淺談物理抽象思維的特點(diǎn)

謝會風(fēng)

中圖分類號：O4-0文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671-7597（2009）0110012-01

凡是以物理概念為思維材料，以物理判斷和物理推理的形式來反映物理事物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，達(dá)到對物理事物的本質(zhì)特征和內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識過程叫做物理抽象思維。物理抽象思維是物理思維的一種重要形式，許多物理問題的提出、物理概念的產(chǎn)生、物理規(guī)律的建立、物理理論的形成等都是物理抽象思維的結(jié)果，在這里主要談一談抽象思維的特點(diǎn)。

一、抽象性和概括性

物理抽象思維是在觀察、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過物理概念、物理判斷和物理推理的形式對已獲得的物理事實(shí)進(jìn)行加工處理而形成的對物理對象、物理現(xiàn)象、物理過程的本質(zhì)和規(guī)律的認(rèn)識。在這個(gè)認(rèn)識過程中，必須在思維中將物理事物的本質(zhì)屬性或特征與非本質(zhì)屬性或特征區(qū)分開來，從而舍棄非本質(zhì)屬性或特征，抽出本質(zhì)屬性或特征，此即物理思維的抽象性。所謂概括，就是在抽象的基礎(chǔ)上，把所有反映物理事物本質(zhì)的屬性結(jié)合為一個(gè)整體，形成關(guān)于物理事物的整體的和一般的認(rèn)識，進(jìn)而把這種一般的認(rèn)識推廣到同類事物，把握同類事物的共同性和一般性。

抽象性和概括性的統(tǒng)一，是物理抽象思維的一個(gè)重要特征，只有通過抽象和概括，才能形成物理概念；才能簡化物理對象，形成理想化的過程；才能在實(shí)驗(yàn)和理論分析的基礎(chǔ)上得出定量的物理規(guī)律。

二、邏輯性和系統(tǒng)性

邏輯性和系統(tǒng)性的辯證統(tǒng)一是物體抽象思維的又一主要特點(diǎn)。由于物理抽象思維是以物理概念、物理判斷和物理推理的形式進(jìn)行的思維，所以，它必須按照一定的形式、方法和規(guī)律進(jìn)行，此即物理抽象思維的邏輯性。抽象思維的不同階段有著不同的形式、規(guī)律和方法，在知性思維（從感性具體到思維抽象的思維活動(dòng)）階段，存在著形式邏輯的規(guī)律和方法，形式邏輯思維的主要規(guī)律有同一律、排中律和矛盾律。同一律是指在同一思維的過程中，每個(gè)概念和判斷必須具有確定的同一內(nèi)容；排中律是指在兩個(gè)矛盾判斷中只有一個(gè)正確；矛盾律是指在同一時(shí)間同一關(guān)系下，對同一對象所做的兩個(gè)矛盾判斷不能都正確。在具體思維（從思維抽象上升到思維具體的思維活動(dòng)過程）階段，存在著辯證邏輯的規(guī)律和方法，辯證邏輯的規(guī)律除包括對立統(tǒng)一規(guī)律、量變質(zhì)變規(guī)律和否定之否定規(guī)律。物理抽象思維的邏輯性是物理學(xué)科科學(xué)性的質(zhì)的表現(xiàn)，普通邏輯和辯證邏輯的規(guī)律是物理抽象思維的基本規(guī)律，思維不符合邏輯時(shí)得不出正確結(jié)論的。例如，把物體推一下使之運(yùn)動(dòng)，過一會兒將停下來，這一現(xiàn)象是人們常見的。亞里士多德由此得出：靜止是物體的自然狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)靠力維持。但伽利略卻用邏輯推理得出了相反的結(jié)論運(yùn)動(dòng)靠力來改變。在物理學(xué)中，電與磁、波與粒子等具有對立統(tǒng)一的關(guān)系；相變就是由于物體的溫度量變到一定程度而引起的變化；物理對象在宏觀低速時(shí)從牛頓力學(xué)，在宏觀高速時(shí)服從相對論力學(xué)，在微觀低速時(shí)服從量子力學(xué)。在相對論力學(xué)與牛頓力學(xué)之間，量子力學(xué)與牛頓力學(xué)之間，存在著否定之否定的關(guān)系。

物理抽象思維按照一定的邏輯形式的邏輯方法，遵從一定的邏輯規(guī)律或規(guī)則，在思維過程中總要形成對物理事物的系統(tǒng)的認(rèn)識，從而表現(xiàn)出系統(tǒng)性的特征。例如物理學(xué)中對力的認(rèn)識，先從各種具體的力開始，總結(jié)出物理學(xué)中存在四種相互作用力：萬有引力、電磁力、強(qiáng)相互作用力、弱相互作用力，在此基礎(chǔ)上，人們力圖將四種力統(tǒng)一起來，形成大統(tǒng)一理論。雖然至今還沒有完整的理論，但這種朝著系統(tǒng)的方向進(jìn)行思維活動(dòng)是滿足物理抽象思維系統(tǒng)性的要求的。

三、能動(dòng)性和間接性

物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，一般地說，每一個(gè)定律、定理都應(yīng)有很多實(shí)驗(yàn)事實(shí)作支持，在分析和概括大量事實(shí)的基礎(chǔ)上，形成物理概念，得出物理規(guī)律。但人們從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識，從觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果到物理理論，并不是一個(gè)被動(dòng)的過程，而是一個(gè)能動(dòng)的認(rèn)識過程。當(dāng)感性材料達(dá)到一定程度時(shí)，思維能動(dòng)的對這些材料進(jìn)行分析、概括、比較、分類、抽象、概括等，形成對物理事物的一般的和概括的認(rèn)識。另外，物理學(xué)研究往往是先提出問題（如在19世紀(jì)末20世紀(jì)初，物理學(xué)理論與當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的光電效應(yīng)、黑體輻射、原子的紅妝光譜、原子的穩(wěn)定性等實(shí)驗(yàn)事實(shí)發(fā)生矛盾，這就使人們提出了問題），然后，再搜尋事實(shí)，捕獲信息，立論解釋。因此，物理抽象思維是一種有目的的，能動(dòng)的思維活動(dòng)。

物理事物的本質(zhì)規(guī)律，有些隱藏在現(xiàn)象的背后，人的感官不能直接感知到，只有通過其他事物，借助于已有的知識和經(jīng)驗(yàn)，去認(rèn)識那些沒有直接感知過的，或者根本無法感知的事物，此即物理思維對物理事物的間接認(rèn)識。比如，我們通過電子衍射實(shí)驗(yàn)來認(rèn)識電子的波動(dòng)性，通過黑體輻射、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)來認(rèn)識光的粒子性。在物理學(xué)中，對于微觀客體的認(rèn)識、對于宏觀客體的認(rèn)識、對于高速運(yùn)動(dòng)客體的認(rèn)識等等，一般是間接進(jìn)行的。

物理抽象思維的能動(dòng)性和間接性相互結(jié)合、相互促進(jìn)，借助于已有的知識和經(jīng)驗(yàn)，使得我們能夠在對現(xiàn)實(shí)物理事物認(rèn)識的基礎(chǔ)上進(jìn)行蔓延式的無止境的擴(kuò)展和想象。特刊模型、物理假說的建立，物理知識的邏輯展開以及解決實(shí)際的物理問題，都是以物理抽象思維的能動(dòng)性和間接性及其相互作用為基礎(chǔ)和依據(jù)的。

四、線型性和精確性

人們是以點(diǎn)、線、面、體來比喻思維，認(rèn)為不同的思維有不同的特點(diǎn)。物理抽象思維是以物理概念、物理判斷、物理推理等形式進(jìn)行的思維，它往往沿著一個(gè)方向，力圖尋找一個(gè)非此即彼的結(jié)果，其結(jié)論是一步一步推得的，就好像數(shù)學(xué)中的一點(diǎn)到另一點(diǎn)，形成一條線，因此，是線型的（這一特點(diǎn)是錢學(xué)森教授首先提出的）。

例如：在牛頓力學(xué)中，由牛頓第二定律得出動(dòng)量守恒定律過程為：

根據(jù)牛頓第二定律有

由以上過程可以看出，這種物理推理是一步一步進(jìn)行的，因此，具有線型性。但我們需要說明，從歷史上看，動(dòng)量守恒定律是獨(dú)立發(fā)現(xiàn)的，其出現(xiàn)比牛頓定律要早。特別是由于本世紀(jì)近代物理學(xué)的發(fā)展，動(dòng)量守恒定律已成為物理學(xué)中最重要的基本規(guī)律之一，它的應(yīng)用范圍比牛頓定律更廣。這樣推導(dǎo)的目的只是便于人們接受和理解。

物理抽象思維的線型性也決定了當(dāng)條件正確和過程符合邏輯的情況下的思維的正確性和精確性。精確性是物理抽象思維的重要特征之一，因?yàn)槲锢韺W(xué)是一門定量的科學(xué)，我們研究物理問題時(shí)，不僅要做定性分析，而且要做定量研究，對物理概念和物理規(guī)律的最好表達(dá)方式是數(shù)學(xué)語言，對物理定律的推導(dǎo)要用數(shù)學(xué)方法，對物理過程的判斷要進(jìn)行數(shù)量級估計(jì)。因此，數(shù)學(xué)滲透于物理抽象思維的全過程，物理抽象思維是一種定量、精確地思維。