经典物理学的研究方法

7第1卷第199 6

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吉林师范学院学报o u rn a

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1 99 6

经典物理学的研究方法于林成(吉林市联合大学,

吉林市)、

摘要关键词

在经典物理学的建立和发展进程中各种研究方法得到了全面继承发展和创新本文,,.

对此作了详尽的探究

经典物理学研究方法,

十七世纪末牛顿综合开普勒和伽利略等人的研究成果建立了牛顿力学体系这可以看

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成经典物理学开始形成的标志这是人类认识史上对自然规律的第一次理论的概括和综合此后整个十八世纪物理学处在消化积累扩展的渐进阶段新的科学思想方法和理论得到了;传播和进一步的发展借助于数学上的进步牛顿力学完成了解析化工作建立了分析力学光.

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学热学和静电学也完成了奠基性工作成为物理学的几门基础学科在十九世纪中物理学获得了迅速和重要进展各种物理现象之间的联系和转化被普遍发现相继建立了波动光学热,,、

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力学和分子运动论经典电磁理论等完整的解析式的理论体系到十九世纪末经典物理学臻于完善达到顶峰,.

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本文通过回顾近二百多年经典物理学发展的历史探讨这一时间物理学的研究方法1“

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和谐性原理

”

所谓和谐性原理是认识主体以认识客体的和谐性为依据追求客体在表观的和谐以及内部质的和谐的一种科学方法论的基本原理是科学方法论中一种行之有效的指导原则它也可以视为人们对自然的一种信仰一种科学美学观点它的主要含义是坚信宇宙是和谐的自然;界有内在的秩序是有规律可循的和谐是科学的美自然规律的美是由定律表现出的数学的,,、.

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和谐它具有简单性对称性等

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公元前 5 0

。年古希腊的毕达哥拉斯最先提出整个宇,.

宙是一个数学和谐的假说历代有成,..

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就的科学家都对此坚信不移并且不断地发展丰富了它到了十七世纪德国的天文学家 J开

普勒深受毕达哥拉斯思想的影响坚信上帝是按照完美的数学原则来创造的他以数学的和谐性来探

索宇宙体系发现了关于行星运动的开普勒三定律向人们揭示出大自然的秩序性为经典力学的建立奠定了基础意大利物理学家伽利略也是相信自然是有序的和谐的完美的、.

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这种秩序和谐完美是由数学规律与数学语言表现出来的他在研究落体运动的规律时认识,

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到物体下落的速度变得越来越大单位时间内速度的变化都相同这种规律是最简单的伽利略收稿日期:

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19 95 1 1 0 2一一

吉林师范学院学报

19 96

年

做出的自由落体运动是匀加速运动的假设完全是对自然界简单性的一种先人之见,

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科学中追求简单性研究方法成为科学方法论中的简单性原则在科学表述中力求数学方程的简单性;科学理论结构中的理论前提的简单性牛顿曾明确地表明他对简单性的追求,

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然界喜欢简单化

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”

牛顿构造的力学体系在逻辑上是简单的基木原理 (逻辑前提 )只有三个而,,.

其推演出的结论却丰富得令人吃惊.

和谐性原理的最直观表现是对称性表观的形式上的对称叫几何对称内在的质的对称叫

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物理对称对称性的研究方法在经典物理学中取得极大的成功电磁学的很多定律都是基于电磁现象与力学现象内在的对称性或相似性而得出来的牛顿在万有引力的研究中得出了力的平方反比规律库仑先后得出电的库仑定律和磁的库仑定律其电力磁力与引力一样都遵循平方反比定律库仑得出的这两个公式都是把电现象和磁现象与力学现象做对称思考的结果1 8 2。得丹”..

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麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应由对称性人们自然想到,,,

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磁就不能产.

生电效应吗?正是由这个信念出发法拉第经过十年的努力终于发现了电磁感应现象1890,

年赫兹给出了麦克斯韦方程组的最简单的微分对偶形式在美学上充分显示了完:,.

美的对称性质电场和磁场的对称性时间和空间的对称性,

这种对称性在现代物理学中有广泛的应用并得到更深刻的理解2

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逻辑方法在经典物理学的发展过程中关于自然科学中的逻辑方法经过历代科学家们的努力归,,

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纳法和演绎法趋于完善

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英国杰出的哲学家“

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培根否定宗教教义是真理的来源提倡思想自由和探索精神他提.

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”出了知识就是力量的口号他认为经验实验是真理的来源和检验标准在《工具》书中新一、

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他提出了经验归纳法,

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一就是从大量搜集的个别经验事实中概括出一般原理的方法.

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他强调、

经验不主张想象力的发挥他反对假说认为假说是想象力发挥的产物培根对实验归纳的

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强调和应用形成了经典物理学初期研究方法的主流伽利略和牛顿方法中的主要内容与这个主流是一致的这种经验归纳方法的兴起对物理学的进步有不可低估的影响、.

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法国数学家哲学家笛卡儿反对信仰先于知识的宗教教义主张用世俗科学代替经验科学他从另一方面发展了自然科学的方法论他认为在发展知识的过程中起主要作用的不是经验而是理论思维即理性认为一切科学都应该按照数学的形式建立起来他深信从不容怀疑的和明晰的确切的原理出发通过逻辑的途径和类似数学的方法进行讨论就可以把自然,,,,..

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界的一切显著特征演绎出来笛卡儿的唯理论的方法完全抹煞了公理的经验基础但是它在当时的历史条件下是有进步意义的它用理性代替经验哲学式的思辨用逻辑论证代替权威崇拜的观点这是当时自然科学的最重要的思想根源之一笛卡儿对物理学中理论思维的发展和演绎方法的广泛应用以及公理化体系的建立产生了积极的影响,. .

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整个经典物理学的发展表明物理学理计为建立总的来说都是归纳与演绎两种推理形式

综合运用的结果以经验材料为基础通过归纳得出某种公理性前提然后演绎成一个完整的;理论体系演绎的弱点在前提前提若错了结论就不会正确归纳的弱点在结论它很容易带

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有局限性与或然性这两种方法是相互补充的.

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牛顿力学是一个公理化的演绎体系力学三定律是他的力学体系的逻辑起点其它定理是

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第

2

期

于林成经典物理学的研究方法

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牛顿三定律推演出的结果而

牛顿力学中的三个定律的基本观点都可以从他的前辈伽利略及

笛卡儿的科学思想中找到牛顿三定律的提出实际上是集前人之大成这是归纳的结果牛顿

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