淺析物理假說及爭論在物理學(xué)發(fā)展中的作用

摘 要 通過分析歷史上經(jīng)典假說和爭論的例子，本文給出物理假說的概念、特征及提出原則，具體闡述物理假說及爭論這種研究方法在物理學(xué)發(fā)展過程中的不可取代的地位和作用，同時(shí)指出在物理教學(xué)中適當(dāng)介紹物理假說及爭論，對提高學(xué)生的物理素質(zhì)和培養(yǎng)創(chuàng)新能力有重要的作用。

關(guān)鍵詞 物理假說 爭論 研究方法 作用

中圖分類號：O4-09 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Physical Hypothesis and Debate of the Role in the Development of Physics

ZHANG Chunhong

（School of Physics and Electronic Science， Anshun University， Anshun， Guizhou 561000）

Abstract By analyzing the example of classical hypothesis and debate in history， this paper， the concept of physical hypothesis are given characteristics and put forward the principle， specific physical hypothesis and debate this kind of research method in physics the irreplaceable position and role in the process of development， and point out appropriate physical hypothesis and debate in physics teaching， to improve the physical quality and cultivate the innovative ability of students has an important role.

Key words physical hypothesis； debate； research method； role

1 物理假說的概念、特征及提出原則

物理假說是對新實(shí)驗(yàn)、新現(xiàn)象和新問題的不斷思考，并結(jié)合原來的物理學(xué)體系給出的大膽設(shè)想，是物理學(xué)進(jìn)一步發(fā)展的一個(gè)重要階段，是我們認(rèn)識未知世界的一個(gè)必然過程，是一種科學(xué)的研究方法。它是科學(xué)研究人員在觀察和實(shí)驗(yàn)材料的基礎(chǔ)上，根據(jù)科學(xué)原理和科學(xué)事實(shí)進(jìn)行理性思維的加工以后，對未知的自然現(xiàn)象及其規(guī)律所作的假定性解釋和說明。①如哥白尼的日心說、伽利略的慣性運(yùn)動(dòng)、麥克斯韋的位移電流假說、宇宙大爆炸說等，這些都是研究人員通過自己對新現(xiàn)象和新問題進(jìn)一步的思考，提出的假定性說明和解釋，它們是物理學(xué)理論形成的必經(jīng)之路。

每個(gè)物理假說的形成都有自己的演化過程，但物理假說的提出不是憑空想象出來的，它是經(jīng)過物理學(xué)家思考和加工出來的，有一定的理論依據(jù)，所以每一個(gè)假說的提出都有一定的特征：②（1）推測性；（2）科學(xué)性；（3）不確定性。物理假說的提出是人們認(rèn)識自然規(guī)律的關(guān)鍵的一步，它是對未知規(guī)律的假定性說明，所以它的提出要遵循以下原則：③（1）解釋性原則；（2）預(yù)見性原則；（3）可檢驗(yàn)性原則；（4）簡潔性原則。

2 物理假說及爭論在物理學(xué)發(fā)展中的作用

物理學(xué)取得的成果極大地豐富了人們對物質(zhì)世界的認(rèn)識，有力地促進(jìn)了人類的進(jìn)步。物理學(xué)對人類文明有著不可磨滅的功績，物理假說及爭論是物理學(xué)理論形成的前提條件，它是物理學(xué)家進(jìn)一步探索自然界本質(zhì)和規(guī)律的動(dòng)力和源泉。下面將從以下幾點(diǎn)說明物理假說及爭論在物理學(xué)發(fā)展中所起到的作用：

2.1 不同假說之間的爭論是獲得真理的前提條件

物理學(xué)的建立不可能是一帆風(fēng)順的，在它逐步成熟期間，少不了不同假說之間的爭論，這些爭論是獲得真理的前提條件。如關(guān)于光的本性問題的爭論。牛頓提出的光的微粒說和惠更斯提出的波動(dòng)說從不同的角度反映了光的本質(zhì)，兩種學(xué)說在更高的層次和更深的內(nèi)涵上得到了統(tǒng)一，即光具有波粒二象性。

2.2 不同學(xué)派的爭論是推動(dòng)物理學(xué)向前發(fā)展的催化劑

在認(rèn)識物理學(xué)中的客觀規(guī)律的時(shí)，由于受到認(rèn)知能力的限制，對同一問題假說的提出會(huì)有不同的觀點(diǎn)，這就促使不同學(xué)派之間通過大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，逐步減少其中假定性成分，不斷向科學(xué)理論過渡。如笛卡爾學(xué)派和萊布尼茨學(xué)派之間就衡量運(yùn)動(dòng)物體的功效問題發(fā)生的一場奇特爭論。迪卡爾認(rèn)為功效正比于速度；萊布尼茨認(rèn)為功效隨速度的平方而變化。這場爭論持續(xù)了半個(gè)多世紀(jì)之久，兩者的觀點(diǎn)都是對的，他們只是從不同角度對同一問題進(jìn)行了分析。④

2.3 不同學(xué)者之間的爭論是物理學(xué)騰飛的翅膀

對同一物理問題，由于學(xué)者看問題的角度不同，思考方式各異等原因，必然導(dǎo)致學(xué)者之間得出不同的結(jié)論，這些結(jié)論不可避免地存在爭論。于是這些爭論便促使學(xué)者千方百計(jì)地從各個(gè)方面解決這些爭論所存在的問題，從而推動(dòng)物理學(xué)的騰飛。亞里士多德認(rèn)為：物體下落速度和重量成比例，后來伽利略通過著名的比薩斜塔實(shí)驗(yàn)證明亞里士多德觀點(diǎn)的錯(cuò)誤性。伽利略還更正了亞里士（下轉(zhuǎn)第66頁）（上接第40頁）多德統(tǒng)治人們2000多年的錯(cuò)誤觀點(diǎn)：力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。伽利略通過理想斜面小車實(shí)驗(yàn)得出：力是改變物體運(yùn)動(dòng)的原因，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。不同學(xué)者之間的爭論暴露了各種物理觀點(diǎn)及假說的缺陷，促使人們做進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，在新事實(shí)基礎(chǔ)上對原有物理假說加以及時(shí)修正，由此推動(dòng)了物理理論的發(fā)展、完善。

2.4 即使錯(cuò)誤的物理假說也有它存在的價(jià)值

錯(cuò)誤的哲學(xué)含義是指與客觀實(shí)際不相符合的認(rèn)識。錯(cuò)誤的產(chǎn)生有主觀和客觀兩種原因。錯(cuò)誤與真理構(gòu)成認(rèn)識過程中的一對矛盾，它們的對立既是絕對的又是相對的，并在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。人們對真理的把握有時(shí)是在一系列相對的錯(cuò)誤中實(shí)現(xiàn)的，只要正確地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和吸取教訓(xùn)，錯(cuò)誤就往往是走向真理的先導(dǎo)，所以錯(cuò)誤的假說也是通向真理的必經(jīng)之路，在物理學(xué)發(fā)展過程中那些即使后來被證明是錯(cuò)誤的假說，也有它存在的意義，它對物理假說過渡到科學(xué)理論起到了非常積極的作用。錯(cuò)誤假說物理學(xué)理論的形成過程用圖1表示。例如熱質(zhì)說是一種錯(cuò)誤和受局限的科學(xué)理論，當(dāng)時(shí)可以用來解釋發(fā)現(xiàn)的大部分熱現(xiàn)象，如物質(zhì)溫度的變化是由于吸收或放出熱質(zhì)引起的，但無法解釋摩擦或碰撞生熱的現(xiàn)象。正是由于有了這些互相矛盾的現(xiàn)象，科學(xué)家們才費(fèi)盡心思尋找錯(cuò)誤之處。焦耳在1840年進(jìn)行多次導(dǎo)體發(fā)熱的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其發(fā)熱量和電流的平方成正比，并于1843年提出了熱只是一種能量的形式。直到19世紀(jì)中葉，還不斷有人用熱質(zhì)說觀點(diǎn)反對焦耳的研究結(jié)果。直至19世紀(jì)40年代，建立了能量守恒和轉(zhuǎn)化定律，熱質(zhì)說才徹底被拋棄。

2.5 重大假說的提出在物理學(xué)發(fā)展中具有劃時(shí)代的意義

在物理學(xué)發(fā)展史上，重大假說的提出，對推動(dòng)物理學(xué)科甚至整個(gè)自然科學(xué)的發(fā)展，具有劃時(shí)代的意義。例如，在很長的時(shí)期內(nèi)，科學(xué)家和哲學(xué)家們都認(rèn)為一切自然過程都是連續(xù)的，并以此作為科學(xué)研究的一個(gè)基本理論思想。“自然界沒有飛躍”，這是萊布尼茨的名言。連續(xù)性原理自提出以來，一直被學(xué)者們所推崇，并以各種方式重復(fù)著，似乎間斷性同科學(xué)是格格不入的。而20世紀(jì)初普朗克提出了能量量子化假說，這是第一次提出了能量不連續(xù)的概念，它不僅為20世紀(jì)的物理學(xué)提出了嶄新的觀念，而且在人類認(rèn)識史上引起了一次革命性的變革。再如電子的發(fā)現(xiàn)打破了“原子是物質(zhì)結(jié)構(gòu)的最小單元”的觀念，它使人們對物質(zhì)世界的認(rèn)識向前邁進(jìn)了一大步，可以說它是原子論歷史上最大的革命性發(fā)現(xiàn)，它使人類認(rèn)識進(jìn)入了新的大變革時(shí)代，即量子理論時(shí)代。

3 總結(jié)

通過以上分析、討論，我們可以清楚地看到，假說及爭論在物理學(xué)發(fā)展中起到了重要的作用。物理假說及爭論是物理學(xué)發(fā)展過程的一種形式，是進(jìn)行科學(xué)研究的一種重要的方法。正是有了假說和爭論，物理學(xué)大廈才能建立起來，物理學(xué)才能不斷向前發(fā)展，所以我們要鼓勵(lì)假說和爭論。在物理學(xué)未來的發(fā)展進(jìn)程中，假說和爭論將會(huì)繼續(xù)顯示出它對物理學(xué)所起的巨大作用。

注釋

① 王瑞旦，宋善炎編著.物理方法論[M].中南大學(xué)出版社，2002.

② 田賀.物理假說及爭論在物理發(fā)展中的作用[J].知識力量·教育理論與教學(xué)研究，2010.

③ 謝潮涌，張新海.物理假說的特征及其對物理學(xué)發(fā)展的意義[J].教學(xué)與管理·理論版，2007.7：90-91.

④ 弗·卡約里.物理學(xué)史[M].廣西師范大學(xué)出版社，2008.