試論20世紀(jì)物理科學(xué)思想的進(jìn)化

楊建成

摘 要：眾所周知的，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平也得到了顯著的提升，自20世紀(jì)以來(lái)物理學(xué)就已經(jīng)獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，并且在各個(gè)科技領(lǐng)域已經(jīng)取得非常輝煌的成就。但是這在偉大的物理學(xué)史上正處于偉大的革命性的變革時(shí)期，從而在一定程度上引起了這場(chǎng)變革最為深層次，最本質(zhì)的內(nèi)涵。本文主要描述的是掀起這場(chǎng)物理科學(xué)思想變革的基本內(nèi)容以及演變過(guò)程和進(jìn)化。

關(guān)鍵詞：物理科學(xué);思想進(jìn)化;連續(xù)性;生成論

1.由確定性逐漸轉(zhuǎn)變成為不確定性

自17世紀(jì)到18世紀(jì)以來(lái)，逐漸的演變出了一些物理理論，這其中就屬牛頓物理學(xué)理論始終處于居高不下的地位。因此在面對(duì)這個(gè)形勢(shì)下，人們也因?yàn)檫@樣構(gòu)造出了一個(gè)全封閉式的“時(shí)鐘式”或者“發(fā)動(dòng)機(jī)”形式的主要模型的物理化世界。但是在這其中所有組成的事物無(wú)論是從宏觀上還是從微觀的角度來(lái)說(shuō)，都必須要精確地、有規(guī)律地進(jìn)行運(yùn)動(dòng)著的，使得此次的變革運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)達(dá)三個(gè)世紀(jì)之久，但是大多數(shù)的人都認(rèn)為開展物理科學(xué)的使命就是為人類制定出一套與所有人達(dá)成共識(shí)的理論依據(jù)，也是一整套確定性的知識(shí)，但是實(shí)際上也需要這么做的。但是自從20世紀(jì)以來(lái)，世界進(jìn)行了第三次工業(yè)革命之后，統(tǒng)計(jì)規(guī)律和概率性的隨機(jī)性、不確定的思想，在物理學(xué)進(jìn)化的領(lǐng)域當(dāng)中在一定程度上都是得到了深化和發(fā)展。因此，也出現(xiàn)了大量的物理學(xué)理論，例如：量子力學(xué)、相對(duì)論等等，都詳細(xì)的闡述了現(xiàn)階段的實(shí)際物理現(xiàn)象，大多數(shù)的物理概念都提出了在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中的單個(gè)粒子都是完全服從統(tǒng)計(jì)學(xué)的規(guī)律的，尤其是后期的混沌學(xué)也會(huì)因此應(yīng)運(yùn)而生，更是充滿著隨機(jī)性和不確定性。例如在湍流的現(xiàn)象當(dāng)中所激起的層層浪花或者許多不規(guī)則的漩渦，沒(méi)有人能夠預(yù)先的就說(shuō)出產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因和過(guò)程。

2.由連續(xù)性逐漸轉(zhuǎn)變成為分立性

通常情況下，經(jīng)典的物理規(guī)律所具備的明顯特征主要是物理量的持續(xù)性，例如存在一定質(zhì)量理想氣體的等溫線、彈簧振子的動(dòng)能特性計(jì)算、勢(shì)能隨著時(shí)間的變化曲線規(guī)律，以及無(wú)規(guī)律的電場(chǎng)變化和磁場(chǎng)變化所擁有的能量往往也是隨著時(shí)間因子的變化而連續(xù)發(fā)展的。例如在19世紀(jì)末不長(zhǎng)的十年時(shí)間里，一系列新的物理學(xué)理論諸如黑體輻射、光電效應(yīng)以及原子的線狀光譜等諸多實(shí)驗(yàn)探究等等，這從中表現(xiàn)出的經(jīng)典物理學(xué)理論所產(chǎn)生的尖銳矛盾，自從20世紀(jì)末外國(guó)的科學(xué)家提出了“量子假說(shuō)”這一重要的物理學(xué)理論，這在一定程度上完全打破了“自然界無(wú)飛躍”的這一古老的格言，從這一理論明確的指出了組成輻射黑體的諧振子所具有的能量自然而然的也是分立開來(lái)的。因此也意味著迎來(lái)了一代十分壯觀的量子理論誕生，并且也拋棄了能量總是連續(xù)變化的這一傳統(tǒng)的思想。

3.由“構(gòu)成論”逐漸轉(zhuǎn)變成為“生成論”

提出“構(gòu)成論”的倡導(dǎo)者是由古希臘的科學(xué)家德謨克利特，他認(rèn)為宇宙中的任何事物都是由原子組成的，然而原子則是系統(tǒng)中不可分割的極小的物質(zhì)單元，這也就意味著原子既不能被人們創(chuàng)造出來(lái)，同樣也不能夠被完全消滅，雖然物體的結(jié)構(gòu)存在著千差萬(wàn)別，這是由于組成物體的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，原子的數(shù)量、形狀以及所處的位置以及排列順序都是大不相同的。通過(guò)系統(tǒng)的近代原子理論分析，這種思想構(gòu)成論的方式方法的原則往往是在自然科學(xué)當(dāng)中總結(jié)出的結(jié)果。但是自從20世紀(jì)以來(lái)，隨著物理學(xué)科的不斷發(fā)展，逐漸的向著前沿的微觀領(lǐng)域發(fā)展著，以“構(gòu)成論”所形成的主導(dǎo)理論宇宙觀念自然而然的受到了一系列十分嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。然而在當(dāng)代的高能物理學(xué)所展現(xiàn)的是一種比較全新的思想：這是有一組有限的物質(zhì)結(jié)構(gòu)“基本組元”所共同構(gòu)成的復(fù)合“物體”，這一經(jīng)典的概念對(duì)于宇宙當(dāng)中的亞核粒子往往都是不適用的。因此根據(jù)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，只有在能量足夠強(qiáng)大的情況下，出現(xiàn)相互碰撞的亞核粒子才能在一定程度上發(fā)生一定的分解作用，然而在這其中所獲得的部分大多數(shù)都不比原子粒子小。例如當(dāng)兩個(gè)原子通過(guò)高速運(yùn)轉(zhuǎn)之后，會(huì)分裂出許多不同的碎片，然而這些碎片大多數(shù)都是由這些產(chǎn)生碰撞的質(zhì)子動(dòng)能和質(zhì)子所產(chǎn)生的強(qiáng)子、質(zhì)子共同分裂出他的組成部分都存在著不確定性。但是隨著原子相互作用的過(guò)程中，能量往往會(huì)在碰撞之后由強(qiáng)變?nèi)酰且驗(yàn)閻?ài)因斯坦的相對(duì)論，在兩個(gè)質(zhì)子碰撞的過(guò)程中，能量的碰撞模式會(huì)被互相了解然后重新組合，因此關(guān)于這些復(fù)合物體以及主要的組成部分的概念往往也是不能夠適用于亞核粒子領(lǐng)域的。因此關(guān)于“亞核粒子”的組成結(jié)構(gòu)往往也只能夠在動(dòng)態(tài)的意義之上的，因此在這個(gè)方面只有利用“生成論”這一宇宙觀，才能夠確保兩個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的原子在碰撞的過(guò)程中分裂出許多不同種類的粒子所形成的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為這個(gè)現(xiàn)象做出合理化、圓滿的解釋。

4.結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的顯著提升，物理學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展和進(jìn)化占據(jù)著主要的地位，但是這作為精密科學(xué)當(dāng)中最為典型的一種物理學(xué)，同樣也是整個(gè)自然科學(xué)發(fā)展歷程當(dāng)中重要的基礎(chǔ)性科學(xué)。然而在21世紀(jì)初，在回顧以往物理學(xué)思想不斷改革進(jìn)化的歷程當(dāng)中，這對(duì)于思考21世紀(jì)科學(xué)觀念的走向問(wèn)題有著一定的促進(jìn)作用，這既是對(duì)過(guò)去以往物理學(xué)領(lǐng)域的總結(jié)，同時(shí)也對(duì)物理學(xué)的發(fā)展具有極其深遠(yuǎn)的意義。

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