物理學(xué)科研中的哲學(xué)思想感悟

王建軍，王艷麗，李金銘

（1.中原工學(xué)院理學(xué)院，河南鄭州 450007；2.河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)備系，河南鄭州 450007；3.河南教育學(xué)院物理系，河南鄭州 450046）

物理學(xué)科研中的哲學(xué)思想感悟

王建軍1，王艷麗2，李金銘3

（1.中原工學(xué)院理學(xué)院，河南鄭州 450007；2.河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)備系，河南鄭州 450007；3.河南教育學(xué)院物理系，河南鄭州 450046）

從物理學(xué)研究的角度，論證了哲學(xué)和自然科學(xué)之間不可分割、相互促進的辯證關(guān)系；結(jié)合筆者的科學(xué)研究，闡述了計算物理學(xué)科研過程中的哲學(xué)思想感悟.

哲學(xué)；物理學(xué)；辯證關(guān)系

0 引言

自然科學(xué)的快速發(fā)展帶來了科學(xué)技術(shù)日新月異的變化，但曾經(jīng)被認為是指導(dǎo)自然科學(xué)發(fā)展并與自然科學(xué)密切相關(guān)的哲學(xué)卻被人們拋在腦后，甚至被認為是一門無用的和庸俗的學(xué)問.然而，面對今天自然科學(xué)迅速發(fā)展所帶來的高科技和高水平人類生活的同時，它所引發(fā)的文明危機和全球問題也日益嚴重.這提醒著人類需要從哲學(xué)角度對社會生產(chǎn)和生活進行反思.

作為自然科學(xué)中重要的物理學(xué)，近些年無論是在材料研究領(lǐng)域還是在基礎(chǔ)理論研究方面都得到了迅速發(fā)展，為人類的生產(chǎn)生活提供了較強的支撐作用.物理研究者也應(yīng)該在科學(xué)研究中不斷地進行哲學(xué)反思，并自覺地學(xué)習(xí)哲學(xué)思想，接受哲學(xué)思想對科研工作的指導(dǎo).本文從物理學(xué)的發(fā)展角度，論述哲學(xué)與自然科學(xué)之間的辯證關(guān)系，并結(jié)合自身的科研情況闡述了物理科學(xué)研究中的哲學(xué)思想感悟.

1 哲學(xué)與自然科學(xué)的區(qū)別與聯(lián)系

在人類社會發(fā)展的進程中，哲學(xué)和自然科學(xué)的發(fā)展一直是同步的、相互促進的.哲學(xué)和自然科學(xué)之間存在普遍和特殊的辯證關(guān)系，兩者既有區(qū)別又有聯(lián)系.既不能把哲學(xué)問題和自然科學(xué)問題混為一談，也不能把哲學(xué)問題和自然科學(xué)問題完全對立起來［1］.

1）從反映客觀世界的范圍和本質(zhì)來說，哲學(xué)和自然科學(xué)之間存在差別［2］.哲學(xué)是反映自然界、人類社會和人類思維發(fā)展總和的普遍規(guī)律的科學(xué).而自然科學(xué)則反映自然界的某個領(lǐng)域，相對于哲學(xué)來講，所反映的客觀世界的范圍明顯較小.從反映的客觀世界本質(zhì)來講，哲學(xué)反映的是客觀世界最一般的規(guī)律，這種規(guī)律具有普遍性；而自然科學(xué)所反映的是自然科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的規(guī)律，具有特殊性和個別性的特點.哲學(xué)的普遍性是對自然科學(xué)的個別性和特殊性的高度概括和總結(jié).物理學(xué)研究自然界和人類社會生產(chǎn)和生活中的運動和發(fā)展規(guī)律，研究領(lǐng)域較窄，只是哲學(xué)的一部分.但是物理學(xué)研究的規(guī)律卻體現(xiàn)著哲學(xué)的一般規(guī)律.物理學(xué)中的相變理論本來就是一種矛盾的競爭趨勢，當其中的一種占據(jù)了優(yōu)勢，另一種就會變?nèi)酰偸且冻龃鷥r才能夠戰(zhàn)勝另一種矛盾；而在不同的環(huán)境下，矛盾雙方還會發(fā)生互換.

2）從方法上看，兩者具有較為明顯的區(qū)別.哲學(xué)的研究對象主要是自然界和人類社會、人類思維發(fā)展的普遍規(guī)律，其研究方法主要是高度的概括、推理及邏輯分析等.而自然科學(xué)的研究對象是自然界的運行規(guī)律和具體的表現(xiàn)形式，研究方法也就有所不同，主要是觀察、實驗、模擬、數(shù)學(xué)分析和歸納總結(jié)等.對于物理學(xué)而言，研究方法主要是實驗和模擬兩類，當然也包括一些規(guī)律的總結(jié).無論是真實的物理實驗過程還是理論模擬計算，都受到環(huán)境限制，是在自然科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的哲學(xué)思想指導(dǎo)下開展的研究過程.在此過程中，主要是通過實驗的數(shù)據(jù)、合理的推理總結(jié)和發(fā)現(xiàn)自然界的運行規(guī)律，是一種普遍規(guī)律的特殊個性的表現(xiàn).

3）兩者之間存在無法切斷的聯(lián)系.自然科學(xué)所研究的特殊的、個別的規(guī)律是在哲學(xué)思想指導(dǎo)下完成的，也體現(xiàn)著哲學(xué)思想所反映的普遍性；而哲學(xué)所反映的一般普遍規(guī)律，不可能包羅萬象，是對許多自然科學(xué)特殊和個別規(guī)律的高度概括，其中體現(xiàn)了自然科學(xué)豐富的特殊性，對自然科學(xué)的發(fā)展起到指導(dǎo)作用.物理學(xué)發(fā)展的歷史過程中，每一次巨大困難的背后都蘊含著哲學(xué)思想對自然科學(xué)發(fā)展的指導(dǎo).在牛頓力學(xué)發(fā)展迅速的年代，物理學(xué)家形成了普遍機械論的觀點，但是這種由運動物理得到的基本理論，在試圖進行光學(xué)研究時遇到了巨大的挫折.物理學(xué)家在尋找物理思想和方法的同時，發(fā)現(xiàn)了兩者的巨大差異，哲學(xué)的思想告訴科學(xué)家們自然界是相互聯(lián)系的，但是也存在區(qū)別，在聯(lián)系中發(fā)現(xiàn)區(qū)別才能更好地概括物理規(guī)律.當人們無法解釋麥克斯韋理論協(xié)變性的時候，便引入了否定之否定的哲學(xué)思想.首先引入以太的觀點，試圖賦予以太更多的性質(zhì)來解釋麥克斯韋方程的協(xié)變性規(guī)律，后來邁克爾遜在不斷的實驗過程中最終證明以太是不存在的.這一規(guī)律促進了愛因斯坦的狹義相對論的提出，也進一步使物理學(xué)家反思歷經(jīng)時間驗證的牛頓力學(xué)規(guī)律.

2 正確的哲學(xué)思想為自然科學(xué)的發(fā)展提供了正確的世界觀、指導(dǎo)思想和方法論

正確的哲學(xué)思想為自然科學(xué)的發(fā)展提供了正確的世界觀和指導(dǎo)思想.如果沒有正確的世界觀，在自然科學(xué)的發(fā)展過程中作為科學(xué)研究主體的科研人員對于客觀世界的認識將會出現(xiàn)較大的偏差和錯誤.在物理學(xué)的發(fā)展歷史過程中，出現(xiàn)了一系列的關(guān)于主體對客觀世界認識出現(xiàn)偏差的情況，究其原因無不是哲學(xué)思想出現(xiàn)了偏差.例如，在對光的認識上，一度出現(xiàn)了粒子學(xué)說和波動學(xué)說的對抗，經(jīng)過上百年歷史的爭辯，最終在正確的哲學(xué)思想的指導(dǎo)下，物理學(xué)家提出了兩者是一種共存的狀態(tài)，無法將粒子性撇棄，也無法完全用波動學(xué)解釋客觀實際.

正確的哲學(xué)思想作為方法論，為自然科學(xué)研究提供了正確的認識工具和探索方法.天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家拉普拉斯曾經(jīng)說：“認識一個天才的研究方法，對于科學(xué)的進步，并不比發(fā)現(xiàn)其本身更少用處.”［3］在白馬非馬的哲學(xué)思辨中，物理學(xué)家們找到了解釋電子粒子性和波動性的合理解釋.電子究竟是粒子還是波，取決于觀察者如何觀察.如果采用愛因斯坦提出的光電效應(yīng)，那么電子體現(xiàn)出來的就是粒子性；如果采用楊氏干涉實驗的方法觀察，那么電子體現(xiàn)的就是波動性.電子到底是波還是粒子呢，它本來應(yīng)該是什么呢?哲學(xué)的方法論告訴科學(xué)家，粒子本來就是一個客觀實際，不能因為主觀的反映而發(fā)生變化.一旦確定了觀察方式，那么粒子就會自動選擇一種表現(xiàn)形式，在人們選擇觀察方式的同時已經(jīng)影響了客觀事實的粒子的狀態(tài)，這也體現(xiàn)了哲學(xué)中萬物是聯(lián)系的思想和方法.所以在某一種狀態(tài)下看電子是粒子的和波動的是相互矛盾的，但是作為物質(zhì)，電子的這兩種屬性在更高層的物質(zhì)屬性中又統(tǒng)一在一起，這種思路至今還影響著人類對宇宙的客觀認識.

大量的科研實踐證明了正確的哲學(xué)思想有助于確立自然科學(xué)的研究課題與研究方向，它可以作為評價自然科學(xué)成果的重要依據(jù)之一.它所提供的認識論和方法論，也使科學(xué)家的理論思想和思維方式更加科學(xué)、合理.但是在整個過程中哲學(xué)思想并沒有強迫科學(xué)家去遵守一定的法則，而是在科研活動過程中不斷指導(dǎo)科學(xué)家進行科研活動［4］.

3 計算物理學(xué)中的哲學(xué)思想

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是電子儀器設(shè)備和計算機的發(fā)明，將人類文明帶入了新領(lǐng)域，同時也促進了科學(xué)研究工作的發(fā)展速度.在物理學(xué)的發(fā)展過程中，以往很多受到環(huán)境和研究條件限制無法開展的實驗研究，在研究手段和研究方法上也有了新的突破，甚至直接誕生了一門新的物理學(xué)分支——計算物理學(xué).

計算物理學(xué)的主要思想及研究過程如下.科學(xué)家在科學(xué)研究過程中，受到研究主題和客觀條件的特殊限制，無法或者難以對所研究的對象采用實驗方法進行研究的時候，基于對客觀實際的觀察和已經(jīng)掌握的客觀實際的基本特征情況進行科學(xué)抽象和理性推理加工，從中提煉出和客觀實際相似或者能夠反映客觀實際運動情況的模型，通過對模型的模擬實驗，得到一系列結(jié)果，并將結(jié)果推廣到實際的原型中或者推廣到新的實驗觀測中，以此檢驗?zāi)Ｐ偷恼_性并做出符合客觀實際的相關(guān)結(jié)論或者預(yù)測客觀實際的某些特性.

計算物理學(xué)體現(xiàn)了哲學(xué)中的認識論思想，具體表現(xiàn)為主體對于客觀實際的認識和對于主體及計算機物質(zhì)統(tǒng)一性的認識兩個方面.一方面是物理的統(tǒng)一性原理，客觀物質(zhì)的形態(tài)與結(jié)構(gòu)，以及運動方式各種各樣，具有特殊性，但是在各種特殊性中間存在著物質(zhì)的統(tǒng)一性.在構(gòu)建物理模型過程中，只要遵循哲學(xué)指導(dǎo)思想下的物質(zhì)統(tǒng)一性，就可以合理地模擬物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu).之后采用自然界共性所遵循的熵最大原理和能量最低原理，進行弛豫，直至達到平衡狀態(tài)，這種狀態(tài)就是物質(zhì)在自然界中存在的基本形態(tài).另一方面，研究主體的人類大腦和計算機計算也具有物質(zhì)統(tǒng)一性.人類的大腦對外部的客觀實際進行不斷分析和總結(jié)概括，尋找實物的客觀規(guī)律；計算機是從人類的輸入獲得對客觀實物的認識，而后按照人類的設(shè)計，進行客觀事物的客觀規(guī)律模擬，尋找其中的規(guī)律性.從功能上來講，計算機和人類的大腦是統(tǒng)一的.

計算物理學(xué)體現(xiàn)了哲學(xué)中的方法論，具體體現(xiàn)在科研工作者自覺地使用一系列的哲學(xué)思想來指導(dǎo)科研活動開展的過程，例如主要矛盾的思想，從特殊到一般，從一般到特殊的思想等.一方面，物質(zhì)是具體客觀實際的客觀存在，具有具體結(jié)構(gòu)形態(tài)和運動形式的多樣性和差別性，具有特殊的個性；另一方面，客觀實際的各種自然現(xiàn)象都統(tǒng)一于物質(zhì)，因而又應(yīng)該都具有物質(zhì)普遍的共性.計算物理學(xué)的研究過程中，就是基于這種哲學(xué)思想，借助于高速發(fā)展的計算機從客觀實際特殊性中尋找共性，突破了通常意義上的人類感官知識和客觀條件的限制，開展對于物質(zhì)一般性的研究.同時這也表明人類在哲學(xué)思想的指導(dǎo)下能夠掌握一定的方法論進而積極主動地探索自然界的本質(zhì)，而不是消極被動地反映自然界，具有正確的認識論.在整個科研活動中，作為活動主體的人類積極主動地開展科研活動，在豐富復(fù)雜的客觀實際中通過理性的思考和推理分析，在個別和特殊中進行合理的提煉，抓住了客觀實際的主要矛盾，忽略大量的次要矛盾，合理地處理兩者之間的關(guān)系，并利用主要矛盾設(shè)置合理的模型，進而推廣找到客觀實際的一般規(guī)律.在整個過程中，這種哲學(xué)思想潛移默化地指導(dǎo)著科研活動的開展.

4 結(jié)論

物理科研工作者在不斷推進科研的過程中，應(yīng)該對哲學(xué)有兩點認識.一方面是掌握哲學(xué)的基本立場、觀點和方法，關(guān)系到科學(xué)研究的方向，有時會令人茅塞頓開，更全面地分析問題.但同時也應(yīng)該認識到這是一件“長效事業(yè)”，不能粗淺地認為今天讀了一篇哲學(xué)文章，后天科研課題就能夠迎刃而解［5］.另一方面是在開展科研活動中，應(yīng)該客觀謹慎地對待科研成果，不能夸大成果，更不能有選擇地調(diào)整科研成果的客觀性.不能在沒有合理揭示客觀實際的情況下妄加推論，輕率地給出不負責(zé)和不嚴肅的科研結(jié)果.

［1］ 溫日錦.哲學(xué)與自然科學(xué)的關(guān)系分析［J］.廣西教育學(xué)院學(xué)報，1996（6）：102-106.

［2］ 王偉光.馬克思主義哲學(xué)與自然科學(xué)［J］.哲學(xué)研究，2010（9）：3-9.

［3］ 宋立軍.科學(xué)探索之路［M］.北京：新華出版社，1981.

［4］ 李文照.論馬克思主義哲學(xué)與自然科學(xué)的雙向轉(zhuǎn)移［J］.廣東社會科學(xué)，1993（5）：55-60.

［5］ 張晉斌.辯證看待自然科學(xué)中的有限無限問題［J］.山西大學(xué)學(xué)報：哲學(xué)社會科學(xué)版，1990（4）：9-11.

Philosophy Thoughts in Research of Physics

WANG Jian-jun1，WANG Yan-li2，LI Jin-ming3

（1.College of Science，Zhongyuan University of Technology，Zhengzhou 450007，China；2.Department of Equipment，Henan Technical College of Construction，Zhengzhou 450007，China；3.Department of Physics，Henan Institute of Education，Zhengzhou 450046，China）

The inseparable and mutual promoting dialectical relationship between philosophy and natural sciences is demonstrated in the perspective of physics.Combined with its own scientific research，the philosophical thoughts in the process of computational physics research are discussed.

philosophy；physics；dialectical relationship

G304

A

1007-0834（2015）03-0024-03

10.3969/j.issn.1007-0834.2015.03.007

2015-05-29

河南省教育廳自然科學(xué)研究項目（14A140025）

王建軍（1980—），男，河南周口人，中原工學(xué)院理學(xué)院講師，博士，主要研究方向：計算物理學(xué).