物理學的進化讀後感(一)
《物理學的進化》這本小書中,我只看到了他思想很小的一個部分,卻學習到了包括物理知識、思維方式、哲學思想等許多知識。
《物理學的進化》開篇就寫到:「我們的目的是用粗線條的輪廓說明物理學家的工作必須像偵探那樣用純粹的思維來進行。我們主要是敘述思維和觀念在大膽地探求客觀世界的知識中所起的作用。」從這句話我們可以看出來本書主要是從思維和觀念的作用,而且在作者看來,從物理學家的角度來說,存在「客觀世界」並且還存在客觀世界的「知識」這樣的概念,可以說這是作者承認有這樣的世界存在,並且,我們可以通過對客觀世界的探索二認識其中的知識。
首先,閱讀後最大的感想是思維方法的問題。第一,要善於提出問題。在機械觀的興起這個章節中,作者一上來就寫到:「有一個基本問題,幾千年來都因為它太複雜而含糊不清,這就是運動的問題。」接著開始探討從伽利略到牛頓等人的關於運動問題的思想演化。運動問題的確是一個極好的問題,好問題的提出才會引發人們的探索和研究,這不但適用於物理學這樣的自然可續,同樣適用於哲學、社會學這樣的人文科學。愛因斯坦自己曾經說過:「提出一個問題,往往比解決一個問題更重要,因為解決一個問題也許僅是一個數學上或實驗上的技能而已,而提出新的問題、新的可能性,從新角度去看舊的問題,都需要有創造性的想像力,而且標誌著科學的真正進步」。第二,要重視理想實驗的作用。理想實驗是方法論的問題,它體現了思維衝破常規的力量。在這本書中,時刻閃耀著思想實驗的光輝。伽利略的理想實驗很是出名,包括中學物理課本中寫的那個:從斜面滾下的小球如果沒有摩擦將會永遠的運動下去。還有那個衝破亞里斯多德傳統的比薩斜塔實驗,證明了兩個鐵球的同時落地。且不論是否有這樣真實的實驗,但是把一大一小兩個球綁在一起的思想實驗,伽利略卻是思考過的。在《物理學的進化》中提到的關於以太的實驗,幾乎都是思想上的實驗,因為現在我們已經知道以太是不存在的。我們都知道,偉大的相對論的誕生,沒有做一個實驗,或者說所有的實驗都是在愛因斯坦的頭腦中完成的。第三,要重視思維的跳躍階段,以備新思想的湧現。我們都知道科學並不總是循規蹈矩的過程,不管是實驗方面,還是理論方面,新思想都有可能隨時湧現。好比書中提到的以太的實驗,以太漂移實驗對以太學說提出了挑戰,但是人們並沒有打破傳統觀念,而是對原有學說進行修補,著名物理學家洛倫茲推導出了符合電磁學協變條件的洛倫茲變換公式,但無法拋棄以太的觀點。到了愛因斯坦則大膽拋棄了以太學說,認為光速不變是基本的原理,並以此為出發點之一創立了狹義相對論。
其次,我從書中還看出了作者深刻的哲學思想。一個科學家如果在自己的科學研究領域的研究沒有達到哲學式的高度,如何對哲學的研究沒有一定的造詣,就不可能成為的所謂的大師。書中提到「科學研究的結果,往往使離開科學領域很遠的問題的哲學觀點發生變化。科學所企圖的目的是什麼呢?一個描述自然的理論應該是怎樣的呢?這些問題,雖然超越了物理學的界限,但卻與物理學有很密切的關係,因為正是科學提供了產生這些問題的素材。哲學的推廣必須以科學成果為基礎。可是哲學一經建立並廣泛地被人們接受以後,它們又常常促使科學思想的進一步發展,指示科學如何從許多可能的道路中選擇一條路。等到這種已經接受了的觀點被推翻以後,又會有一種意想不到和完全新的發展,它又成為一個新的哲學觀點的源泉。」從中我們可以看出哲學對科學、科學對哲學之間的相互作用。書中在這個觀點上並非是泛泛而談,而是以哲學、科學中的實例為佐證的。例如,在2300年前,德漠克利圖(Democritus)寫道:我們通常慣於把感覺的事物當作是實在的,但是真正說起來,它們不是實在的,只有原子和空位是實在的。這個觀點在希臘哲學中是一個哲學觀點的構想,在科學上把理論和實驗聯繫起來是從伽利略的工作開始的。在此後的科學研究中,力和物質是理解自然的一切努力的基本概念。研究過程我們暫且不談,可是經典力學成就卻說明了這樣一個觀點「在力學中假如知道一個運動物體現在的運動狀態和作用在它上面的力,那麼它的未來的路徑是可以預言的,而且它的過去也是可以揭示的。例如所有行星的未來路徑都是可以預知的,作用在它們之上的是只跟距離有關的牛頓萬有引力。經典力學的偉大成果暗示著機械觀可以無例外地套用於物理學的任何分支部門,所有的現象都可以用引力或斥力來解釋,而這些力只與距離有關,並且作用於不變的粒子之間。」這段話出自本書第一章「機械觀的興起」的興起,在我看來,這段話也充滿著深刻的哲學思想,是由經典力學所帶來的機械論自然哲學的簡要說明。書中像這樣的段落還有一些,到處閃耀著哲學與科學二者不可分離的光輝。
再次,讀這本書的確給人以很深刻的思考,包括物理知識、思維方法、哲學背景等多個方面。尤其是在自己以前從來沒想過的問題上。給我印象最深刻的就是在《場,相對論》那一章的第四小節「時間,距離,相對論」中,作者拋出這樣一個問題:一個鍾究竟是什麼呢?若不是已經提出了這樣一個問題,可能我自己來說永遠也無法想像這還是一個問題。「鍾」從我出生就一直存在著,它只可能因為沒了動力或者壞了而停止或者不能準確的指示時間,卻從沒懷疑過時間是只有一個的,鐘的義務就是準確的指示那個時間。正如書中所寫:「在兩個離得很遠的點上有兩個完好無疵的鐘,它們上面所指示的時刻完全一樣。如果我們沒有考慮到對這句話要作出實驗驗證,它總應該是正確的。」在經典力學中,時間問題並不是一個問題,因為「在以前用經典力學討論測量時,對所有的坐標系我們只用一個鍾」,「假如兩組鐘相對作勻速直線運動,結果會發生什麼呢?持有經典觀點的物理學家回答說:沒有什麼,它們還會走得一樣快,因而我們既可以用運動的鐘也可以用靜止的鐘來指示時間。」這種經典力學的想法或許也正是根植於我們頭腦中的想法。但是,到了相對論的體系,這鐘一個鐘的觀念就不在適用了。在相對論中,在不同的坐標系中有不同的鐘,由於不同坐標系中的鐘是相對於別的坐標系在運動,所以,鐘的步調變了,時間不同了。狹義相對論體現的一個思想就是:時間不是超然絕對的,空間也不是凝固不動的,而且兩者之間不是孤立的,是緊密聯繫在一起的。雖然我對相對論的理論問題不甚了解,但是這種顛覆性的時空觀卻使我體會到了一個事實:沒有什麼觀念是永恆不變、從一開始就十分明白的。老師上課的時候曾舉這樣的例子:我們要是與100光年外的人通話,話語傳到要花費光速奔跑100年的時間,如果我想聽到那個人的回答,仍然要等上另個百年,那個時候,我已不存在,答案也是傳不到的了。這真的是很有意思的一種思考,且不論是否能以光速傳遞信息,光是時間本身就是一個充滿魅力的問題了。
最後,我想問的是,為什麼要用「進化」一詞來描述物理學的發展呢?作者不但暗含著深刻的知識演化的過程,同時作者也為了說明物理學的知識是進步的這樣一種觀念,這個觀念更深層次的追問便是科學是進步的這樣一個在科學哲學中爭論過的話題。《物理學的進化》是一本很薄的書,卻蘊含了厚厚的物理學、哲學、方法論等方面的思想,能夠引發人的多層次、各個角度的思考。
物理學的進化讀後感(二)
這本書是討論物理學觀念的進化的,並不是一種歷史記載。愛因斯坦在序言中說:這裡沒有系統他講述基本物理論據和理論,說得更恰當一些,我們的目的在於用粗線條描繪出人類如何尋找觀念世界和現象世界的聯繫。我們試圖說明是什麼樣的一種動力迫使科學建立起符合於客觀實在的觀念,但是我們的敘述必須簡單。本書的總的任務既然是敘述物理學的進化,因此我們不得不對論據和觀念作一定的選擇。
在我們寫這本書的時候,關於我們所想像的讀者的特徵,曾作過很長的討論,並且處處都在替他著想。我們想像他完全缺乏物理學和數學的實際知識,但是卻具有很強的理解能力,足以彌補這些缺憾
愛因斯坦在寫書的時候,為了讀者,在材料的選擇和敘述的方法上都是精心選擇和設計的。愛因斯坦把抽象的理論寫成一個「偵探故事」, 「偵探故事」中設計了許多懸念,既提出了問題,也設計了懸念,讀起來很有趣味性。《物理學的進化》敘述了某科學家遇到了什麼問題,想了那些辦法,解決了什麼問題,有什麼意義?有些問題,經過幾代人的努力才解決。有些問題,幾百年間都認為是正確的,但後來的探索卻證明是錯誤的。這就是真理的相對性和絕對性。
新課改的目的是培養學生的自主、合作、探究精神,因此新課改下的教材編寫,應當為幾歲和十幾歲的孩子著想。教材內容首先要使孩子們對於所學的知識感興趣。舊教材扳著面孔講一些枯燥的理論,孩子們怎能不厭學。我們教材中的定律都是現成的知識,好象都絕對的真理,孩子們難道還有必要思考這些絕對的真理嗎?
科學的發現往往在於基本理論的突破,在第三次科技革命中,每天都在誕生新的學科,所以教材應在物理學基本概念、理論的敘述上下功夫,注重於查究最初的線索來指出新的物理概念在它與舊概念的鬥爭中是如何產生出來的,突出科學研究方法的介紹。新教材也可以以故事的方式編材料,在編寫中寫出科學家的故事,吸引孩子們。在教材結構上由故事引出定律,然後講定律,再配一定的練習,提一些富有啟發意義的問題。通過故事和定律教給孩子們知識和探索知識的方法,並培養其科學研究的品質。科學家勤于思考、百折不回的精神,不迷信前人的結論,敢于思考堅持真理甚至為真理獻身的精神都對孩子們有教育和啟發作用。現在的高考題,往往都要學生應運知識解決生產生活中的問題,新教材當然要體現這方面的內容,讓孩子們知道學以致用。通過做練習培養其應運知識解決問題的能力。這樣的教材也許更有利於培養孩子們的探究精神。
物理學的進化讀後感(三)
有一種書,讀完以後,過了很長的時間,除了書的名字,內容全部都忘了,但是仍然覺得這本書對自己產生了很大的影響。《物理學的進化》就是這樣一本書。二十多年過去了,書中寫的啥全部忘完了,但總有一種買來再讀的衝動。終於它再版了,再次閱讀,理解了這書為啥會有的魔力。()
愛因斯坦和英費爾徳用簡潔的問題勾劃了物理學進化的各個關鍵點,即使沒有很深數學和物理知識的人都能讀懂。在書的開篇,作者提到:「我們構想有一個完美的偵探故事。這個故事告訴我們所有重要的線索,這樣使我們不能不提出自己對事件真相的見解。如果我們仔細研究故事的構思,不等作者在書的結尾作出交代,我們就早已得到完滿的解答了。只要不是低劣的偵探故事,這個解答不會使我們落空,不但如此,它會在我們期待它的一剎那就立刻出現。」 「這個奧妙的偵探故事,至今還沒有做出解答。」「科學家讀自然之書必須由他自己來尋找答案。」作者也提到這樣的比喻不是很確切,在書的的後面會進行修正。但是如果把對未知的探求用推理的方法來分析各種線索,這不正是科學的方法嗎?
我一直認為科學的發展是悖論推動的,這個想法是怎麼來的,我已經忘記了,在書中我找到了答案:「科學上的重大進步幾乎都是猶豫舊的理論遇到了危機,通過盡力尋找解決困難的方法兒產生的。」
在書的結尾,作者給出對科學的看法:「科學不是一本定律彙編,也不是一本把各種互不相關的論據集合在一起的總目錄,它是用來自由地發明觀念和概念的人類智力的創造物。」「自由地發明觀念和概念」難道不是正確學習科學的方法嗎?