xué)和電磁學(xué)的信息域等等。由于一個(gè)時(shí)代的信息域是由這個(gè)時(shí)代的社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、科學(xué)技術(shù)水平以及人類智力發(fā)展等復(fù)雜因素決定的，所以科學(xué)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(duì)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(xué)革命》中集中地論述了自然科學(xué)革命問(wèn)題。他指出科學(xué)革命有三個(gè)特點(diǎn)。第一，科學(xué)革命要求破壞和拋棄以前在科學(xué)中占統(tǒng)治地位的、與客觀實(shí)在不符的，即由于對(duì)自然界研究的不正確的、有局限性的立場(chǎng)而被人類理性引入科學(xué)之中的東西。第二，迅速地?cái)U(kuò)展我們關(guān)于自然界的知識(shí)，進(jìn)入科學(xué)認(rèn)識(shí)迄今還沒(méi)有達(dá)到的自然界的新領(lǐng)域。在這里，新工具和新儀器的發(fā)明起著巨大的作用，它們?cè)试S觀察者和實(shí)驗(yàn)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(yàn)材料的增長(zhǎng)本身，并不是由任何一個(gè)新事實(shí)、新現(xiàn)象、新實(shí)物的發(fā)現(xiàn)本身引起的，而是由在解釋和概括經(jīng)驗(yàn)材料的過(guò)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(jié)論引起的。因此，科學(xué)革命正好發(fā)生在科學(xué)理論、科學(xué)概念和原理的范圍內(nèi)，發(fā)生在原有表述遭到根本摧毀的、有關(guān)科學(xué)定律的理論、觀點(diǎn)范圍內(nèi)。在這種分析的基礎(chǔ)上，凱德洛夫把科學(xué)革命定義為：“所謂自然科學(xué)革命，應(yīng)當(dāng)首先理解為研究和說(shuō)明自然現(xiàn)象的立場(chǎng)本身的轉(zhuǎn)折，用來(lái)認(rèn)識(shí)(反映)所研究的對(duì)象的思維結(jié)構(gòu)本身的轉(zhuǎn)折。真正的自然科學(xué)革命的實(shí)質(zhì)恰恰在于思維方式這種急劇的轉(zhuǎn)折，恰恰在于由已經(jīng)陳舊的科學(xué)認(rèn)識(shí)方法向新的進(jìn)步的科學(xué)認(rèn)識(shí)方法的轉(zhuǎn)變?！?凱德洛夫從科學(xué)認(rèn)識(shí)的角度進(jìn)行了富有意義的探討，但他在某些方面卻割斷了科學(xué)的歷史，甚至得出了科學(xué)革命和社會(huì)革命在時(shí)間上一致的奇怪結(jié)論。

上述各個(gè)科學(xué)哲學(xué)流派或代表人物，都從不同的角度對(duì)科學(xué)發(fā)展進(jìn)行了哲學(xué)反思，取得了有意義的成果。但是，他們卻有一個(gè)共同的缺陷，即在論述科學(xué)革命時(shí)，都沒(méi)有明確地揭示科學(xué)革命的實(shí)質(zhì)。

那么，科學(xué)革命的實(shí)質(zhì)究竟是什么呢?

作為物理學(xué)革命先鋒和主將的愛(ài)因斯坦，在經(jīng)受了物理學(xué)革命的急風(fēng)暴雨的洗禮后，對(duì)有關(guān)科學(xué)革命問(wèn)題發(fā)表了許多精辟的見(jiàn)解。在《物理學(xué)的進(jìn)化》一書(shū)和其他文章中，愛(ài)因斯坦認(rèn)為，科學(xué)的發(fā)展并不是一些定律的匯集，也不是許多不相關(guān)的事實(shí)的目錄。在科學(xué)的開(kāi)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。科學(xué)上的重大變革和劃時(shí)代的進(jìn)步差不多都是由于舊理論遇到危機(jī)，在實(shí)在和我們的理解之間發(fā)生劇烈沖突時(shí)出現(xiàn)的。這種沖突迫使我們排除根深蒂固的舊科學(xué)觀念，創(chuàng)造出新科學(xué)觀念及新理論。只是在這種沖突激化之前，當(dāng)科學(xué)沿著既定的思想路線前進(jìn)時(shí)，它才具有進(jìn)化的性質(zhì)。很顯然，愛(ài)因斯坦的這些看法包含著兩個(gè)主要觀點(diǎn)：第一，科學(xué)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(zhì)的變革，也就是說(shuō)，它是進(jìn)化與革命交替進(jìn)行的。第二，科學(xué)革命就是科學(xué)觀念的變革。

何謂“科學(xué)觀念”？在愛(ài)因斯坦看來(lái)，科學(xué)觀念就是科學(xué)理論體系的基礎(chǔ)，它是由不能在邏輯上進(jìn)一步簡(jiǎn)化的“基本概念”和“基本假設(shè)”(愛(ài)因斯坦又常常把基本假設(shè)稱為“基本關(guān)系”、“基本原理”、“基本定律”、“基本公設(shè)”、“基本假定”等)構(gòu)成的?？茖W(xué)觀念(愛(ài)因斯坦也稱其為“基本觀念”)是理論體系的邏輯前提和構(gòu)架，正是在這種意義上，愛(ài)因斯坦也使用“邏輯前提”、“理論框架”、“公理基礎(chǔ)”作為科學(xué)觀念的同義詞。例如，在經(jīng)典力學(xué)中，絕對(duì)時(shí)間．絕對(duì)空間、力、質(zhì)量、慣性等基本概念和牛頓三定律、萬(wàn)有引力定律等基本假設(shè)構(gòu)成了經(jīng)典力學(xué)的基本觀念，力學(xué)的整個(gè)理論就是以此為基礎(chǔ)而建立起來(lái)的。在狹義相對(duì)論中，新的時(shí)間、空間、同時(shí)性概念以及兩條基本原理構(gòu)成了狹義相對(duì)論的基本觀念。

按照愛(ài)因斯坦的觀點(diǎn)，科學(xué)觀念是在經(jīng)驗(yàn)事實(shí)(可能是不充分的)基礎(chǔ)上，通過(guò)非邏輯的途徑形成的。也就是說(shuō)，科學(xué)觀念是思維的自由創(chuàng)造和理智的自由發(fā)明(當(dāng)然是在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的引導(dǎo)下進(jìn)行的，而不是純粹的思辨)。正因?yàn)槿绱耍瑏?lái)自認(rèn)識(shí)論、方法論、自然觀等方面的哲學(xué)思考，簡(jiǎn)單性原則和準(zhǔn)美學(xué)原則(既有哲學(xué)因素，也有心理因素)，價(jià)值判斷的標(biāo)準(zhǔn)以及直覺(jué)、聯(lián)想、幻想、靈感、猜測(cè)、想像等都會(huì)在科學(xué)觀念的形成過(guò)程中起自己的應(yīng)有的作用。在提出科學(xué)觀念時(shí)，人們對(duì)它還有一個(gè)選擇和評(píng)價(jià)的問(wèn)題。由于科學(xué)觀念與提出它時(shí)作為指導(dǎo)的已有的直接經(jīng)驗(yàn)隔著—條在邏輯上難以逾越的鴻溝；由于數(shù)學(xué)方面的障礙，在沒(méi)有從它推導(dǎo)出可供檢驗(yàn)的結(jié)論之前，以及雖然導(dǎo)出了可供檢驗(yàn)的結(jié)論，但一時(shí)還不可能進(jìn)行外部證實(shí)或確認(rèn)(實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn))；在這種情況下，就只有憑藉科學(xué)觀念的內(nèi)在完美，即它的“自然性”和“邏輯簡(jiǎn)單性”來(lái)選擇和評(píng)價(jià)了。在這里，哲學(xué)的、社會(huì)的和心理的因素又參與其中了。難怪愛(ài)因斯坦說(shuō)，科學(xué)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(guò)，科學(xué)觀念以及由它導(dǎo)出的理論正確與否，最終還是要接受實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的。于是，內(nèi)在完美和外部確認(rèn)的有機(jī)結(jié)合，不僅是選擇和評(píng)價(jià)科學(xué)觀念的標(biāo)準(zhǔn)，也是人們接受科學(xué)觀念之考慮所在。這樣一來(lái)，在科學(xué)觀念的形成、選擇、評(píng)價(jià)、確立乃至接受的過(guò)程中，既有堅(jiān)實(shí)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，又?jǐn)[脫了狹隘經(jīng)驗(yàn)主義；既有大膽的哲學(xué)思辨，又避免了先驗(yàn)唯心主義；既包含有社會(huì)心理因素，又拒斥非理性主義；從而在哲學(xué)上防止了上述各種科學(xué)革命模式的缺陷。

科學(xué)觀念是科學(xué)理論的基礎(chǔ)，它是一個(gè)時(shí)代的科學(xué)認(rèn)識(shí)論、方法論和自然觀在科學(xué)中的集中體現(xiàn)，也與社會(huì)、心理因素密切相關(guān)，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(duì)的穩(wěn)定性和一定的伸縮性。由于這種特性，它能夠在一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)有效地充當(dāng)科學(xué)家的研究指南，指導(dǎo)科學(xué)家進(jìn)行常規(guī)科學(xué)研究。例如，《原理》之后200余年，剛體力學(xué)、流體力學(xué)以及解析力學(xué)，都是牛頓力學(xué)的合理延伸。而且，經(jīng)典物理學(xué)(熱力學(xué)、光學(xué)和電磁學(xué))也是在牛頓力學(xué)的基本觀念之上建立起來(lái)的。在這個(gè)歷史時(shí)期，也有突破牛頓力學(xué)基本觀念的新觀念出現(xiàn)，如熱力學(xué)第二定律揭示出的熱現(xiàn)象的不可逆性，電磁學(xué)中的場(chǎng)的概念，但是它們分別通過(guò)統(tǒng)計(jì)解釋和以太解釋這樣的輔助假設(shè)，重新被納入牛頓力學(xué)的理論框架之內(nèi)，從而保證了常規(guī)科學(xué)的順利發(fā)展。但是，到19世紀(jì)末，大量反?，F(xiàn)象的涌現(xiàn)觸動(dòng)了經(jīng)典理論，并波及到它的基礎(chǔ)即經(jīng)典基本觀念，經(jīng)典物理學(xué)家雖然千方百計(jì)地設(shè)法修補(bǔ)理論框架，但是仍難以令人滿意(因?yàn)榉闯，F(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(shí)，便出現(xiàn)了所謂的物理學(xué)危機(jī)。一般說(shuō)來(lái)，舊科學(xué)觀念業(yè)已動(dòng)搖，新科學(xué)觀念尚未確立之時(shí)，就是科學(xué)危機(jī)的時(shí)期。危機(jī)是好事而不是壞事，它加速了舊科學(xué)觀念的改造和新科學(xué)觀念的確立，是科學(xué)革命的前夜，是科學(xué)家追尋科學(xué)理論基礎(chǔ)的英雄時(shí)期。在這個(gè)時(shí)期，那些具有清醒的哲學(xué)頭腦和敏銳的科學(xué)眼力的科學(xué)家，往往以迥然不同的思維方式看待問(wèn)題，以別具一格的科學(xué)方法解決問(wèn)題，另辟蹊徑，提出新科學(xué)觀念，并以此為基礎(chǔ)建造新的理論體系，這時(shí)科學(xué)革命便開(kāi)始了?？茖W(xué)的危機(jī)與革命時(shí)期，實(shí)際上也就是舊科學(xué)觀念從科學(xué)發(fā)展的正確指南轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)發(fā)展的嚴(yán)重桎梏之時(shí)。新科學(xué)觀念一經(jīng)確立，它又成為科學(xué)家的研究指南，指導(dǎo)科學(xué)家進(jìn)行新的常規(guī)研究。

在這里，我們也可以看到，科學(xué)革命的內(nèi)在動(dòng)力是實(shí)驗(yàn)和理論的對(duì)立統(tǒng)一，各理論體系之間的對(duì)立統(tǒng)一，后者集中表現(xiàn)在作為理論體系基礎(chǔ)的科學(xué)觀念的對(duì)立統(tǒng)一上。引人注目的是，各理論體系之間的對(duì)立統(tǒng)一愈益成為科學(xué)發(fā)展的不可忽視的巨大力量。

所謂科學(xué)革命，必然是指科學(xué)內(nèi)部的某種東西發(fā)生了變革。科學(xué)理論固然是科學(xué)的主要內(nèi)容之一，但它的層次似乎過(guò)低而且易變，用科學(xué)理論的變革來(lái)定義科學(xué)革命就會(huì)重蹈波普爾的覆轍。然而，用過(guò)高層次的諸如思維方式等哲學(xué)性的概念來(lái)定義科學(xué)革命也不合適，因?yàn)樗c科學(xué)的關(guān)系不十分密切直接，因?yàn)榭茖W(xué)革命畢竟不是思想革命或哲學(xué)革命。這樣，用處于思維方式和科學(xué)理論之間的中間層次的科學(xué)觀念(它是科學(xué)內(nèi)部的主要內(nèi)容之一)來(lái)定義科學(xué)革命就顯得比較恰當(dāng)，因?yàn)樗プ×丝茖W(xué)革命的實(shí)質(zhì)。隨著新科學(xué)觀念的提出，通過(guò)邏輯演繹等途徑，就可以建立起新的科學(xué)理論體系來(lái)。但是，科學(xué)革命并沒(méi)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(chǔ)，確定了舊理論作為一種相對(duì)真理的適用范圍。建立在新科學(xué)觀念之上的新理論不僅能容納舊理論所包含的許多知識(shí)，而且能容納舊理論所不能包括的“反?！敝R(shí)。不僅如此，舊的科學(xué)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(dú)有的統(tǒng)治地位，從以前的不正確的、與事實(shí)不符的殼體中解放出來(lái)，被賦予新的意義，它們?cè)械恼胬眍w粒被繼續(xù)保留下來(lái)，并作為從屬成分有機(jī)地融合在新科學(xué)觀念之中。在科學(xué)觀念、科學(xué)理論的變革過(guò)程中，科學(xué)的認(rèn)識(shí)論、方法論、自然觀，一句話，科學(xué)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(xué)革命下一個(gè)定義了：科學(xué)革命就是科學(xué)觀念的根本改造，與此同時(shí)，也伴隨著科學(xué)理論以及科學(xué)認(rèn)識(shí)論、方法論、自然觀等的更新。需要說(shuō)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(lái)，科學(xué)革命應(yīng)該是一種整體性的革命，而不是局部的變革，因此對(duì)于科學(xué)觀念的改造也應(yīng)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(ài)因斯坦的言論的啟發(fā)。列寧說(shuō)：“……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(lái)改造舊事物，盡可能少加以破壞?！?愛(ài)因斯坦談到：“誰(shuí)也沒(méi)有想過(guò)，整個(gè)物理學(xué)的基礎(chǔ)可能需嬰從根本上加以改造?！?此外，我們?cè)诳茖W(xué)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(yīng)新的形勢(shì)和需要。這種多義性似乎更符合我們賦予科學(xué)革命這一概念的含義和內(nèi)容，同時(shí)也強(qiáng)凋了科學(xué)革命既有創(chuàng)新，也有繼承的情形。

參 考 文 獻(xiàn)

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