狭义相对论的基本原理范文

导语：如何才能写好一篇狭义相对论的基本原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

相对论果真如此难教吗？笔者在教学实践中对此进行了深入思考和探索，大胆作出一些改革尝试，取得较好的效果.

1教材重组的设计思想

我们的做法主要是将原教材(普通高中课程标准实验教科书物理选修3-4人民教育出版社)针对中学生进行量身改造，尽量贴近认知规律，以降低教学难度.

1.1单刀直入主题，弃“宾”而突出“主”

有一些众所周知的事实：婴幼儿学说话，没有人会从语言发展的历史教起；中国儿童学写汉字，没有老师会从甲骨文、篆、隶、楷文字发展历史讲起.基于这一道理，我觉得给中学生讲相对论时，从相对论如何产生的历史背景等讲起这种做法并不恰当.

纵观现有相对论教材，从大学到中学无一不是沿着理论发展的历史和背景、重大实验及相对论的两条基本假设这一线索，从伽利略经典相对性原理到麦克斯韦电磁理论，然后又是对光速问题的探索，最后爱因斯坦提出新理论，循序渐进，花费不少篇幅，相对论才终于开了场.接着才讲时空变换，时空的相对性…….

这样的教材编排系统性强，合乎逻辑.但是学生听得很陌生，尤其中学生如同云里雾里，一开头就产生不得要领的感觉.这是因为前面开始的一些内容都是“宾”，一开头“宾”暄闹得很，相对论的关键要害在哪里？按学生的心理他们急切想知道相对论究竟是怎么回事.可是这个“主”却迟迟不出场.另外，那些历史背景渊源也是中学生所不熟悉、不太理解的东西，徒然又增加了许多困难.

为此，本人对这部分教材的处理是暂时先撇开了课本开头(第一节)的许多内容，在针对新课题基本概念作必要的铺垫后立即单刀直入，让学生对狭义相对论核心思想从一开始就有一个具体的认识，从而激发进一步求知的欲望.尔后，逐步展开各节内容.至于物理学史上有关背景材料，可适当参插其间加以介绍.

1.2通过实例，设置情景，引出相对论两个基本原理

原教材是先托出两个基本原理，然后运用于实例；我们认为倒过来处理更有利.

1.3分散难点，将狭义相对论的两个基本假设分在两节课中教

原教材把狭义相对论的两个基本原理放在一起介绍，学生只能得到一个抽象模糊的认识.为使学生形成较深入具体的认识，可将两个原理分开安排在两堂课中进行.每堂课突出一个重点，通过具体实例情景，形成正确认识.而后一堂课又可对前堂课实行滚动教学.

1.4既不用洛伦兹变换公式，又尽量避免结论直接托出，力求自然而有逻辑地推理

原教材将“长度的相对性”放在“时间间隔的相对性”之前，两个公式是直接托出来的.我们将两者交换次序，两公式可从实例中自然导出.

详见下文.

2具体实施安排

2.1第一课时：光速不变原理和同时的相对性的引出

(1)简单引言，激发学生探究的欲望.

(2)复习旧知——惯性参考系、坐标系(一维)；

讲授新知——“事件”及其数学描述.

(3)提出实例：如图1，相对于地面以高速v(与光速c相差不太大)匀速直线运动的车厢.表达车厢参照系的坐标轴用沿车厢运动方向的x′轴，表达地面参照系的坐标轴用同方向的x轴.现在车厢中点处打开一个灯，此事件在x′系中记为(x0′，t0′)，在x系中记为(x0，t0).光传到车厢的后壁1和前壁2，这两个事件在x′系中记为(x1′，t1′)和(x2′，t2′)，在x系中记为(x1，t1)和(x2，t2).

对车厢中的观察者来说，中点x0′到前后两壁x2′、x1′距离相等，光的传播速度c相等，所以两个方向的光传播时间相同，即光同时到达后壁和前壁，t1′=t2′.

对于地面观察者来说，由于x0与x1、x2距离不等，对于光传到箱壁的两事件有着两种不同的看法：

看法1：认为光到达前、后壁的传播时间相等：

t1-t0=t2-t0=；

光沿前后方向传播速度不同，分别为c+v和c-v；传到前后壁的距离分别是

x0-x1=(c-v)，

x2-x0=(c+v).

看法2：前、后传播距离不等，光速相等，传播时间不等：

x0-x1=c1，

x2-x0=c2，

显见1＜2，光先到后壁.

这第一种看法认为时间不随参照系而变，是绝对的；不同参考系中光速不等.仅学过伽利略、牛顿所创立的经典力学的人会普遍持这样的观点.

第二种看法认为时间与所在参照系相关，是相对的；而光速是绝对的，不随参照系而变.这样的认识便是狭义相对论的观念了.

(4)归纳：狭义相对论的基本假设之一——光速不变原理

(5)巩固、强化：利用课本例题、思考讨论题、问题与练习中的题，引导学生运用狭义相对论光速不变原理去分析，反复练习形成相对论思惟习惯，与传统思惟习惯划清界线，从而建立“同时”的相对性观念.知道在一个惯性参照系中不同地点同时发生的两个事件，在与之相对运动的另一些惯性参照系中是不同时的.

本课最后可简要介绍有关光速不变的实验证据，迈克尔孙实验.机械波的传播速度是以介质为参照系的，光则不同，它可在真空中传播而无需介质，这就使光的传播速度无需参照物，即不随参照系改变.在历史上曾设想用一种虚拟的介质——以太来确定光速，或以光源为参照来确定光速，种种想法均为实验事实所否定.

2.2第二课时：狭义相对性原理(物理定律的绝对性)、测量的绝对性和相对性时间间隔的相对性

学生在掌握了光速不变原理后可以说已有一只脚跨进了狭义相对论之门了，学习积极性很高，有进一步求知的欲望.本节课要求学生另一个脚也跨进狭义相对论的门槛.

(1)复习回顾上一节知识要点：光速不变，是绝对的；“同时”是相对的.

(2)指导学生阅读课本上引用伽利略《关于两个世界的对话》中对船舱里观察到的现象的一段生动描述，经伽利略总结、爱因斯坦推广得狭义相对论的另一个基本假设——相对性原理：在一个惯性参照系内进行的任何力学的、热学的、电学的、光学的实验都不能显示出该惯性参照系相对于别的惯性参照系的运动情况.或可表述为：在不同惯性参照系中，一切物理定律都是相同的.亦即物理定律具有绝对性.

(3)讲授一个简单的新概念：把与物体相对静止的(或可认为与物体固连在一起的)参照系称为“本征参照系”，记为S0.

提出问题：在本征参照系S0内对该物体进行长度、质量、能量或该物所在处的时间进行测量时所得结果会与S0相对其它参照系(例如地面)的运动情况相关吗？

根据狭义相对性原理，在S0内对物体的诸多测量与S0相对其它惯性参照系运动情况无关，是不变量，或者说是绝对的.我们不妨称之为固有量或静止量.

向学生指出，狭义相对性原理决定了物体及过程的一些不变量，有了固有长度、固有时间、静质量、静能量等概念.如果没有这一条原理，即在S0中的测量与外界其它惯性系运动有关的话，那么本征参照系中测量的结果将“不知如何是好”，这显然不合理.

(4)再次提出新问题：上述物理量如果在与物体相对运动的惯性系(非本征参照系)中测量，所得结果又怎样呢？与固有量数值相同吗？

例：爱因斯坦思想实验.如图2-a，一车厢底部有静止光源竖直向上发射一个光脉冲信号到达顶部的水平平面镜上，反射后竖直向下回到原发光处.设车厢高度为h，从光信号发出到返回，其时间间隔记为.显然，=2hc.

①问：若车厢相对于其它惯性参照系(例如地面)静止或以某一速度作匀速直线运动，测得的时间间隔会有不同吗？

光源相对车厢静止，车厢参照系即为本征参照系；光信号发出和返回这是同一地点发生的两个事件，是固有时间，所以不随车厢与其它参照系的相对运动而改变.

②设此车厢相对于地面以高速v(与光速c相差不太大)水平匀速直线运动，从地面参照系看来，光信号从发出到返回时间间隔等于吗？

因光源相对地面运动，地面参照系不是本征参照系，在地面参照系中，两事件发生在不同地点，如图2-b所示，光的路径为折线.两事件的时间间隔记为，不妨称为相对时间.现在要计算.

比较以下两种计算结果：

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>.

让学生判断两种计算的正确与错误.显然a)违背光速不变原理，是错误的.

由b)不难得到：

=1-v2c2.

这一结果虽是从个例中得到，但却具有普遍意义.

(5)归纳：时间间隔的相对性

某惯性系中同地发生的两事件的时间间隔是个不变量，叫固有时间.在其它与之相对运动的惯性系中，该两事件的时间间隔总大于固有时间，并随v的增大而增大.

(6)安排例题、练习题.

在中学课本上，上述公式是直接托出的.这里用爱因斯坦思想实验进行推导笔者认为有两点好处：

①作为例题可让学生对狭义相对论的两条基本原理的具体运用有进一步的领会，也有利于对时间间隔的相对性的理解.后课对前课实现滚动式教学；

②先导出时间间隔相对性公式，然后长度的相对性公式也可推导，而不是直接托出.尽管这样做算不上是严格意义上的推导，但从中学教学实际出发这样处理还是合适的，从认知方法来看应当是允许的.而事事讲严密将使实际教学难以开展.

2.3第三课时：长度的相对性

本节课打算继续引导学生运用狭义相对论的基本原理和已有结论去导出长度相对性的公式，并能充分理解这一结果.

(1)复习：狭义相对论的基本原理、“同时”的相对性、时间间隔的相对性.

(2)提出问题1：在平直轨道上有一车厢，一水平直杆静止于车厢中.如图3-a，在车厢参照系S′系中杆两端坐标分别为x1′、x2′，则杆长l0=x2′-x1′.在车厢相对地面静止以及相对地面匀速直线运动两种情况下，车厢内测量结果l0会有所不同吗？

车厢参照系S′与杆相对静止，是本征参照系，所测得长度l0是固有长度，与外部其它参照系的相对运动无关，是不变量.

(3)提出问题2：若车厢相对地面以高速v匀速直线运动，在地面参照系中测量该直杆的长度，所得结果仍是l0吗？

设地面参照系S，其x轴与杆平行，在x轴上取定点P，其坐标为x0.考虑杆端2经过P点这一事件，在S系中记为(x0，t2)，在S′系中记为(x2′，t2′)，见图3-b.再考虑杆端1经过P点这一事件，在S系中记为(x0，t1)，在S′系中记为(x1′，t1′).见图3-c.

在S系中，两事件发生在同一地点P，时间间隔t1-t2=，为固有时间，杆子长度应为l=v；

在S′系中，两事件发生在杆两端，时间间隔t1′-t2′=，不是固有时间，但长度

v·=x2′-x1′=l0是固有长度，

比较l和l0，可知l=l0=l01-v2c2.

(4)长度相对性公式的意义

(5)练习

(6)时空相对性的验证、相对论的时空观

2.4〈第四课时〉〈第五课时〉：狭义相对论的其它结论广义相对论简介

3狭义相对论小结

(1)无论在本征参照系中还是在非本征参照系中进行物理测量和实验，①所得物理定律都相同；②光速不变.

(2)在本征参照系中进行物理测量和实验，所测得的长度、时间间隔、质量、运动速度、电场强度、磁感应强度、动量、能量等物理量是确定的值，与它相对别的参照系的运动情况无关.而在非本征参照系中测量所得值与它们相对运动情况有关.相对速度越大，长度越短，时间间隔越长，质量(从而动量、能量)越大.

4结束语

相对论是近代物理的基础理论，以往一直编排于大学物理教材中.2002年相对论第一次编入中学物理课本，当时作为选学内容而不作为高考要求.三年后江苏省高考大纲又首次将它列入选修科的考试范围内.这一方面体现了随时展中学教材与时俱进；另一方面相对论作为代表先进生产力的先进文化，也使中学物理教材体现了三个代表的重要思想.

篇2

【关键词】牛顿——梁氏定律；梁氏变换；牛顿——梁氏力学；梁氏相对论

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. 对经典力学的思考

经典力学是实验科学，其概念、方程、定理、定律、原理等等都直接来源于实验（实验可重复，实验结果可观测）。牛顿力学引入不可观测（找不到）的惯性系和不可测量（不可作实验检验）的惯性力是错的，不是实验科学的概念。经典力学理论之公理只有一条，即牛顿——梁氏定律。经典力学之基本方程（即数学基础）是牛顿——梁氏定律数学表达式，经典力学之基本定理是动量定理、动量矩定理和动能定理（这些定理的数学表达式均由基本方程导出），这样的经典力学称为普适经典力学或牛顿——梁氏力学。普适经典力学适用于任何一个参照系，地面参照系S上的经典力学称为S上的普适经典力学（其基本方程是牛顿——梁氏定律在S上的表达式F=ma ，此式被迄今物理学误认为是牛顿第二定律表达式〔1〕），相对于S匀速平动的参照系Sv上的经典力学称为Sv上的普适经典力学（其基本方程是牛顿——梁氏定律在Sv上的表达式Fv=mav，相对于S变速运动的参照系S`上的经典力学称为S`上的经典力学（其基本方程是牛顿——梁氏定律在S`上的表达式 F`=ma`），天宫一号实验室S*上的经典力学称为S*上的普适经典力学（其基本方程是牛顿——梁氏定律在S*上的表达式 ΣFi=ma*）。若将F=ma ， F=mav ， F`=ma`和ΣFi=ma*统一表为F合=ma 合（即质点所受合力等于质点质量乘以质点加速度），则牛顿——梁氏定律表达式就是F合=ma 合 。因此，迄今物理学将S上的经典力学称为牛顿力学成为历史性错误。牛顿力学基本定律只有一条牛顿第二定律，因其基本方程 F=ma 与牛顿第一、三定律无关，故牛顿第一、三定律不是牛顿力学之公理。公理愈少的理论体系愈好。值得指出，经典力学的应用其实就是牛顿——梁氏定律的应用， F=ma 的应用被误认为是牛顿定律应用，天空一号上的质量测量实验被误为是牛顿定律实验。还值得指出， Fv=mav证明伽利略相对性原理不成立（随之狭义相对性原理不成立）；因为实验方程 包含 ，所以 反映的物理定律不能称为梁氏定律而只能称为牛顿——梁氏定律，随之经典力学不能称为梁氏力学只能称为牛顿——梁氏力学（又称普适经典力学，其中普适之意不言自明）。到此可见，牛顿——梁氏力学才是名符其实的实验的经典力学。

2. 对时空理论的思考

以时间空间变换式（简称时空变换〔2〕）为基本方程（即数学基础）的理论称为时间空间理论，简称时空理论。洛伦兹变换是两坐标系（参照系）相对匀速平动的时空变换，因此狭义相对论是匀速平动情况的时空理论（简称为匀速平动时空理论或匀速平动相对论）。两坐标系的普遍的相对运动是变速运动，于是梁氏发现了变速运动情况的时空变换——梁氏变换〔2〕，以梁氏变换为基本方程的时空理论称为变速运动情况的时空理论，简称为梁氏时空理论或变速运动相对论或梁氏相对论。洛伦兹变换和梁氏变换（以及超光速梁氏变换）均可由光速不变性原理推导出来，说明时空理论基本原理（公理）仅一条光速不变性原理。由时空变换导出钟慢关系式、尺缩关系式、质速关系式、质能关系式、能量动量关系式等等有无实际意义（称为物理意义）均由光速不变性原理有无物理意义来决定。因为物理学是实验科学，物理学理论（例如牛顿力学）之公理（例如牛顿第二定律）必须是可作实验检验的公理（不符合公理可以不证明之说），可见牛顿第二定律是实验定律（误认为牛顿第二定律是理想定律而不是实验定律成为历史性错误）。无法证明光速不变性原理（找不到实验证明，也找不到数学证明），因此时空理论肯定没有物理意义，其数学意义是有的，数学理论之公理不用证明，例如欧氏几何、非欧几何只有数学意义而无物理意义。到此可见，时空理论（相对论）不是物理理论而本质是数学理论。值得一提，广义相对性原理不是物理学原理（无实验依据），等效原理同样不是物理学原理（爱因斯坦用理想实验证明等效原理成立，其实是用“理想实验”概念偷换物理学的“实验”概念，爱因斯坦无道理将惯性力说成引力随之将广义相对论说成引力论）；另外，广义相对论构不成逻辑体系，不但不成物理学理论，而且不成数学理论。到此可见，爱因斯坦的地位比牛顿（世界最伟大的自然科学家）低一个层次是合理的，将爱因斯坦说成“人类宇宙中有头等光辉的一颗巨星”不成立（评价过高）。另外，值得一提，怀疑一种理论，首先应思考其公理，再到基本方程（凭空想出来的方程——例如爱因斯坦重力场方程，根本没有意义），再到其他（例如概念，爱因斯坦用理想实验或称思想实验证明的同时性的相对性完全没有实际意义即物理意义）……。还值得一提，梁氏将梁氏相对论称为普适相对论意在强调变速运动的普遍性，将普适相对论称为爱氏——梁氏相对论意在借爱因斯坦这位假神促使人们相信梁氏变换，其实狭义相对论就是爱氏相对论，普适相对论就是梁氏相对论。

3. 对重力理论的思考

众所周知，地球附近的物体的重力就是地球的吸引力或其一个分力，万有引力定律是重力理论的唯一基本定律。我们将哥白尼日心说推广为宇宙旋转说：地球绕太阳转，太阳系绕银河系中心转，银河系中心绕银河系集团中心转，……。于是，我们可以说明地球附近的物体其重力虽然是宇宙所有其他物体对它的吸引力之合力，但是太阳对它的吸引力恰好提供它跟随地球公转所需向心力、银河系中心对它的吸引力恰好提供它跟随银河系中心绕银河系集团中心公转所需向心力，……，因此它的重力只能由地球吸引力产生。同理，月球上物体的重力只能由月球吸引力产生。根据万有引力定律和力的分解，很容易得到地球附近各种参照系上的重力场场强方程，这些方程表明上述参照系S、Sv和S`上的重力场场强（即重力加速度），分别为 g、gv和g'且gv≠ g'≠g （此不等式反映了重力加速度的相对性）。重力加速度的相对性导致物体重力的相对性：质量为m的同一物体，对S、Sv、和 S`而言有不同的重力，分别为 mg、mgv 和mg'。迄今物理学没有认识到重力加速度的相对性和物体重力的相对性，误认为同一物体不管在S上还是在Sv上还是在S`上的重力都一样。这一错误导致引入惯性力这种鬼力，于是有所谓质点相对运动动力学基本方程，于是误导爱因斯坦将数学当成物理学。

4. 梁氏相对论的应用

经典力学的应用，归根结底是牛顿——梁氏定律的应用（本文文献〔1〕有几个应用之举例，天空一号上的抛体运动是运动学）。梁氏相对论的应用，归根结底是梁氏变换的应用。应用梁氏变换可解释双生子佯谬、转动参照系上钟慢、 μ子实验、1971年原子钟环球飞行实验、光谱线红移和本文文献〔1〕中设想王亚平带原子钟环球飞行实验，都证明动钟变慢；应用梁氏变换可解释迈——莫实验、水星近日点运动、火车进入隧道的争论、转动参照系上尺长，转盘圆周率大于π ，都证明静尺缩短。文献〔2〕应用梁氏变换给出了双生子佯谬、 μ子实验、1971年原子钟环球飞行实验、水星近日点运动、光谱线红移、迈——莫实验、火车进入隧道的争论、光线弯曲和平面弯曲的数学解释，显示了梁氏相对论是比狭义相对论更普遍和更好的相对论。

5. 结论

（1）牛顿——梁氏定律是经典力学唯一基本定律，它导致了牛顿力学的修正，随之要改写经典物理学史。

（2）梁氏变换是最普遍的时空变换，它导致了爱因斯坦相对论的修正，随之要改写近代物理学史。

6. 后语

梁氏希望世界物理学家以本文及本文文献〔1〕〔2〕来思考牛顿——梁氏定律和梁氏变换，公开发表评论，欢迎推倒它从而制止来自中国大陆（广西桂平市）的物理学大地震。

参考文献

[1] 梁尺峰，从天宫一号实验想到转动参照系上的实验，《中国教育与教学研究》杂志，2013年第10期，72-73。

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关键词：大学物理教学创新创业创新品质创业方法

1创新创业素材的挖掘

与创新创业教育相对应，创业的基础就是创新，就是要突破原先的局限性，把握新机遇，提出新想法，创造新价值．在创新上，大学物理课程和创新创业教育两者本质相同，并且大学物理教学能够应用物理学的创新成就启发学生的创新思维［6］．从广义的角度理解创新创业，创业是指社会生活各个领域里的人们为开创新的事业所从事的社会实践活动，是主体在能动性的社会实践中所体现的一种特定的精神、能力和行为方式［7］．因此，物理学中所体现的创新恰恰属于一种“创业”活动．大学物理教学内容主要包括力学、热学、光学、电磁学以及量子与原子物理，内容面较广，涉及到众多的物理学基本原理和物理学家的贡献［8］，因此可以从物理学原理和物理学家创新的经历出发提炼创新创业素材．在深入分析教材的基础上，提炼出一系列物理学中的创新创业素材，包括物理学原理、物理学家的创新经历及其对大学生创新创业的启示，并且这些物理学原理和物理学家的创新经历能够体现在具体的教学内容里．经过整理，物理学原理及其对大学生创新创业的启示．物理学史上有许多物理学家创新成功的例子，创新成功的同时创造了新知识，他们的创新方法和哲理性论述对大学生创新创业提供了理论思维和方法论．我们研究了物理学家的创新经历，引申出了哲理性思想并提炼出这些思想对大学生创新创业的启示．尽管物理学原理和物理学家的创新经历不能直接体现创新创业思想，但是引申这些材料的深刻含义能够透视出创新创业的深刻内涵．

2教学模式的探索

物理学原理和物理学家的创新经历对大学生创新创业的启示必须落实在具体的教学过程中，传统的大学物理课堂教学往往从基本概念入手，教师讲解基本定律和定理，然后师生讨论、分析并举例、练习．为了在大学物理教学中融合创新创业思想教育，我们采用“两段式”教学模式，即前一段进行物理基本概念、基本原理的讨论与分析，明确物理学基本概念和原理的含义以及应用，然后由物理学基本原理、物理学家的创新经历引申、切入到创新创业的思想教育.例如克劳修斯熵和热力学第二定律统计意义的教学．首先，讲解克劳修斯熵和玻尔兹曼熵的概念、熵增加原理，然后讨论，总结出4条热力学“熵原理”［9］：（1）熵是有序与无序的度量；（2）孤立系统的熵增加；（3）负熵流原理；（4）非线性机制对熵的干预．再把热力学“熵原理”由自然科学领域引申到社会科学领域，进一步联系大学生创新创业，具体融入4个观点：（1）大学生创新创业是社会经济发展的负熵流；（2）大学生创新创业体现了非线性机制对熵的干预；（3）大学生创新创业是无序到有序的过程；（4）大学生创新创业应该从创新入手．再例如爱因斯坦的狭义相对论教学．在讲解和讨论狭义相对论坐标变换和速度变换之后，自然切入到爱因斯坦的生平介绍和狭义相对论产生的背景，引申出爱因斯坦对科学的贡献．由此联系爱因斯坦的哲理名言：提出一个问题往往比解决一个问题更重要；奇思玄想的天赋对我而言，比我的才干更重要；不曾犯错的人从来不曾尝试新事物等哲理名言，进一步采用类比的方法，引申为爱因斯坦的“创新创业观”：主张用丰富的想象力和奇思妙想提出新的问题；主张个性的张扬和尝试新事物；积极从事创新创业实践，实现个人的价值；成为一个务实、勤奋、包容、坚韧的创业者．在新课引入上尽量做到多样化，既可以从物理学知识点入手，也可以由创新创业事迹入手，从而实现教学目的．在内容的安排上，做到精简每节课的大学物理知识点内容，如果知识点内容太多，可以分配部分内容在上节课讲解，以便有足够的时间安排创新创业思想教育．在课后作业的布置上，不拘泥于计算型练习，布置一定量与创新创业思想教育相联系的问题，例如，热力学“熵原理”对大学生创新创业有哪些启示？从爱因斯坦的哲理思想看大学生如何创新创业？等等．

3教学方法改进

针对大学物理教学融合创新创业思想教育的教学，原先简单、线性的教学方法已经不能适应新内容的教学要求．为了把知识内容的教学和思想内容的教学很好地融合在一起，有必要联系当前社会发展的实际，采用理论联系实际的教学方法，才能使创新创业的思想深入学生的理念之中．首先，联系创新创业成功的风云人物，例如马云与阿里巴巴、俞敏洪与新东方教育、比尔盖茨与微软、李嘉诚与香港房地产，等等．把这些人物的创新思想和创新方法与物理学家们的创新精神进行类比，找出两者的共同之处．例如联系物理学家牛顿后期从事货币制造监管，改进造币方法，大幅提升造币效率的事迹［10］，我们得出结论：要想在创业的道路上取得成就，创新是基础，从而提升学生对创新与创业关系的认识．其次，联系大学生创业成功的范例，让学生从身边创新创业事迹说起，例如本校毕业学生创办信息传媒公司、教育直播公司、演出租赁服务公司等，结合研究性学习和创新创业训练谈谈自己未来的创业打算，等等．让学生主动上网搜集大学生创业成功的范例，作为学生讨论的素材，例如南京邮电大学大二学生陈峰伟创办IT销售、华南理工大学计算机软件学院的许少煌创办网站平台、上海对外贸易学院大三学生创办大学城在线服务等［11］，引导学生讨论他们成功的创新创业方法和创新创业品质．另一方面，联系物理学家的创新精神和创新品质，明确创新创业的方向和途径，例如联系普朗克突破科学困境提出能量子假说，启示大学生创新创业应该具有破旧立新的创业品质；联系牛顿在前人成就的基础上提出惯性定律等事迹，启发大学生创新创业需要选择合适的项目和奋斗方向．除了理论联系实际的教学，教师还积极指导大学生创新创业训练计划，参加多项省级和国家级学科竞赛．通过指导学生完成大学生创新创业训练计划提升大学生的创新能力，培养学生具备坚韧、合作、包容的创业品质．在指导大学生参加学科竞赛的过程中，鼓励学生提出新想法，实现创新目标，培养学生勇于探索、合作创新的精神品质．同时，部分学生获得与创新创业相关的优异成绩能够为其他学生树立形象，提供范例．

篇4

要】本篇主要是因为人们对绝对论的认识局限在理论方面，更多人认为太过于哲理，与现代物理的联系不是太密切。加上我们一直认为只有公式才是人们认识物理的工具，所以本篇通过对单摆和简谐振动中的共振现象以及光电效应，还有其他物理现象的研究，重新完善物理学上的一些认识，列出来一些公式让大家更好的认识绝对论中的一些原则。同时希望通过这篇论文让更多的人们更好的来认识这个物质世界。

【关键词】简谐振动；洛伦茨变换；单摆周期；共振现象；波动函数值方程式；物质场的质量

单摆是初中以及高中物理教学中的一个重要实验，它揭示了一个重要的规律：单摆的等时性，即在摆角很小的情况下（＜10度），忽咯空气阻力等外部因素。在遵守胡克定律的范围之下，单摆的周期只与摆长（L）及摆球所处的位置的重力加速度（G）有关。单摆的周期公式：T=2∏√L/G。这是加利洛在小时候根据灯的晃动逐渐等到的规律；单摆的等时性。并制作了时钟。

爱因斯坦说他最大的错误是引进了宇宙常数，其实那是小问题。他的二个更大的错误：1.他认为时间可以倒流；2.他把光速当成宇宙的限速而且把它当成相对论的基础。

说一下爱因斯坦的理论依据，那就是著名的洛伦茨变换。利用这个变换可以解释运动物体的时间和尺寸变化了。我们看一下他的公式和推导过程；　狭义相对论中关于不同惯性系之间物理事件时空坐标变换的基本关系式。设两个惯性系为S系和S′系，它们相应的笛卡尔坐标轴彼此平行，S′系相对于S系沿x方向运动，速度为v，且当t=t′=0时，S′系与S系的坐标原点重合，则事件在这两个惯性系的时空坐标之间的洛伦兹变换为　x′=γ（x－vt），y′=y，z′=z，t′=γ（t－vx/（c*c）），式中γ=（1－v2/c2）^-1/2；c为真空中的光速。不同惯性系中的物理定律必须在洛伦兹变换下保持形式不变。

在相对论以前，H.A.洛伦兹从存在绝对静止以太的观念出发，考虑物体运动发生收缩的物质过程得出洛伦兹变换　。在洛伦兹理论中，变换所引入的量仅仅看作是数学上的辅助手段，并不包含相对论的时空观。爱因斯坦与洛伦兹不同，以观察到的事实为依据，立足于两条基本原理：相对性原理和光速不变原理，着眼于修改运动、时间、空间等基本概念，重新导出洛伦兹变换，并赋予洛伦兹变换崭新的物理内容。在狭义相对论中，洛伦兹变换是最基本的关系式，狭义相对论的运动学结论和时空性质，如同时性的相对性、长度收缩、时间延缓、速度变换公式、相对论多普勒效应等都可以从洛伦兹变换中直接得出

大家看二个问题：1.相对性原理即S与S’二个惯性系等价，而且各惯性系内各点也等价。这是一个错误的假设，因为在空间中S与S’不等价，各点也不会等价。（当然，在后来的广义相对论中他又说因为时空弯曲，各点不能等价，前后相左）；2.光速不变　以光速不变确定常数γ，如果物质运动超过光速，物质就不存在了。也就是限定物质的运动不能超过光速，我无语。可怜的爱因斯坦。

可是测量我们做过的许多实验，发现物质在运动时：时间在测量上真的改变了，尺子也真的变短了。好像时间真的可以倒流，物质运动时特别高速运动时，时间真的变化了。

我来和大家解释一下吧：不是时间变化了，而是时钟真的变化了。因为时钟变化了，所以所有的洛伦茨变换中时间变换应该看成时钟变化。时钟的运动是有规律的，当你改变它的一些因素，它就发生变化。单摆的T=2∏√L/G，当L变化时T变化，当G变化时T也变化的。所以这一个时钟在运动时，和静止时周期T是不同的。你想已经变化了的时钟，你如何测出不变的结果。你的一秒已经变成人家的一年，你还当成时间可以改变，时空可以倒流了。二个坐标系也是如此道理，已经变化了，你还说可以等价，时空只好变化了。这是爱因斯坦的悲哀。时空里的物质变化了，当成时空变化。时间不会变，空间也不会变，但是这里面的物质可以发生改变，而且可以任意变化。

爱因斯坦认为不需要引力，但他用G（重力加速度）。我是根本不存在万有引力，但我也用G。不同的是我的G是物质场之间的一个相互作用，由整体到局部，由微观到宏观，物质场之间的一个作用（下面会详细说明这一原理）。所以在惯性系内的各点作用也不会相同，任一点都不会相同。为什么说的那么复杂呢？我也不想，可是我们这世界就是这么：在任一点上并不等价。所有的物质都按照自己的规律运行着，在任一点上都有不同的量子运行方式。所以我们研究物质运动一定看什么环境，什么地点，以及物质的量子运行方式。否则，我们得不到正确的解释。

当物质从S运动到S’点对于观测者而言时钟的T（周期）不同的，时钟可以变快也可以变化慢。这一点我们可以做试验的，而且我们有太多的时钟或者罗盘失灵的情况了。在遵守胡克定律的范围之内时钟麼名奇妙的变化，因为√L/G变化了，变化的越大，他的反应就越大，这是时钟变化的原因。我们再说一下尺子为什么变短。

上世纪，爱因斯坦和玻尔的论战持续了几十年，直到他们都去世也没有结束。他们的争论，玻尔一直占了上风。为此阿斯派特做了一系列著名的实验，阿斯派特的实验详细地证明了量子理论的正确性。当然，还有争议，但是人们开始相信这个世界是有量子组成的了。运动的尺子的确可能变短，但是也有可能变长。先不要争论，我给大家来认真的分析一下：尺子是不是由量子组成的？一个尺子是不是可以分成无数的小尺子？一个小尺子是不是可以看成一个量子？如果这些都可以的话：一个尺子是不是可以看成是大量的量子在运动，就是说L=∑DL。如果我们只给尺子一个方向的力，尺子只有一个方向的运动时，那么在胡克定律的范围之内，所有量子尺子会压缩尺寸，尺子会变短。

但是我今天给大家设计一个实验，让运动的尺子变长（这是相对论无法解释的）。高速来拉动尺子，并且在尺子的后面加一个物体并和尺子同时运动，但是只拉尺子。如果这样实验的话，我告诉大家：尺子会变长。因为所有的小尺子在拉力的作用下拉长了，那么反应到全部，尺子马上变长。当然大家可能会笑的：我的绝对论，里面什么样外面什么样；大的什么样，小的什么样。其实，这篇论文也是要把绝对论的原则给大家解释清楚的，免得大家认为我是在说哲理。爱因斯坦真的不知道这个世界是有量子来组成的，也不知道所有的量子都有自己的运行方式；更不知道所有的量子运行方式只能在一定的范围存在，超过这个范围量子运行方式就会改变。

我们再说一个现象：拉箱子。一下不动，二下不动，那么三下就可以拉动；推物体也是一样原理。大家一定听过这么一件事：一个人用小锤击打大块铁的事，他打了一二个小时上万次。当然，他也一定要按照一定规律才可以实现，如果乱来那就永远不会实现的。如果用牛顿的F=ma来看，这永远不会动。力不在了就没有作用力了，再打也是白搭，如何打也是白搭。再说一个画外话：任何人不准说我没有实验基础。我的实验基础就是生活的点点滴滴，无穷无尽。不需要精密的仪器，我也能完成最高级的实验。水滴穿石，已经几千万年了，比那个实验室都准确。绿豆只煮难烂，大钟不击自鸣，还要我再举例吗？

物质的运动是有小的物质运动来完成的，大物质是有小物质组成的，物质的运动是所有的量子共同完成的。我们击打一次，物质不动但是有一部分量子动了，但是大多量子没动它也动不了。当越来越多的量子，最后当所有的量子动了，那么物质的整体也就动了。牛顿力学的物质运动规律太硬性了，所以在处理微观粒子上不是太理想。既然今天我们认可物质是量子来组成的，那么我们在研究物质运动时就要从量子说起，那我们就要用到统计学∑，研究物质就要用到高等数学微积分原理。其实这正是量子力学的魅力：把大的变小，有小成大

我一直不用太多方程式，是因为这世界是真实的生命，无时无刻不在运动。但方程式是计算工具，在一定程度上使用是完全有必要的，方程式是人们认识世界的一个依据。我在这里列几个力学方程式供大家研究认证，同时与经典力学比较一下，重新理解物质运动规律。

1　F=ma变换式：F∑F，F∫DF，∫df=ma，ma∫dma，ma∑dma。（这里M是物质场的质量特性，以下雷同）。

2　W=FS　变化式：W=∫DFS，FS∑FS，S∫DS，F∫DF

3　P=MV　变换式：P=∫DMV，P∑P，依次类推把经典力学的公式建在大量的量子运动的基础上去研究。物质的运动是在量子运动的基础上进行的，物质运动不是连续的，但是是有规律的。

爱因斯坦的E=mc2，其实错到天边了。不是我不给他留面子，我也知道人们会说原子弹如何如何。我只说一句：原子弹释放的能量一定大于E=MC2。人们没有把所有能量计算在内，只是估算罢了。如果还有人不服，我再提醒一句：真空不空。水变成冰释放能量了，为什么质量没减少（当然也会有变化，但不是E=mc2，那是质量特性的波动函数变化）。

物质释放的能量与质量的关系并不大，也不能说没有关系。一斤木材和一百斤木材如果燃烧，的确不同。但是那是质变，我这里主要说量变（量子运行方式的改变）。在上篇中我说一个瓶子可以装下一个恒星的能量，那么在这篇我更近一步：一个量子就可以拥有一个恒星的力量。说一句让人吃惊的话，我们每个人的身体都可以拥有十个太阳的能量。大家想想物质有多大的能量或能释放多大的能量根本是不是取决于物质的量子运行方式？，结合一下传统的质量概念，我们还是使用物质场的概念来理解吧。

木材和钢铁以及石头这些物质从量子上看组成可以说是相同的，都是质子，中子，电子等等组成的。（这一点如果有人和我争论的话，我没时间）但是量子运行方式的不同造成了我们看到的截然不同的物质。大家高兴吗？因为这才是真正的物理理论，这才是真正解释物质和物质运动的原理。这世界是由量子来组成的，所有的量子都有自己的运行方式。这是经得起考验的真理，我们做实验吧。

再列一个公式；波动函数方程式H=E∝KC。H：波动函数值

E：能量（包括物质内部和外加能量）　K：系数

C：物质场（包括物质场的质量特性以及物质场的一定范围内的量子运行方式）。上篇论文没列这个方程式，是因为大家对量子运行方式的认识不是太深刻。我从来不大包大揽，量子运行方式的不同，物质和物质运动完全不同。

时间永远不会倒流，只会不停的向前走，即使我们运行的比光速快一万倍，我们依然不停的衰老。所以我们都要珍惜生命，爱惜时间。爱因斯坦把光速限为宇宙的最高速，基础不对，结果还用说吗？对相对论我再也不想说什么了。现在全世界都知道相对论不对了，那大家就尝试一下理解我的论文吧。我们要肯定爱因斯坦是一个真正的科学家，因为他努力去尝试了一种认识世界的方法，而且爱因斯坦一直是一个诚实谦虚的人，不像我如此的肆无忌惮，口无遮拦。

空气动力学的原理和我们用石头在水面上打水漂难道不是一样吗？我们没发明飞机时，古人就已经在打水漂了。认识世界不一定需要我们的精密仪器，但我不是反对使用精密仪器，只是说一种思维方法。所有的物理定律应该是相通的，我们再来看看光电效应现象吧。

其实，这是爱因斯坦的一个认识的局限：光电效应方程式E=hv。E：光子能量　h：普朗克常量　v。：光子的频率。E=hv-W。（W。=hv。）

不一一解释了。爱因斯坦的光子说很好的，我不明白后来他为什么限定光速。光不是连续的，也是量子组成的，光的确以量子的形式存在的。我现在更进一步，把这个方程式和牛顿力学连起来：E=hv-W。=1/2MV2（M：电子的质量特性）。大家看这个方程式，是不是太眼熟了。大笑吧，亲爱的朋友，因为你很快就可以得到比光速快的物质了；马上你就可以看到光速不过是一个普通的掉渣的速度了。狂舞吧，我的读者，你已经开始认识这个世界不过是一粒微尘了，一点都不神秘。时间和空间都不过是一个测量工具，量子的运行方式才是物质的源头。

M物质场的质量特性。这里给大家说光子是一个物质场。既然物质场存在质量特性，那么光子就可能存在质量特性，那么电子也会存在质量特性。所以提高hv。（入射光的频率）发射出来的电子就会加速，如果同一类电子的质量特性相差不大，我们近似相等。那么当hv。足够，发射电子的速度就可以轻松超过光速。所有的宏观和微观理论就可以完美统一了，它们原来可以使用相同的方程式，我的读者不应该高兴吗？

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教学内容的选取

现流行的光学教材，对几何光学和波动光学的基本理论的讲解是详细的，完善的，但也存在不少问题，主要表现在：第一，几何光学的内容占的篇幅过大，以华东师大姚启钧编的《光学教程》为例，仅几何光学的基本原理这一章，公式大大小小就有45个，有些问题中学已经讲过，没有必要重复讲授。适当精简几何光学内容，使内容在满足系统化、条理化的基础上做出合理的取舍。第二，光的量子性部分的历史，如“紫外灾难”和“两朵乌云”等故事完全可以放到物理学史中去讲授。第三，现代光学部分涉及面较广，学科的内容非常丰富，学科体系十分庞大，而光学课程的学时有限，所以现代光学部分则应该单独罗列出去，建议在大三再开设现代光学基础，满足学生的求知欲和飞速发展的光学科技。基础光学部分在讲授时应该适当融入前沿科技内容，避免单纯概念的枯燥,使教学别具一格,既深化了概念,同时将光学基本原理与其在科技前沿中的应用结合起来，大大深化了基本原理教学,开阔了视野，充分调动了学生的积极性，激发求知欲和探索物理奥妙的精神，同时也增加了课程的魅力。但是，在讲授前沿科技与古老光学原理的结合时一定要注意突出光学基本原理的描述,达到用科技前沿实例讲授并深化课程基本概念和基本原理的教学目的。同时，基础光学部分在讲授时还要注重课程内容的条理化，虽然波动光学和几何光学看似联系不十分紧密，但是至始至终都离不开两个概念就是光程和相位差，所以在整个基础光学部分的教学中要始终贯穿这两个基本概念使教学内容浑然一体。

注重教学步骤的完整性

注重教学步骤的完整性有力的保证了教学质量。课堂教学是学生获得知识的重要途径，由于教学体制特点，很多学生依赖于课堂，所以确保课堂教学效果是教学中的非常重要的一个环节。除了借助于现代化教学手段提高教学效果外，从内容的选取和语言描述上需下足功夫，充分地把教师的个人魅力展现出来，并且把这种魅力融入到教学中，以提高课堂教学效率。作业批改是课堂教学的延伸，它是发现问题，解决问题的重要途径，通过对作业细致批改几乎可以了解每一个学生的学习状况和学习状态。课后答疑是课堂教学的重要辅助形式,也是教学过程中的有机组成部分。此外，光学和其它物理学学科一样是一门以观察和实验为基础的学科，许多物理知识都是通过观察实验，经过认真的思索总结出来的。实验教学不仅仅是学生动手的过程，更是动脑思维的过程。注重实验教学能更好地激发学生的学习兴趣，并且能培养学生严肃、认真、端正的实验态度，获得一些感性认识，经过进一步引导使感性认识上升为理性认识，为光学课程的学习起到积极的作用。值得一提的是验证性实验所占比重过大，大学阶段的实验教学应该不只是“验证”，通过增加一些设计性实验以激发学生的创新能力。

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任何一个学科都有其内在规律，按照其规律及特点去学习、去探讨，这就是基本的思想方法。物理学科的学习方法我想就下列几方面谈谈个人的看法。

1. 物理学科研究什么及它在社会发展、人类进步和生产生活中具有什么样的作用 物理学是自然科学中的一部分，是一门研究物质、能量和它们相互作用的学科，它既包含了对物质世界普遍而基本的规律的探索，又对其他自然科学以及科学技术社会生产力的发展具有强大的推动作用。物理学是一门基础学科与其他自然科学有密切的联系，如天文学、地理学、生物学、化学等。我们学习物理不仅仅是为了认识客观世界，更重要是利用物理知识改造世界，为祖国的社会主义现代化建设服务，为人类文明做出贡献。科学技术的每一次重大突破都跟物理学分不开，如果不是在19世纪中期发现了电磁感应现象，并建立起相应的电磁理论，就不会有发电机、电动机，现在电气化生产就不可能实现，也就不可能有我们现在的网校，如果没有对气体性质的研究和热学理论的建立，那么应用机、汽车、轮船、拖拉机、机车、坦克等的内燃机也就不会存在。如果至今没有人类出行的交通工具，我们就真正处在封闭状态中，探亲访友，出门旅游，将成为空想。没有万有引力定律的科学规律，人造卫星、宇宙飞船、人类登月更不可能变为现实。进入20世纪物理学更广泛应用于工农业生产和科学技术的各个领域，成为科学技术的基础。征得中科院部分专家学者的意见，新华社评出的20世纪对世界产生深远影响的十件大事中有两件是与物理学有关的。首件事就是物理学革命，1905年爱因斯坦提出的狭义相对论基本原理和1916年提出的广义相对论基础与普朗克提出的量子论一起改变了人们对时间、空间、物质和运动的概念。20世纪大多数物质文明都是从相对论和量子论这两个物理基础学科衍生和发展起来的。

另一件是第一台电子计算机的诞生与因特网的应用，从目前看计算机技术发展日新月异，应用越来越广泛，改变了人类的生活和工作方式，促进生产力发展，人类开始迈向信息社会。

基于以上看法，同学们就会明确物理学研究内容，为什么要学习物理学的问题也就解决了。大家兴趣盎然，摩拳擦掌，准备在物理学的知识海洋中傲游。

2. 积极主动参与课堂演示实验和学生实验，可以帮助学习者加深对物理过程的认识和对物理概念、物理规律的理解，是学好物理课的重要手段之一 实验是物理学的基础，实验过程隐含了丰富的科学思想和科学方法，既包括了操作技能和处理实际问题的本领，又包括思辩性的猜想和假设，逻辑的思考和论证，准确的测量和数据分析，严密的推理和清晰的表述。在科学思想的指导下，用科学方法学习物理自然会有较高的收益。

另外，要自己动手做实验，要做参于者而不当旁观者，做实验所用到仪器性能、使用方法与物理知识有关，而实验原理往往就是所学的规律。还有就是在日常生活中多用心观察各种物理现象。

3. 学习物理知识重要的是要掌握扎实的基础知识 要对基本物理概念、物理规律清楚弄清本质，明白相关概念和规律之间的联系，明白物理公式定理、定律在什么条件下应用而不能简单地以做习题，题海战术来代替，对基本概念和基本规律的学习和理解，如果概念不清做题不仅费时间费精力，而且遇到的矛盾或困惑就越多，久而久之产生畏难情绪，做习题的目的是为了巩固基本知识，从而达到灵活运用。不少同学总是觉得自己对概念已懂了，就是不会用，一遇到物理题就不知从何下手。这是不少同学常有的困惑。应该怎么办呢？首先应对概念反复比较，找出与相近的概念和规律的区别。另外要根据题目所给的条件，搞清物理过程、物理情景建立物理模型。然后找出每个物理过程遵守什么样的规律，各物理过程之间有什么联系。根据所学知识列出相应方程。做物理题的过程重要的是分析思考，分析思考的辅导手段是画图。图就是一种很好的物理模型，这样变抽象为具体，变虚幻为真实，解起题来就容易多了。

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关键词：大学物理；物理学史；创新能力

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）47-0065-02

一、引言

创新能力是国家竞争力的核心。面对科学技术的加速发展和竞争日益激烈的形势，创新能力是跨世纪人才最重要的基本素质之一。培养大学生的创新精神和创新能力是高等教育改革的宗旨，也是教学改革的方向。而社会对创新能力要求的提高和当前大学生创新能力的不足形成鲜明对照。诺贝尔奖获得者杨振宁教授曾经说过：“中国学生解决问题能力强，而提出问题能力差，因而缺乏创造性”。因此在当代高等教育中，必须重视对大学生创新能力的培养。

《大学物理》是研究物理现象及其规律的一门自然科学，是高等院校各理工科专业所必修的一门重要的通识性公共基础课。但当前的《大学物理》教学，普遍重视对定理公式的推导，重视对复杂例题的讲解，而对于《大学物理》中所蕴含的物理学史知识，则往往一带而过。物理学史蕴含着丰富的创新教育因素，是物理教学中不可或缺的一个方面，对促进学生创新能力的培养有着独到的作用[1，2]。本文拟从《大学物理》中的物理学史谈起，结合物理学史中的一些典型事例，探讨物理学史对大学生创新能力培养所起的作用，然后提出一些观点，以期得到有益于培养学生创新能力的启示。

二、物理学史对创新能力培养的启示

（一）勇于怀疑，提高设疑能力，培养创新意识

新的事物还未产生，意识却总是提前出现。因此，要培养创新能力，前提便是先培养创新意识。创新意识的培养就是以推崇创新、追求创新、以创新为荣的观念和意识的培养。只有在强烈的创新意识指导下，才可能产生强烈的创新动机，树立创新目标，充分发挥创新潜力和聪明才智。物理学史中大量事例表明，只有不迷信权威和书本，不囿于传统理论，才可能抢占到科学发展的最前沿，做出突破性的成绩。例如，若不是伽利略对亚里士多德传统运动观念“力是产生运动原因”的怀疑，也不可能建立正确的“力和运动”的观点。正是他的观点“外力并不是维持运动状态的原因，而只是改变运动状态的原因”，被牛顿后来概括成为“运动第一定律”和“运动第二定律”。若没有托马斯・杨对牛顿光的微粒说的怀疑，也不会有“波动说”的复兴，更不会有19世纪光学方面的迅速发展。创新意识是从人对事物的疑问引发的。法国哲学家、数学家、物理学家笛卡尔就非常重视怀疑的作用，他所提出的著名哲学命题“我思故我在”，“我思即是怀疑，而我思意味着我在。”非常经典，因为只有对事物有疑问才能提出问题，形成创新意识，才能有创新的基础。在素质教育培养创新能力的过程中，要敢于怀疑原有的知识和规律，敢于和善于提出问题。善于设疑、质疑是创新的火花，是具有创新意识和创新能力的人必须具备的基本品质。在人类的认识史上，物理学乃至整个科学的发展总是从“提出疑问，提出有价值的创新性问题”开始的。正是由于一个个新奇而深刻的问题的存在，才不断激励人去观察、思考、实验，激活创新的思路，最终得到创新型的成果。勇于怀疑，培养创新意识，是培养学生创新能力的前提。有了这个基础，才使创新能力培养成为可能。

（二）授人以渔，重视方法培养，领会创新方法

以往的物理教学往往过分偏重物理知识的传授，教师往往根据现代的认识，按照知识体系编排出知识框架，从几个基本原理出发，运用数学演绎手段，将“修正”和“纯粹”的最终知识成果介绍给学生。这种方式虽然有利于学生短时期内掌握知识，缩短学生的认识过程，但抽象的理论介绍明显不利于培养学生分析和解决问题的能力。要培养学生的创新能力，必须“授人以渔”，重视对学生的“方法论”培养，使学生能够领会先辈科学家们的创新方法，触类旁通去解决一些当前的问题。物理学史中的一些史料，提供了许多前辈先人做出重大贡献所运用的科学的“方法论”。科学的“方法论”曾经对人类历史产生了意义深远的影响作用。在十六七世纪，欧洲产生了改变整个人类历史进程和人类生活的近代科学。而近代科学诞生的主要标志，就是建立了一套有别于古代和中世纪的“自然观”和“方法论”――“机械自然观”和“实验数学方法论”。这个新的知识传统由许多近代的自然科学家和哲学家共同铸造，培根、笛卡尔、伽利略、牛顿等人都做出了自己的贡献。可以看出，在伽利略和牛顿这样的近代科学大师那里，实验观察与数学演绎已经十分紧密地结合在一起。时至今日，科学方法论所倡导的数学演绎、实验证明方法仍得到重视，甚至有了更大的发展应用，影响了一代又一代人。诸如现在的《大学物理》课，仍然是将数学演绎和实验观察十分紧密地结合在一起。理论课通常利用数学方法来进行推导演绎，实验课则通过实验观察来证明理论课所推导出的结果。这是从十六七世纪就已流传下来的优秀的传统和“方法论”。透过一些典型的物理学史料，常常能够发现，一个好的“方法论”所起的作用甚至要远远强过某一项天才的发明创造[3]。好的方法为以后人们解决类似问题提供了可以借鉴的思路，甚至能促进人的思维转变，引导人们在其他问题上勇于创新。比如笛卡尔发明了直角坐标系，这一发明将代数和几何统一了起来，为数学的发展开辟了无限广阔的前景。后世的数学家们基于此方法，靠着天才的直觉加上严密的数学推理，居然也在许多物理学原理方面做出了有益的贡献。因此平常要注重对学生正确“方法论”的培养和引导，授人以渔，使他们能够领会创新方法，沿着正确的科学道路走去，这是培养学生创新能力的重点所在。

（三）独辟蹊径，培养非常规逻辑，训练创新思维

爱因斯坦曾指出：“在建立一个物理学理论时，基本观念起了最主要的作用。”物理学理论的发展，最本质地表现在物理学基本观念的演变上。而基本观念的演变，通常都建立在非常规思维的存在和发展的基础上。创新思维是一种利用新颖独特的方法解决问题的过程，它需要有一个思维的灵感状态。传统的教学向学生讲述的多是理性、逻辑的方法。而创新能力的培养，不仅要求学生逻辑思维能力极其严密，还要求他们具有相当强的非逻辑想象能力，一些能够突破传统思维定式、不循常规的思维方法也是很必要的。这些思路虽然当时乍看上去匪夷所思难，以得到大多数人的理解，然而在推动物理学发展的重大历史事件中，这类方法往往还有着举足轻重的作用。科学创造的过程常常是自由的，如果过于坚持概念的严格清晰，就可能使科学停滞不前。所以在物理教学中应该培养和发展学生的想象力、洞察力和判断力，并培养非常规的思维能力。爱因斯坦关于“狭义相对论”的建立便是有力的例证。1905年，爱因斯坦发表了“狭义相对论”，而在1904年，洛仑兹已经提出了“洛仑兹变换式”，虽然两人所得公式几乎一样，但因为他们对问题的提法大不相同，科学界几乎一致认定爱因斯坦是“相对论”的创始人[4]。“洛仑兹变换式”不尽完善正是因为太拘泥于常理，缺乏非逻辑想象能力，使思考问题受制于绝对时空观束缚。而爱因斯坦的成功则得益于其思考问题的独立和反常规的逻辑，提出了几个前人没有想过的问题。完全可以说，创造性思维是创新能力的核心，训练非常规的逻辑思维方式是创新能力培养的最终目标和境界升华。

三、结语

素质教育迫切需要加强对学生创新能力的培养。通过在《大学物理》课程中引入相关物理学史的知识，结合物理学典型史料，对大学生创新能力的培养是大有裨益的。可以发现，培养创新意识是基础和前提，领会创新方法是关键和重点，而训练创新思维是目标和升华。新时期的大学生肩负着艰巨的历史使命，要从中学习物理学家们进行科学研究的思想和方法，培养创新能力和综合素质，这些方面的研究有待进一步探索和实践。

参考文献：

[1]黄熙，陈飞明，许明耀，等.物理学史在大学物理教学中的意义[J].湖北师范学院学报：自然科学版，2008，28（2）：104-106.

[2]黎光旭，刘奕新，郭进.物理学史在大学物理教学中的作用[J].广西大学学报：哲学社会科学版，2008，30（S1）：113-114.

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二十世纪即将结，二十一世纪即将来临，二十世纪是光辉灿烂的一个世纪，是个类社会发展最迅速的一个世纪，是科学技术发展最迅速的一个世纪，也是物理学发展最迅速的一个世纪。在这一百年中发生了物理学革命，建立了相对信纸和量子力学，完成了从经典物理学到现代物理学的转变。在二十世纪二、三十年代以后，现代物理学在深度和广度上有了进一步的蓬勃发展，产生了一系列的新学科的交叉学科、边缘学科，人类对物质世界的规律有了更深刻的认识，物理学理论达到了一个新高度，现代物理学达到了成熟的阶段。

在此世纪之交的时候，人们自然想展望一下二十一世纪物理学的发展前景，探索今后物理学发展的方向。我想谈一谈我对这个问题的一些看法和观点。首先，我们来回顾一下上一个世纪之交物理学发展的情况，把当前的情况与一百年前的情况作比较对于探索二十一世纪物理学发展的方向是很有帮助的。

一、历史的回顾

十九世纪末二十世纪初，经典物物学的各个分支学科均发展到了完善、成熟的阶段，随着热力学和统计力学的建立以及麦克斯韦电磁场理论的建立，经典物理学达到了它的顶峰，当时人们以系统的形式描绘出一幅物理世界的清晰、完整的图画，几乎能完美地解释所有已经观察到的物理现象。由于经典物理学的巨大成就，当时不少物理学家产生了这样一种思想：认为物理学的大厦已经建成，物理学的发展基本上已经完成，人们对物理世界的解释已经达到了终点。物理学的一些基本的、原则的问题都已经解决，剩下来的只是进一步精确化的问题，即在一些细节上作一些补充和修正，使已知公式中的各个常数测得更精确一些。

然而，在十九世纪末二十世纪初，正当物理学家在庆贺物理学大厦落成之际，科学实验却发现了许多经典物理学无法解释的事实。首先是世纪之交物理学的三大发现：电子、X射线和放射性现象的发现。其次是经典物理学的万里晴空中出现了两朵“乌云”：“以太漂移”的“零结果”和黑体辐射的“紫外灾难”。[1]这些实验结果与经典物理学的基本概念及基本理论有尖锐的矛盾，经典物理学的传统观念受到巨大的冲击，经典物理发生了“严重的危机”。由此引起了物理学的一场伟大的革命。爱因斯坦创立了相对论；海林堡、薛定谔等一群科学家创立了量子力学。现代物理学诞生了！

把物理学发展的现状与上一个世纪之交的情况作比较，可以看到两者之间有相似之外，也有不同之处。

在相对论和量子力学建立起来以后，现代物理学经过七十多年的发展，已经达到了成熟的阶段。人类对物质世界规律的认识达到了空前的高度，用现有的理论几乎能够很好地解释现在已知的一切物理现象。可以说，现代物理学的大厦已经建成。在这一点上，目前有情况与上一个世纪之交的情况很相似。因此，有少数物理学家认为今后物理学不会有革命性的进展了，物理学的根本性的问题、原则问题都已经解决了，今后能做到的只是在现有理论的基础上在深度和广度两方面发展现代物理学，对现有的理论作一些补充和修正。然而，由于有了一百年前的历史经验，多数物理学家并不赞成这种观点，他们相信物理学迟早会有突破性的发展。另一方面，虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的，但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理认纱可的程度。在这方面，目前的情况与上一个世纪之交的情况不同。在上一个世纪之交，经典物理学发生了“严重的危机”；而在本世纪之交，现代物理学并无“危机”。因此，我认为目前发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。

虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的，但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理认纱可的程度。在这方面，目前的情况与上一个世纪之交的情况不同。在上一个世纪之交，经典物理学发生了“严重的危机”；而在本世纪之交，现代物理学并无“危机”。因此，我认为目前发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。客观物质世界是分层次的。一般说来，每个层次中的体系都由大量的小体系（属于下一个层次）构成。从一定意义上说，宏观与微观是相对的，宏观体系由大量的微观系统构成。物质世界从微观到宏观分成很多层次。物理学研究的目的包括：探索各层次的运动规律和探索各层次间的联系。

回顾二十世纪物理学的发展，是在三个方向上前进的。在二十一世纪，物理学也将在这三个方向上继续向前发展。

1）在微观方向上深入下去。在这个方向上，我们已经了解了原子核的结构，发现了大量的基本粒子及其运规律，建立了核物理学和粒子物理学，认识到强子是由夸克构成的。今后可能会有新的进展。但如果要探索更深层次的现象，必须有更强大得多的加速器，而这是非常艰巨的任务，所以我认为近期内在这个方向上难以有突破性的进展。

2）在宏观方向上拓展开去。1948年美国的伽莫夫提出“大爆炸”理论，当时并未引起重视。1965年美国的彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙背景辐射，再加上其他的观测结果，为“大爆炸”理论提供了有力的证据，从此“大爆炸”理论得到广泛的支持，1981年日本的佐藤胜彦和美国的古斯同时提出暴胀理论。八十年代以后，英国的霍金[2,3]等人开始论述宇宙的创生，认为宇宙从“无”诞生，今后在这个方向上将会继续有所发展。从根本上来说，现代宇宙学的继续发展有赖于向广漠的宇宙更遥远处观测的新结果，这需要人类制造出比哈勃望远镜性能更优越得多的、各个波段的太空天文望远镜，这是很艰巨的任务。

我个人对于近年来提出的宇宙创生学说是不太信的，并且认为“大爆炸”理论只是对宇宙的一个近似的描述。因为现在的宇宙学研究的只是我们能观测到的范围以内的“宇宙”，而我相信宇宙是无限的，在我们这个“宇宙”以外还有无数个“宇宙”，这些宇宙不是互不相干、各自孤立的，而是互相有影响、有作用的。现代宇宙学只研究我们这个“宇宙”，当然只能得到近似的结果，把他们的延伸到“宇宙”创生了初及遥远的未来，则失误更大。

3）深入探索各层次间的联系。

这正是统计物理学研究的主要内容。二十世纪在这方面取得了巨大的成就，先是非平衡态统计物理学有了得大的发展，然后建立了“耗散结构”理论、协同论和突变论，接着混沌论和分形论相继发展起来了。近年来把这些分支学科都纳入非线性科学的范畴。相信在二十一世纪非线性科学的发展有广阔的前景。

上述的物理学的发展依然现代物理学现有的基本理论的框架内。在下个世纪，物理学的基本理论应该怎样发展呢？有一些物理学家在追求“超统一理论”。在这方面，起初是爱因斯坦、海森堡等天才科学家努力探索“统一场论”；直到1967、1968年，美国的温伯格和巴基斯坦的萨拉姆提出统一电磁力和弱力的“电弱理论”；目前有一些物理学家正在探索加上强力的“大统一理论”以及再加上引力把四种力都统一起来的“超统一理论”，他们的探索能否成功尚未定论。

爱因斯坦当初探索“统一场论”是基于他的“物理世界统一性”的思想[4]，但是他努力探索了三十年，最终没有成功。我对此有不同的观点，根据辩证唯物主义的基本原理，我认为“物质世界是既统一，又多样化的”。且莫论追求“超统一理论”能否成功，即便此理论完成了，它也不是物理学发展的终点。因为“在绝对的总的宇宙发展过程中，各个具体过程的发展都是相对的，因而在绝对真理的长河中，人们对于在各个一定发展阶段上的具体过程的认识只具有相对的真理性。无数相对的真理之总和，就是绝对的真理。”“人们在实践中对于真理的认识也就永远没有完结。”[5]

现代物理学的革命将怎样发生呢？我认为可能有两个方面值得考试：

1）客观世界可能不是只有四种力。第五、第六……种力究竟何在呢？现在我们不知道。我的直觉是：将来最早发现的第五种力可能存在于生命现象中。物质构成了生命体之后，其运动和变化实在太奥妙了，我们没有认识的问题实在太多了，我们今天对于生命科学的认识犹如亚里斯多德时代的人们对于物理学的认识，因此在这方面取得突破性的进展是很可能的。我认为，物理学业与生命科学的交叉点是二十一世纪物理学发展的方向之一，与此有关的最关于复杂性研究的非线性科学的发展。

2）现代物理学理论也只是相对真理，而不是绝对真理。应该通过审思现代物理学理论基础的不完善性来探寻现代物理学革命的突破口，在下一节中将介绍我的观点。

三、现代物理学的理论基础是完美的吗？

相对论和量子力学是现代物理学的两大支柱，这两大支柱的理论基础是否十全十美的

呢？我们来审思一下这个问题。

1）对相对论的审思

当年爱因斯坦就是从关于光速和关于时间要领的思考开始，创立了狭义相对论[1]。我们今天探寻现代物理学革命的突破口，也应该从重新审思时空的概念入手。爱因劳动保护坦创立狭义相对论是从讲座惯性系中不同地点的两个“事件”的同时性开始的[4]，他规定用光信号校正不同地点的两个时钟来定义“同时”，这样就很自然地导出了洛仑兹变换，进一步导致一个四维时空（x，y，z，ict）（c是光速）。为什么爱因劳动保护担提出用光信号来校正时钟，而不用别的信号呢？在他的论文中没有说明这个问题，其实这是有深刻含意的。

时间、空间是物质运动的表现形式，不能脱离物理质运动谈论时间、空间，在定义时空时应该说明是关于什么运动的时空。现代物理学认为超距作用是不存在的，A处发生的“事件”影响B处的“事件”必须通过一定的场传递过去，传递需要一定的时间，时间、空间的定义与这个传递速度是密切相关的。如果这种场是电磁场，则电磁相互作用传递的速度就是光速。因此，爱因斯坦定义的时空实际上是关于由电磁相互作用引起的物质运动的时空，适用于描述这种运动。

爱因斯坦把他定义的时间应用于所有的物质运动，实际上就暗含了这样的假设：引力相互作用的传递速度也是光速c.但是引力相互作用是否也是以光速传递的呢？令引力相互作用的传递速度为c＇。至今为止，并无实验事实证明c＇等于c。爱因斯坦因他的“物质世界统一性”的世界观而在实际上假定了c=c＇。我持有“物质世界既统一，又多样化的”以观点，再加之电磁力和引力的强度在数量级上相差太多，因此我相相信c＇可能不等于c。工样，关于由电磁力引起的物质运动的四维时空（x，y，z，ict）和关于由引力引起的运动的时空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）是不同的。如果研究的问题只涉及一种相互作用，则按照现在的理论建立起来的运动方程的形式不变。例如，爱因斯坦引力场方程的形式不变，只需把常数c改为c＇。如果研究的问题涉及两种相互作用，则需要建立新的理论。不过，首要的事情是由实验事实来判断c＇和c是否相等；如果不相等，需要导出c＇的数值。

我在二十多年前开始形成上述观点，当时测量引力波是众所瞩目的一个热点，我曾对那些实验寄予厚望，希望能从实验结果推算出c＇是否等于c。令人遗憾的是，经过长斯的努力引引力波实验没有获得肯定的结果，随后这项工作冷下去了。根据爱国斯坦理论预言的引力波是微弱的，如果在现代实验技术能够达到的测量灵敏度和准确度之下，这样弱的引力波应该能够探测到的话，长期的实验得不到肯定的结果似乎暗示了害因斯坦理论的缺点。应该从c＇可能不等于c这个角度来考虑问题，如果c＇和c有较大的差异，则可能导出引力波的强度比根据爱因劳动保护坦理论预言的强度弱得多的结果。

弱力、强力与引力、电磁力有本质的不同，前两者是短程力，后两者是长程力。不同的相互作用是通过传递不同的媒介粒子而实现的。引力相互作用的传递者是引力子；电磁相互作用的传递者是光子；弱相互作用的传递者是规范粒子（光子除外）；强相互作用的传递者是介子。引力子和光子的静质量为零，按照爱因斯坦的理论，引力相互作用和电磁相互作用的传递速度都是光速。并且与传递粒子的静质量和能量有关，因而其传递速度是多种多样的。

在研究由弱或强相互作用引起的物质运动时，定义惯性系中不同的地点的两个“事件”的“同时”，是否应该用弱力或强力信号取代光信号呢？我对核物理学和粒子物理学是外行，不想贸然回答这个问题。如果应该用弱力或强力信号取代光信号，那么关于由弱力或强力引起的物质运动的时空和关于由电磁力引起的运动的时空（x，y，z，ict）及关于由引力引起的运动的时空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）

有很大的不同。设弱或强相互作用的传递速度为c＇＇，c＇＇不是常数，而是可变的，则关于由弱或强力引起的运动的时空为（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇），时间t＇＇和空间（x＇＇，y＇＇，z＇＇）将是c＇的函数。然而，很可能应该这样来考虑问题：关于由弱力引起的运动的时空，在定义中应该以规范粒子的静质量取作零时的速度c1取代光速c。由于“电弱理论”把弱力和电磁力统一起来了，因此有可能c1=c，则关于由弱力引起的运动的时空和关于由电磁力引起的运动的时空是相同的，同为（x，y，z，ict）。关于由强力引起的运动的时空，在定义中应该以介子的静质量取作零（在理论上取作零，在实际上没有静质量为零的介子）时的速度c＇＇取代光速c，c＇＇可能不等于c。则关于由强力引起的运动的时空（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇）不同于（x，y，z，ict）或（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）。无论上述两种考虑中哪一种是对的，整个物质世界的时空将是高于四维的多维时空。对于由短程力（或只是强力）引起的物质运动，如果时空有了新的一义，就需要建立新的理论，也就是说需要建立新的量子场论、新的核物理学和新的粒子物理学等。如果研究的问题既清及长程力，又涉及短程力（尤其是强力），则更需要建立新的理论。

1）对量子力学的审思

从量子力学发展到量子场论的时候，遇到了“发散困难”[6]。1946——1949年间，日本的朝永振一郎、美国的费曼和施温格提出“重整化”方法，克服了“发散困难”。但是“重整化”理论仍然存在着逻辑上的缺陷，并没有彻底克服这一困难。“发散困难”的一个基本原因是粒子的“固有”能量（静止能量）与运动能量、相互作用能量合在一起计算[6]，这与德布罗意波在υ=0时的异性。

现在我陷入一个两难的处境：如果采用传统的德布罗意关系，就只得接受不合理的德布罗意波奇异性；如果采纳修正的德布罗意关系，就必须面对使新的理论满足相对论协变性的难题。是否有解决问题的其他途径呢？我认为这个问题或许还与时间、空间的定义有关。现在的量子力学理论中时宽人的定义实质上依然是决定论的定义，而不确定原理是微观世界的一条基本规律，所以时间、空间都不是严格确定的，决定论的时空要领不再适用。在时间或空间的间隔非常小的时候，描写事情顺序的“前”、“后”概念将失去意义。此外，在重新定义时空时还应考虑相关的物质运动的类别。模糊数学已经发展得相当成熟了，把这个数学工具用到微观世界时空的定义中去可能是很值得一试的。

1）在二十一世纪物理学将在三个方向上继续向前发展（1）在微观方向上深入下去；（2）在宏观方向上拓展开去；（3）深入探索各层次间的联系，进一步发展非线性科学。

2）可能应该从两方面去控寻现代物理学革命的突破口。（1）发现客观世界中已知的四种力以外的其他力；（2）通过审思相对论和量子力学的理论基础，重新定义时间、空间，建立新的理论

篇9

任何一个学科都有其内在规律，按照其规律及特点去学习去探讨这就是基本的思想方法。物理学科的学习方法我想就下列几方面谈谈个人看法：

一，首先要知道物理学科是研究什么的，它在社会发展、人类进步和生产生活中具有什么样的作用，这样就会帮助你树立明确的学习目的，激发学习兴趣。

物理学是自然科学中的一部分，是一门研究物质、能量和它们相互作用的学科，它既包含了对物质世界普遍而基本的规律的探索，又对其他自然科学以及科学技术社会生产力的发展具有强大的推动作用。物理学是一门基础学科与其他自然科学有密切的联系，如天文学、地理学、生物学、化学等。我们学习物理不仅仅是为了认识客观世界，更重要是利用物理知识改造世界，为祖国的社会主义现代化建设服务，为人类文明做出贡献。科学技术的每一次重大突破都跟物理学分不开，如果不是在19世纪中期发现了电磁感应现象，并建立起相应的电磁理论，就不会有发电机、电动机，现在电气化生产就不可能实现，也就不可能有我们现在的网校，如果没有对气体性质的研究和热学理论的建立，那么应用机、汽车、轮船、拖拉机、机车、坦克等的内燃机也就不会存在。如果至今没有人类出行的交通工具，我们就真正处在封闭状态中，探亲访友，出门旅游，将成为空想。没有万有引力定律的科学规律，人造卫星、宇宙飞船、人类登月更不可能变为现实。进入20世纪物理学更广泛应用于工农业生产和科学技术的各个领域，成为科学技术的基础。征得中科院部分专家学者的意见，新华社评出的20世纪对世界产生深远影响的十件大事中有两件是与物理学有关的。首件事就是物理学革命，1905年爱因斯坦提出的狭义相对论基本原理和1916年提出的广义相对论基础与普朗克提出的量子论一起改变了人们对时间、空间、物质和运动的概念。20世纪大多数物质文明都是从相对论和量子论这两个物理基础学科衍生和发展起来的。

另一件是第一台电子计算机的诞生与因特网的应用，从目前看计算机技术发展日新月异，应用越来越广泛，改变了人类的生活和工作方式，促进生产力发展，人类开始迈向信息社会。

基于以上看法，同学们就会明确物理学研究内容，为什么要学习物理学的问题也就解决了。大家兴趣盎然，摩拳擦掌，准备在物理学的知识海洋中傲游。

二、积极主动参与课堂演示实验和学生实验，可以帮助学习者加深对物理过程的认识和对物理概念、物理规律的理解，是学好物理课的重要手段之一。

实验是物理学的基础，实验过程隐含了丰富的科学思想和科学方法，既包括了操作技能和处理实际问题的本领，又包括思辩性的猜想和假设，逻辑的思考和论证，准确的测量和数据分析，严密的推理和清晰的表述。在科学思想的指导下，用科学方法学习物理自然会有较高的收益。例如伽利略理想实验，经过抽象思维科学地推理出力是产生加速度的原因，向延续了2000多年的亚里士多德代表的错误观点提出挑战，并最终被人们所接受。例如在讲《自由落体运动》一节时老师用牛顿管(抽成真空约1米长的玻璃管)演示，金属片、羽毛和软木塞三种不同质量的物体在真空中下落的情况，同学们看到这种现象后，根据受力情况(它们分别只受重力)和牛顿第二定律F=ma，可得出a=g 即三物体的加速度相同。这样就不难明白它们为什么在牛顿管中同时落下，而空气中由于阻力影响不能同时下落的原因。所以一定要认真观察实现过程、实验现象，并积极动脑分析发生现象的物理道理，这样就加深了对物理概念和物理规律的理解。

另外要自己动手做实验，要做参于者而不当旁观者，做实验所用到仪器性能、使用方法与物理知识有关，而实验原理往往就是所学的规律。还有就是在日常生活中多用心观察各种物理现象，如：天空为什么出现彩虹，它属于什么光学现象，怎样用物理知识解释，高速公路上行驶的汽车车距要求在200米，这是根据在刹车后制动力相同的情况下加速度相同，但初速度大的汽车滑行距离大。由公式Vt2-V02=-2as可得，因而车距要较大才能保证行驶安全。在实验中学习，在实践中学习往往会收到事半功倍的效果。

三、学习物理不是简单的套用公式，进行数字推导；物理知识重要的是要掌握扎实的基础知识。要对基本物理概念、物理规律清楚弄清本质，明白相关概念和规律之间的联系，明白物理公式定理、定律在什么条件下应用而不能简单地以做习题，题海战术来代替，对基本概念和基本规律的学习和理解，如果概念不清做题不仅费时间费精力，而且遇到的矛盾或困惑就越多，久而久之产生畏难情绪，做习题的目的是为了巩固基本知识，从而达到灵活运用。不少同学总是觉得自己对概念已懂了，就是不会用，一遇到物理题就不知从何下手。这是不少同学常有的困惑。应该怎么办呢？首先应对概念反复比较，找出与相近的概念和规律的区别。例如速度的概念大家比较容易接受，因为日常生活中有接触有体会，而加速度这个概念较抽象，在现实中如果不加分析只从表面上看无法接受它。因此除了通过比较搞清速度与加速度的不同点外，还要从运动物体速度变化中体会，加速度的存在及实际意义。另外要根据题目所给的条件，搞清物理过程、物理情景建立物理模型。然后找出每个物理过程遵守什么样的规律，各物理过程之间有什么联系。根据所学知识列出相应方程。做物理题的过程重要的是分析思考，分析思考的辅导手段是画图。图就是一种很好的物理模型，这样变抽象为具体，变虚幻为真实，解起题来就容易多了。

例如：有一直角斜劈质量为M放在粗糙地面上，其倾角α斜边长为L，质量为m的物体从斜劈顶端由静止开始下滑，经t秒到底端，求m下滑过程中，地面对M作用力。

解答过程：根据题意画出物理模型图

分析：m由静止加速下滑，M静止，因而M、m不具有共同的加速度。按常规法应分别研究。M所以平衡一定是其所受的合外力为0，其受力情况如图，

m受力如图

地面对M的作用力有支持力N和摩擦力f，而这两个力的大小与m对M的作用有关，既与m、M之间互相作用(内力)有关。这样隔离法解题非常麻烦。

可把m、M视为一个整体，整体中只有一部分有加速度，这个加速度也是系统以外的力作用的结果，这时m、M之间的内力可以不分析，整体受力图为，

为m在斜面上加速运动，遵守运动规律 L=at2 得t=

a是沿斜面方向分解为水平和竖直方向

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

由上述解题过程可以看出分析物理过程建立物理模型是解题关键。

篇10

本文不打算系统地介绍和全面评论这些观点，而只是想对科学的发展作一点哲学的反思。在内容方面，鉴于苏联哲学界以凯德洛夫为代表的一批人对科学技术革命的问题讨论得很热烈，并提出了他们的一些见解，因此本文也予以涉及，以便一并加以述评。

波普尔把科学视为“人类心灵的壮丽的探险”，认为科学本质上是革命的、批判的，是任何形式的权威主义和教条主义不可调和的敌人。他反对“科学始于观察”这一传统看法，而把“问题”作为全部科学探索的出发点，并以“证伪”(也译为“否证”)原则取代逻辑经验主义的“证实”原则，指出科学理论之为科学就在于它的“可证伪性”。在此基础上，波普尔提出了他的科学发展“四段图式”：问题1试探性理论消除错误问题2。在波普尔看来，科学探索的逻辑就是：试探、错误、再试探、再错误……；或者说是：猜想、批判、再猜想、再批判……；循环往复，以至无穷．波普尔所描绘的这幅科学发展图景，是—幅自由探索的逻辑图景，它在一定程度上揭示了科学自身的能动的发展，使科学哲学研究领域呈现出生机。不过，波普尔所说的科学发展，指的是跳跃式的革命，革命的实现即是对现有理论的不断“证伪”，也就是科学通过不断地反驳、否定、批判、推翻现有理论而发展。波普尔的“不断革命”论也许反映了科学自由发展的一定时期的特征，但从历史的长河来看，科学发展并不完全像走马灯那样变幻不定，因为它也有相对稳定的进化时期。就此而论，波普尔的失足在于，他把科学革命视为科学理论的更替，即旧理论的证伪和新理论的出现，而科学理论相对来说则是脆弱的、易变的，这显然与科学发展的实际情形有许多背谬之处。

也许正是由于看到波普尔面临的困境，激发库恩用范式论取代波普尔的理论。范式包括理论，但又不仅仅是理论。它是关于世界的整体图像，是“看问题的方式”，因而具有世界观和方法论的意义。另外，范式还具有它的社会的心理的意义，接近“科学共同体”一词。在库恩看来，科学并不是以某种不变的速率发展着，相反地，存在着一个相对短暂的所谓“革命”时期。在这个时期，革命前占优势的范式被推翻，并被新的范式所取代。在两次革命之间，有一个较长的所谓“常规科学”时期。在这个时期，新范式被发展、被应用，同时，占统治地位的范式也逐渐暴露出无法使人满意的地方，不断出现“反常现象”。由于大量反常的涌现，导致“危机”，而危机是新理论诞生的一种适当的前奏，是科学革命的前兆，于是继而发生科学革命。库恩提出的科学发展模式是：前科学常规科学危机科学革命新的常规科学……。与波普尔的模式相比，这也许可以称之为“阶段革命”论。库恩的科学发展模式尽管难以囊括各学科在各个历史阶段的发展过程，但它毕竟在客观上揭示了科学发展由量变到质变的辩证规律，强调科学革命在科学发展中的地位和作用，这些都是应该肯定和借鉴的。但是，由于库恩哲学思想的两重性，使他在处理一些问题时，又不可避免地陷入了混乱和迷惘之中。例如，他在揭示科学革命本质的同时，却又将革命归结为心理学意义上的格式塔转换；他在阐述科学发展中的质变的同时，又认为范式不可通约，断然否认范式之间的逻辑联系和继承性；他在反对一次检验(证实或证伪)的经验主义论点时，又走上了否认理论可检验的极端，从而为否认客观真理敞开了大门。另外，“范式”这个概念也比较庞杂，据有入统计，范式共有21种用法，如可以被理解为理论的框架、科学认识的规则、科学研究的范例、科学分界的标准、方法论的单元、形而上学的假定等等。因此，有人认为用范式的变更来定义科学革命，很难说就是抓住了科学革命的实质。

西方科学哲学发展到70年代，拉卡托斯的“研究纲领”方法论引起了人们的注目。按照这种方法论，科学总是以研究纲领的形式发展的，科学革命就是研究纲领的转换。研究纲领是有结构的整体，它由两部分组成：中心是相对稳定的“硬核”，周围是柔韧多变的“保护层”。硬核是约定的，科学研究纲领的不同主要在于它们的硬核各异。这个研究纲领是由理论体系中的各种理论结合而成的，它可以通过“反面助发现法”告诉科学家那些途径应该避免，即告诉他们不应试做什么，以保卫硬核，免于反常现象的冲击。也可以通过“正面助发现法”告诉科学家应该遵循那些研究途径，即告诉他们应该做什么，从而不断提出解决反常的方案，使他们不致被大量的反常现象弄得心慌意乱，从而建立、发展、完善越来越复杂的模拟实在的模型。因此，科学研究纲领不像波普尔的理论那样，一个反例就会遭到证伪。研究纲领只要处于前进期，就有足够的“启发力”实现“进步的问题转换”，即不断提出问题和解决问题。同时，科学发展也不像库恩所设想的那样，从一种范式转换到另一种范式，其间没有任何连续性可寻。拉卡托斯还认为，当研究纲领越来越不能应付反常事例时，就出现“退化的问题转换”(有时也可通过调整保护层获得“新生”)，最后就要让位给新生的竞争对手，此时也就发生了科学革命，这是一个自然的新陈代谢过程，是一个不断趋于真理的合乎理性的过程。但是，拉卡托斯所分析的研究纲领的进步、退化以及退化后的“新生”，只有事后很久才能认识到，这就产生丁一个问题：这样的历史怎么能证明这种研究纲领方法论有效呢？而且，他也没有提出怎样合理地发明硬核和启发法，或者怎样在它们之间进行合理的选择。可见，拉卡托斯的研究纲领基本上还是描述性的，缺乏逻辑上和内在源泉上的揭示和论证。

费耶阿本德是60年代以来反对逻辑实证主义的主要人物之—。他在科学发展观方面比较接近库恩的科学革命概念，但却把库恩的非理性主义推到极端，从而以“无政府主义”的方法论而著称。在费耶阿本德看来，科学有一定的“韧性”，即在一定时期人们总要恪守一种理论，而置大量反证于不顾，在这一点上他反对波普尔关于理论不断被证伪的观点。另一方面，有“韧性”即容许对现行理论进行调整，这就势必出现“增生”，使不同理论同时并存，在这一点上他又否认库恩的范式绝对统治和常规科学的存在。韧性和增生是相互作用的，因此科学家既要敢于坚持自己的观点，又要勇于修正自己的错误。他认为常规科学和科学革命不是科学发展的两个不同的时期，而是两种不同的因素，即科学的经验成分和哲学成分。科学发展的模式就是这两种不同因素的辩证综合。科学的经验成分虽是大量的，但并不是科学的全部内容，人们不应该忽略哲学成分在科学革命所起的重大作用。不过，由于费耶阿本德认为科学的韧性在于理论不可能用事实来检验，增生也仅仅是意识形态作用的结果，因而科学理论不可能具有任何真理性，也没有任何理性基础，从而科学发展也就谈不上什么逻辑模式。这种非理性主义的观点显然是错误的。

美国科学哲学家尼古拉麦克斯韦是以彻底的反经验主义的斗士出现的。他认为评价和选择理论，经验并不是唯一的标准，还有其他的逻辑标准和社会标准等。而现代科学哲学家，包括波普尔、库恩、拉卡托斯在内，认为最后还是要诉诸经验检验，因而并没有完全摆脱经验主义的束缚。麦克斯韦强调，科学变革的理论基础是哲学，是某种形而上学假定，这就是在一定时期支配科学发展的“形而上学蓝图”。他指出，科学实际上一开始就起因于宇宙是可以理解的这一形而上学假定，科学的发展就是科学家力图找出各种可理解的形而上学蓝图，而每一种蓝图都需要建立一定的理论加以阐明。为此，他提出了六条选择标准，认为科学家应该重视对蓝图的研究与筛选，应该通过批判不断改善他们的蓝图。当理论失败时，还应该及时以新蓝图取代旧蓝图，从而引起科学变革。但是，麦克斯韦并未明确回答这样两个问题：形而上学的蓝图是怎样产生的？怎样通过蓝图去扩展理论？

劳丹是西方科学哲学界的新秀。劳丹认为库恩的形式并不能恰当地解决科学实际上是如何进步的问题，他提出了“研究传统”的新概念来代替范式。所谓研究传统，就是这样一组总的假定，即对—个研究领域中的实体和进程的假定，对这一领域中用以探究问题和构造理论的适当方法的假定。研究传统排斥了范式内的心理要素，而恢复了被逻辑经验主义排除于科学之外的形而上学的地位。在劳丹看来，他的研究传统体现了本体论、方法论的精髓，正是这些精髓使研究传统彼此相区别。研究传统也包含若干理论，这些理论是同时的或前后相继的。研究传统为所属理论提供指导方针，以便把该领域小的经验问题归并到研究传统上来，从而解释这些经验问题。劳丹的研究传统不像范式那样僵硬，它可以通过修改研究传统所从属的理论，甚至可以通过修改研究传统内部基本核心成分而不断发展。为了克服范式不可通约的障碍，劳丹提出了研究传统本身在连续性的发展中进化的见解。他还认为在同一领域可以同时存在几个研究传统，它们之间并不是针锋相对、不可调和的，因此科学革命不是创造出一个各种成分都是崭新的和革命的传统，而是以某种方式把旧传统的成分重新加以组合，提出一个新传统。但是，研究传统用解决问题来说明科学活动和科学进步，显然是实用主义的观点，而且它与理论的关系也过于松散。

霍耳顿在科学史研究中提出了主题分析的概念。所谓科学主题，指的是科学中的基本前提概念，如物理学中的物质间断性与连续性、粒子性与波动性、运动的守恒性、因果性、相对性等等。科学主题在科学发展中有相对的稳定性。尽管科学理论不断发生变化，但科学主题却具有相对的不变性和继承性。从科学主题分析的观点看来，科学革命往往在科学主题方面回到以前的深刻的题目上去。霍耳顿指出，所谓科学“革命”，归根结底就是回到古典的纯一性的一种努力。他列举了爱因斯坦的方法论与牛顿《原理》的众多相似之处，并认为他的定义是伟大的科学“革命”的一个相当普遍的特征。他甚至说，相对论只不过是把时空位置从牛顿的上帝的感觉中枢移到爱因斯坦的抽象的思想实验者的感觉中枢罢了——就好像使物理学最后还俗了。霍耳顿的主题分析概念避免了范式之间不可通约和缺乏继承性的缺陷，但似乎轻视了科学革命变革的一面，他在“革命”二字加上引号，大概也是这个意思。

斯尼德和斯台格缪勒从结构主义的观点对范式进行了“理性重组”。所谓理性重组，就是用一组形式化的符号来代表范式的内容，对范式的内容加以改造。在用形式化方法处理之后，就可以表明在常规科学家和革命科学家之间存在历史的连续性，而一旦革命科学家要改变常规科学家的理论核心、一组范式应用和范式网络(启发如何从理论核心过渡到范式应用)时，双方就不能共处于一个范式之内，因而就不属于同一常规科学了。含有理论潜在内容的理论网络(是一组能为理论核心、范式应用和范式网络接受的理论网络)将通过助发现引入范式，促使范式发生质的变化。总之，“理性重组”纲领允许关于理论变革、理论与理论之间的和理论内部的相互还原的动力学的合理化可以在结构上客观化，并且(像批判理性主义那样)为理论的合理进化做出了规定。但是，对此也有人提出了批评，即认为这种理性重组抽掉了范式的哲学内容，仅以极抽象的形式涉及科学共同体，而且形式归并只是一种理论的静力学，而库恩的科学革命图式本质上是动力学的，因而这种理论也有很大不足。

夏佩尔对非理性主义思潮在科学哲学中的泛滥深感不满，他作为“新历史学派”的先驱提出了“信息域”理论，反对以库恩为代表的历史学派过分夸大社会和心理因素，夸大科学共同体的作用，对范式的僵硬性、非继承性和不可通约性统统加以批判，对费耶阿本德的批判尤甚。夏佩尔认为，一系列的信息逐渐集合成一个信息城，它具有如下特征：这种信息集合依据各信息之间某种内在联系；如此集结的信息域蕴含着某个令人深思的问题；这个问题是很重要的；当前科学技术水平已经解决这个问题。夏佩尔把满足这些条件的一组信息叫做“信息域”。在这里，信息域中的“信息”主要是指事实，他一再强调，他的理论的基本精神是要从事实出发，细心倾听“事实”的“启示”去进行探索。信息域并不要求搜集一大堆同类事实，重要的是有内在联系的事实，这里的“内在联系”并非一般的因果联系或时间顺序，而是指隐藏在各不相同的较深层次中的统一性。统一性的核心是“解释因素”，它像一根轴线把其他构成成分——理论基础、基本前提、推理程序、推理模式等——联成一个有机的整体。信息域是在科学中自然地长期地形成的，它有极大的启发力促使人们动脑筋思考它所提出的问题。信息域还具有明显的时代性。例如，16、17世纪形成力学的信息城，18世纪形成化学的信息域，19世纪形成热力学和电磁学的信息域等等。由于一个时代的信息域是由这个时代的社会经济条件、科学技术水平以及人类智力发展等复杂因素决定的，所以科学也是在不断发展的。夏佩尔的理论在批判非理性主义、相对主义和不可知论方面起了不可忽视的作用，但也存在着缺陷。

凯德洛夫在他的近著《列宁与科学革命》中集中地论述了自然科学革命问题。他指出科学革命有三个特点。第一，科学革命要求破坏和抛弃以前在科学中占统治地位的、与客观实在不符的，即由于对自然界研究的不正确的、有局限性的立场而被人类理性引入科学之中的东西。第二，迅速地扩展我们关于自然界的知识，进入科学认识迄今还没有达到的自然界的新领域。在这里，新工具和新仪器的发明起着巨大的作用，它们允许观察者和实验者发现超出人类从前的观察可能性的界限的全新自然现象。第三，革命并不是由经验材料的增长本身，并不是由任何一个新事实、新现象、新实物的发现本身引起的，而是由在解释和概括经验材料的过程中得出的、与以前已经确立的观念不一致的那些理论结论引起的。因此，科学革命正好发生在科学理论、科学概念和原理的范围内，发生在原有表述遭到根本摧毁的、有关科学定律的理论、观点范围内。在这种分析的基础上，凯德洛夫把科学革命定义为：“所谓自然科学革命，应当首先理解为研究和说明自然现象的立场本身的转折，用来认识(反映)所研究的对象的思维结构本身的转折。真正的自然科学革命的实质恰恰在于思维方式这种急剧的转折，恰恰在于由已经陈旧的科学认识方法向新的进步的科学认识方法的转变。” 凯德洛夫从科学认识的角度进行了富有意义的探讨，但他在某些方面却割断了科学的历史，甚至得出了科学革命和社会革命在时间上一致的奇怪结论。

上述各个科学哲学流派或代表人物，都从不同的角度对科学发展进行了哲学反思，取得了有意义的成果。但是，他们却有一个共同的缺陷，即在论述科学革命时，都没有明确地揭示科学革命的实质。

那么，科学革命的实质究竟是什么呢?

作为物理学革命先锋和主将的爱因斯坦，在经受了物理学革命的急风暴雨的洗礼后，对有关科学革命问题发表了许多精辟的见解。在《物理学的进化》一书和其他文章中，爱因斯坦认为，科学的发展并不是一些定律的汇集，也不是许多不相关的事实的目录。在科学的开创性的工作中，最初的和最基本的步骤总是带有革命性的。科学上的重大变革和划时代的进步差不多都是由于旧理论遇到危机，在实在和我们的理解之间发生剧烈冲突时出现的。这种冲突迫使我们排除根深蒂固的旧科学观念，创造出新科学观念及新理论。只是在这种冲突激化之前，当科学沿着既定的思想路线前进时，它才具有进化的性质。很显然，爱因斯坦的这些看法包含着两个主要观点：第一，科学的发展是波浪式的，而不是直线式的，既有量的积累，也有质的变革，也就是说，它是进化与革命交替进行的。第二，科学革命就是科学观念的变革。

何谓“科学观念”？在爱因斯坦看来，科学观念就是科学理论体系的基础，它是由不能在逻辑上进一步简化的“基本概念”和“基本假设”(爱因斯坦又常常把基本假设称为“基本关系”、“基本原理”、“基本定律”、“基本公设”、“基本假定”等)构成的。科学观念(爱因斯坦也称其为“基本观念”)是理论体系的逻辑前提和构架，正是在这种意义上，爱因斯坦也使用“逻辑前提”、“理论框架”、“公理基础”作为科学观念的同义词。例如，在经典力学中，绝对时间．绝对空间、力、质量、惯性等基本概念和牛顿三定律、万有引力定律等基本假设构成了经典力学的基本观念，力学的整个理论就是以此为基础而建立起来的。在狭义相对论中，新的时间、空间、同时性概念以及两条基本原理构成了狭义相对论的基本观念。

按照爱因斯坦的观点，科学观念是在经验事实(可能是不充分的)基础上，通过非逻辑的途径形成的。也就是说，科学观念是思维的自由创造和理智的自由发明(当然是在实验事实的引导下进行的，而不是纯粹的思辨)。正因为如此，来自认识论、方法论、自然观等方面的哲学思考，简单性原则和准美学原则(既有哲学因素，也有心理因素)，价值判断的标准以及直觉、联想、幻想、灵感、猜测、想像等都会在科学观念的形成过程中起自己的应有的作用。在提出科学观念时，人们对它还有一个选择和评价的问题。由于科学观念与提出它时作为指导的已有的直接经验隔着—条在逻辑上难以逾越的鸿沟；由于数学方面的障碍，在没有从它推导出可供检验的结论之前，以及虽然导出了可供检验的结论，但一时还不可能进行外部证实或确认(实验检验)；在这种情况下，就只有凭藉科学观念的内在完美，即它的“自然性”和“逻辑简单性”来选择和评价了。在这里，哲学的、社会的和心理的因素又参与其中了。难怪爱因斯坦说，科学作为一种尚在制定中的东西，作为一种被追求的目的，是主观的，是受心理状态制约的。不过，科学观念以及由它导出的理论正确与否，最终还是要接受实验检验的。于是，内在完美和外部确认的有机结合，不仅是选择和评价科学观念的标准，也是人们接受科学观念之考虑所在。这样一来，在科学观念的形成、选择、评价、确立乃至接受的过程中，既有坚实的经验基础，又摆脱了狭隘经验主义；既有大胆的哲学思辨，又避免了先验唯心主义；既包含有社会心理因素，又拒斥非理性主义；从而在哲学上防止了上述各种科学革命模式的缺陷。

科学观念是科学理论的基础，它是一个时代的科学认识论、方法论和自然观在科学中的集中体现，也与社会、心理因素密切相关，因而它一经确立便具有很大的刚性和弹性，表现出相对的稳定性和一定的伸缩性。由于这种特性，它能够在一个相当长的时期内有效地充当科学家的研究指南，指导科学家进行常规科学研究。例如，《原理》之后200余年，刚体力学、流体力学以及解析力学，都是牛顿力学的合理延伸。而且，经典物理学(热力学、光学和电磁学)也是在牛顿力学的基本观念之上建立起来的。在这个历史时期，也有突破牛顿力学基本观念的新观念出现，如热力学第二定律揭示出的热现象的不可逆性，电磁学中的场的概念，但是它们分别通过统计解释和以太解释这样的辅助假设，重新被纳入牛顿力学的理论框架之内，从而保证了常规科学的顺利发展。但是，到19世纪末，大量反常现象的涌现触动了经典理论，并波及到它的基础即经典基本观念，经典物理学家虽然千方百计地设法修补理论框架，但是仍难以令人满意(因为反常现象的冲击力已大大超越了经典理论框架的“弹性限度”)。这时，便出现了所谓的物理学危机。一般说来，旧科学观念业已动摇，新科学观念尚未确立之时，就是科学危机的时期。危机是好事而不是坏事，它加速了旧科学观念的改造和新科学观念的确立，是科学革命的前夜，是科学家追寻科学理论基础的英雄时期。在这个时期，那些具有清醒的哲学头脑和敏锐的科学眼力的科学家，往往以迥然不同的思维方式看待问题，以别具一格的科学方法解决问题，另辟蹊径，提出新科学观念，并以此为基础建造新的理论体系，这时科学革命便开始了。科学的危机与革命时期，实际上也就是旧科学观念从科学发展的正确指南转变为科学发展的严重桎梏之时。新科学观念一经确立，它又成为科学家的研究指南，指导科学家进行新的常规研究。

在这里，我们也可以看到，科学革命的内在动力是实验和理论的对立统一，各理论体系之间的对立统一，后者集中表现在作为理论体系基础的科学观念的对立统一上。引人注目的是，各理论体系之间的对立统一愈益成为科学发展的不可忽视的巨大力量。

所谓科学革命，必然是指科学内部的某种东西发生了变革。科学理论固然是科学的主要内容之一，但它的层次似乎过低而且易变，用科学理论的变革来定义科学革命就会重蹈波普尔的覆辙。然而，用过高层次的诸如思维方式等哲学性的概念来定义科学革命也不合适，因为它与科学的关系不十分密切直接，因为科学革命毕竟不是思想革命或哲学革命。这样，用处于思维方式和科学理论之间的中间层次的科学观念(它是科学内部的主要内容之一)来定义科学革命就显得比较恰当，因为它抓住了科学革命的实质。随着新科学观念的提出，通过逻辑演绎等途径，就可以建立起新的科学理论体系来。但是，科学革命并没有完全抛弃旧理论，而只是破坏和改变了旧理论的公理基础，确定了旧理论作为一种相对真理的适用范围。建立在新科学观念之上的新理论不仅能容纳旧理论所包含的许多知识，而且能容纳旧理论所不能包括的“反常”知识。不仅如此，旧的科学观念也并非统统被废弃，其中一些只是丧失了自己以前独有的统治地位，从以前的不正确的、与事实不符的壳体中解放出来，被赋予新的意义，它们原有的真理颗粒被继续保留下来，并作为从属成分有机地融合在新科学观念之中。在科学观念、科学理论的变革过程中，科学的认识论、方法论、自然观，一句话，科学家的思维方式也伴随着发生了根本的变化。

这样，我们可以尝试给科学革命下一个定义了：科学革命就是科学观念的根本改造，与此同时，也伴随着科学理论以及科学认识论、方法论、自然观等的更新。需要说明的是，在我们的定义中出现了“根本”和“改造”的字眼，这是有一定的用意的。在我们看来，科学革命应该是一种整体性的革命，而不是局部的变革，因此对于科学观念的改造也应该是根本的、整体性的，而不能是表面的、局部的。在“改造”之前加“根本”二字，也是受到列宁和爱因斯坦的言论的启发。列宁说：“……革命是一种最基本最根本地摧毁旧事物的改造，而不是审慎地、缓慢地、逐渐地来改造旧事物，尽可能少加以破坏。” 爱因斯坦谈到：“谁也没有想过，整个物理学的基础可能需婴从根本上加以改造。” 此外，我们在科学革命的定义中未用“变革”一词而用“改造”一词，也是由于这两段引文的启示。“改造”一词有两种含义，其一是就原有的事物加以修改或变更，使适合需要；其二是从根本上改变旧的，建立新的，使适应新的形势和需要。这种多义性似乎更符合我们赋予科学革命这一概念的含义和内容，同时也强凋了科学革命既有创新，也有继承的情形。

参 考 文 献

凯德洛夫：《列宁与科学革命自然科学物理学》（俄文版），莫斯科：科学出版社，1980年，第22页。