浅谈物理学中的人文文化

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1、浅谈物理学中的人文文化摘要：物理学作为一门最基础的自然学科，在产生形成发展的过程中，蕴含着丰富的人文文化。为了充分挖掘自然科学中的人文思想，加强科学文化与人文文化之间的联系，文章从唯物辩证法、美学、科学道德3个方面剖析了物理学中的人文文化。　　关键词：物理学；人文文化　　　　物理学是一门最基本的自然学科，它是探讨物质结构和物质基本运动规律的学科，所以人们往往认为物理学只是包含一些枯燥的理论公式，而忽视了物理学中包含的人文因素诸如人文哲学思想、美学、道德等方面。实际上，物理学在产生、形成、发展的过程中，人们不是为了物理学而研究物理学，而是为了有助于人类、社会以

2、及个体人的发展而研究物理学，所有这些都涉及到了人与人的关系、人与自然的关系，这些关系中都蕴含着丰富的人文文化。　　著名物理学家吴健雄曾指出：为了避免出现社会可持续发展中的危机，当前一个刻不容缓的问题是消除现代文化中两种文化，即科学文化和人文文化之间的隔阂，而加强这两方面的联系。没有比大学更加适合的场所了。只有当两种文化的隔阂在大学园里加以弥合之后，我们才能对世界给出连贯而令人信服的描述。所以我们有必要去讨论科学文化中的人文思想。　　下面从文化角度去剖析物理学中的人文思想，主要有以下几方面：　　　　1　物理学中的唯物辩证法思想　　　　物理学在古代被称为自然哲学

3、，物理学作为一门精密的学科进行研究是从1687年牛顿发表的《自然哲学的数学原理》开始的。随着学科的发展与不断完善，物理学才从哲学中分化出来，形成独立的学科，但物理文化中蕴含的哲学思想是不会被分离的。　　1.1　实践是检验真理的唯一标准　　物理学是实验科学，物理实验既是建立物理理论的基础又是检验物理理论真理性的方法。杨振宁教授说“物理学是以实验为本的学科”，物理学上很多理论都是通过实验检验论证的结果，体现了唯物辩证法的认识论观点——实践是检验真理的唯一标准。　　1.2　物质是普遍联系的　　物理发展史上，很多地方体现了物质是普遍联系的观点。比如人们曾经把电和磁孤

4、立起来，物理学家奥斯特接受自然力统一的哲学思想。坚信电和磁之间存在某种潜在联系，经过多年研究，终于发现了电流的磁效应，并由此开创了电磁学的新纪元。把电和磁联系了起来，这正体现了唯物辩证法的特征——物质是普遍联系的。　　1.3　事物发展过程中的“否定之否定”规律　　人们对物理现象及其本质的认识是不断地发展和完善起来的，每一种理论的建立过程都体现了“实验(事实)——理论假设——实验(新的事实)——修正理论”，遵循着辩证唯物主义中的“否定之否定”规律。比如在整个光学的发展史中对光本质这个问题的认识，先是牛顿的微粒说；再是惠更斯的弹性波动说；接着麦克斯韦提出电磁波动

5、说；到20世纪爱因斯坦提出光量子说。最终人们认识到光具有波粒二象性，人类对光本性的认识就正是遵循着“否定之否定”认识规律的反映。　　1.4　主要矛盾与次要矛盾的辩证关系　　物理学中为了方便研究问题，经常抓住物体的主要特征，忽略物体的次要特征，而抽想出一些理想模型。如“质点”这个理想模型保留了实际物体的质量和存在的位置，而忽略了物体本身的大小形状，体现出辩证唯物主义中的“主要矛盾与次要矛盾之间的辩证关系”。　　1.5　运动的相对性和时空的相对性　　近代物理学的一大理论—爱因斯坦的相对论中涉及的哲学问题很多。最突出的就是相对运动和相对的时空观念。相对论指出：相对

6、性原理的本质在于运动的相对性这一事实，而不存在绝对运动。相对论否定了绝对运动的存在，就否定了绝对时空的概念。它通过不变的光速把时间和空间联合为一个整体，由洛伦兹变换建立起各个惯性系之间的时空关系。　　可见，不论是物理文化知识本身，还是物理文化形成、发展的过程都蕴含着丰富的哲学思维方法，对人类的自然观和哲学思想有重大的影响。2　物理学中的美学文化　　　　2.1　物理理论的美学特征　　2.1.1　简单深刻美　　在一个艺术家眼里简单是一种美。自然现象错综复杂，物理学则力求用简单的方程或定律去概括自然规律，但其反映的内在规律确是非常深刻的。如能量的转化和守恒定律反映

7、了各种不同形式的能量的转化，牛顿的三大定律更是概括了宏观低速条件下各种机械运动的规律，麦克斯韦电磁方程组将复杂的电磁现象统一其中，爱因斯坦相对论中的基本原理简单凝练，但其中内涵确是丰富而深刻的。　　2.1.2　对称守恒美　　对称是自然界中广泛存在的也是人们很乐于接受的一种美学形式，物理学在对自然的表述中处处显现出了这种对称的美：引力和斥力，“电生磁”与“磁生电”，粒子与反粒子，物质与反物质、圆孔或单缝衍射图样的对称、无限长直导线周围磁场的轴对称等等。物理定律对某种规范变换的不变性、守恒性更是贯穿于整个物理学的一种对称形式，物理学中有许多守恒定律如：动量守恒、

8、机械能守恒等等。实际上，对称性已经成为当代物理学家研