自然辯證法-量子力學發(fā)現(xiàn)的啟示

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上量子力學的發(fā)現(xiàn)過程再現(xiàn)摘要：量子力學的發(fā)現(xiàn)無論是從物理學還是方法論角度，都是一個關(guān)鍵的歷史性成果。在量子力學的發(fā)現(xiàn)歷程中，科學思想、方法的創(chuàng)造性及其多樣性、科學間交叉合作等都是量子力學得以成功發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵因素,而且它是由普朗克、尼爾斯·玻爾、沃納·海森堡、薛定諤等一大批物理學家共同創(chuàng)立的,這充分體現(xiàn)了資源共享及科研協(xié)作交流。從方法論的角度看，量子力學發(fā)現(xiàn)的過程，對于科研工作者有許多值得借鑒的地方，如科學認識需不斷深化、學科間交流與知識運用、科研中競爭與合作等。 關(guān)鍵詞：量子力學；科學方法；學科交叉；自然辯證法原理一、引言所謂科學研究，就是用科學的方法

2、來探索物質(zhì)世界的客觀規(guī)律，以推動學科的發(fā)展，或解決工程技術(shù)中的一些問題。研究中所使用的方法在經(jīng)過科學抽象、升華后成為普遍適用的理論集合，逐漸形成科學方法論。隨著自然科學的發(fā)展，20世紀出現(xiàn)了許多新方法，如控制論方法、信息方法、系統(tǒng)方法等，促進了方法論研究的高度發(fā)展?？茖W方法論愈來愈顯示出它在科學認識中確立新的研究方向、探索各部門的新生長點、提示科學思維的基本原理和形式方面的作用。其中，20世紀對于量子力學的探索便是成功運用科學方法論的典范之一。二、發(fā)現(xiàn)過程中要解決的問題及難點19世紀末,正當人們?yōu)榻?jīng)典物理取得重大成就的時候，一系列經(jīng)典理論無法解釋的現(xiàn)象一個接一個地發(fā)現(xiàn)了。物理學在實驗方面遇到了

3、一些嚴重的困難，這些困難被看作是“晴朗天空的幾朵烏云”，下面簡述幾個困難：黑體輻射問題、光電效應、線狀光譜、穩(wěn)定性和比熱問題等。也正是這幾朵烏云引發(fā)了物理界的變革。3、 發(fā)現(xiàn)過程中已知的知識與技術(shù) 研哲學基礎(chǔ)有:核共振理論、少體物理等論文和著作多篇,譯有量子理論、機遇與因果的自然哲學、量子力學的哲學基礎(chǔ)等多達三百余萬字的自然哲學、科普著作。量子力學是在舊量子論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。舊量子論包括普朗克的量子假說、愛因斯坦的光量子理論和玻爾的原子理論。4、 解決的思路與方法體現(xiàn)的自然辯證法原理（一）科學思想和方法的多樣性與創(chuàng)造性 縱觀量子力學理論的發(fā)現(xiàn)歷程，多種思想與方法結(jié)合在一起，促進了量子力學理

4、論的發(fā)展，特別是尼爾斯·玻爾提出了一種全新的方法來解釋，成為發(fā)現(xiàn)量子力學理論的非常重要的思想。 培根是英國杰出的哲學家, 他很重視實驗，并從理論上系統(tǒng)地論述了實驗方法對科學發(fā)展的重要意義, 第一次在科學上完滿地制定了認識的歸納法。即從分析個別事物和現(xiàn)象出發(fā), 把大量事實加以比較, 就可能由單一、個別的事物上升到一般, 上升到結(jié)論。在量子力學被發(fā)現(xiàn)之前，許多科學家已經(jīng)對量子做了大量研究，如:馬克斯·普朗克提出量子概念，假定振動系統(tǒng)的總能量不能連續(xù)改變，而是以不連續(xù)的形式從一個值跳到另一個值。愛因斯坦在1905年認識到光量子化的,蘊含了光的粒子性行為。尼爾斯·玻爾將先

5、輩們的研究材料進行分析、歸納和綜合。然而,輻射難題促成了通往量子理論的第一步，物質(zhì)悖論則促成了第二步。眾所周知，原子包含正負兩種電荷的粒子，異號電荷相互吸引。根據(jù)，正負電荷彼此將螺旋式的靠近，輻射出寬廣的光，直到原子坍塌為止。 當然，只是一味地整理別人研究所得的材料，而不進行思維抽象、推理演繹，就難以形成自己的成果。培根執(zhí)著于對經(jīng)驗或?qū)嶒灥臍w納，卻忽視了演繹推理的重要性，而笛卡爾正好相反，強調(diào)從不可懷疑的和確定的原理出發(fā), 用類似數(shù)學的方法進行論證, 就可演繹出物理界的所有顯著特征。尼爾斯·玻爾邁出了決定性的一步。，玻爾提出了一個激進的假設(shè)，結(jié)合已知的定律和這一離奇的假設(shè)，玻爾掃清了

6、原子穩(wěn)定性的問題。玻爾的理論充滿了矛盾，但是為氫原子光譜提供了定量的描述。開始時，發(fā)展玻爾量子論（習慣上稱為舊量子論）的嘗試遭受了一次又一次的失敗。接著一系列的進展完全改變了思想的進程。 路易·德布羅意在他的中提出光的粒子行為與粒子的波動行為應該是對應存在的。他將粒子的波長和動量聯(lián)系起來：動量越大，波長越短。夏天，出現(xiàn)了又一個前奏。薩地揚德拉·N·玻色提出了一種全新的方法來解釋。愛因斯坦立即將玻色的推理應用于實際的有質(zhì)量的氣體從而得到一種描述氣體中關(guān)于能量的分布規(guī)律，即著名的玻色-愛因斯坦分布。尼爾斯·玻爾以及隨后的物理學家們的研究方法是將培根和笛卡爾所

7、推崇的歸納、演繹方法相結(jié)合，并充分運用了類比、模型等方法，可以說，他們的成功不僅具有一定的必然性，而且與他們個人作用有關(guān)?？茖W方法的多樣性與創(chuàng)造性，讓量子力學理論跨越了關(guān)鍵的一步。創(chuàng)立量子力學需要物理學家,因為只有無拘無束的頭腦才能產(chǎn)生新思想，敢于思考敢于創(chuàng)新。同時,抽象的思維對于量子力學的發(fā)現(xiàn)也十分重要。（二）學科間交叉及合作將一個學科領(lǐng)域成熟的技術(shù)應用到另一個新型領(lǐng)域，往往能產(chǎn)生新的發(fā)現(xiàn)，對科研工作達到事半功倍的效用，這便是學科間交叉合作的優(yōu)勢。量子力學理論的發(fā)現(xiàn)正是由于多種學科思想相融合、知識相交叉而形成的。 發(fā)現(xiàn)量子力學理論的數(shù)位科學家中，普朗克在大學期間學習了數(shù)學專業(yè)，后來又學了物理

8、學,愛因斯坦學習了哲學、數(shù)學及物理學，馬克斯·玻恩大學學習了法律和倫理學，后是數(shù)學、物理和天文學，他們在大學學的都是不完全相同的專業(yè)，所以他們具有不同的知識背景，但是又都致力于研究量子力學，既合作、又競爭，在充滿了學術(shù)交流和爭論的環(huán)境中，發(fā)揮了各自專業(yè)的特長，為量子力學理論的發(fā)現(xiàn)，做出了各自的貢獻，所以這是科學史上由學科交叉，而產(chǎn)生的一次重大的科研成果。更難能可貴的是，在探索量子力學的競爭中,·韋納·海森堡、馬克斯·玻恩和帕斯庫爾·約爾當沖破門戶之見, 突破專業(yè)的局限, 在分析的基礎(chǔ)上,吸取各門學科、各個學派之長, 綜合考察對象, 提出了量子力

9、學的第一個版本，矩陣力學。當時1925年，Samuel Goudsmit和George Uhlenbeck就提出了電子自旋的概念，玻爾對此深表懷疑。10月，泡利在德國的漢堡碰到玻爾并探詢玻爾對電子自旋可能性的看法,玻爾用他那著名的低調(diào)評價的語言回答說，自旋這一提議是“非常，非常有趣的”。后來，愛因斯坦和Paul在萊頓碰到了玻爾并討論了自旋。玻爾說明了自己的反對意見，但是愛因斯坦展示了自旋的一種方式并使玻爾成為自旋的支持者。在玻爾的返程中，遇到了更多的討論者。當火車經(jīng)過德國的哥挺根時，海森堡和約當接站并詢問他的意見，泡利也特意從漢堡格趕到柏林接站。玻爾告訴他們自旋的發(fā)現(xiàn)是一重大進步。 可見，科學

10、思想的碰撞往往能夠激發(fā)出耀眼的火花,拓展出一種新的科學思路。不同學科的科學家在一起工作,將比他們單獨干時所產(chǎn)生的啟迪更大，創(chuàng)造力也充分顯現(xiàn)。 在科學研究道路上，學科間交叉合作加快了科研進程，豐富了人類的科學文明。合作對于科研的重要性可見，量子力學的成功很大程度上也得益于各學科的交叉以及科學家們的合作。 5、 自然辯證法原理對于解決問題的思路與方法啟示（一）科學交叉獲得創(chuàng)新成果 一個學科發(fā)展成熟的知識、技術(shù)和方法，應用到另一個學科的前沿，能夠產(chǎn)生重大的創(chuàng)新成果 在現(xiàn)代社會中，一些學科如物理學、數(shù)學在許多領(lǐng)域日趨成熟，學科間交叉研究越來越多。因此，科研工作者不可能固步自封，僅局限于自己研究的領(lǐng)域而

11、對其他學科不聞不問。在20世紀初，經(jīng)典物理已經(jīng)發(fā)展到了相當完善的地步,量子力學是在舊量子論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。舊量子論包括普朗克的量子假說、愛因斯坦的光量子理論和玻爾的原子理論。這些舊量子論為量子力學的成功奠定了關(guān)鍵的一步。然后是這些科學家們利用不同的學科知識對模型方法的使用以及扎實的專業(yè)知識等，都有力地幫助他們一步步接近成功，最終取得物理學上的重大成果。因此，經(jīng)常進行擴大知識面的教育，并與不同學科專業(yè)人員進行學術(shù)交流，推動重大科學問題跨學科的探索和合作，對于我國科研工作的發(fā)展具有重大意義。 （二）正確地運用科學方法論對科研工作事半功倍 在科研工作中，掌握正確方法比掌握知識更重要。愛因斯坦認為

12、“方法比知識更重要”充分說明了掌握科研方法的重要性。在量子力學發(fā)現(xiàn)過程中，尼爾斯·玻爾等人在經(jīng)過對已有材料的歸納分析后，采用了移植、假說、類比、模型等方法,最終為量子力學的建立做出了巨大的貢獻。同時,科學家們抽象的科學思維也十分高超,可以說正確的科學方法是他們成功不可或缺的因素。 現(xiàn)代自然科學不僅沒有遠離哲學, 而且日益與哲學緊密結(jié)合起來, 科技工作者在自己的科學活動中日益與哲學發(fā)生著密切聯(lián)系, 自覺不自覺地都要受某種哲學的支配。他們必須面對自然科學發(fā)展從世界觀、認識論、方法論上提出的諸多問題, 進行嚴肅認真地哲學思考, 方可減少乃至避免主觀盲目性, 客觀地把握研究對象的各個方面和各

13、種聯(lián)系，完成自己的科研任務(wù)。培根認為“跛足而不迷路的能趕過雖健步如飛但誤入歧途的人。”具有必要的科學知識積累是進行創(chuàng)造性科研工作的必要條件，而學習和研究科學研究的思維方式和方法，則是充分條件。但在知識積累過程中，正確的科學方法更是必不可少的。 （三）科研道路上要敢于競爭、要善于合作競爭與合作對于事物的發(fā)展總是不可或缺的。有競爭才會有前進的動力，有合作才能跨越前進的障礙，得到共同提高。量子力學之所以能成功發(fā)現(xiàn)，在于科學家們之間既能夠頑強地堅持己見，又能夠靈活地傾聽對方的意見，在爭論中間互相尊重，發(fā)揮各自的長處，互相學習互相借鑒，最后服從真理，達成一致。這些科學家們善于在競爭中進行合作，善于向周圍科學家請教和學習，也使得他們能很快地建立量子力學理論。因此，科研道路上要敢于競爭，更要善于合作。參