简单性原理在物理学中的应用

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1、分类号编号目:简单性原理在物理学中的应用院：物理与信息科学学院业：名：物理学号：文献综述研宄类型：指导教师：提交日期：2013年5月230目录摘要3关键词3弓1白51简单性原理在物理学中的应用举例61.1毕达哥拉斯简单性原理61.2奥P姆简单性原理71.3哥白尼简单性原理71.4开普勒简单性原理81.5牛顿简单性原理91.6爱因斯坦简单性原理102结论10参考文献12Abstract12致谢13简单性原理在物理学中的应用摘要：简单性原理一直是引导科学家走向真理的灯塔，从古希腊到现代，众多科学家至为推崇简单性原理，把简单

2、性看作是真理的必要条件。本文主要从简单性原理的提出以及对此原理的发展和完善过程入手，说明简单性原理在物理学屮的应川，并阐述此原理对科学家研宄自然规律的统一性和揭示自然规律的简单性的重要意义。关键词：简单性原理，自然规律，统一性，简单性物理学是研宄物质的结构和物质运动即机械运动、热运动、电磁运动和微观运动的科学。物理学家们在探索Bi然界的物质结构和物质运动形式过程屮，提出了简单性原理，在物理学研宄的过程中起到了非常重要的作用，极大的推动了物理学发展。现在国内普遍有这样几种看法，第一种看法认为，简单性原则“即以尽可能少的互

3、相独立的初始假设为基础，解释尽可能多的经验事实”[1].这里，简单性原则的内涵是指“尽可能少的互和独立的初始假设”，其外延是科学（理论）。这是理论的简单性原则。第二种看法是在承认第一种看法的基础上又加上了男一种简单一一自然界的简单性[2].“简单”的范围既包括科学理论又包括自然界。第三种看法把简单性原则分为“简单性的世界观和简单性的方法论'古希腊数学家、哲学家毕达哥拉斯的科学美学思想，是简单性思想的最原始的表示，他认为天体是按一定的和谐的数的关系运动的，形成“天体和谐”[3],其至天体的数目也具有完美性，甚至天体的数目

4、也兵有完美性，并希望从自然界的各种现象中找出具有普遍性的“数”以及规律，这是人类首次对科学理论提出数学耍求和美学标准。后来著名唯名论者维廉•奥卡姆提出：“如无必要，勿增实体”[4].人们认为：“能以较少者完成的事，若以较多者去做，即是徒劳”[4].奥卡姆主张用“剃刀”把那些琐碎的论证和多余的假设统统剃掉，这就是历史上著名的“奥卡姆剃刀”。这两种科学论述是简单性原理的最初表述，启发了后来的科学家揭示&然规律，自然界现在虽然是复杂的，但木质具有简单性、统一性等起到了非常重要的指导意义。后人在应用简单性原理的时候并对它做了完

5、善。最先受影响的哥白尼总结前人的观测资料提出口心说，结束了神学统治的地心说，解放了人们的思想，科学解释自然规律的思想深入人心。紧接着幵普勒从简单性出发，结合弟谷多年积累的观测资料，提出了开普勒三大定律，将抽象的日心说理论利用数学语言表达的形象具体。牛顿认为：“除那些真实而己足够说明其现象者外，不必去寻求自然界事物的其他原因。因此哲学家说，自然界不作无用之事，只要少做一点就成了，多种了却无用；因为自然界宮欢简单化，而不用什么多余的原因以夸耀自己”[5].牛顿继承了前人的基本思想，坚信自然界习惯于简单性，各类自然现象中有它

6、的内在相似性，自然界总是和谐统一的。并发现了牛顿三大定律，万有引力定律，创立了经典力学。到十九世纪下半叶，马赫提出思维经济原则，即“极小值问题”，是指尽可能通过花费较少的思维对事实作尽可能完善的描述。还冇后来马赫的思维经济性原理都对简单性原理做了相砬的完善。爱因斯坦在创立相对论时对简单性原理的内涵做了更精确的概括，他认为：“自然规律的简单性也是一种客观事实，而且正确的概念体系必须使这种简单性的主观方面和客观方面保持平衡”[6].“理论物理学的R的，是要以数量上尽可能少的，逻辑上不相关的假说为基础，来建立起概念体系”[7

7、].建立理论和评价理论的标准逻辑简单性，是爱因斯坦方法论和认识论的主要思想。到现代，追求理论的简单性是所有科学家的目标，也是评价科学理论的标准之一。对于启发人们认识自然规律，解释自然规律有重要的指导意义，简单性原理诞生在物理学，发展在物理学，完善在物理学，推动着物理学，在物理学屮有非常重要的应用。1简单性原理在物理学中的应用举例1.1毕达哥拉斯简单性原理古希腊数学家、哲学家毕达哥拉斯的科学美学思想，是简单性思想的最原始的表示，他认为天体是按一定的和谐的数的关系运动的，形成“天体和谐”，甚至天体的数目也具有完美性，并希望

8、从自然界的各种现象中找出具冇普遍性的“数”以及规律，这是人类首次对科学理论提出数学要求和美学标准。毕达哥拉斯还认为，地球和整个宇宙的结构都是球形的，球形是一切几何形体中最完美的形状，宇宙中的各种天体均作匀速圆周运动，因为圆是表面上最完美、最简单的几何图形。这一观点深深地影响了后来的天文学，托勒密和哥白尼都坚信天体运动所作的是匀速圆