學(xué)習(xí)物理時應(yīng)關(guān)注的幾種重要思維

柳格彬

在新課改理念下，學(xué)生的物理成績并不能得到顯著提高，雖然說這在一定程度上歸咎于學(xué)校的教學(xué)模式，但不可否認的是，學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過程中沒有形成一個良好的思維習(xí)慣是其中最根本的原因.筆者近來研讀了一些物理學(xué)史，發(fā)現(xiàn)有幾種思維方式，對于教師思考物理教學(xué)問題，學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識大有裨益.

1 形象思維

詩人寫詩，畫家作畫，需要形象思維，這一點沒有人懷疑.但是，物理學(xué)家在運用抽象思維的同時，也需要形象思維，卻不是人人都明白的.

形象思維在古代的科學(xué)家那里，早已有之.莊子的“一尺之棰，日取其半，萬世不竭”，是形象思維；古希臘哲學(xué)家德謨克利特說原子是構(gòu)成世界萬物的最小“磚塊”，也是形象思維.

原子模型的建立過程中，形象思維就發(fā)揮了很重要的作用.1877年，英國物理學(xué)家湯姆遜經(jīng)過科學(xué)的抽象，發(fā)現(xiàn)電子，了解到原子是由原子核和電子組成的.但是原子核和電子看不見，摸不著.他們究竟是以什么樣的方式結(jié)合在一起的？實驗的手段不能直接解決，科學(xué)的抽象方法也不能回答.這時候就需要在思維中形成一種似乎回到了直觀之中的形象.第二年，湯姆遜借助于形象思維的方法，構(gòu)思出一種西瓜瓤式（又稱葡萄干面包式）的原子模型：西瓜瓤象征著原子內(nèi)均勻分布的正電荷，西瓜子便是帶負電荷的電子.1944年，日本的長岡半太郎構(gòu)想出一種圓圈式的原子模型：原子核在中心，電子全部在某一層圓圈上，圍繞核旋轉(zhuǎn).1911年英籍澳大利亞科學(xué)家盧瑟福，又構(gòu)想出一種小太陽系的原子模型：原子核在中心，電子像各個行星繞太陽轉(zhuǎn)一樣，各自在不同的軌道上運轉(zhuǎn).

從這里可以看出，在物理研究過程中，如果只有抽象思維的規(guī)定性，而無形象思維的形象性，認識不會活躍，不會豐滿，形象的模型越是逼真，抽象思維的概念就越是趨于準(zhǔn)確.形象思維是抽象思維的必要補充！

2 動態(tài)思維

馬克思主義哲學(xué)原理告訴我們，世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是運動的.其實，作為物質(zhì)世界在人腦中反映的思維，也應(yīng)該是動態(tài)的，我們要學(xué)會用動態(tài)思維看問題，學(xué)會從運動中把握各種聯(lián)系.

就拿電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)來說，動態(tài)思維簡直是功不可沒.安培和法拉第都做過磁生電的實驗，安培失敗，法拉第成功.法拉第開始也跟安培一樣，是將磁鐵靜止地放在線圈中，年復(fù)一年地等呀，盼呀，始終看不到電流計的指針有絲毫偏動.盡管電流有磁感應(yīng)，是電在流動的情況下出現(xiàn)的，但他們都未注意到這一點，都未想到只有在磁棒運動的情況下，線圈上才能產(chǎn)生電流.后來法拉第在一次偶然的機會中，將磁棒從線圈中抽出來，發(fā)現(xiàn)電流計的指針擺動了一下，這才恍然大悟.一個動作，法拉第摸索了六年之久！

安培和法拉第六年中的失誤在哪兒呢？根本原因就在于他們都想在靜止中尋找事物之間的聯(lián)系，而不懂得從事物的運動中去把握聯(lián)系.所以，我們學(xué)習(xí)物理時，要注重運用動態(tài)思維思考問題.比如，在分析波動圖象中某個質(zhì)點在上一刻或下一刻的運動趨勢時，就一定要在頭腦中讓質(zhì)點“動”起來，上下坡法、頭頭尾尾法、微平移法、逆波同向法等方法，都很好地運用了動態(tài)思維，為解答這一類難題節(jié)省了大量的時間.

3 辯證法思維

辯證法思維在社會人文科學(xué)領(lǐng)域用途極大，但眾所不知的是，它在物理學(xué)領(lǐng)域中，也能夠自由馳騁，給人們帶來意想不到的收獲.

1905年科學(xué)巨匠愛因斯坦根據(jù)普朗克的量子假說，提出了光量子論，認為光既有波動性，又具有粒子性，即具有波粒二象性.這一理論傳到德布羅意的耳朵里，他馬上把問題倒過來考慮：既然光量子論把過去認為本質(zhì)上是波的光加以粒子化了，那么，過去認為本質(zhì)上是粒子的東西，是否也具有波動性呢？他循此前進，于1924年提出了微觀粒子也具有波動性，即具有波粒二象性的假說，并且列出了粒子與波互相聯(lián)系的量的關(guān)系式.不久，他的假說就被戴維遜、革末等人的實驗所證實，成了一條新的普遍法則.

世界上的萬事萬物都有著兩個相互依存、相互轉(zhuǎn)化的對立面.可以從那個側(cè)面透視到這個側(cè)面，也可以從這個側(cè)面透視到那個側(cè)面；可以由此轉(zhuǎn)化到彼，也可以由彼轉(zhuǎn)化到此.而每一次透視和轉(zhuǎn)化，都將為世界增添精神的和物質(zhì)的財富.如何用辯證法的思維方式去思考物理問題，這應(yīng)該成為我們學(xué)習(xí)物理時的一個自覺行為！

4 殊途同歸思維

很多人都有這樣的生活經(jīng)歷：生同樣的病，可以吃中藥，可以吃西藥，也可以問診于針灸師，中醫(yī)側(cè)重從整體求部分，西醫(yī)則強調(diào)從部分求整體，兩者沿著不同的方向，結(jié)果卻都能把病治好，這在醫(yī)學(xué)上稱為“同病異治”.

其實，這種現(xiàn)象在自然科學(xué)領(lǐng)域尤其是物理學(xué)領(lǐng)域，也很常見.同樣一批經(jīng)驗現(xiàn)象，可以用兩種不同的理論來概括，出現(xiàn)不同的科學(xué)模式及技術(shù)體系.八仙過海，各顯神通，各有各的運載工具，各有各的路徑行蹤，但都能渡過科學(xué)的大海，達到成功的彼岸.這種看問題的方式，我們不妨稱之為“殊途同歸”思維.

分析能量守恒的發(fā)現(xiàn)過程，我們就能對殊途同歸思維感知一二.在1842年到1847年間，歐洲有四位彼此相隔的科學(xué)家——德國醫(yī)生出身的青年物理學(xué)家邁爾、英國青年業(yè)余物理學(xué)家焦耳、丹麥科學(xué)家柯爾丁、德國軍醫(yī)出身的物理學(xué)家和生物學(xué)家赫爾姆霍茲，先后公開發(fā)表了關(guān)于能量守恒的論文.四人當(dāng)中，除了赫爾姆霍茲以外，都是在完全不了解其他人的研究情況下進行的.在他們之前，歐洲已經(jīng)有卡諾、摩爾、法拉第等八、九位科學(xué)家在各自不同的范圍內(nèi)了解到能量守恒的個別情況.大自然的能量變化方式為什么在同時代被十幾個人分別窺見？美國科學(xué)史家托馬斯·S·庫恩分析了他們的著作，發(fā)現(xiàn)自從1800年伏打發(fā)明電池以后，能量轉(zhuǎn)化的不同過程相繼涌現(xiàn)：電可生熱，可生光，可電解化學(xué)溶液，可生磁，磁又可生電，運動通過摩擦也可以生電，蒸汽機的熱轉(zhuǎn)化為功，而且都有當(dāng)量關(guān)系……這些新發(fā)現(xiàn)，使原來那些彼此分離的知識結(jié)成一個聯(lián)系網(wǎng)絡(luò).這些知識先是被人們分別單獨地掌握，而后被人們從整體上掌握.不同的研究者各自從不同的能量轉(zhuǎn)化過程出發(fā)，相繼追溯其他能量轉(zhuǎn)化過程，最后便導(dǎo)致了大體相同的結(jié)論.

總之，好的開頭就是成功的一半，而一個科學(xué)合理的思維方式，則是好的開頭必不可少的.對于今天剛剛接觸物理學(xué)的中學(xué)生，要想在物理學(xué)的科學(xué)天地中自由翱翔，掌握一些好的思維方式至關(guān)重要.