創建富有哲理的物理課堂

張傳香

摘 要： 新的課程標準在追求知識與技能的同時，更加重視情感態度與價值觀，而高中物理學中蘊涵深刻的哲學思想，很多定理都富有哲學魅力。因此，在物理課堂教學中滲入哲學的思想，既有助于學生理解物理問題，更有助于學生樹立正確的價值觀和世界觀，掌握研究和處理問題的哲學方法。本文將高中物理學教學內容和哲學思想有機結合起來，用確鑿的事實資料和豐富的典型例子介紹了哲學思想在高中物理學中的體現。

關鍵詞： 物理學 哲學思想 高中物理教學

物理學與哲學的關系最為密切，也最為和諧，像愛因斯坦、波爾這樣偉大的物理學家，其實也是偉大的哲學家。唯物辯證的觀點，矛盾的思想，抓住主要矛盾，忽視次要矛盾等哲學思想在物理研究中都體現得淋漓盡致。古希臘悠久的哲學思想是近現代物理學發展的源泉，牛頓力學的建立、麥克斯韋電磁理論的提出、相對論的出現、量子理論的創立及基本粒子理論的發展都是建立在西方理性邏輯思維和注重因果關系的哲學思維基礎之上的。高中物理學中蘊涵深刻的哲學思想，很多定理都富有哲學魅力，同時，新的課程標準在強調知識與技能的同時，更加重視情感態度與價值觀。在物理課堂教學中滲入哲學思想，既有助于學生理解物理問題，更有助于學生樹立正確的價值觀和世界觀，掌握研究和處理問題的哲學方法。現將高中物理學中的部分哲學思想總結如下。

1.世界的本原是物質，世界是統一的物質世界的觀點

高中物理學研究的對象就是一個豐富的物質世界，大到宇宙天體，小到電子、質子、中子、光子等基本粒子；從有形物體，到無形的電場、磁場、電磁場、引力場等各種形式的場，都是物質的。人們根據對宇宙射線的光譜分析及對隕石和從月球取來的巖樣分析，證明其他天體同地球上的物質一樣，都有一定的物質結構，都存在于一定的系統中，六十年代3°k微波背景輻射的發現，進一步證明星系際并非空無一物，而且充滿了有“光”有“熱”的物質。現代物理學還證明，充滿宇宙太空的實物粒子和場在物理特性上雖有差異，但場和實物粒子一樣是客觀存在的，場和實物粒子是自然界物質已知的兩種基本形態。物質世界是無限的，對物質的認識是沒有盡頭的，二十世紀初以來，人們認識到基本粒子并不基本，科學正在探索一個新的層次——夸克（層子）；并利用高能加速器正在核反應中制造出了反氘核和反氦核等反物質，反物質同樣是物質的一種具體形態。

2.物質是運動的觀點

運動是物質的根本屬性，高中物理學所研究的一切事物都在運動。地球不僅在自轉，而且以每秒29.8公里的速度圍繞太陽公轉。太陽又帶著所有太陽系的星體，以每秒250公里的速度，繞著銀河系的中心轉動。整個銀河系又在廣袤無垠的宇宙空間中疾馳。不僅如此，恒星的結構形態也不是固定不變的，例如北斗星座七顆星的排列位置，在五萬年前和五萬年后，都與現在的北斗七星圖形不同。在微觀領域，一切事物內部的分子、原子、基本粒子也都在不停地運動著，有許多基本粒子，從出生到“衰變”或“湮滅”，只有幾百億甚至幾萬億分之一秒，運動的速度非常之快，實在稱得上是“瞬息萬變”。即使是電磁波都無法從其中逃逸出來的“黑洞”，在其內部也并不是一切運動都停止了，近代“黑洞”理論認為：“黑洞”的溫度會升高，蒸發會加快，以致引起爆炸。

3.抓住事物的主要矛盾或矛盾的主要方面原理

在高中物理學習中的抽象思維就是集中突出這一哲學思想的重要表現。抽象思維在物理學中的集中應用是理想化的方法：建立理想模型和理想實驗。力學上所研究的只有一定質量而沒有一定形狀和大小的“質點”，在任何外力作用下都不能發生任何形變的、絕對硬的“剛體”，以及“理想的擺”（即“單擺”或“數學擺”），流體力學中所研究的沒有黏滯性的、不可壓縮的“理想流體”，分子物理學中所研究的分子本身的體積和分子間的作用力都可以忽略不計的“理想氣體”，電學上所研究的沒有空間大小的“點電荷”，光學中所研究的能夠全部吸收外來電磁輻射而無任何反射和透射的“絕對黑體”，研究的溶質與溶劑混合時，既不放熱又不吸熱的“理想溶液”，這些都是“理想模型”。

4.矛盾的同一性和對立性原理

矛盾是指事物之間或事物內部各要素之間的對立和統一。同一性和斗爭性是矛盾對立面之間的兩種基本關系，高中物理中的楞次定律便是這一原理的范例，楞次定律的表述可歸結為：“感應電流的效果總是反抗引起感應電流的原因。”結果與原因產生了矛盾。這是事物矛盾運動的對立和統一在物理學中的具體表現。感應電流的效果和引起感應電流的原因雙方相互依存，感應電流的效果和引起感應電流的原因雙方在原磁通量的變化的條件下共處于一個統一體中；感應電流的效果和引起感應電流的原因雙方相互貫通，即感應電流的效果和引起感應電流的原因雙方包含相互滲透和相互轉化的趨勢。感應電流的效果總是反抗引起感應電流的原因雙方相互離異、相互排斥的性質和趨勢體現了矛盾的斗爭性。沒有感應電流的效果總是反抗引起感應電流的原因就沒有這種效果和原因的同一性，感應電流的效果和引起感應電流的原因的同一性是以差別和對立為前提的。感應電流的效果和引起感應電流的原因的同一性中包含反抗性；反抗性寓于感應電流的效果和引起感應電流的原因的同一性之中。感應電流的效果總是反抗引起感應電流的原因是絕對的，而感應電流的效果和引起感應電流的原因同一性是相對的。

5.原因和結果的普遍性原理

原因和結果是揭示客觀世界中普遍聯系的前后相繼、彼此聯系的哲學范疇，因果關系是現象之間的內在聯系：當一個現象存在另一個現象必定出現，引起某種現象的現象是原因，由原因的作用引起的現象是結果。例如，月球對地形萬有引力的作用是海洋發生潮汐的原因，海洋潮汐是月球對地球的引力作用引起的結果。觸電使人窒息，觸電使人窒息的原因，人窒息是觸電的結果。耳膜的振動能引起聽覺，耳膜的振動是引起聽覺的原因，引起聽覺是耳膜的振動的結果。電荷的定向移動形成電流，電荷的定向移動是形成電流的原因，形成電流是電荷定向移動是結果。磁鐵之間的相互作用是通過磁場發生的，磁場是引起相互作用的原因，磁鐵間的相互作用是磁場產生的結果。加熱是水變成蒸汽的原因，水變為蒸汽是加熱的結果。重核裂變是產生新物質的原因，產生新物質是重核裂變的結果。在電磁感應現象中，磁通量的變化產生了感應電流，磁通量變化是原因，產生感應電流是結果。

6.量變和質變的辯證關系原理

量變和質變是事物發展的兩種狀態、兩種表現形式，它們相互滲透、相互轉化而且普遍存在。例如，恒星從形成到毀滅，是一個總的量變過程，但要經過引力收縮、主序星、紅巨星、致密星等幾個階段，這幾個階段都有部分質變。最后發生質變，即發生超新星爆發形成中子星，或成為黑矮星，或成為黑洞。而原子核裂變時的鏈式反應則是質變中量的迅猛擴張，核聚變過程也是如此，三個氘原子聚變為氦原子，放出一個質子和一個中子，同時放出21.6百萬電子伏的能量；當氘的等離子體達到一億度并被約束一秒以上時，聚變就能連續發生，這時大量的氘迅速變為氦，氦的量迅速增長，同時放出大量能量。又如，宇宙中物體運動速度的變化，能引起運動軌道的質變，從地球上拋射物體的速度小于每秒7.9公里時，只能在地面上沿彈道飛行；當運動速度達到第一宇宙速度（每秒7.9公里）時，則繞地球做橢圓軌道運動，成為地球衛星；當運動速度達到第二宇宙速度（每秒11.2公里）時，拋射物體便離開地球成為繞太陽運行的一個行星；當運動速度達到第一宇宙速度（每秒16.7公里）時，拋射體就可脫離太陽系在宇宙太空中遨游。

總之，高中物理學中的哲學思想及相應例子還有很多，我們要繼續挖掘，并在物理課堂教學中有效滲透，為培養文理兼長、德才兼備的高素質人才奠定堅實的基礎。

參考文獻：

[1]韓樹英.通俗哲學.中國青年出版社，1982.

[2]海森伯著.范岱年，譯.物理學和哲學.商務印書館，1981.