創(chuàng)建富有哲理的物理課堂

張傳香

摘 要： 新的課程標(biāo)準(zhǔn)在追求知識(shí)與技能的同時(shí)，更加重視情感態(tài)度與價(jià)值觀，而高中物理學(xué)中蘊(yùn)涵深刻的哲學(xué)思想，很多定理都富有哲學(xué)魅力。因此，在物理課堂教學(xué)中滲入哲學(xué)的思想，既有助于學(xué)生理解物理問(wèn)題，更有助于學(xué)生樹(shù)立正確的價(jià)值觀和世界觀，掌握研究和處理問(wèn)題的哲學(xué)方法。本文將高中物理學(xué)教學(xué)內(nèi)容和哲學(xué)思想有機(jī)結(jié)合起來(lái)，用確鑿的事實(shí)資料和豐富的典型例子介紹了哲學(xué)思想在高中物理學(xué)中的體現(xiàn)。

關(guān)鍵詞： 物理學(xué) 哲學(xué)思想 高中物理教學(xué)

物理學(xué)與哲學(xué)的關(guān)系最為密切，也最為和諧，像愛(ài)因斯坦、波爾這樣偉大的物理學(xué)家，其實(shí)也是偉大的哲學(xué)家。唯物辯證的觀點(diǎn)，矛盾的思想，抓住主要矛盾，忽視次要矛盾等哲學(xué)思想在物理研究中都體現(xiàn)得淋漓盡致。古希臘悠久的哲學(xué)思想是近現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展的源泉，牛頓力學(xué)的建立、麥克斯韋電磁理論的提出、相對(duì)論的出現(xiàn)、量子理論的創(chuàng)立及基本粒子理論的發(fā)展都是建立在西方理性邏輯思維和注重因果關(guān)系的哲學(xué)思維基礎(chǔ)之上的。高中物理學(xué)中蘊(yùn)涵深刻的哲學(xué)思想，很多定理都富有哲學(xué)魅力，同時(shí)，新的課程標(biāo)準(zhǔn)在強(qiáng)調(diào)知識(shí)與技能的同時(shí)，更加重視情感態(tài)度與價(jià)值觀。在物理課堂教學(xué)中滲入哲學(xué)思想，既有助于學(xué)生理解物理問(wèn)題，更有助于學(xué)生樹(shù)立正確的價(jià)值觀和世界觀，掌握研究和處理問(wèn)題的哲學(xué)方法。現(xiàn)將高中物理學(xué)中的部分哲學(xué)思想總結(jié)如下。

1.世界的本原是物質(zhì)，世界是統(tǒng)一的物質(zhì)世界的觀點(diǎn)

高中物理學(xué)研究的對(duì)象就是一個(gè)豐富的物質(zhì)世界，大到宇宙天體，小到電子、質(zhì)子、中子、光子等基本粒子；從有形物體，到無(wú)形的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)、引力場(chǎng)等各種形式的場(chǎng)，都是物質(zhì)的。人們根據(jù)對(duì)宇宙射線的光譜分析及對(duì)隕石和從月球取來(lái)的巖樣分析，證明其他天體同地球上的物質(zhì)一樣，都有一定的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，都存在于一定的系統(tǒng)中，六十年代3°k微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步證明星系際并非空無(wú)一物，而且充滿(mǎn)了有“光”有“熱”的物質(zhì)?，F(xiàn)代物理學(xué)還證明，充滿(mǎn)宇宙太空的實(shí)物粒子和場(chǎng)在物理特性上雖有差異，但場(chǎng)和實(shí)物粒子一樣是客觀存在的，場(chǎng)和實(shí)物粒子是自然界物質(zhì)已知的兩種基本形態(tài)。物質(zhì)世界是無(wú)限的，對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)是沒(méi)有盡頭的，二十世紀(jì)初以來(lái)，人們認(rèn)識(shí)到基本粒子并不基本，科學(xué)正在探索一個(gè)新的層次——夸克（層子）；并利用高能加速器正在核反應(yīng)中制造出了反氘核和反氦核等反物質(zhì)，反物質(zhì)同樣是物質(zhì)的一種具體形態(tài)。

2.物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)

運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)的根本屬性，高中物理學(xué)所研究的一切事物都在運(yùn)動(dòng)。地球不僅在自轉(zhuǎn)，而且以每秒29.8公里的速度圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。太陽(yáng)又帶著所有太陽(yáng)系的星體，以每秒250公里的速度，繞著銀河系的中心轉(zhuǎn)動(dòng)。整個(gè)銀河系又在廣袤無(wú)垠的宇宙空間中疾馳。不僅如此，恒星的結(jié)構(gòu)形態(tài)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(wàn)年前和五萬(wàn)年后，都與現(xiàn)在的北斗七星圖形不同。在微觀領(lǐng)域，一切事物內(nèi)部的分子、原子、基本粒子也都在不停地運(yùn)動(dòng)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(wàn)億分之一秒，運(yùn)動(dòng)的速度非常之快，實(shí)在稱(chēng)得上是“瞬息萬(wàn)變”。即使是電磁波都無(wú)法從其中逃逸出來(lái)的“黑洞”，在其內(nèi)部也并不是一切運(yùn)動(dòng)都停止了，近代“黑洞”理論認(rèn)為：“黑洞”的溫度會(huì)升高，蒸發(fā)會(huì)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(xué)習(xí)中的抽象思維就是集中突出這一哲學(xué)思想的重要表現(xiàn)。抽象思維在物理學(xué)中的集中應(yīng)用是理想化的方法：建立理想模型和理想實(shí)驗(yàn)。力學(xué)上所研究的只有一定質(zhì)量而沒(méi)有一定形狀和大小的“質(zhì)點(diǎn)”，在任何外力作用下都不能發(fā)生任何形變的、絕對(duì)硬的“剛體”，以及“理想的擺”（即“單擺”或“數(shù)學(xué)擺”），流體力學(xué)中所研究的沒(méi)有黏滯性的、不可壓縮的“理想流體”，分子物理學(xué)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(jì)的“理想氣體”，電學(xué)上所研究的沒(méi)有空間大小的“點(diǎn)電荷”，光學(xué)中所研究的能夠全部吸收外來(lái)電磁輻射而無(wú)任何反射和透射的“絕對(duì)黑體”，研究的溶質(zhì)與溶劑混合時(shí)，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(duì)立性原理

矛盾是指事物之間或事物內(nèi)部各要素之間的對(duì)立和統(tǒng)一。同一性和斗爭(zhēng)性是矛盾對(duì)立面之間的兩種基本關(guān)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(jié)為：“感應(yīng)電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因。”結(jié)果與原因產(chǎn)生了矛盾。這是事物矛盾運(yùn)動(dòng)的對(duì)立和統(tǒng)一在物理學(xué)中的具體表現(xiàn)。感應(yīng)電流的效果和引起感應(yīng)電流的原因雙方相互依存，感應(yīng)電流的效果和引起感應(yīng)電流的原因雙方在原磁通量的變化的條件下共處于一個(gè)統(tǒng)一體中；感應(yīng)電流的效果和引起感應(yīng)電流的原因雙方相互貫通，即感應(yīng)電流的效果和引起感應(yīng)電流的原因雙方包含相互滲透和相互轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。感應(yīng)電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因雙方相互離異、相互排斥的性質(zhì)和趨勢(shì)體現(xiàn)了矛盾的斗爭(zhēng)性。沒(méi)有感應(yīng)電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因就沒(méi)有這種效果和原因的同一性，感應(yīng)電流的效果和引起感應(yīng)電流的原因的同一性是以差別和對(duì)立為前提的。感應(yīng)電流的效果和引起感應(yīng)電流的原因的同一性中包含反抗性；反抗性寓于感應(yīng)電流的效果和引起感應(yīng)電流的原因的同一性之中。感應(yīng)電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因是絕對(duì)的，而感應(yīng)電流的效果和引起感應(yīng)電流的原因同一性是相對(duì)的。

5.原因和結(jié)果的普遍性原理

原因和結(jié)果是揭示客觀世界中普遍聯(lián)系的前后相繼、彼此聯(lián)系的哲學(xué)范疇，因果關(guān)系是現(xiàn)象之間的內(nèi)在聯(lián)系：當(dāng)一個(gè)現(xiàn)象存在另一個(gè)現(xiàn)象必定出現(xiàn)，引起某種現(xiàn)象的現(xiàn)象是原因，由原因的作用引起的現(xiàn)象是結(jié)果。例如，月球?qū)Φ匦稳f(wàn)有引力的作用是海洋發(fā)生潮汐的原因，海洋潮汐是月球?qū)Φ厍虻囊ψ饔靡鸬慕Y(jié)果。觸電使人窒息，觸電使人窒息的原因，人窒息是觸電的結(jié)果。耳膜的振動(dòng)能引起聽(tīng)覺(jué)，耳膜的振動(dòng)是引起聽(tīng)覺(jué)的原因，引起聽(tīng)覺(jué)是耳膜的振動(dòng)的結(jié)果。電荷的定向移動(dòng)形成電流，電荷的定向移動(dòng)是形成電流的原因，形成電流是電荷定向移動(dòng)是結(jié)果。磁鐵之間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的，磁場(chǎng)是引起相互作用的原因，磁鐵間的相互作用是磁場(chǎng)產(chǎn)生的結(jié)果。加熱是水變成蒸汽的原因，水變?yōu)檎羝羌訜岬慕Y(jié)果。重核裂變是產(chǎn)生新物質(zhì)的原因，產(chǎn)生新物質(zhì)是重核裂變的結(jié)果。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，磁通量的變化產(chǎn)生了感應(yīng)電流，磁通量變化是原因，產(chǎn)生感應(yīng)電流是結(jié)果。

6.量變和質(zhì)變的辯證關(guān)系原理

量變和質(zhì)變是事物發(fā)展的兩種狀態(tài)、兩種表現(xiàn)形式，它們相互滲透、相互轉(zhuǎn)化而且普遍存在。例如，恒星從形成到毀滅，是一個(gè)總的量變過(guò)程，但要經(jīng)過(guò)引力收縮、主序星、紅巨星、致密星等幾個(gè)階段，這幾個(gè)階段都有部分質(zhì)變。最后發(fā)生質(zhì)變，即發(fā)生超新星爆發(fā)形成中子星，或成為黑矮星，或成為黑洞。而原子核裂變時(shí)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)則是質(zhì)變中量的迅猛擴(kuò)張，核聚變過(guò)程也是如此，三個(gè)氘原子聚變?yōu)楹ぴ?，放出一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，同時(shí)放出21.6百萬(wàn)電子伏的能量；當(dāng)氘的等離子體達(dá)到一億度并被約束一秒以上時(shí)，聚變就能連續(xù)發(fā)生，這時(shí)大量的氘迅速變?yōu)楹?，氦的量迅速增長(zhǎng)，同時(shí)放出大量能量。又如，宇宙中物體運(yùn)動(dòng)速度的變化，能引起運(yùn)動(dòng)軌道的質(zhì)變，從地球上拋射物體的速度小于每秒7.9公里時(shí)，只能在地面上沿彈道飛行；當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到第一宇宙速度（每秒7.9公里）時(shí)，則繞地球做橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，成為地球衛(wèi)星；當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到第二宇宙速度（每秒11.2公里）時(shí)，拋射物體便離開(kāi)地球成為繞太陽(yáng)運(yùn)行的一個(gè)行星；當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到第一宇宙速度（每秒16.7公里）時(shí)，拋射體就可脫離太陽(yáng)系在宇宙太空中遨游。

總之，高中物理學(xué)中的哲學(xué)思想及相應(yīng)例子還有很多，我們要繼續(xù)挖掘，并在物理課堂教學(xué)中有效滲透，為培養(yǎng)文理兼長(zhǎng)、德才兼?zhèn)涞母咚刭|(zhì)人才奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓樹(shù)英.通俗哲學(xué).中國(guó)青年出版社，1982.

[2]海森伯著.范岱年，譯.物理學(xué)和哲學(xué).商務(wù)印書(shū)館，1981.