文科生的第二種思維方式2

1、 2-1 物理學(xué)方法論的基本概念在介紹物理方法論原理之前，首先簡述有關(guān)物理學(xué)方法論的幾個基本概念。2-1-1 科學(xué)方法1. 什么是方法？對方法這一概念有不完全相同的定義和理解?！胺椒ā币辉~起源于希臘詞“”(“沿著”、“順著”的意思)和“”(“道路”的意思)，它的字面意義是沿著(正確的)道路運(yùn)動。所謂方法，意即為了解決某一具體問題從實踐或理論上所采取的手段或方式的總和。方法起源于人類的實踐活動。人類通過方法這種工具與客觀發(fā)生關(guān)系，所以方法是屬于主觀范疇的。例如，日月運(yùn)行，晝夜交替，這些客觀存在的事實本身是無方法可言的，但是，我們要認(rèn)識它們就要涉及方法。而且，不同的人去解決同一問題往往會有不同的方

2、法。例如，測一圓周的長，可以用繩子沿圓周繞一圈然后測繩長；也可用小滾輪沿圓周滾一周，用滾動的圈數(shù)乘以小滾輪的周長；還可以測出它的直徑用計算的方法求出周長等。什么是科學(xué)方法？在實踐中，人們把符合客觀規(guī)律、能達(dá)到預(yù)期效果的簡單而又合理的方法稱為科學(xué)方法。例如，美國試爆第一顆原子彈時，費(fèi)來想親自測試原子彈爆炸的威力。于是他將一把事先準(zhǔn)備好的紙片拋向空中，然后根據(jù)自已離開爆炸中心的距離和紙片被沖擊波吹過的距離，迅速推算出原子彈爆炸的威力，計算結(jié)果竟然和儀器測量的結(jié)果相差無幾。當(dāng)然，要是他缺乏有關(guān)的專業(yè)知識，就難以進(jìn)行這樣的計算。這也說明，目標(biāo)相同，方法可以不同。只要潛心研究，就能找到簡單而合理的新方法

3、。又如“計算1，2，3，97， 98， 99， 100等100個自然數(shù)之和”，可有以下幾種形式，也就是有幾種計算方法。1+2+3+ +98+99+100=505050(1+100)=5050100+50+49(1+99)=5050此外，同一事物重組變序以獲得不同的結(jié)果，也可稱為方法。例如戰(zhàn)國時田忌和齊威王賽馬，分上、中、下三等一一對應(yīng)比賽，由于田忌的馬力不如齊威王的，因而連負(fù)三局。此時孫臏向田忌獻(xiàn)策，以下等對其上等，寧負(fù)一局，然后以上對其中，以中對其下，連勝兩局，終以二比一獲勝。此法可謂妙哉！再者被實踐檢驗過的科學(xué)理論知識，當(dāng)用來在其知識領(lǐng)域內(nèi)或其他知識領(lǐng)域內(nèi)建立其他理論時，就其實質(zhì)來說，也起

4、著方法的作用。而且往往是抽象程度較高的知識對較為具體的知識發(fā)揮著方法的功能。所以，從這個意義上講，一切知識都可以通過應(yīng)用而轉(zhuǎn)化為方法。例如，控制論在研究電子計算技術(shù)時就起著方法的作用，極限原本是數(shù)學(xué)中的基礎(chǔ)知識，當(dāng)用它來建立瞬時速度或瞬時加速度等概念時，就成為極限方法了。而方法一旦在往日的研究結(jié)果中形成，就會成為日后研究的出發(fā)點。2. 方法存在的形式(1) 對于同一事物，沿縱向或橫發(fā)展過程中的轉(zhuǎn)折過渡處必然存在有方法。例如，從部分電路歐姆定律出發(fā)研究全電路歐姆定律時，必然要用到實驗歸納與理論演繹相結(jié)合的方法。(2) 不同事物之間(包括人與事物之間)建立聯(lián)系或者發(fā)生關(guān)系時，必然存在方法。例如，使

5、閉合回路中的部分導(dǎo)體在磁場中作切割磁力線運(yùn)動，或者使閉合回路的磁通量發(fā)生變化，運(yùn)用上述方法都可以使磁與電兩種事物建立起聯(lián)系。(3) 理論用于實踐以解決問題時，理論本身就具有了方法的意義。例如，研究一個物體從光滑斜面頂端下滑到底部所具有的速度，我們既可以用機(jī)械能守恒定律，亦可用牛頓第二定律與運(yùn)動學(xué)公式相結(jié)合來求解。此時，上述理論實際上就成為解題方法了。還應(yīng)強(qiáng)調(diào)指出的是，當(dāng)新的科學(xué)理論建立時，往往會引起科學(xué)思維的變革。例如量子力學(xué)的建立，就導(dǎo)致了以統(tǒng)計因果觀為核心的思維方式取代了以嚴(yán)格決定論為核心的經(jīng)典思維方式。2-1-2 方法論1. 什么是方法論？方法論是關(guān)于認(rèn)識和改造現(xiàn)實方法的學(xué)說理論。它既可

6、以是某些規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)的形式，用以確定某些特定活動類型的內(nèi)容和順序(標(biāo)準(zhǔn)方法論)，也可以是實際已經(jīng)完成的某一活動的描述形式(描述方法論)。方法論不同于認(rèn)識論，認(rèn)識論研究的是整個認(rèn)識活動的過程，首先是研究這一過程的內(nèi)涵依據(jù)。而方法則是傾向于知識的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，運(yùn)動和組織的邏輯。認(rèn)識過程中所總結(jié)出的較高層次的理論對于較具體的知識又具有方法論的功能。當(dāng)然方法也不能脫離知識而存在。因為方法脫離了具體的科學(xué)知識，也就不能產(chǎn)生任何有益的結(jié)果了。運(yùn)用方法在獲取新的科學(xué)知識的同時往往就伴隨產(chǎn)生新的方法。而新方法又成為獲取新知識的工具，方法與知識就是這樣在認(rèn)識過程中不斷的產(chǎn)生和發(fā)展的。2. 方法論的分類由于標(biāo)準(zhǔn)不同，方

7、法論可以有許多不同的分類名稱。為了敘述簡便，這里我們按照方法論分析的不同層次或普遍性程度的高低來劃分，它包括既相互聯(lián)系又相互區(qū)別的三個層次。一是哲學(xué)方法論，也就是辯證法、認(rèn)識論和辯證邏輯，它普遍適用于自然科學(xué)、社會科學(xué)和思維科學(xué)。比如一切從實際出發(fā)的方法、矛盾分析方法等。二是自然科學(xué)方法論，它是從自然科學(xué)的各門學(xué)科中概括出來的，諸如觀察和實驗的方法，抽象思維和形象思維的方法、數(shù)學(xué)方法等。三是各門學(xué)科中的一些具體方法，如初等數(shù)學(xué)中的數(shù)學(xué)歸納法，高等數(shù)學(xué)中的微分法、積分法，物理學(xué)中的光譜分析法，化學(xué)中的催化方法等。本課程研究自然科學(xué)方法論中的一個重要的、有代表性的分支物理學(xué)方法論。2-1-3 物理

8、學(xué)方法論物理學(xué)研究的是一種高度復(fù)雜的實踐與思維過程。隨著研究的深入和廣泛的應(yīng)用，物理學(xué)已經(jīng)形成了許多新的分支，并隨著產(chǎn)生了許多特殊的研究方法。因此，系統(tǒng)全面地總結(jié)物理學(xué)家的研究方法，乃是一項十分艱巨困難的系統(tǒng)工程。但是與人們的認(rèn)識論相一致，并為經(jīng)典物理奠定基礎(chǔ)的一般物理研究方法，仍具有普遍的方法意義。而且構(gòu)成了如圖2-1所示的物理學(xué)研究方法的“工字型”結(jié)構(gòu)。觀察實驗假設(shè)理論數(shù)學(xué)方法科學(xué)抽象辯證思維指導(dǎo)檢驗圖2-1 “工字型”結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)方法是核心觀察實驗方法是基礎(chǔ)科學(xué)思維方法貫穿始終物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的定量科學(xué)。因此，觀察與實驗是物理學(xué)研究的基礎(chǔ)，運(yùn)用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行定量探討，建立物理學(xué)的理論體

9、系是物理學(xué)研究的核心與歸宿。而進(jìn)行科學(xué)的理論思維則貫串于物理學(xué)研究的始終。當(dāng)然科學(xué)思維的具體方法則隨物理學(xué)的發(fā)展而日趨完善。2-2 物理學(xué)發(fā)展的特點物理學(xué)的發(fā)展有三大特點：它與哲學(xué)是同生共長的“連理樹”，有哲學(xué)的高度概括性、抽象性。與高等數(shù)學(xué)是相互促進(jìn)、共同發(fā)展的“并蒂蓮”，具有高等數(shù)學(xué)的邏輯性、嚴(yán)密性。與實驗是一母所生的“同胞兄弟”，具有實驗的實踐性、操作性。物理學(xué)是人類最早發(fā)展起來的自然科學(xué)之一，它長期起著帶頭學(xué)科的作用。目前，物理學(xué)除了自身仍在不斷完善和繼續(xù)發(fā)展之外，還向其它領(lǐng)域滲透，與其它學(xué)科相結(jié)合而形成了眾多的邊緣學(xué)科、交叉學(xué)科，使得當(dāng)今世界上的許多新發(fā)現(xiàn)、新發(fā)明、新創(chuàng)造都直接或間接

10、與物理學(xué)有關(guān)。物理學(xué)不僅在推動社會生產(chǎn)力的發(fā)展，促進(jìn)人類的物質(zhì)文明建設(shè)起著重大的作用。而且對于人才的智能開發(fā)、培養(yǎng)和發(fā)展也有著特殊的作用。物理學(xué)具有如下顯著的學(xué)科特點：1. 本源的實踐性丁肇中在1976年領(lǐng)取諾貝爾物理獎時明確指出：“自然科學(xué)理論不能離開實驗的基礎(chǔ)，特別是物理學(xué)，它是從實驗中產(chǎn)生的。”物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，它的每一個概念的確立，每一個定律、定理和原理的構(gòu)建，都有著堅實的觀察和實驗基礎(chǔ)。誠然，物理學(xué)家憑直覺以及運(yùn)用邏輯推理的方法也提出過許多假說和預(yù)言，建立了一些新的規(guī)律和理論，但是，即使最嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撘彩峭ㄟ^實驗檢驗，才最終得到證實和公認(rèn)的。物理實驗的本質(zhì)是人們特殊的

11、認(rèn)識實踐活動，它有別于生產(chǎn)實踐，其直接成果不是為了生產(chǎn)物質(zhì)產(chǎn)品，而是為了生產(chǎn)精神產(chǎn)品對物理概念和物理規(guī)律的認(rèn)識?？梢哉f，沒有物理實驗就沒有堅實的物理理論，也就沒有物理學(xué)。2. 理論的基礎(chǔ)性物理學(xué)研究自然界物質(zhì)結(jié)構(gòu)和最基本、最普遍的物質(zhì)運(yùn)動形式的自然科學(xué)。就人類發(fā)展迄今所達(dá)到的認(rèn)識而言，運(yùn)動基本形式有以下六種：機(jī)械運(yùn)動、物理運(yùn)動、化學(xué)運(yùn)動、生物運(yùn)動、社會運(yùn)動、思維運(yùn)動。這六種基本運(yùn)動形式是按由低級到高級、由簡單到復(fù)雜的順序排列的。物理學(xué)所研究的機(jī)械運(yùn)動、分子熱運(yùn)動、電磁運(yùn)動、基本粒子運(yùn)動等，屬于這六種基本運(yùn)動中的前兩種，是基本中的基本。這無疑決定了物理學(xué)在整個科學(xué)體系中的基礎(chǔ)地位。物理學(xué)是其它自

12、然科學(xué)的理論基礎(chǔ)，也是一切技術(shù)科學(xué)的理論基礎(chǔ)。錢學(xué)森曾指出：“天文學(xué)、地學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)這些基礎(chǔ)自然科學(xué)，從現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系的觀點講，都可以歸結(jié)到物理學(xué)和數(shù)學(xué)。根本的基礎(chǔ)學(xué)科，就是研究物質(zhì)運(yùn)動基本規(guī)律的物理，加上數(shù)學(xué)工具?！痹诨瘜W(xué)理論中，特別是物理化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、量子化學(xué)等理論，都以物理學(xué)的理論為基礎(chǔ)。生物學(xué)可以說是研究具有生命的特殊物質(zhì)運(yùn)動變化規(guī)律的學(xué)科，物理學(xué)也是其主要的理論基礎(chǔ)之一。其它如天文學(xué)、地理、地質(zhì)等學(xué)科也莫不如此。物理學(xué)與其它自然科學(xué)的關(guān)系，是共性與個性的關(guān)系，共性寓于個性之中。隨著物理學(xué)和其它自然科學(xué)、技術(shù)科學(xué)發(fā)展，物理學(xué)理論的作用、影響及應(yīng)用范圍還在繼續(xù)擴(kuò)大。3. 方法的普

13、適性 物理在發(fā)展的過程中，不僅積累了大量的物理知識，而且總結(jié)出一系列行之有效的科學(xué)研究方法：觀察和實驗、科學(xué)抽象、比較和分類、類比和轉(zhuǎn)換、歸納和演繹、分析和綜合、假說和數(shù)學(xué)方法等等。物理研究方法不僅推動了物理學(xué)自身的發(fā)展，而且由于這些方法具有普遍的意義，為其它自然科學(xué)普遍借鑒和移植，從而得到迅速的發(fā)展?，F(xiàn)代眾多的新學(xué)科，如生物力學(xué)、量子化學(xué)、激光生命科學(xué)等等都是運(yùn)用了物理學(xué)理論和物理學(xué)研究方法而建立和發(fā)展起來的。(本文將對物理方法作更詳細(xì)論述)4. 應(yīng)用的廣泛性由于物理學(xué)研究的對象具有基本性，采用的方法具有普適性，因此物理學(xué)的應(yīng)用必然具有廣泛性。無論是經(jīng)典物理學(xué)還是近代物理學(xué)都在國民經(jīng)濟(jì)的眾多

14、領(lǐng)域、眾多部門表現(xiàn)出旺盛的生命力。從人們家中的燈具、電話、電視機(jī)、錄像機(jī)、微波爐到現(xiàn)代工程技術(shù)的能源科學(xué)、材料科學(xué)、海洋和科學(xué)、空間科學(xué)、生命科學(xué)等都可以看到物理學(xué)的存在?！翱茖W(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”，物理學(xué)作為一門帶頭的基礎(chǔ)學(xué)科，作為各門自然科學(xué)和技術(shù)科學(xué)的理論基礎(chǔ)，是推動社會生產(chǎn)力變革的巨大扛桿。從生產(chǎn)力的發(fā)展史上看，物理學(xué)的每一次重大進(jìn)步，都促進(jìn)新的技術(shù)科學(xué)的興起。17、18世紀(jì)由于牛頓力學(xué)和熱力學(xué)的建立和發(fā)展，出現(xiàn)了以蒸汽機(jī)和工作機(jī)為標(biāo)志的機(jī)械工業(yè)，引發(fā)了第一次工業(yè)革命。19世紀(jì)物理學(xué)又取得了長足發(fā)展，能量守恒和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換定律的發(fā)現(xiàn)以及法拉第麥克斯韋電磁理論的問世，促成了以電動機(jī)和發(fā)電機(jī)為標(biāo)志

15、的電氣工業(yè)的誕生，使人類進(jìn)入應(yīng)用電能的電氣化時代，實現(xiàn)了第二次工業(yè)革命。20世紀(jì)以來，物理學(xué)又取得了新的重大突破，以相對論和量子力學(xué)作為兩大支柱的近代物理學(xué)的形成和發(fā)展，使人們實現(xiàn)了原子能的利用，直接促成了半導(dǎo)體、磁共振、激光等新興技術(shù)的發(fā)明和許多邊緣科學(xué)的建立?，F(xiàn)在，物理學(xué)的各個分支又在一系列重大問題上孕育著新的突破?？梢灶A(yù)料，如果在超導(dǎo)、可控?zé)岷朔磻?yīng)、基本粒子以及其它領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了新的突破，勢必給社會生產(chǎn)力和人類生活帶來難以估量的巨大影響。物理學(xué)從古到今，經(jīng)過歷代物理工作者的艱苦努力，已形成了系統(tǒng)、完整、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚擉w系。由牛頓、麥克斯韋、吉布斯等著名物理學(xué)家建立起來的經(jīng)典物理學(xué)，在19世紀(jì)末趨

16、于完善。從1900年以后發(fā)展起來的近代物理學(xué)，使人類的視野深入到高速世界和微觀領(lǐng)域，其基本理論在本世紀(jì)20年代已基本完成，形成了相對論和量子力學(xué)兩大理論支柱，并產(chǎn)生了相對論力學(xué)、量子電動力學(xué)、量子統(tǒng)計學(xué)等眾多分支物理理論，使物理學(xué)理論體系不斷豐富和發(fā)展。目前，物理學(xué)正向更小的、更大的和更復(fù)雜的領(lǐng)域發(fā)展，向微觀世界深處發(fā)展是粒子物理學(xué)的研究；向宇觀世界深處發(fā)展是宇宙物理學(xué)的研究；尋找自然界高度統(tǒng)一的理論是統(tǒng)一場論的研究。這三個方面的研究相互交叉、相互滲透，使得物理理論更加絢爛多彩，成果更加豐富誘人。物理學(xué)所研究的范圍無論在空間尺度上(小至1015米，大至200億光年)，或在時間尺度上(小至102

17、3秒)都是其它任何科學(xué)所無法比擬的。更為可貴的是，在每一層次上，在每一尺度范圍內(nèi)，物理學(xué)都有相應(yīng)的定性或定量理論，理論體系之完整和嚴(yán)謹(jǐn)也是其它自然科學(xué)不能相比的。6. 與哲學(xué)、數(shù)學(xué)的密切相關(guān)性物理學(xué)還有一個顯著特點，就是它是自然科學(xué)中與哲學(xué)、數(shù)學(xué)的關(guān)系最為密切的學(xué)科。物理學(xué)是哲學(xué)的重要基礎(chǔ)之一，而哲學(xué)則對物理學(xué)具有重要的指導(dǎo)作用，它們相互依賴、相互影響、相互促進(jìn)。隨著物理學(xué)的發(fā)展，哲學(xué)經(jīng)歷了樸素唯物主義、機(jī)械唯物主義和辯證唯物主義這種帶有根本性質(zhì)的形式改變，因此學(xué)習(xí)和研究物理學(xué)有助于形成正確的世界觀和方法論。恩格斯研究了物理學(xué)等自然科學(xué)的進(jìn)展，導(dǎo)致他的名著自然辯證法的誕生。列寧對20世紀(jì)初物理

18、學(xué)的眾多新發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了哲學(xué)總結(jié)，產(chǎn)生了唯物主義和經(jīng)驗批判主義著名著作?？梢灶A(yù)言，由于在相對論、量子力學(xué)的基礎(chǔ)上，在宇宙尺度上的宇觀領(lǐng)域和基本粒子尺度上微觀領(lǐng)域內(nèi)，以及在大統(tǒng)一理論研究上的不斷發(fā)展，物理學(xué)必將大大地推動哲學(xué)向前發(fā)展。另一方面，物理學(xué)又總是受哲學(xué)思想的支配和指導(dǎo)。正因為如此，歷代物理學(xué)家都十分重視哲學(xué)的研究和探討。著名物理學(xué)大師愛因斯坦生前十分重視對哲學(xué)的探索，并發(fā)表了大量的哲學(xué)論文，其數(shù)量之多甚至超過他在物理學(xué)方面的論文。物理學(xué)與數(shù)學(xué)的密切關(guān)系也是其它學(xué)科所望塵莫及的。從古至今，物理學(xué)與數(shù)學(xué)都是相互影響、相互促進(jìn)的。數(shù)學(xué)是專門研究形和量的科學(xué)，具有高度的抽象性和嚴(yán)密的邏輯性，它是物

19、理學(xué)理論的最好表述形式，既簡潔又精確。一個數(shù)學(xué)表達(dá)式、方程式，概括了有關(guān)物理量之間復(fù)雜的相互作用、聯(lián)系和變化，蘊(yùn)涵著豐富的物理內(nèi)容。例如麥克斯韋方程組就非常準(zhǔn)確地表友誼述了經(jīng)典電磁理論的全部基本定律。在微觀世界，可以用希爾伯特空間的矢量和算符表達(dá)量子力學(xué)的量的關(guān)系。如果不用數(shù)學(xué)，只靠日常的自然用語，恐怕連最簡單的物理規(guī)律也難以表述清楚。數(shù)學(xué)也為物理學(xué)提供了數(shù)量分析和計算的方法。提供了抽象、推理的強(qiáng)有力工具。數(shù)學(xué)使物理成為自然科學(xué)中最定量化、最嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科。麥克斯韋從他的方程組“推導(dǎo)出”電磁波，把人類社會帶入了信息化的時代；愛因斯坦在狹義相對論中，用數(shù)學(xué)方法獲得了質(zhì)能關(guān)系式，大大深化了人類對質(zhì)量和

20、能量的認(rèn)識。數(shù)學(xué)不僅是計算工具，更重要的是它獨具推理和預(yù)見能力，可以幫助人們進(jìn)入和把握超出感性經(jīng)驗以外的客觀世界。簡潔的數(shù)學(xué)符號，大大簡化和加速了人的思維過程。愛因斯坦就是利用了曲面幾何和張量分析，創(chuàng)立了廣義相對論。馬克思說過， 一種科學(xué)只有在成功地運(yùn)用數(shù)學(xué)時，才算達(dá)到真正完善的地步。物理學(xué)是最早，也是最全面、最成功地運(yùn)用數(shù)學(xué)的自然科學(xué)，因此它是眾多自然科學(xué)中最為成熟、發(fā)展得最快的學(xué)科。此外，從方法論角度看，有三點值得研究和重視：(1) 理論物理學(xué)的正確基礎(chǔ)，必須符合數(shù)學(xué)里的傳統(tǒng)；(2) 正因為數(shù)學(xué)與物理學(xué)的生命線是交接在一起的，所以才為我們提供了一種研究物理學(xué)的“有力的新方法”；(3) 對數(shù)

21、學(xué)美的追求是值得重視和深入研究的。數(shù)學(xué)對物理學(xué)的發(fā)展起著重要的作用，反過來，物理學(xué)的發(fā)展也促進(jìn)了數(shù)學(xué)的發(fā)展。牛頓創(chuàng)立微積分就是其中突出的例子。物理學(xué)對數(shù)學(xué)的重要作用還體現(xiàn)在為數(shù)學(xué)理論提供了實踐的檢驗和實際的應(yīng)用。以上所述的物理學(xué)發(fā)展和學(xué)科特點，使得物理學(xué)帶上明顯的個性特色。這些特點，是形成物理學(xué)研究方法和物理學(xué)方法論原理的重要基礎(chǔ)，是我們在研究物理方法論原理和應(yīng)用物理方法時必須認(rèn)真考慮的問題。2-3 物理知識結(jié)構(gòu)特征物理學(xué)知識結(jié)構(gòu)具有以下特征：整體性、穩(wěn)定性、層次性、動態(tài)性。1. 物理學(xué)知識的整體性物理學(xué)是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、相互作用和物質(zhì)最基本、最普遍的運(yùn)動形式及規(guī)律的一門學(xué)科。物理學(xué)發(fā)展至

22、今，已形成了系統(tǒng)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚擉w系。物理學(xué)的基本理論有：1、牛頓力學(xué)。2、熱力學(xué)。3、經(jīng)典統(tǒng)計物理學(xué)。4、電磁學(xué)和波動光學(xué)。5、相對論。6、量子力學(xué)。前四部分理論主要是在1900年以前建立起來的，所以又稱經(jīng)典物理學(xué)。后兩部分理論是在1900年以后逐步發(fā)展起來的。所以又稱為近代物理學(xué)。隨著物理學(xué)的發(fā)展，現(xiàn)在還有量子統(tǒng)計理論、凝聚態(tài)物理理論、原子物理理論、粒子物理理論等等。不管將來物理學(xué)還會發(fā)展出什么新的理論，作為研究物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)、基本運(yùn)動規(guī)律的內(nèi)在特性，它們之間仍然是互相聯(lián)系、彼此依賴的。這就是物理學(xué)知識的整體性。2. 物理學(xué)知識的穩(wěn)定性物理學(xué)是一門實驗科學(xué)。它所形成的理論知識是無數(shù)科學(xué)家經(jīng)過長期

23、實踐和研究的結(jié)晶。物理學(xué)在發(fā)展過程中，新現(xiàn)象、新理論、新成果的出現(xiàn)，并沒有根本上推翻舊理論。它們只是從更大的范圍、更深的層次來認(rèn)識世界。新的理論往往包含了舊理論，舊理論多數(shù)情況下成了新理論中的特例。比如相對論的出現(xiàn)，徹底改變了人們的時空觀。但是，在宏觀、低速的情況里，相對論的許多結(jié)論回到了牛頓力學(xué)中。牛頓力學(xué)的知識在處理地球上機(jī)械運(yùn)動、建筑工程等問題時，仍然十分管用。類似的例子還有許多。由此可見，物理學(xué)知識在所有學(xué)習(xí)過物理的人的頭腦中處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，使得他們能在一個時期甚至終身收益。3. 物理學(xué)知識的層次性層次性是由體系結(jié)構(gòu)規(guī)律性和人的主觀認(rèn)識的尺度構(gòu)成的。在知識體系中，層次性反映了知識中各

24、組成部分之間的縱向聯(lián)系的客觀規(guī)律。物理學(xué)知識從縱向來劃分，可分為以下五個層次：第一層次，也就是最高層次，是物理學(xué)總體理論知識；第二層次是各分支學(xué)科知識，如牛頓力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子物理學(xué)、量子力學(xué)、相對論等等；第三層次是分支學(xué)科各研究領(lǐng)域知識；第四層次是基本規(guī)律知識；第五層次是相關(guān)的概念知識。舉一個例子說明：第一層次物理學(xué)總體理論知識第二層次牛頓力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子物理學(xué)等第三層次(熱學(xué)為例)熱力學(xué)、統(tǒng)計物理學(xué)等第四層次(熱力學(xué)為例)熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律等第五層次(熱力學(xué)第一定律為例)功、熱量、內(nèi)能等物理知識結(jié)構(gòu)從橫向來分，可以分為四大類：物理理論知識、物理實驗知識

25、、物理方法論知識、物理學(xué)史知識。美國哈佛大學(xué)的著名物理學(xué)教授G.霍爾頓曾提出物理學(xué)三維結(jié)構(gòu)模型。他認(rèn)為物理學(xué)的任一部分基本內(nèi)容的結(jié)構(gòu)及其發(fā)展都可以分解為三種因素或三個坐標(biāo)：X實驗(事實)，Y物理思想(邏輯、方法論等)，Z數(shù)學(xué)(表達(dá)形式或計量公式)。4. 物理學(xué)知識的動態(tài)性古代農(nóng)牧業(yè)、建筑業(yè)、手工業(yè)、航海、水利工程等的發(fā)展推動了天文學(xué)、力學(xué)的發(fā)展。15、16世紀(jì)以后，資本主義生產(chǎn)關(guān)系的出現(xiàn)和形成，促進(jìn)了近代自然科學(xué)的發(fā)展。牛頓在開普勒、伽利略等人研究成果的基礎(chǔ)上，完成了物理學(xué)的第一次大綜合，奠定了經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)。18世紀(jì)中葉，隨著資本主義工業(yè)的發(fā)展，為解決動力問題，英國工匠瓦特制成了蒸汽機(jī)。為

26、了提高蒸汽機(jī)的效率，推動了熱學(xué)的研究，從而導(dǎo)致熱力學(xué)理論的產(chǎn)生發(fā)展。隨著能量轉(zhuǎn)換和守恒定律的發(fā)現(xiàn)，完成了物理學(xué)的第二次綜合。伏打電池的制成使物理學(xué)家獲得穩(wěn)定的直流電，之后，電流的磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)為電機(jī)的生產(chǎn)提供了理論基礎(chǔ)，麥克斯韋集其大成，建立了完整的電磁理論，完成了物理學(xué)的第三次綜合。近代物理學(xué)的發(fā)展出現(xiàn)了超前現(xiàn)象，例如原子能的開發(fā)利用，首先在純理論領(lǐng)域研究，然后才付諸實用。今天，人們正在不斷綜合運(yùn)用已有的物理理論。不斷探求新理論。例如綜合運(yùn)用經(jīng)典物理理論和近代物理理論，產(chǎn)生了量子統(tǒng)計物理學(xué)理論；綜合運(yùn)用相對論和量子力學(xué)理論，誕生了相對論量子力學(xué)、相對論量子場論等理論?，F(xiàn)在，人類正向著

27、微觀世界的深處粒子的研究，向著宇觀世界的深處宇宙學(xué)的研究，向著尋找自然界高度統(tǒng)一統(tǒng)一場論的研究方向發(fā)展。隨著這些認(rèn)識的不斷深入，物理理論必定會有新的突破，更簡明、更完美、更普遍的物理理論將出現(xiàn)在人們的面前。綜上所述，物理學(xué)的發(fā)展積累了豐富的知識。由于物理學(xué)是一門永無止境的探索的學(xué)科，決定了物理學(xué)知識動態(tài)的性質(zhì)。2-4 物理方法論原理物理方法論的原理是介于哲學(xué)原理和物理研究方法之間的普遍原理，并充當(dāng)二者的橋梁和紐帶，它也是對物理學(xué)知識體系的某種規(guī)范，以特定的方式影響研究過程，使之朝著一個明確的目標(biāo)發(fā)展，從而對科學(xué)創(chuàng)造過程起著調(diào)節(jié)和啟示的作用。它對物理學(xué)理論的探索、建立和發(fā)展起著指導(dǎo)作用，制約著物

28、理學(xué)的一般方法和特殊方法。由前蘇聯(lián)著名哲學(xué)家凱德洛夫提出物理方法論原理主要有10條原理。其中每一條原理都是對物理學(xué)發(fā)展史和物理學(xué)研究方法的哲學(xué)概括，又是物理學(xué)知識體系的某種規(guī)范，以特定的方式影響著研究過程，是一般哲學(xué)原理在物理學(xué)領(lǐng)域中的具體應(yīng)用，使研究朝著一個明確的目標(biāo)發(fā)展，從而對科學(xué)創(chuàng)造過程起著調(diào)節(jié)和啟示的作用。這10條原理是：1. 解釋原理所謂解釋，從廣義上來說，其含義與“闡明”、“揭示”等相近；從狹義上來說，物理學(xué)的解釋是指這樣一種研究程序：把被解釋的事實納入到一定的物理學(xué)理論體系之中，并且從物理直觀、數(shù)學(xué)形式和認(rèn)識論的角度去說明這種納入的合理性。物理學(xué)解釋有直觀解釋和數(shù)學(xué)解釋兩種類型。

29、直觀解釋是借助對被解釋的現(xiàn)象進(jìn)行形象的、可感觸的模擬而進(jìn)行的解釋。例如，用幾何光學(xué)來解釋插入水中的筷子在視角上的彎折現(xiàn)象；用大量空氣分子的無規(guī)則運(yùn)動的統(tǒng)計理論來解釋天空的藍(lán)色等等。數(shù)學(xué)解釋是指對物理現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模擬。它包括兩部分：數(shù)學(xué)公式體系和數(shù)學(xué)公式與具體的物理情況相聯(lián)系的法則。正如狄拉克所說的：“理論大概應(yīng)當(dāng)由某個方程組與應(yīng)用和解釋這些方程組的法則所組成。方程本身還不能構(gòu)成物理理論。只有當(dāng)它們伴隨著怎樣使用這些方程的法則時，我們才真正有了一個物理學(xué)理論”。數(shù)學(xué)模擬可以分為三類：(1)幾何模擬，例如相對論中的閔可夫斯基空間，量子力學(xué)中的希爾伯特空間；(2)動力學(xué)模擬，例如牛頓力學(xué)、電磁理論；(

30、3)統(tǒng)計模擬，例如統(tǒng)計力學(xué)、量子力學(xué)等，此外，公理化方法和群論方法在數(shù)學(xué)解釋中也起著重要作用。2. 簡單性原理科學(xué)研究的基本要求，一是正確性，即理論與實踐一致，科學(xué)知識與經(jīng)驗事實一致；二是有效性和經(jīng)濟(jì)性，即“以簡馭繁”、“以少做多”。這里所說的有效性和經(jīng)濟(jì)性，就是簡單性原理的具體體現(xiàn)。簡單性原理還表現(xiàn)為以下幾種形式：(1) 分析的簡單性：這就是科學(xué)的抽象。只有當(dāng)能夠把研究的現(xiàn)象從它的聯(lián)系中“分離”出來，抽取對于確定規(guī)律來說最為本質(zhì)的特征或關(guān)系，而撇開在這種場合下“多余的”細(xì)節(jié)和詳情時，科學(xué)的認(rèn)識才成為可能。(2) 綜合的簡單性：對于已有的領(lǐng)域來說，尋找更簡單的原理來概括，或擴(kuò)大已有原理的應(yīng)用范

31、圍。(3) 理論的簡單性：這也就是中世紀(jì)哲學(xué)家B.奧卡姆所提出的“剪刀原則”“不應(yīng)當(dāng)把本質(zhì)增加到超過需要”，“能以較少者完成的事物若以較多者去做即是徒勞”。愛因斯坦在物理學(xué)和實在一文中說：“科學(xué)目的，一方面是盡可能完備地理解全部感覺經(jīng)驗之間的關(guān)系，另一方面是通過最少個數(shù)的原始概念和原始關(guān)系的使用來達(dá)到這個目的”。(4) 啟示的簡單性：如何用最經(jīng)濟(jì)的辦法獲得正確的理論?？茖W(xué)發(fā)展史告訴我們正確的往往是簡單的，但簡單的不一定是正確的。因此，簡單性原理并不能唯一地幫助我們找到正確的理論，但可以幫助我們直觀地感受理論的正確。(5) 數(shù)學(xué)的簡單性：這就是要應(yīng)用最簡潔的數(shù)學(xué)概念或數(shù)學(xué)關(guān)系來表示科學(xué)理論。例如

32、麥克斯韋方程組就是數(shù)學(xué)簡單性的一個典型。(6) 選擇的簡單性：它表明在所有能解釋經(jīng)濟(jì)事實的各種獨立理論中，應(yīng)選擇其中最簡單的理論。這一原則對于哥白尼的日心說體系戰(zhàn)勝托勒密的地心說體系起了重要作用。(7) 發(fā)展的簡單性：這是考慮到理論與實驗的不斷發(fā)展，提出的一種更加有效的簡單性標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)發(fā)展的簡單性原則，我們要選擇等價理論中最少補(bǔ)充規(guī)定的理論。例如，在經(jīng)典物理學(xué)中，光的波動說能根據(jù)自已的基本假說，完全自然地解釋一個又一個新的經(jīng)驗事實，而光的微粒說在解釋光的色散現(xiàn)象、光的干涉、衍射現(xiàn)象時，要補(bǔ)充許多新的假設(shè)，這就使得物理學(xué)家最終接受波動說而放棄微粒說。3. 統(tǒng)一性原理這條原理體現(xiàn)了人類認(rèn)為自然現(xiàn)象

33、的無限多樣性是辯證統(tǒng)一的看法。相信自然界有著統(tǒng)一的規(guī)律，這是所有物理學(xué)家的共同信念：追求物理理論的統(tǒng)一性是物理學(xué)家奮斗目標(biāo)。普朗克曾說過：“物理學(xué)從一開始就把各種各樣的物理現(xiàn)象概括成統(tǒng)一體系，把可能歸結(jié)為一個公式作為自已最偉大的目標(biāo)”。物理學(xué)知識的統(tǒng)一有兩種主要方式：數(shù)學(xué)形式上的統(tǒng)一和物理內(nèi)容上的統(tǒng)一。數(shù)學(xué)形式上的統(tǒng)一是通過經(jīng)驗材料聯(lián)結(jié)起來的途徑達(dá)到的。物理內(nèi)容上的統(tǒng)一是指物理學(xué)世界圖景的統(tǒng)一。物理學(xué)世界圖景是指現(xiàn)象的本質(zhì)圖景。這種統(tǒng)一在物理學(xué)發(fā)展過程中，經(jīng)歷了幾個階段：機(jī)械論圖景、電磁世界圖景、唯能論圖景和量子相對論圖景。機(jī)械論圖景把一切物理現(xiàn)象完全歸納為質(zhì)點和物質(zhì)元的運(yùn)動，即把一切運(yùn)動歸結(jié)

34、為力學(xué)。電磁世界圖景認(rèn)為基本的物理實在是電磁以太和帶電粒子，自然界的一切規(guī)律可以歸結(jié)為由麥克斯韋方程組所決定的的電磁規(guī)律。唯能論圖景是以能量守恒原理為基礎(chǔ)建立起來的，它認(rèn)為不使用物質(zhì)概念，僅僅從能量出發(fā)建立世界觀是可能的：能量是時空存在的實體，可以用能量的概念取代物質(zhì)的概念，能量是一切物理現(xiàn)象的本質(zhì)。量子相對論圖景是以相對論和量子力學(xué)為核心的新的世界圖景。但無論相對論還是量子力學(xué)，都不能保證具體世界圖景的完備性，不能回答究竟哪些客體才應(yīng)當(dāng)存在，而僅僅指出它們應(yīng)當(dāng)怎樣存在，應(yīng)當(dāng)服從哪些規(guī)律。目前，人們正在探索相對論圖景和量子力學(xué)圖景的綜合問題，以及引力相互作用、弱相互作用、強(qiáng)相互作用、電磁相互作

35、用的統(tǒng)一問題，并且已經(jīng)取得了可喜的進(jìn)展?？梢?，物理學(xué)圖景總是不斷地向擴(kuò)大統(tǒng)一性的方向發(fā)展的。4. 數(shù)學(xué)化原理客觀世界的一切規(guī)律原則上都可以在數(shù)學(xué)中找到它們的表現(xiàn)。數(shù)學(xué)的抽象和邏輯結(jié)構(gòu)是模擬物理實在的有力工具，是揭示物質(zhì)運(yùn)動統(tǒng)一性的有效手段。在所有領(lǐng)域都在不斷深化的數(shù)學(xué)化是物理學(xué)作為自然科學(xué)的帶頭學(xué)科的一個突出特征。牛頓等物理學(xué)家在創(chuàng)造經(jīng)典力學(xué)的過程中，一方面努力建立機(jī)械論的世界圖景，另一方面努力尋找統(tǒng)一的數(shù)學(xué)工具。牛頓本人既是經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)建者，又是微積分的發(fā)明者。愛因斯坦用物理學(xué)“幾何化”的方法來實現(xiàn)物理學(xué)的統(tǒng)一。從狹義相對論開始，愛因斯坦的理論就與幾何學(xué)結(jié)下了不解之緣，通過由三維歐幾里德空間

36、過渡到四維閔可夫斯基空間，把經(jīng)典力學(xué)同電磁學(xué)綜合起來。廣義相對論利用黎曼空間，把經(jīng)典力學(xué)同引力理論統(tǒng)一起來。愛因斯坦認(rèn)為，一切物理學(xué)場論都有與它相適應(yīng)的空間形式，亦即可以用相應(yīng)的幾何學(xué)來表達(dá)。雖然，愛因斯坦沿著這條道路統(tǒng)一相互作用的努力沒有成功，但這并不意味著“幾何化”已到盡頭，而很可能是空間形式的變化不限于度量形式變化，還可能有空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化。5. 守恒原理在談到這條原理時，應(yīng)區(qū)分三個概念：守恒觀念、守恒定律和守恒原理。守恒觀念是指思辯的一般哲學(xué)上的守恒思想；守恒定律是指定量的、可直接由實驗檢驗的物理量之間的守恒關(guān)系；守恒原理是指對自然科學(xué)理論體系提出確定要求的原則。還應(yīng)區(qū)分三個守恒的領(lǐng)

37、域；物質(zhì)的守恒、運(yùn)動的守恒和物質(zhì)運(yùn)動的守恒。物質(zhì)的守恒有質(zhì)量守恒、電荷守恒、量子數(shù)守恒、輕子數(shù)守恒等；運(yùn)動的守恒有慣性定律、動量守恒、角動量守恒、能量守恒等；物質(zhì)運(yùn)動的守恒則包括各種相對論性的不變量。守恒觀念由來已久，古人已經(jīng)知道，任何東西不能憑空產(chǎn)生，也不能化為烏有。人們?yōu)榇藢ふ夷切?gòu)成周圍世界多樣性的不可消滅的基本物質(zhì)。古希臘的“原子論”是解決這個問題的多種嘗試的總結(jié)，它認(rèn)為原子是構(gòu)成世界不變的基本物質(zhì)。原子論的觀點成為物理學(xué)的基礎(chǔ)，并在研究機(jī)械運(yùn)動中起著決定性的方法論作用。后來，人們繼續(xù)尋找守恒性的量，發(fā)現(xiàn)了動量守恒、能量守恒等等?，F(xiàn)代物理學(xué)一系列新的守恒定律的發(fā)現(xiàn)，正要求人們進(jìn)一步進(jìn)行

38、新的科學(xué)概括。6. 對稱原理對稱原理是物理方法中一條極其重要的原理。自然界存在各種各樣的對稱性，使得人類自古以來就有了對稱性觀念，并與“美”、“和諧”等概念聯(lián)系在一起，進(jìn)而產(chǎn)生了對稱性方法。例如，法拉第根據(jù)奧斯特發(fā)現(xiàn)的電流的磁效應(yīng)，很快就聯(lián)想到“磁也應(yīng)當(dāng)能夠產(chǎn)生電”；湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子后，狄拉克根據(jù)他的“空穴理論”預(yù)言正電子的存在；在發(fā)現(xiàn)正電子后，人們又推測其它微觀粒子，如中子、質(zhì)子等，也應(yīng)該有相應(yīng)對稱的反粒子；德布洛意從對稱性出發(fā)，提出了物質(zhì)波的假設(shè)等等，根據(jù)對稱性原理， 這些預(yù)言和假設(shè)都得到了證實。把對稱性思想提高到原理地位，是愛因斯坦的一大功勞。正是愛因斯坦在創(chuàng)建廣義相對論的過程中，把電磁理

39、論中的洛侖茲不變性提升為一條物理學(xué)基本原理(即變換不變性原理)。由于對稱性方法和對稱性原理的廣泛應(yīng)用，使得物理學(xué)在短短的幾十年里取得了許多令人振奮的成果。當(dāng)代物理學(xué)家無一不重視這一方法和原理。楊振寧曾指出，對稱性原理在量了力學(xué)中的作用再怎么強(qiáng)調(diào)也不過份；狄拉克則把對稱性方法譽(yù)為理論物理新方法的精華；海森堡更是盛贊對稱性思想反映了當(dāng)代自然科學(xué)時代的精神。7. 對應(yīng)原理這一原理體現(xiàn)了辯證的發(fā)展觀，它既承認(rèn)理論發(fā)展中的質(zhì)變、飛躍和革命，又承認(rèn)新理論和舊理論之間的繼承關(guān)系。物理學(xué)家玻爾是這一原理的倡導(dǎo)者，他在研究元素的線光譜的過程中，逐漸形成并提出了這一原理。這一原理認(rèn)為在大量子數(shù)極限下，量子理論分析

40、的結(jié)果應(yīng)與經(jīng)典分析相符。對應(yīng)原理成了他和當(dāng)時許多物理學(xué)家研究原子光譜、分子光譜的強(qiáng)有力的指導(dǎo)原則和具體方法，是從經(jīng)典理論通向舊量子論，又從舊量子論通向新量子力學(xué)的一座“橋梁”。對于對應(yīng)原理的哲學(xué)和方法論的含義，前蘇聯(lián)著名科學(xué)家?guī)炱澞舴蛟@樣論述：“在最一般的形態(tài)上，對應(yīng)原理可以這樣表述；其正確性對于一定范圍的現(xiàn)象來說已由實驗所確定的理論，隨著新的、更加普遍的理論的出現(xiàn)，并沒有作為錯誤的東西被拋棄，而是作為新理論的極限形式和局部情況，在原來現(xiàn)象領(lǐng)域中保持自已的意義。在舊的經(jīng)典理論正確的領(lǐng)域，新理論的結(jié)構(gòu)過渡到經(jīng)典的結(jié)論”。8. 互補(bǔ)原理這是玻爾為解釋量子力學(xué)的理論而提出來的，是理解微觀物理現(xiàn)象

41、的一條方法論原理。它的基本思想是：要完整地描述量子力學(xué)的現(xiàn)象，必須使用兩互相排斥而又互相補(bǔ)充的經(jīng)典概念的集合，這些概念的總和能提供關(guān)于這些整體性現(xiàn)象的完全的信息。這個原理已經(jīng)成為量子力學(xué)的哥本哈根學(xué)派理論上的核心。借助于這個原理，使微觀客體的波粒二象性獲得了解釋。玻爾提出互補(bǔ)原理的出發(fā)點是：一方面，“量子理論的特點是承認(rèn)經(jīng)典物理學(xué)概念運(yùn)用于原子現(xiàn)象時的原則上的局限性”；另一方面，“經(jīng)驗材料的解釋在本質(zhì)上恰恰是基于經(jīng)典概念的應(yīng)用”。因此，經(jīng)典概念在量子力學(xué)中也是必要的，但是它們不能在其全部意義上使用，對經(jīng)典概念的使用必須加以限制。經(jīng)典概念之非經(jīng)典應(yīng)用，正是玻爾的一個重大貢獻(xiàn)?；パa(bǔ)原理體現(xiàn)了微觀客

42、體波動性與粒子性的辯證統(tǒng)一，體現(xiàn)了連續(xù)性與間斷性的辯證統(tǒng)一，對如何“在概念的邏輯中”表達(dá)“現(xiàn)實的矛盾”，樹立了一個樣板。9. 可觀察性原理對這條原理的廣義理解是，要求理論與觀察相符，即理論觀念要有經(jīng)驗根據(jù)。在說明理論與觀察之間怎樣才算相符，以及理論體系的哪些成分提出與觀察相符的要求問題上，經(jīng)典物理學(xué)家有過兩種傾向。一種稱為激進(jìn)的可觀察性原理，它要求理論的一切要素都可直接觀察，完全拋棄一切假說；另一種稱為溫和的可觀察性原理，它承認(rèn)物理學(xué)有權(quán)建立現(xiàn)象的假設(shè)結(jié)構(gòu)，只要求實驗檢驗由假設(shè)推出的結(jié)果。在相對論和量子力學(xué)形成時期，對理論結(jié)構(gòu)的可觀察性要求表現(xiàn)得極為強(qiáng)烈，力圖從理論中排除一切不可觀察的量。如愛

43、因斯坦在建立狹義相對論時，堅決排除不可觀察的絕對空間、絕對時間和絕對同時性的概念；海森堡在建立量子力學(xué)時，堅決排除電子的軌道概念等。在這些理論的以后發(fā)展中，對可觀察性的要求逐漸變得溫和：對理論的基本公設(shè)得出的邏輯結(jié)果進(jìn)行實驗檢驗，容許在基本方程中出現(xiàn)“四維間隔”、波函數(shù)、算符等一些不能直接觀察的量。在物理學(xué)發(fā)展過程中，物理學(xué)家所信奉的原則，從“絕對不可觀察的東西是沒有意義的”，逐步演變成“理論結(jié)構(gòu)中每一個物理量原則上都是可觀察的”，這意味著不一定非得直接觀察，但一定可以間接觀察。如果在理論中發(fā)現(xiàn)有原則上不可觀察的量，那么理論就應(yīng)該在新的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，以使得它在新的形式中不包含這些量。這一原理

44、可成為新理論產(chǎn)生的契機(jī)。例如地球相對以太的速度這一概念，從經(jīng)典物理學(xué)來看，這一速度應(yīng)該是理論上觀察得到的，但事實上，邁克爾遜實驗中給出了否定的結(jié)果。把實驗中所顯示出的那種事實上的不可觀察性上升為原理，這本身就標(biāo)志著向新理論過渡的開端。10. 基元性原理人們曾經(jīng)認(rèn)為物質(zhì)大廈的基礎(chǔ)是由絕對簡單的、不可分割的、不變的原子所組成的。但是，19世紀(jì)末X射線、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)沖垮了這一機(jī)械觀，引起了物理學(xué)乃至整個自然科學(xué)的革命。列寧在唯物主義和經(jīng)驗批判主義一書中，指出這一革命的實質(zhì)：并不是機(jī)械觀基礎(chǔ)上的原子被電子所代替，而是從根本上摧毀了機(jī)械論的基本性概念，由形而上學(xué)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)觀過渡到辯證法的物質(zhì)結(jié)構(gòu)觀。列寧認(rèn)為：“電子和原子一樣，也是不可窮盡的，它們只是不斷復(fù)雜化的和發(fā)展著的物質(zhì)的種類和形式的無限鏈條中的有限環(huán)節(jié)”。20世紀(jì)以來，物理學(xué)的發(fā)展不斷地為這種基本觀點提供新的論據(jù)，逐漸破除了把基本粒子看成幾何點的唯心