淺談物理學方法論及發展方向

卜繼琴

摘 要：隨著物理研究的發展，物理學的方法論逐漸成為人們越來越關注的課題。無論是過去還是現在，物理學的方法論在社會科學領域的應用都相當廣泛。為了滿足未來的發展形式，我們需要在現有的方法論基礎上，繼續創新出新的方法論內容和形式。為此，本文結合物理學方法論的基本概念，從研究的常規方法和非常規方法的角度來探究物理學方法論的應用與未來發展的方向。

關鍵詞：物理學；方法論；概述；應用；發展方向

中圖分類號：G630文獻標志碼：A文章編號：2095-9214（2016）10-0061-01

一、物理學方法論概述

方法論是人們在長期的實踐活動中總結出的解決問題的方式。它是打開學科研究的金鑰匙，也是理解學科交融的關鍵。物理學方法論屬于自然科學方法論的范疇。它是通過人們對物理現象的觀察和實驗，運用數學進行定量研究后建立出的一整套理論體系。物理學方法論的實際應用可以為社會科學發展帶來積極的影響，并對其研究起著重要的借鑒作用。

二、物理學方法論研究方法

1.常規方法

（1）觀察與實驗

實踐是檢驗真理的唯一標準。通過研究物理史可以發現。科學家們在發現真理前，都是通過客觀的觀察，來發現實踐活動中的規律的。但是有時候觀察到的事物不一定是真理，所以還要通過實踐再去進行驗證。例如，在發現自由落體這一真理前，亞里士多德曾提出物體下落的快慢是由物體本身的重量決定的，物體越重，下落越快；反之，則下落得越慢。這一結論經過了兩千多年，直到物理學家伽利略在比薩斜塔上做了“重100磅和重一磅的兩個鐵球同時落地”的實驗，證明不計空氣阻力，輕重物體的自由下落速度是相同的，否定了亞里士多德的觀點。伽利略也因此被人們譽為“實驗科學之父”。在教學中，教師在講解（上海科學技術出版社出版的）八年級物理，第四章第五節科學探究：凸透鏡成像時，著重引導學生通過分組實驗，多觀察蠟燭通過凸透鏡所成像的大、小和正、倒情況，多思考物距和像距與焦距的大小關系，并通過實踐來分析總結得出凸透鏡成像的規律。

（2）比較與分類

比較法是理論思維的一種重要的方法，主要是對被研究對象之間的異同點的分析與探究。例如，“動量”和“動能”這兩個概念，都是描述機械運動的物理量，且都與物體質量和運動速度相關。然而，這兩個概念之間又存在本質的差異。主要體現在：一、動能是機械能的一種形式，動量是機械運動量的量度。二、動能守恒不一定動量守恒，動量守恒不一定動能守恒；三、動能遵從動能定理，動量遵從動量定理。分類方法是根據被研究對象的異同，將研究對象分為兩種或兩種以上類別的方法。例如，物理學科按照章節來分可以分為光學、電學、聲學、力學等等。在學習九年級物理第十四章第四節的電流表和第五節的電壓表時，教師可以運用比較和分類的方法，將教學知識進行劃分，有利于幫助學生理解和記憶電流表和電壓表的異同。

（3）分析與綜合

分析方法主要是對研究對象的整體和部分進行綜合探究，進而得出研究對象的客觀規律的探究方法。在教學中，教師運用分析和綜合的方法，將八年級物理第九章浮力產生的原因和阿基米德原理進行整理，有利于幫助學生理清思路，找到教學重難點。

（4）歸納與演繹

歸納就是將特殊的事物通過公理延伸出來，最后形成普通公理的過程。例如，木星、金星、地球、火星、天王星、海王星都以橢圓軌道繞太陽運動的。于是可以得出結論：太陽系的九大行星都以橢圓軌道繞太陽運動。這種歸納推理具有不容置疑的意義。在八年級物理第七章第一節科學探究：牛頓第一定律的教學中，運用歸納與演繹的教學方法，能夠讓學生更加直觀的理解教學內容。

2.非常規方法

（1）靈感與直覺

靈感是指在文藝、科技活動中瞬間產生的富有創造性的突發思維狀態。而直覺是產生靈感的基礎。在物理研究中，靈感和直覺有時候會起到關鍵性的作用。例如，阿基米德在洗澡的過程中，看到水往外流，突然就有了靈感，發現了阿基米德原理；又如，牛頓在蘋果樹下被蘋果砸到后，突然產生了靈感，發現了萬有引力。

（2）失敗與反思

在科學探究的過程中，科學家們都是在經歷無數次的失敗后，才逐步走向成功的。在面對失敗時，要學會“吃一塹，長一智”，反思失敗的原因，從失敗中總結出經驗和不足，為下一次的成功奠定基礎。“發明大王”愛迪生在制作燈泡的過程中，一共試驗了1600多種耐熱的材料，經歷了幾千次的失敗，最終發明了白熾燈泡。瑪麗居里夫人和她的丈夫，經過四年日以繼夜的工作，經歷了無數次的失敗，堅持不懈地在破舊的棚子里進行了艱苦的勞動，終于發現了放射性元素鐳。瑪麗居里從多次失敗中獲得成功的經驗，兩次獲得諾貝爾物理學獎。

三、物理學方法論的應用與未來發展方向

1.物理學方法論在社會科學中的應用

社會科學主要是以哲學、社會學、經濟學為主要結構要素。物理學的方法論是哲學方法論的具體來源；社會學的運用從來沒有脫離過物理學方法中的觀察和實驗；經濟學的研究方法重視實踐的實驗和觀察原理，這些學科的發展都離不開物理學的方法論。

2.物理學方法論的發展前沿問題與理論

物理學從宇宙到宏觀，再從宏觀到微觀，按照物質結構層次來說，可以將物理學分為“天體物理”、“地球物理”、“分子物理”等等；按照研究對象來分，物理學可以分為力學、熱學、聲學、光學等等。總體來說，物理學主要朝著兩個方面發展，一個是朝著微小粒子方面發展，還有就是朝著大分子方向發展。而物理學方法論的發展理論主要包括超弦理論和M理論。超弦理論主要解釋的是多種宇宙現象，比如，為什么人們看到的宇宙只有4維？4維以外的空間是什么樣子的？等等。而M理論是在超弦理論基礎上發展的一種新的理論，這種理論是當前科學家研究的重要課題，有待于進一步的探究。

（作者單位：安徽省蕪湖市第27中學）

參考文獻：

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[3]吳國林，孫顯曜著.物理學哲學導論[M].人民出版社，2007.