淺談物理學(xué)方法論及發(fā)展方向

卜繼琴

摘 要：隨著物理研究的發(fā)展，物理學(xué)的方法論逐漸成為人們越來越關(guān)注的課題。無論是過去還是現(xiàn)在，物理學(xué)的方法論在社會科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用都相當(dāng)廣泛。為了滿足未來的發(fā)展形式，我們需要在現(xiàn)有的方法論基礎(chǔ)上，繼續(xù)創(chuàng)新出新的方法論內(nèi)容和形式。為此，本文結(jié)合物理學(xué)方法論的基本概念，從研究的常規(guī)方法和非常規(guī)方法的角度來探究物理學(xué)方法論的應(yīng)用與未來發(fā)展的方向。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)；方法論；概述；應(yīng)用；發(fā)展方向

中圖分類號：G630文獻標(biāo)志碼：A文章編號：2095-9214（2016）10-0061-01

一、物理學(xué)方法論概述

方法論是人們在長期的實踐活動中總結(jié)出的解決問題的方式。它是打開學(xué)科研究的金鑰匙，也是理解學(xué)科交融的關(guān)鍵。物理學(xué)方法論屬于自然科學(xué)方法論的范疇。它是通過人們對物理現(xiàn)象的觀察和實驗，運用數(shù)學(xué)進行定量研究后建立出的一整套理論體系。物理學(xué)方法論的實際應(yīng)用可以為社會科學(xué)發(fā)展帶來積極的影響，并對其研究起著重要的借鑒作用。

二、物理學(xué)方法論研究方法

1.常規(guī)方法

（1）觀察與實驗

實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。通過研究物理史可以發(fā)現(xiàn)。科學(xué)家們在發(fā)現(xiàn)真理前，都是通過客觀的觀察，來發(fā)現(xiàn)實踐活動中的規(guī)律的。但是有時候觀察到的事物不一定是真理，所以還要通過實踐再去進行驗證。例如，在發(fā)現(xiàn)自由落體這一真理前，亞里士多德曾提出物體下落的快慢是由物體本身的重量決定的，物體越重，下落越快；反之，則下落得越慢。這一結(jié)論經(jīng)過了兩千多年，直到物理學(xué)家伽利略在比薩斜塔上做了“重100磅和重一磅的兩個鐵球同時落地”的實驗，證明不計空氣阻力，輕重物體的自由下落速度是相同的，否定了亞里士多德的觀點。伽利略也因此被人們譽為“實驗科學(xué)之父”。在教學(xué)中，教師在講解（上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版的）八年級物理，第四章第五節(jié)科學(xué)探究：凸透鏡成像時，著重引導(dǎo)學(xué)生通過分組實驗，多觀察蠟燭通過凸透鏡所成像的大、小和正、倒情況，多思考物距和像距與焦距的大小關(guān)系，并通過實踐來分析總結(jié)得出凸透鏡成像的規(guī)律。

（2）比較與分類

比較法是理論思維的一種重要的方法，主要是對被研究對象之間的異同點的分析與探究。例如，“動量”和“動能”這兩個概念，都是描述機械運動的物理量，且都與物體質(zhì)量和運動速度相關(guān)。然而，這兩個概念之間又存在本質(zhì)的差異。主要體現(xiàn)在：一、動能是機械能的一種形式，動量是機械運動量的量度。二、動能守恒不一定動量守恒，動量守恒不一定動能守恒；三、動能遵從動能定理，動量遵從動量定理。分類方法是根據(jù)被研究對象的異同，將研究對象分為兩種或兩種以上類別的方法。例如，物理學(xué)科按照章節(jié)來分可以分為光學(xué)、電學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)等等。在學(xué)習(xí)九年級物理第十四章第四節(jié)的電流表和第五節(jié)的電壓表時，教師可以運用比較和分類的方法，將教學(xué)知識進行劃分，有利于幫助學(xué)生理解和記憶電流表和電壓表的異同。

（3）分析與綜合

分析方法主要是對研究對象的整體和部分進行綜合探究，進而得出研究對象的客觀規(guī)律的探究方法。在教學(xué)中，教師運用分析和綜合的方法，將八年級物理第九章浮力產(chǎn)生的原因和阿基米德原理進行整理，有利于幫助學(xué)生理清思路，找到教學(xué)重難點。

（4）歸納與演繹

歸納就是將特殊的事物通過公理延伸出來，最后形成普通公理的過程。例如，木星、金星、地球、火星、天王星、海王星都以橢圓軌道繞太陽運動的。于是可以得出結(jié)論：太陽系的九大行星都以橢圓軌道繞太陽運動。這種歸納推理具有不容置疑的意義。在八年級物理第七章第一節(jié)科學(xué)探究：牛頓第一定律的教學(xué)中，運用歸納與演繹的教學(xué)方法，能夠讓學(xué)生更加直觀的理解教學(xué)內(nèi)容。

2.非常規(guī)方法

（1）靈感與直覺

靈感是指在文藝、科技活動中瞬間產(chǎn)生的富有創(chuàng)造性的突發(fā)思維狀態(tài)。而直覺是產(chǎn)生靈感的基礎(chǔ)。在物理研究中，靈感和直覺有時候會起到關(guān)鍵性的作用。例如，阿基米德在洗澡的過程中，看到水往外流，突然就有了靈感，發(fā)現(xiàn)了阿基米德原理；又如，牛頓在蘋果樹下被蘋果砸到后，突然產(chǎn)生了靈感，發(fā)現(xiàn)了萬有引力。

（2）失敗與反思

在科學(xué)探究的過程中，科學(xué)家們都是在經(jīng)歷無數(shù)次的失敗后，才逐步走向成功的。在面對失敗時，要學(xué)會“吃一塹，長一智”，反思失敗的原因，從失敗中總結(jié)出經(jīng)驗和不足，為下一次的成功奠定基礎(chǔ)。“發(fā)明大王”愛迪生在制作燈泡的過程中，一共試驗了1600多種耐熱的材料，經(jīng)歷了幾千次的失敗，最終發(fā)明了白熾燈泡。瑪麗居里夫人和她的丈夫，經(jīng)過四年日以繼夜的工作，經(jīng)歷了無數(shù)次的失敗，堅持不懈地在破舊的棚子里進行了艱苦的勞動，終于發(fā)現(xiàn)了放射性元素鐳?，旣惥永飶亩啻问≈蝎@得成功的經(jīng)驗，兩次獲得諾貝爾物理學(xué)獎。

三、物理學(xué)方法論的應(yīng)用與未來發(fā)展方向

1.物理學(xué)方法論在社會科學(xué)中的應(yīng)用

社會科學(xué)主要是以哲學(xué)、社會學(xué)、經(jīng)濟學(xué)為主要結(jié)構(gòu)要素。物理學(xué)的方法論是哲學(xué)方法論的具體來源；社會學(xué)的運用從來沒有脫離過物理學(xué)方法中的觀察和實驗；經(jīng)濟學(xué)的研究方法重視實踐的實驗和觀察原理，這些學(xué)科的發(fā)展都離不開物理學(xué)的方法論。

2.物理學(xué)方法論的發(fā)展前沿問題與理論

物理學(xué)從宇宙到宏觀，再從宏觀到微觀，按照物質(zhì)結(jié)構(gòu)層次來說，可以將物理學(xué)分為“天體物理”、“地球物理”、“分子物理”等等；按照研究對象來分，物理學(xué)可以分為力學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)等等?？傮w來說，物理學(xué)主要朝著兩個方面發(fā)展，一個是朝著微小粒子方面發(fā)展，還有就是朝著大分子方向發(fā)展。而物理學(xué)方法論的發(fā)展理論主要包括超弦理論和M理論。超弦理論主要解釋的是多種宇宙現(xiàn)象，比如，為什么人們看到的宇宙只有4維？4維以外的空間是什么樣子的？等等。而M理論是在超弦理論基礎(chǔ)上發(fā)展的一種新的理論，這種理論是當(dāng)前科學(xué)家研究的重要課題，有待于進一步的探究。

（作者單位：安徽省蕪湖市第27中學(xué)）

參考文獻：

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