认识到物理的重要性（对物理思想的认识）

认识到物理的重要性（对物理思想的认识）所以，我们下面一起看看经典和近代物理学中的哲学思想。物理思想和哲学思想有着千丝万缕的联系，物理学的发展，一定程度上得益于不同时期的哲学思想，如毕达哥拉斯的和谐论对开普勒的影响；实在论对牛顿的影响；实证论对量子力学的影响；唯象论对广义相对论的影响。在不同时期，不同的哲学流派都会对物理的发展起到重要的影响。伽利略物理思想：开创了以实验事实为根据并且具有严密逻辑体系的近代科学世界。他把科学实验方法首次引入物理学中。他运用数学知识首次提出了惯性原理，加速度等概念，他发现了摆的等时性，自由落体运动。他在人类历史上首次用自制望远镜观测天体，获得许多重要发现。他的发明和发现扩大，加深并改变了人类对物质运动和宇宙的认识。牛顿物理思想：牛顿的科学观是因果决定论的科学观。在牛顿力学中只要知道质点在初始时刻的位移和速度，根据牛顿定律就可以预言其后时刻的运动情况，这是典型的因果描写。牛顿采用因果性的解释在物理学的

何谓物理思想，物理思想就是研究物质的运动形式、内在规律和物质基本结构的客观存在，反映在人的意识中经过思维活动而产生的结果。这种思维活动是人的一种精神活动，是从社会实践中产生的，其内涵包括了物理科学本身的发展建立、物理学家的探索精神和研究方法以及我们学习物理的思想过程。狭义地说，就是学习物理过程而形成的符合物理体系、物理规律和物理逻辑、物理方法的结果。我们要学会用物理思想去分析、解决物理问题。

一般认为“思想方法”包含“思想”和“方法”两个层次的概念，较上位的是理念、哲学层次的，本文称其为“物理思想”，较下位的是方法、技巧层次的。物理思想与物理方法、物理知识虽然密切相关，但它们之间有区别。物理知识是用物理思想、方法解决问题时所依据的材料和解决问题的结果。物理方法是指从物理的角度提出问题、解决问题的过程中所采用的各种方式、手段、途径等，是物理思想的基础，也是物理思想发展的前提，物理思想是一类物理方法本质特征的反映和灵魂，它须通过物理方法表现出来，在强调指导思想时候称为物理思想，在强调操作过程时称为物理方法。譬如守恒，在强调其价值时，我们认其为思想；在强调其应用时，我们认其为方法。物理思想是物理方法的提炼与简化，是“升级版”物理方法。前者是内隐的，后者是外显的。它们不是相互独立的而是合二为一的，应该是水乳交融，不存在脱离物理知识的物理思想，也不存在缺失物理思想的物理知识。

下面，总结了一下不同时期的物理思想，供大家参考。

亚里士多德物理思想：以物质运动及其与时间，空间，与周围物体的关系及物质本原为研究对象以形成一门独立的学科，重视近身事物的具体观察，强调思维逻辑的作用，首先引用数学方法来考察具体物理定律。

伽利略物理思想：开创了以实验事实为根据并且具有严密逻辑体系的近代科学世界。他把科学实验方法首次引入物理学中。他运用数学知识首次提出了惯性原理，加速度等概念，他发现了摆的等时性，自由落体运动。他在人类历史上首次用自制望远镜观测天体，获得许多重要发现。他的发明和发现扩大，加深并改变了人类对物质运动和宇宙的认识。

牛顿物理思想：牛顿的科学观是因果决定论的科学观。在牛顿力学中只要知道质点在初始时刻的位移和速度，根据牛顿定律就可以预言其后时刻的运动情况，这是典型的因果描写。牛顿采用因果性的解释在物理学的发展中是重要的一步。爱因斯坦指出：“在牛顿以前还没有实际的科学成果来支持那种认为物理因果关系有完整链条的信念。牛顿建立了物理因果性的完整体系，从而揭示了物理世界的深刻特征。”在决定论科学观的基础上，牛顿确立了他的物理框架，所谓物理框架就是对物理现象解释的一种标准。牛顿框架的核心是力和力所决定的因果性，认为找到了力的规律就是找到了对运动现象的解释。

爱因斯坦物理思想：他坚持了一个自然科学家必然具有的自然科学唯物论的传统，吸收了斯宾诺莎等的唯理论思想以及休漠和马赫的经验论的批判精神，经过毕生对真理的追求和科学实践，形成了自己独特的科学思想和科学研究方法。坚信自然界的统一性和合理性，相信人的理性思维能力，求得对自然界的统一性和规律性的理解，是他生活的最高目标。统一性思想、简单性思想、相对性思想、对称性思想作为科学活动的指导思想始终贯穿和广泛应用于他的科学探索之中。

物理思想和哲学思想有着千丝万缕的联系，物理学的发展，一定程度上得益于不同时期的哲学思想，如毕达哥拉斯的和谐论对开普勒的影响；实在论对牛顿的影响；实证论对量子力学的影响；唯象论对广义相对论的影响。在不同时期，不同的哲学流派都会对物理的发展起到重要的影响。

所以，我们下面一起看看经典和近代物理学中的哲学思想。

经典物理从牛顿力学开始，力、热、电、光、原，在不同程度上都有实在论、决定论的影响。

物理科学的建立是从力学开始的。在物理科学中，人们曾用纯粹力学理论解释机械运动以外的各种形式的运动，如热、电磁、光、分子和原子内的运动等。亚里士多德的思想在这一时期起着重要作用。在他的著作中讨论了力学问题，虽然其中的一些观点和真理相去甚远，但由于亚里士多德的权威性如此之大，以致他的这些观点在科学思想上起着重要作用。他的权威在中世纪被认为是至高无上的，直到伽利略的时候仍不可动摇，在中世纪，他的著作阻碍了物理学的进一步发展。

到了文艺复兴时期，以宗教改革闻名的反对教会权威的斗争标志着物理学家开始以实验的语言来研究自然。哥白尼体系的建立是这时第一个伟大的胜利，它推翻了托勒密体系的地球中心说，主张地球是圆的，绕着自己的轴自转，并绕太阳公转。他第一次揭示了季节的变化和行星视扰动的原因。他的体系的一大缺点是认为一切天上的运动都是圆周运动的复合。完全推翻古典的学说的是开普勒，他吸收了哥白尼的思想，建立了著名的开普勒定律，证实了行星运行的真实的轨道——椭圆。

近代力学诞生的标志是伽利略，除了他在天文学和力学方面的一些重大发现之外，更值得强调的是：在人们依靠观察天体运动来研究力学运动的基础上，他开创了科学实验方法，并将实验、观察和理论思维（科学假设，数学推理和演绎）相结合，获得了突破性的发现。他的斜面实验在2002年被英国著名的《物理学世界》杂志的大量读者评为历史上“最美丽”的十大物理实验之一。这些实验的共同处都是用很简单的仪器设备，发现了非常基本、重要的科学概念，获得了重大科学发现，使留在人们头脑中的长期的困惑和含糊顷刻间一扫而空，对自然界有了更清晰的认识。另外，他所提出的理想实验方法，在近代科学研究中更是起了非常重要的作用。伽利略被后人称为“近代科学之父”。

伽利略认为匀速率运动也是惯性运动，并进一步提出行星正是由于按圆周轨道作匀速率运动，才能永恒地运转，这些看法并不正确。1644年笛卡儿（1596——1650）在《哲学原理》一书中弥补了伽利略的不足，他明确指出，除非物体受到外力作用，物体将永远保持其静止或直线运动状态，也就是惯性运动物体不会使自己趋向曲线运动。他掌握了运动第一定律和第二定律，但没有把他们概括出来。并且领悟到了离心力，做出了动量的正确定义。

在这一时期，光学、电磁学也有一定的发展。这个时期是一个伟大的试验以及理论活动的时期，虽然伽利略的命运给科学泼了冷水，但宗教改革对科学进展的影响却是非常有利的。资本主义生产促进了技术与科学的发展，形成了比较完整的经典物理学体系。系统的观察实验和严密的数学推导相结合的方法，被引进物理学中，导致了17世纪主要在天文学和力学领域中的“科学革命”。牛顿力学体系的建立，标志着近代物理学的诞生。

牛顿《自然哲学的数学原理》一书的出版标志着经典力学的成熟。牛顿在这里不仅讲了他研究的目的，实际上还讲了他研究的方法，即从特殊（的现象）到一般（的规律，如自然界的力），再从一般回到特殊。前者被英国哲学家培根强调，称为归纳法，它是以实验为基础的。后者被数学家兼哲学家笛卡尔所强调，称为演绎法，它必须依靠数学作为工具。在牛顿以前，一般认为归纳法和演绎法是两种互相排斥的方法。牛顿在科学方法上的重大贡献就是将两种方法结合起来。他用自己的一系列重大成果表明：就科学研究全过程而言，这两种方法是相辅相成不可或缺的。而他的所谓哲学是一种有综合性的统一认识，并不是中世纪哲学那种学院式的空谈了。

实际上，惯性定律的确立，首先应归功于伽利略和笛卡尔，牛顿是继承了他们的思想，把惯性定律作为运动第一定律提出，并提出质量是描述物体惯性大小的量。牛顿的功绩主要在于确立第二和第三定律，而他之所以能做到这一点，又同他对另一自然界的基本定律——万有引力定律——的发现密切的联系在一起。运动第二定律是因万有引力定律的需要才发现的。同样为了比较准确地研究一个天体受的力与其他天体的关系，必须分析许多有关天体的作用力，这就产生了作用与反作用问题，为此牛顿提出了第三定律，这是牛顿重大的创造性贡献。

开普勒三定律的发现已经强烈地暗示在太阳与行星之间，存在着一种随距离增加而减小的引力。另一方向，伽利略也断定：地面上物体加速下坠是由于地球对物体有引力。牛顿则进了一大步，把天上和人间两类现象统一起来，断言任何两物体之间都存在一种吸引力，这就是万有引力。

经典物理中的系统是最简单的系统，系统内只有少量物体，虽有相互作用，但是只要初始条件定了，规律是一定的，结果就确定了。而结果的正确性又是试验可以验证的。这一阶段的物理学又提出了简洁、和谐等思想，这在研究天体运动等方面也取得了成功。但是近代物理所提供的却是另一幅景象。

在18世纪，物理学的发展出现了与前面相反的情况，物理思辨和少受试验的限制和支配。这一时期没有出现伟大的实验物理学家。数学和数理天文学在18世纪由于伯努利、欧拉、达朗贝尔、拉格朗日、拉普拉斯等人的重要研究而丰富起来。物理研究是以科学的唯物论为特征的。那时，人们还不知道能量的概念。这个世纪企图以假定“不可称量物”的存在来解释物理学和化学中的隐秘现象。最老的不可称量物质是热质，许多科学家的心目中固守着热是一种物质，并且一直坚持到19世纪中叶。认为热是物质的这种学说的最早的渊源可在古希腊的德谟克利特和伊壁鸠鲁的著作中找到，在近代，又受到了伽桑狄的支持。

19世纪实验开始上升为物理学的重要方法，实验物理学的数学化成了19世纪物理学的特点。19世纪的物理学，在1850年左右，当时物理学的最重大的根基已经明确了：物理现象都可以用一种统一的框架来解释，即以力学解释为原理的出发点，通过数学描述对物理现象作模拟并导出描述现象的数学方程式，再冠之以普遍的定律——能量守恒定律。有了经典力学的支持，加之能量守恒定律的建立，人们对力和能量的认识已经达到了一个较高的高度。可是，当物理学家们试图完善这种以力学为主体的物理体系，并期望依赖这种体系解释自然规律的时候，困难和矛盾出人意料的发生了。在物理学的思辨方面，19世纪推翻了前100年的最重要的学说，并在17世纪奠定的基础上大大作了更新。光的微粒说让位给波动说，被称为热质的物质被搁在一边，并确立了热是由于分子的运动的事实。摒弃了由电的单流或双流说的倡导者所假定存在的不可称量的物质，而用某些情况下光以太中存在着脉动和协变来解释电和磁现象。物理学的两大分支光学和电磁学实际上合成为一个分支。18世纪还不知道的能的概念被引入了。辐射能已发展成为重要的课题。物理学在这100年期间做出了不可思议的进展，在这个世纪，化学家用他的天平建立了质量守恒定律，物理学家大胆鲜明的提出了无所不包的能量守恒定律。

迈尔是明确提出“无不能生有”，“有不能变无”的能量守恒与转化思想的第一人。而这理论正是建立热力学第一定律的基础。焦耳精心严谨地进行了热功当量测定等一系列实验，奠定了热力学第一定律的实验基础，得到了人们的认同。亥姆霍兹将能量守恒定律第一次以数学形式提出来。统计物理中系统概念的进一步明确，不仅引出了宏观量、微观量的概念，也引出了后来被哲学广泛引用的平衡态、涨落现象、开放性、耗散结构和混沌现象等等。从物理角度看，决定论不再起作用了，代替它的是耦合作用，即统计分析，而统计肯定是有涨落的。

电在理论上和实践上的发展是如此迅速，以至于19世纪被称为是电的世纪。19世纪初，科学界仍普遍认为电和磁是两种独立的作用。与这种传统观念相反，丹麦的自然哲学家奥斯特接受了德国哲学家康德和谢林关于自然力统一的哲学思想，坚信电与磁之间有着某种联系。经过多年的研究，他终于在1820年发现电流的磁效应：当电流通过导线时，引起导线近旁的磁针偏转。电流磁效应的发现开拓了电学研究的新纪元。

引起震动的还有量子力学，量子力学以薛定谔方程、不确定性原理、微扰理论、系统理论等，开启了人类观察物质世界的另一扇窗户。其中折射出许多新的哲学思想。如微扰对系统的影响、非线性关系等，跟哲学后来讨论的蝴蝶效应、非线性理论等有些殊途同归的感觉。这些年，物理学引进了许多有挑战的尝试，如量子纠缠态、超导、超低冷电子研究、量子晶体研究等，其物理现象及规律背后是一些有价值的哲学思考。

爱因斯坦在1905年建立了狭义相对论，它改变了原来的观点，认定狭义相对论是物理学的一个基本原理，它否定了以太参照系的存在并修改了惯性参照系之间的时空变换关系，使得麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式有可能在所有惯性参照系中都成立。为什么是爱因斯坦发现了相对论呢？爱因斯坦之所以能够取得划时代的贡献，是与他的物理思想分不开的。无论是对“时空相对性”的思考，还是“惯性系的地位”的探索，都显示出其思想上的深入思考和睿智判断。正如他在自述中指出的，“像我这种类型的人，一生中的主要东西，正是在与他想的是什么，他是怎样想的，而不在于他所做的或所经受的是什么。”具体说，可以分为以下三个方面：

1、坚持科学的唯物主义观念：爱因斯坦在研究中始终以实验事实为出发点，而不是以先验的概念、规律为出发点。所以当有人对迈—莫实验震惊、失望时，他只将其作为一种实验事实接受下来，他认为理论不应该只起源于思辨，理论应符合观察到的事实。同样，他认为牛顿的“绝对时间”概念不是实验事实，不能被观察到。所以他对“同时”的概念必须借助于尺子、时钟和假想实验重新定义。正是这种用实验事实重新对时间、空间定义的思考，给物理学带来了从根本上的改变。

2、坚持物质世界的同一性思想：爱因斯坦一直深信自然界的同一性，他的《论运动物体的电动力学》开始提出的问题就是：麦氏方程在伽利略变换下不是对称（不协变）的。即牛顿力学下成立的伽利略变换，在电动力学中不成立。其原因是建立这一变换的基础，牛顿的绝对时间、绝对空间，出现了问题。经过时空观念的改变，确立时间和空间的内在联系，利用洛仑兹变换，不对称性就消失了。同样的，狭义相对论建立后，它在惯性系和非惯性系下又出现了不对称性，爱因斯坦敏锐地感觉到狭义相对论的时空观改革并不彻底，应该确立时空与运动之间不可分割的联系，这使得爱因斯坦1915年创立了广义相对论，从而解决了参照系不对称的问题。

3、具有独立思考、追求真理的探索精神：爱因斯坦的成功，在于他对别人习以为常现象进行独立、深入的思考。时间、空间是物理学的基础概念，人们对其习以为常，但时间、空间是如何定义的，它们之间有没有联系却很少有人考虑。当旧概念和理论与新的现象和理论矛盾时，他没有像众人一样热衷于对新现象的质疑或对旧理论的修补，而是独立分析和判断，从本质上找到问题所在。这也是他能够创立相对论的重要原因。

2005年是狭义相对论发表100周年，爱因斯坦逝世50周年。为了纪念他，联合国确定2005年为“国际物理年”，主题为“物理照亮世界（Physics Enlighten the World）”。我们很难用有限的话语来悼念这位伟人，但我的眼前常常浮现出前苏联著名学者库兹涅佐夫著的一本书，书名是《爱因斯坦——生死不朽》，常常浮现出那个有着孩子般眼神，叼着烟斗的慈祥老人，那个不朽的创立了相对论的天才，那个完全抛弃了科学的功利性和目的性，旨在追求“宇宙和谐”的科学巨匠，那个有着简单生活和深邃思想的老人。

结 语

物理思想是人们在研究物质性质、相互作用和运动规律的自然科学时，反映在人的意识中经过思维活动而产生的世界观。是要通过对宇宙万物真实面目的不断探究揭示来指导人们对自然知识、社会知识、思维知识的概括和总结。形成合乎事物原理的世界观，是自始至终贯穿整个物理学的基本观点及处理和解决问题的观念和逻辑定式，甚至是看待问题的情感、态度。物理思想是对物理知识、方法、规律的一种理性本质的认识，是物理思维方法的灵魂，对物理的发生、发展具有普遍的指导意义。

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