淺論物理科學(xué)方法畢業(yè)論文(已修改)
2025-04-16 02:29 本頁面
【正文】 淺論物理科學(xué)方法畢業(yè)論文一、幾位偉大科學(xué)家發(fā)現(xiàn)理論所運(yùn)用的科學(xué)思想方法 伽利略的觀察與試驗(yàn)方法伽利略的前輩們喜歡用主觀想象的方法來武斷解釋自然現(xiàn)象，伽利略開創(chuàng)了“觀察與試驗(yàn)方法”，主張一切研究必須以事實(shí)為依據(jù)、以事實(shí)為檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，使人類對(duì)自然的探索真正進(jìn)入了科學(xué)研究范疇。例如，在自由落體運(yùn)動(dòng)的研究中，開始，他提出速度增量正比于通過的距離的假設(shè)，經(jīng)過簡(jiǎn)單的推理就否定了這一假設(shè)。然后又提出速度增量正比于時(shí)間間隔的假設(shè)，因?yàn)闊o法用實(shí)驗(yàn)直接檢驗(yàn)這一假設(shè)，因此他由這一假設(shè)推導(dǎo)出距離與時(shí)間的關(guān)系，再用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這個(gè)關(guān)系，最后把由斜面實(shí)驗(yàn)證實(shí)了的這一結(jié)論推廣到自由下落的情形。伽利略實(shí)質(zhì)上使用了把實(shí)驗(yàn)和理論和諧的結(jié)合起來的方法，從而有力地推進(jìn)了人類科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)的發(fā)展。伽利略充分認(rèn)識(shí)到這個(gè)研究方法的價(jià)值。他在《兩門新科學(xué)》中寫道：“我們可以說，大門已經(jīng)向新方法打開，這種將帶來大量奇妙成果的新方法，在未來的年代里會(huì)博得許多人的重視?！笔聦?shí)表明，在整個(gè)研究過程中，邏輯推理、抽象分析、數(shù)學(xué)演繹、科學(xué)假設(shè)、理想實(shí)驗(yàn)等理性思維方法起了決定性的作用。特別是理想實(shí)驗(yàn)的方法在伽利略手中成了科學(xué)創(chuàng)造的一個(gè)奇妙工具。他用“落體佯謬”的理想實(shí)驗(yàn)，從亞里士多德的“重物下落比輕物快”的原理道出了“重物的下落比輕物慢”的悖論。他用“對(duì)接斜面”的理想實(shí)驗(yàn)推翻了亞里士多德關(guān)于“外力是物體維持其運(yùn)動(dòng)的原因”的教條，提出了“慣性原理”。可以這樣說，這些理性思維的方法是他從對(duì)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的觀察通向發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的途徑。 伽利略、牛頓的“對(duì)現(xiàn)象的一般觀察→提出假設(shè)→運(yùn)用數(shù)學(xué)和邏輯的手段得出推論→通過物理的或思想的實(shí)驗(yàn)對(duì)推論進(jìn)行檢驗(yàn)→對(duì)假設(shè)進(jìn)行修正和推廣等等”，這是物理學(xué)中最重要的方法牛頓定律及其力學(xué)體系的建立，是人類認(rèn)識(shí)客觀世界過程中的一次飛躍。美國(guó)科學(xué)史家Kuhn把它稱為科學(xué)革命。如果日心說是第一次科學(xué)革命，牛頓力學(xué)就是第二次科學(xué)革命。科學(xué)革命是技術(shù)革命的先導(dǎo)，在牛頓的科學(xué)革命之后大約一百年，出現(xiàn)了18世紀(jì)末19世紀(jì)初的工業(yè)革命或產(chǎn)業(yè)革命。牛頓力學(xué)的方法主要也是“對(duì)現(xiàn)象的一般觀察→提出假設(shè)→運(yùn)用數(shù)學(xué)和邏輯的手段得出推論→通過物理的或思想的實(shí)驗(yàn)對(duì)推論進(jìn)行檢驗(yàn)→對(duì)假設(shè)進(jìn)行修正和推廣”，入萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證的過程。牛頓的科學(xué)觀是因果決定論的科學(xué)觀。他認(rèn)為天體運(yùn)動(dòng)的原因就是萬有引力，行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是由萬有引力定律決定的。他根據(jù)萬有引力定律成功地解釋了行星、衛(wèi)星和彗星的運(yùn)動(dòng)，直至最微小的細(xì)節(jié)，同樣也解釋了潮汐和地球的進(jìn)動(dòng)。在牛頓力學(xué)中只要知道指點(diǎn)在初始時(shí)刻的位移和速度，根據(jù)牛頓定律就可以預(yù)言其后時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)情況，這是典型的因果描寫。但是，在牛頓以前往往并不用因果論來解釋自然現(xiàn)象，而用目的論來解釋自然現(xiàn)象，即按照某種目的或者結(jié)果來解釋運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，而不是用力的原因作解釋。牛頓采用因果性的解釋在物理學(xué)的發(fā)展中是重要的一步。愛因斯坦指出：“在牛頓以前還沒有實(shí)際的科學(xué)成果來支持那種認(rèn)為物理因果關(guān)系有完整鏈條的信念?！迸ｎD建立了物理因果性的完整體系，從而解釋了物理世界的深刻特征。 牛頓力學(xué)中的“理想模型方法”或理想化方法牛頓力學(xué)中的“理想模型方法”或理想化方法，如質(zhì)點(diǎn)、剛體、拋體運(yùn)動(dòng)等，突出主要因素忽略次要因素，得到自然現(xiàn)象最本質(zhì)的規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，再逐次考慮次要因素，得到更復(fù)雜的、更接近現(xiàn)實(shí)的理論。 牛頓麥克斯韋愛因斯坦的數(shù)學(xué)方法將事物的性質(zhì)用幾個(gè)物理量來量化表示，將物理規(guī)律用少數(shù)幾個(gè)數(shù)學(xué)方程來表示，這樣更嚴(yán)謹(jǐn)、簡(jiǎn)潔和完備。牛頓在科學(xué)研究中堅(jiān)持以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，他認(rèn)為在沒有從觀察和實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)引力之原因時(shí)，決不杜撰假設(shè)。牛頓的“不杜撰假設(shè)”具有方法論的意義，這種方法論與他同時(shí)代的大多數(shù)人所遵循的方法迥然不同，牛頓的同時(shí)代人都追隨笛卡爾探索自然現(xiàn)象的原因，構(gòu)筑引力的機(jī)制。而牛頓則不然，他所關(guān)心的不是引力“為什么”會(huì)起作用，而是“如何”在起作用的。他的目的是尋求引力所遵從的規(guī)律，提出準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)描述，證明行星系統(tǒng)如何依賴于引力定律。但是，牛頓的認(rèn)識(shí)路線也不同于受經(jīng)驗(yàn)主義影響很深的胡克的認(rèn)識(shí)路線。胡克強(qiáng)調(diào)從實(shí)驗(yàn)上去探求引力定律，忽視數(shù)學(xué)推理的必要性。牛頓所遵循的認(rèn)識(shí)途徑是從實(shí)驗(yàn)觀察到的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象去探討力的規(guī)律，然后用這些規(guī)律去解釋自然現(xiàn)象。他的科學(xué)認(rèn)識(shí)道路對(duì)以
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