物理學史與科學精神的培養

物理學史集中體現了人類探索和逐步認識物理世界的現象、特性、規律和本質的歷程。任何一個具體的物理知識和理論體系都是匯集許多人的研究成果而建立起來的，常常是幾十年甚至上百年的努力才能邁出有意義的一步，它包含著認識論和方法論的因素，包含著探索者的艱辛與悲歡，又體現著認識過程中理論與實踐、繼承與突破、理性與非理性的辯證統一，因而也包含著豐富的“教書育人”的教育因素。物理教學不僅要給出物理事實，物理規律，而且要對學生進行科學精神的教育。由于物理事實，物理規律具體，較容易把握，而科學精神含在其中，較為抽象，因此容易被我們忽略。物理學史含有極其豐富的科學思想，科學精神與人文思想，是進行素質教育極好的內容，能夠培養學生多方面的能力，是進行物理教學十分必要的一部分。因此在教學中物理學史的教育具有非常重要的意義。

科學，就其本質而言是人類探求真理的一種精神活動。對科學家而言，科學的目的是為了探尋自然界、宇宙的本質關系與規律。科學家追求真理的精神是科學事業蓬勃發展的源頭，許多偉大的科學發現與發明正是來源于這種執著的求真精神，而偉大的科學理論的創建又導致了重大的技術革新與應用。

科學精神的內涵是豐富的，擇要而言有以下幾方面：窮根究底、鍥而不舍得求真精神；勇于進取、忘我獻身精神；大膽假設、敢于懷疑精神；堅持真理、勇于改正錯誤的精神。所有這些精神，其目的歸根結底是為了尋求、揭示真理，在科學道路上推陳出新，不斷的取得進步。

一 窮根究底、鍥而不舍的求真精神

窮根究底、鍥而不舍的求真精神是尋求客觀真理的基礎，大多數科學家的發現與發明不僅僅是因為它們具有聰明的才智和豐富的知識，更是因為他們具有常人所無法比及的窮根究底、鍥而不舍的求真精神。正因為他們這種精神的鋪墊，才為物理學的發展和科學的進步做出重大貢獻。

英國物理學家布拉凱特為了證明盧瑟福用α粒子在氫14中打出了質子，他在充滿氮的云室里又多次做了這個試驗，他從40多萬條α粒子徑跡的照片中找到了8萬徑跡產生的分叉，他又對這些徑跡分叉進行了分析，最終證明了盧瑟福試驗的正確性。盧瑟福原子的核實結構模型的證實過程也是艱難的。他和他的助手在做α粒子三審實驗時發現，在入射的8000個α粒子中只有一個是大角度的偏轉，經過分析和總結，他得出了“絕大多數”，“少數”，“極少數”的結論，最終得出了原子的核實結構模型。居里夫婦發現釙和鐳的過程也不是順利的。為了提煉出純鐳鹽，居里夫婦從8噸的礦渣中提出0.1克的純鐳鹽，而這個過程花費他們四年多的時間。結果他們發現了釙和鐳，并且憑借這一發現獲得了諾貝爾物理學獎。

從以上的例子中，我們可以得出這樣一個結論：一個真理的驗證，一個新科學知識的發現都離不開窮根究底、鍥而不舍的求真精神。窮根究底、鍥而不舍的求真精神是步入成功的基石，是打開真理之門的鑰匙，是得出科學結論的先決條件，是走向客觀真理的法寶。

二 勇于進取、忘我獻身的精神

在物理學史的長河中，許許多多的科學家為尋求真理而獻出了寶貴的生命，正是因為這些勇于為科學事業和客觀真理奉獻的科學家們，后人才能更加靠近甚至發現真理，從而得出科學的結論，加快促進物理學的發展，而他們這種勇于進取、忘我獻身的奉獻精神也正是我們學習的重要內容。

伽利略堅持哥白尼的日心說而被教會終身監禁，利赫曼為引雷電不幸死亡，居里夫人為研制放射性物質，身體受到極大的傷害，而法拉第不被榮華富貴所動容，多次拒絕封爵而甘心做“平民法拉第”。文藝復興時期的布魯諾也許是奉獻精神的最好證明，這位出身貧苦，但具有完強意志的科學家，因當時受歐洲文藝復興思潮的影響，極力倡導無神論，宣揚思想自由，他因堅持哥白尼的日心說卻被教庭進行長達七年的審訊，最終被判處火刑。他留給世人最后的一句話是“他們宣判的恐懼，勝于我走向火堆”。

從這些感人的事例中我們深刻認識到，科學家的偉大之處不僅在于他發現了什么和發明了什么，更重要的是他們都具有追求真理的執著精神和崇高的忘我境界。這些科學家不畏艱難，不惜生命，不慕利祿，不怕權威，追求真理的高尚品質，不僅有利于培養學生實事求是的科學態度，獻身科學的崇高精神，更為以后的學習和研究打下了良好的基礎。

三 大膽假設、敢于懷疑的精神

大膽假設也可以理解為科學猜想。許多科學家正是因為勇于大膽的假設，才更加接近真理甚至接開真理的神秘面紗。不被當時的客觀條件所限制，大膽設想，是優秀的物理學家所具有的特殊的品質，正是因為這種特殊的品質，才造就了一個又一個的物理學史上的奇跡。

在1832年法拉第猜想電場和磁場傳播速度是有限，力線思想和場的觀念使他對電場的傳播過程產生了初步想法。1832年3月12日，就在他發現電磁感應之后不久，他利用相同的理念，把電和聲進行對比，預測到電和磁的感應也是需要一個傳播過程。雖然當時他沒有條件做實驗，但是他寫了一篇備忘錄記下了這一偉大的思想。

科學的假設是靠近甚至驗證真理的有利因素，而懷疑同樣也是促進科學進步的重要因素。敢于懷疑，不僅是挑戰權威，更是對科學和真理認真執著的一種體現。懷疑同樣也是思考和創造的一種體現，科學家正是由于具有了這種精神，才促進了科學的發展和完善，從而使真理更加客觀，更加真實。

牛頓在研究色散現象時，他借鑒笛卡兒、胡克等前人的成果但不完全相信權威，大膽提出疑問。而正是由于他對知識的認真、對科學的負責，他才成為了揭示色散原理的第一人。還有普朗克假設諧振子的不連續性，即著名的量子假設，這一假設的提出對物理界來說是具有十分重大的意義的。

可見大膽假設并不是沒有用的，假設雖然具有或然性，但它可以消除迷茫，使人的認識具有一定的自覺性，同樣懷疑也是如此，它們是理性把握事實的有效方法，也是科學創造不可缺少的方法。事實上，科學也正是在無數次假設中與懷疑中產生與進步的。當然，這種具有嘗試意義的假設與懷疑是否具有真理性，還須由客觀事實來檢驗，從這個意義上講“大膽假設、敢于懷疑的精神”正是科學家最具特色的理性方法。所以我們思維不要局限于一個狹窄的范圍，要敢于假設與懷疑，也許就會有驚人的發現。

四 堅持真理、勇于改正錯誤的精神

堅持真理、勇于改錯的精神是科學家們對待真理和科學認真態度的集中體現，正是因為這種精神才減少了科學家走不必要的彎路，才使得真理更早的、更客觀、更準確、更真實的展現在人們面前。

阿拉果和菲涅耳共同研究光學多年。在1819年，他們一起發表了《關于偏振光線的相互作用》，但是在某個觀點上阿拉果猶豫了，他沒有發表這類觀點，于是這個部分菲涅耳只能自己一個人發表。阿拉果在光學方面做出了許多貢獻，但在關鍵問題上卻遲疑了，這不禁讓人感到遺憾。后來阿拉果意識到自己的錯誤，他幫助菲涅耳證實了影子中出現了一個亮斑這一事實。這一科學證明震撼了整個法國科學院。

物理學界中有很多權威的科學家引起過思想混亂，物理學泰斗的洛侖茲曾經就犯過這樣的錯誤。1908年，他在羅馬第四屆國際數學表演講說上，對普朗克的能量子假說表示懷疑，這一舉措混亂了物理界。后來，在一些物理學家的批評下，洛侖茲意識到自己的錯誤，他勇于承認錯誤并站到了普朗克的身邊。

阿拉果、洛侖茲雖然犯了錯誤，但他們及時改正了，他們不考慮自己的利益，堅持真理、勇于改正錯誤的精神是值得我們學習的。最后他們也同樣為物理學的發展做出了貢獻。所以犯錯誤不可怕，可怕的是沒有堅持真理、勇于改正錯誤的精神。

從以上的例子我們可以看出這些科學精神都是我們要在物理學史中學習的。所以我們要在物理學史的教學中講清科學發展的曲折性，讓學生們充分認識到，科學的道路是不平坦的，科學家成功之路是艱險的，要準備付出比常人更多的精力和代價，必須有熱愛科學，獻身科學的精神，要善于繼承又勇于創新，才能有可能取得成功。

總之，我們知道科學作為一項探索真理的事業，在它長期發展的過程中形成了一套行之有效的認識規范，主要包括“求真、有條理的懷疑、大膽改錯、勇于獻身”。這種認識規范一方面約束科學家的科學行為，另一方面在他們的科學實踐中被內化、積淀、凝聚，提升為一種自覺的科學意識和普遍的信仰體系，這就形成了通常所說的科學精神?？茖W精神是人類文化的重要財富，也是民眾科學素養的重要組成部分。我國正在進行新一輪高中課改，明確把科學態度和科學精神列為科學教育的重要目標，其目的就是要使科學教育超越公式與符號，使學生真正成為有科學素養的人。因此科學精神與科學知識一樣是構成科學素養不可缺少的要素，也是當前教育最缺少，而又是人們最需要的素養。