智用物理學(xué) 活上哲學(xué)課

江蘇省靖江高級(jí)中學(xué) 夏桂錢

辯證唯物主義是揭示自然界、人類社會(huì)和思維發(fā)展的最一般規(guī)律的科學(xué)，是科學(xué)的世界觀和方法論。辯證唯物主義思想在物理學(xué)的研究和學(xué)科發(fā)展過程中有頗多體現(xiàn)。本文旨在探索巧用物理學(xué)知識(shí)，使哲學(xué)課更加生動(dòng)的方法，讓學(xué)生以物理知識(shí)為媒介感悟哲學(xué)智慧，探求哲學(xué)思辨的魅力，激發(fā)學(xué)習(xí)哲學(xué)的興趣，同時(shí)獲得科學(xué)素養(yǎng)和思辨能力的提高。

一、世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的，物質(zhì)運(yùn)動(dòng)是有規(guī)律的

辯證唯物主義認(rèn)為，物質(zhì)是本原、意識(shí)是派生，世界上先有物質(zhì)，后有意識(shí)，物質(zhì)決定意識(shí)。唯物論主要有三層含意，即“世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的，物質(zhì)運(yùn)動(dòng)是有規(guī)律的”。

物理世界中，從宏觀上的宇宙天體到微觀上的基本粒子，從實(shí)物到特殊形態(tài)的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)等，都是物質(zhì)的形態(tài)，這些或宏觀或微觀的或特殊的物質(zhì)形態(tài)，構(gòu)成大千世界。

物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的，運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)的固有屬性和存在方式。從宏觀的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，到微觀粒子運(yùn)動(dòng)，都揭示了物質(zhì)與運(yùn)動(dòng)是不可分割的，物理學(xué)中能量是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)量的體現(xiàn)。

物質(zhì)運(yùn)動(dòng)是有規(guī)律的，規(guī)律是可以被人們認(rèn)識(shí)和利用的。伽利略、牛頓、法拉第、愛因斯坦等科學(xué)家，通過實(shí)踐總結(jié)規(guī)律，他們得出的原理、定理等是對(duì)規(guī)律的正確反映?；鸺?、5G應(yīng)用等是人們認(rèn)識(shí)和把握規(guī)律后的具體應(yīng)用。

二、對(duì)立統(tǒng)一的規(guī)律

對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律是唯物辯證法的實(shí)質(zhì)和核心，它揭示了事物發(fā)展的源泉和動(dòng)力。“對(duì)立”值指的是矛盾的斗爭(zhēng)性，“統(tǒng)一”指的是矛盾的同一性，它們相輔相成又相反相成，共同構(gòu)筑物質(zhì)世界。

唯物辯證法的對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律因?yàn)槠涓拍畛橄笠恢笔菍W(xué)生理解的難點(diǎn)，而如果將抽象概念與學(xué)生正在學(xué)習(xí)的物理知識(shí)加以練習(xí)，則能打破知識(shí)的壁壘，以具體可感的概念輔助抽象概念的理解。例如，物體分子間既有引力又有斥力，引力和斥力既相互對(duì)立又相互依存，在一定條件下相互轉(zhuǎn)化。當(dāng)分子間距離大于平衡位置距離，表現(xiàn)為引力；當(dāng)分子間距離小于平衡位置距離，表現(xiàn)為斥力。正是由于物體的分子間引力和斥力既對(duì)立又統(tǒng)一，物體才既具有反抗外界拉力的能力，又具有反抗外界壓力的能力。

事物對(duì)立的雙方在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化的知識(shí)點(diǎn)，可以利用導(dǎo)體和絕緣體間的關(guān)系來輔助說明。導(dǎo)體和絕緣體之間的區(qū)別不是絕對(duì)的，這兩種屬性會(huì)伴隨外界溫度、壓力等環(huán)境的改變而變換。此外，還有電與磁的相互轉(zhuǎn)化、基本粒子的相互轉(zhuǎn)化、能量轉(zhuǎn)化和守恒等基礎(chǔ)物理知識(shí)都可以成為高中政治課哲學(xué)教學(xué)的輔助。

三、質(zhì)量互變的規(guī)律

質(zhì)量互變規(guī)律是馬克思主義哲學(xué)的三大規(guī)律之一，是唯物辯證法中的重要原理。引入物理學(xué)知識(shí)來分析量變和質(zhì)變的辯證關(guān)系，既可以幫助學(xué)生梳理哲學(xué)與具體科學(xué)關(guān)系，又可以培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力，升華對(duì)哲學(xué)原理的把握。

量變達(dá)到一定程度必然會(huì)發(fā)生質(zhì)變，這個(gè)“一定程度”物理學(xué)中稱之為“質(zhì)變點(diǎn)”。例如，對(duì)一個(gè)彈簧施加外力作用，在彈性限度以內(nèi)，外力越大，回復(fù)力越大，外力一旦超過彈性限度，就會(huì)引起永久形變，不能恢復(fù)原狀，這個(gè)彈性限度就是由量變到質(zhì)變的質(zhì)變點(diǎn)。

質(zhì)量互變是不斷發(fā)生的，每一個(gè)層級(jí)的概念都有其“臨界點(diǎn)”，對(duì)它的突破可以進(jìn)入新的質(zhì)量互變階段，如靜摩擦現(xiàn)象中的最大靜摩擦力、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)中的三個(gè)宇宙速度、光的全反射中的臨界角等都是量變界限上的“臨界點(diǎn)”。借助這些概念可以輕易理解質(zhì)量互變循環(huán)往復(fù)、不斷前進(jìn)的內(nèi)在統(tǒng)一規(guī)律。

四、否定之否定的規(guī)律

在物理學(xué)發(fā)展史上，人們對(duì)物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)都有通過否定錯(cuò)誤的假說和理論而逐步深入的過程，對(duì)舊假說和舊理論的否定過程也是人們認(rèn)識(shí)上產(chǎn)生飛躍的過程。

以光本性的認(rèn)識(shí)為例。17世紀(jì)，在對(duì)光的認(rèn)識(shí)上形成了兩種對(duì)立的學(xué)說，一種是牛頓主張的微粒說，另一種是惠更斯主張的波動(dòng)說，關(guān)于這兩種學(xué)說的爭(zhēng)論持續(xù)了100多年。到了19世紀(jì)初，楊氏和菲涅爾等科學(xué)家成功地在實(shí)驗(yàn)中觀察到光干涉和衍射現(xiàn)象，這些波的特征，無法用微粒說解釋，因而證明了波動(dòng)說是正確的，于是確立了波動(dòng)說，這可以說是一次否定。之后，愛因斯坦在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了光子說。愛因斯坦的“光子”已完全不是牛頓概念中的“粒子”，而是一種全新的帶有波動(dòng)性的粒子。科學(xué)家們對(duì)光的本性的進(jìn)一步研究又在上述基礎(chǔ)上發(fā)展成為“光的波粒二象性”學(xué)說。

從光的本性認(rèn)識(shí)的過程可以看出，辯證的否定不是簡(jiǎn)單的拋棄而是揚(yáng)棄，是批判和繼承的辯證統(tǒng)一。推而廣之，一切事物的發(fā)展的過程都是“否定之否定”的過程。

五、實(shí)踐和認(rèn)識(shí)的辯證關(guān)系原理

辯證唯物主義認(rèn)識(shí)論告訴我們，實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的來源，是認(rèn)識(shí)發(fā)展的動(dòng)力，是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，也是認(rèn)識(shí)的最終目的和歸宿。實(shí)踐和認(rèn)識(shí)既有區(qū)別，又有聯(lián)系，既對(duì)立又統(tǒng)一。

萬有引力是建立在第谷、開普勒等大量精確的天文觀測(cè)資料基礎(chǔ)上，牛頓通過對(duì)月亮繞地球運(yùn)動(dòng)和樹上蘋果落地的綜合，借助于數(shù)學(xué)的推理，得出萬有引力定律。之后，卡文迪許利用扭秤實(shí)驗(yàn)得到驗(yàn)證，并得出萬有引力恒量，使這一定律走向應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了由認(rèn)識(shí)到實(shí)踐的飛躍。1831年，法拉弟發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，將“引力”的概念從宏觀狀態(tài)深入微觀領(lǐng)域，繼而運(yùn)用該理論發(fā)明發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)，是認(rèn)識(shí)到實(shí)踐的再次飛躍。玻爾在湯姆遜、盧瑟福、普朗克等人實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了玻爾理論，對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)的特性做出了更精確的描述。在這樣的理論積累下，1925年，量子力學(xué)這一關(guān)于微觀世界的理論建立起來了，對(duì)物理學(xué)發(fā)展起了巨大的推動(dòng)作用。

實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)和來源，是人類能動(dòng)地改造世界的客觀物質(zhì)性活動(dòng)，認(rèn)識(shí)對(duì)實(shí)踐具有能動(dòng)的反作用，認(rèn)識(shí)過程是反復(fù)性和無限性的統(tǒng)一，上述引力認(rèn)識(shí)的過程從宏觀到微觀的發(fā)展就經(jīng)歷了多次反復(fù)，其中又不斷用認(rèn)識(shí)指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐成果也促進(jìn)認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步深化。

六、真理的條件性和具體性原理

真理是人們對(duì)客觀事物及其規(guī)律的正確反映，其最基本的屬性是客觀性。同時(shí)，任何真理都有自己適用的條件和范圍，任何真理又都是相對(duì)于特定的過程來說的。因此，真理又是具體的、有條件的，是主觀與客觀、理論與實(shí)踐的具體統(tǒng)一。

真理最基本的屬性是客觀性。伽利略運(yùn)用理想實(shí)驗(yàn)，將客觀事實(shí)和抽象思維結(jié)合起來，揭示了自由落體現(xiàn)象的本質(zhì)，對(duì)亞里士多德的觀點(diǎn)進(jìn)行了否定，指出“力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”。牛頓在伽利略等人的研究基礎(chǔ)上，總結(jié)、建立牛頓運(yùn)動(dòng)定律，建立了對(duì)“力”的概念的正確認(rèn)知，體現(xiàn)了真理的客觀性。

真理是有條件的。例如，牛頓運(yùn)動(dòng)定律只適用于解決宏觀、低速領(lǐng)域的問題，而在微觀、高速領(lǐng)域中的運(yùn)動(dòng)便不再遵從牛頓定律。為了解決經(jīng)典力學(xué)的理論與實(shí)驗(yàn)事實(shí)之間的矛盾，愛因斯坦提出了狹義相對(duì)論，處理高速運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，則必須用相對(duì)論力學(xué)。不同的力學(xué)理論有不同的適用范圍，所謂適用范圍，就是真理的“條件”。

七、認(rèn)識(shí)過程的反復(fù)性、無限性和上升性原理

一個(gè)相對(duì)完整的科學(xué)理論的建立，往往需要經(jīng)歷實(shí)踐到認(rèn)識(shí)，再由認(rèn)識(shí)到實(shí)踐的多次反復(fù)才能完成。原子核物理這部分知識(shí)就是最好的例證。湯姆遜、盧瑟福、波爾三位科學(xué)家通過“電子發(fā)現(xiàn)”“粒子散射”“氫光譜”三個(gè)具有代表性的實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建出三種原子結(jié)構(gòu)模型，為我們展示了一條非常清晰的科學(xué)研究道路：實(shí)驗(yàn)（事實(shí)）→理論假設(shè)→再實(shí)驗(yàn)（提供新的事實(shí)）→修正理論（甚至建立新的修改假設(shè)）→形成科學(xué)理論。科學(xué)家們正是在不斷修正錯(cuò)誤中一步步逼近事物的本質(zhì)，獲得理性的認(rèn)識(shí)。

物理學(xué)作為一門自然科學(xué)，在對(duì)物理領(lǐng)域真理的探索過程中蘊(yùn)含著豐富的辯證唯物主義哲學(xué)觀。哲學(xué)課可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)唯物主義世界觀的認(rèn)可度，從而在認(rèn)識(shí)世界和改造世界的過程中樹立理性精神。學(xué)會(huì)運(yùn)用辯證唯物主義的觀點(diǎn)和方法去分析所學(xué)物理知識(shí)，深刻地理解物理現(xiàn)象和規(guī)律，體會(huì)辯證唯物主義的真諦，從自發(fā)走向自覺、從零散走向系統(tǒng)、從間斷走向經(jīng)常，運(yùn)用辯證唯物主義的觀點(diǎn)和方法去分析問題和解決問題，提升自然科學(xué)中的哲學(xué)智慧。