量子力學的發(fā)展史精選(九篇)

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第1篇：量子力學的發(fā)展史范文

人們通常把愛因斯坦與玻爾之間關(guān)于如何理解量子力學的爭論，看成是繼地心說與日心說之后科學史上最重要的爭論之一。就像地心說與日心說之爭改變了人們關(guān)于世界的整個認知圖景一樣，愛因斯坦與玻爾之間的爭論也蘊含著值得深入探討的對理論意義與概念變化的全新理解以及關(guān)于世界的不同看法。有趣的是，他們倆人雖然都對量子力學的早期發(fā)展做出了重要貢獻，但是，愛因斯坦在最早基于普朗克的量子概念提出并運用光量子概念成功地解釋了光電效應，以及運用能量量子化概念推導出固體比熱的量子論公式之后，卻從量子論的奠基者，變成了量子力學的最強烈的反對者，甚至是最尖銳的批評家。截然相反的是，玻爾在1913年同樣基于普朗克的量子概念提出了半經(jīng)典半量子的氫原子模型之后，卻成為量子力學的哥本哈根解釋的奠基人。愛因斯坦對量子力學的反對，不是質(zhì)疑其數(shù)學形式，而是對成為主流的量子力學的哥本哈根解釋深感不滿。這些不滿主要體現(xiàn)在愛因斯坦與玻爾就量子力學的基礎(chǔ)性問題展開的三次大論戰(zhàn)中。他們的第一次論戰(zhàn)是在1927年10月24日至29日在布魯塞爾召開的第五屆索爾未會議上進行的。這次會議由洛倫茲主持，其目的是為討論量子論的意義提供一個最高級的論壇。在這次會議上，愛因斯坦第一次聽到了玻爾的互補性觀點，并試圖通過分析理想實驗來駁倒玻爾—海森堡的解釋。這一次論戰(zhàn)以玻爾成功地捍衛(wèi)了互補性詮釋的邏輯無矛盾性而結(jié)束；第二次大論戰(zhàn)是于1930年10月20日至25日在布魯塞爾召開并由朗子萬主持的第六屆索爾未會議上進行的。在這次會議上，關(guān)于量子力學的基礎(chǔ)問題仍然是許多與會代表所共同關(guān)心的主要論題。愛因斯坦繼續(xù)設(shè)計了一個“光子箱”的理想實驗，試圖從相對論來玻爾的解釋。但是，在這個理想實驗中，愛因斯坦求助于自己創(chuàng)立的相對論來反駁海森堡提出的不確定關(guān)系，反倒被玻爾發(fā)現(xiàn)他的論證本身包含了駁倒自己推論的關(guān)鍵因素而放棄。

當這兩個理想實驗都被玻爾駁倒之后，愛因斯坦雖然不再懷疑不確定關(guān)系的有效性和量子理論的內(nèi)在自洽性。但是，他對整個理論的基礎(chǔ)是否堅實仍然缺乏信任。1931年之后，愛因斯坦對量子力學的哥本哈根解釋的質(zhì)疑采取了新的態(tài)度：不是把理想實驗用作正面攻擊海森堡的不確定關(guān)系的武器，而是試圖通過設(shè)計思想實驗導出一個邏輯悖論，以證明哥本哈根解釋把波函數(shù)理解成是描述單個系統(tǒng)行為的觀點是不完備的，而不再是證明邏輯上的不一致。在這樣的思想主導下，第三次論戰(zhàn)的焦點就集中于論證量子力學是不完備的觀點。1935年發(fā)表的EPR論證的文章正是在這種背景下撰寫的。從寫作風格上來看，EPR論證既不是從實驗結(jié)果出發(fā)，也不再是完全借助于思想實驗來進行，而是把概念判據(jù)作為討論的邏輯前提。這樣，EPR論證就把討論量子力學是否完備的問題，轉(zhuǎn)化為討論量子力學能否滿足文章提供的概念判據(jù)的問題。由于這些概念判據(jù)事實上就是哲學假設(shè)，這就進一步把是否滿足概念判據(jù)的問題，推向了潛在地接受什么樣的哲學假設(shè)的問題。例如，EPR論證在文章的一開始就開門見山地指出：“對于一種物理理論的任何嚴肅的考查，都必須考慮到那個獨立于任何理論之外的客觀實在同理論所使用的物理概念之間的區(qū)別。這些概念是用來對應客觀實在的，我們利用它們來為自己描繪出實在的圖像。為了要判斷一種物理理論成功與否，我們不妨提出這樣兩個問題：（1）“這理論是正確的嗎？”（2）“這理論所作的描述是完備的嗎？”只有在對這兩個問題都具有肯定的答案時，這種理論的一些概念才可說是令人滿意的?！薄?〕從哲學意義上來看，這段開場白至少蘊含了兩層意思，其一，物理學家之所以能夠運用物理概念來描繪客觀實在，是因為物理概念是對客觀實在的表征，由這些表征描繪出的實在圖像，是可想象的。這是真理符合論的最基本的形式，也反映了經(jīng)典實在論思想的核心內(nèi)容；其二，如果一個理論是令人滿意的，當且僅當，這個理論既正確，又完備。那么，什么是正確的理論與完備的理論呢？EPR論證認為，理論的正確性是由理論的結(jié)論同人的經(jīng)驗的符合程度來判斷的。只有通過經(jīng)驗，我們才能對實在作出一些推斷，而在物理學里，這些經(jīng)驗是采取實驗和量度的形式的?！?〕也就是說，理論正確與否是根據(jù)實驗結(jié)果來判定的，正確的理論就是與實驗結(jié)果相吻合的理論。但文章接著申明說，就量子力學的情況而言，只討論完備性問題。言外之意是，量子力學是正確的，即與實驗相符合，但不一定是完備的。為了討論完備性問題，文章首先不加證論地給出了物理理論的完備性條件：如果一個物理理論是完備的，那么，物理實在的每一元素都必須在這個物理理論中有它的對應量。物理實在的元素必須通過實驗和量度來得到，而不能由先驗的哲學思考來確定?；谶@種考慮，他們又進一步提供了關(guān)于物理實在的判據(jù)：“要是對于一個體系沒有任何干擾，我們能夠確定地預測（即幾率等于1）一個物理量的值，那末對應于這一物理量，必定存在著一個物理實在的元素?！?/p>

文章認為，這個實在性判據(jù)盡管不可能包括所有認識物理實在的可能方法，但只要具備了所要求的條件，就至少向我們提供了這樣的一種方法。只要不把這個判據(jù)看成是實在的必要條件，而只看成是一個充足條件，那末這個判據(jù)同經(jīng)典實在觀和量子力學的實在觀都是符合的。綜合起來，這兩個判據(jù)的意思是說，如果一個物理量能夠?qū)谝粋€物理實在的元素，那么，這個物理量就是實在的；如果一個物理理論的每一個物理量都能夠?qū)谖锢韺嵲诘囊粋€元素，那么，這個物理學理論就是完備的。然而，根據(jù)現(xiàn)有的量子力學的基本假設(shè)，當兩個物理量（比如，位置X與動量P）是不可對易的量（即，XP≠PX）時，我們就不可能同時準確地得到它們的值，即得到其中一個物理量的準確值，就會排除得到另一個物理量的準確值的可能，因為對后一個物理量的測量，會改變體系的狀態(tài)，破壞前者的值。這是海森堡的不確定關(guān)系所要求的。于是，他們得出了兩種選擇：要么，（1）由波動函數(shù)所提供的關(guān)于實在的量子力學的描述是不完備的；要么，（2）當對應于兩個物理量的算符不可對易時，這兩個物理量就不能同時是實在的。他們在進行了這樣的概念闡述之后，接著設(shè)想了曾經(jīng)相互作用過的兩個系統(tǒng)分開之后的量子力學描述，然后，根據(jù)他們給定的判據(jù)，得出量子力學是不完備的結(jié)論。EPR論證發(fā)表不久，薛定諤在運用數(shù)學觀點分折了EPR論證之后，以著名的“薛定諤貓”的理想實驗為例，提出了一個不同于EPR論證，但卻支持EPR論證觀點的新的論證進路。出乎意料的是，愛因斯坦卻在1936年6月19日寫給薛定諤的一封信中透露說，EPR論文是經(jīng)過他們?nèi)齻€人的共同討論之后，由于語言問題，由波多爾斯基執(zhí)筆完成的，他本人對EPR的論證沒有充分表達出他自己的真實觀點表示不滿。從愛因斯坦在1948年撰寫的“量子力學與實在”一文來看，愛因斯坦對量子力學的不完備性的論證主要集中于量子理論的概率特征與非定域性問題。他認為，物理對象在時空中是獨立存在的，如果不做出這種區(qū)分，就不可能建立與檢驗物理學定律。因此，量子力學“很可能成為以后一種理論的一部分，就像幾何光學現(xiàn)在合并在波動光學里面一樣：相互關(guān)系仍然保持著，但其基礎(chǔ)將被一個包羅得更廣泛的基礎(chǔ)所加深或代替。”顯然，愛因斯坦后來對量子力學的不完備性問題的論證比EPR論證更具體、更明確。EPR論證中的思想實驗只是隱含了對非定域性的質(zhì)疑，但沒有明朗化。但就論證問題的哲學前提而言，愛因斯坦與EPR論證基本上沒有實質(zhì)性的區(qū)別。因此，本文下面只是從哲學意義上把EPR論證看成是基于經(jīng)典物理學的概念體系來理解量子力學的一個例證來討論，而不準備專門闡述愛因斯坦本人的觀點。

二、玻爾的反駁與量子整體性

玻爾在EPR論證發(fā)表后不久很快就以與EPR論文同樣的題目也在《物理學評論》雜志上發(fā)表了反駁EPR論證的文章。玻爾在這篇文章中重申并升華了他的互補觀念。玻爾認為，EPR論證的實在性判據(jù)中所講的“不受任何方式干擾系統(tǒng)”的說法包含著一種本質(zhì)上的含混不清，是建立在經(jīng)典測量觀基礎(chǔ)上的一種理想的說法。因為在經(jīng)典測量中，被測量的對象與測量儀器之間的相互作用通?？梢员缓雎圆挥嫞瑴y量結(jié)果或現(xiàn)象被無歧義地認為反映了對象的某一特性。但是，在量子測量系統(tǒng)中，不僅曾經(jīng)相互作用過的兩個粒子，在空間上彼此分離開之后，仍然必須被看成是一個整體，而且，被測量的量子系統(tǒng)與測量儀器之間存在著不可避免的相互作用，這種相互作用將會在根本意義上影響量子對象的行為表現(xiàn)，成為獲得測量結(jié)果或?qū)嶒灛F(xiàn)象的一個基本條件，從而使人們不可能像經(jīng)典測量那樣獨立于測量手段來談?wù)撛蝇F(xiàn)象。玻爾把量子現(xiàn)象對測量設(shè)置的這種依賴性稱為量子整體性（whole-ness）。

在玻爾看來，為了明確描述被測量的對象與測量儀器之間的相互作用，希望把對象與儀器分離開來的任何企圖，都會違反這種基本的整體性。這樣，在量子測量中，量子對象的行為失去了經(jīng)典對象具有的那種自主性，即量子測量過程中所觀察到的量子對象的行為表現(xiàn)，既屬于量子對象，也屬于實驗設(shè)置，是兩者相互作用的結(jié)果。因此，在量子測量中，“觀察”的可能性問題變成了一個突出的認識論問題：我們不僅不能離開觀察條件來談?wù)摿孔蝇F(xiàn)象，而且，試圖明確地區(qū)分對象的自主行為以及對象與測量儀器之間的相互作用，不再是一件可能的事情。玻爾指出，“確實，在每一種實驗設(shè)置中，區(qū)分物理系統(tǒng)的測量儀器與研究客體的必要性，成為在對物理現(xiàn)象的經(jīng)典描述與量子力學的描述之間的原則性區(qū)別。”〔8〕海森堡也曾指出，“在原子物理學中，不可能再有像經(jīng)典物理學意義下的那種感知的客觀化可能性。放棄這種客觀化可能性的邏輯前提，是由于我們斷定，在觀察原子現(xiàn)象的時候，不應該忽略觀察行動所給予被觀察體系的那種干擾。對于我們?nèi)粘Ｉ钪信c之打交道的那些重大物體來說，觀察它們時所必然與之相連的很小一點干擾，自然起不了重要作用?！?/p>

另一方面，作用量子的發(fā)現(xiàn)，揭示了量子世界的不連續(xù)性。這種不連續(xù)性觀念的確立，又相應地導致了一系列值得思考的根本問題。首先，就經(jīng)典概念的運用而言，一旦我們所使用的每一個概念或詞語，不再以連續(xù)性的觀念為基礎(chǔ)，它們就會成為意義不明確的概念或詞語。如果我們希望仍然使用這些概念來描述量子現(xiàn)象，那么，我們所付出的代價是，限制這些概念的使用范圍和精確度。對于完備地反映微觀物理實在的特性而言，描述現(xiàn)象所使用的經(jīng)典概念是既相互排斥又相互補充的。這是玻爾的互補性觀念的精神所在。有鑒于此，玻爾認為，EPR論證根本不會影響量子力學描述的可靠性，反而是揭示了按照經(jīng)典物理學中傳統(tǒng)的自然哲學觀點或經(jīng)典實在論來闡述量子測量現(xiàn)象時存在的本質(zhì)上的不適用性。他指出：“在所有考慮的這些現(xiàn)象中，我們所處理的不是那種以任意挑選物理實在的各種不同要素而同時犧牲其他要素為其特征的一種不完備的描述，而是那種對于本質(zhì)上不同的一些實驗裝置和實驗步驟的合理區(qū)分；……事實上，在每一個實驗裝置中對于物理實在描述的這一個或那一個方面的放棄（這些方面的結(jié)合是經(jīng)典物理學方法的特征，因而在此意義上它們可以被看作是彼此互補的），本質(zhì)上取決于量子論領(lǐng)域中精確控制客體對測量儀器反作用的不可能性；這種反作用也就是指位置測量時的動量傳遞，以及動量測量時的位移。正是在這后一點上，量子力學和普通統(tǒng)計力學之間的任何對比都是在本質(zhì)上不妥當?shù)摹还苓@種對比對于理論的形式表示可能多么有用。事實上，在適于用來研究真正的量子現(xiàn)象的每一個實驗裝置中，我們不但必將涉及對于某些物理量的值的無知，而且還必將涉及無歧義地定義這些量的不可能性。”其次，就量子描述的可能性而言，玻爾認為，我們“位于”世界之中，不可能再像在經(jīng)典物理學中那樣扮演“上帝之眼”的角色，站在世界之外或從“外部”來描述世界，不可能獲得作為一個整體的世界的知識。玻爾把這種描述的可能性與心理學和認知科學中對自我認識的可能性進行了類比。在心理學和認知科學中，知覺主體本身是進行自我意識的一部分這一事實，限制了對自我認識的純客觀描述的可能性。用玻爾形象化的比喻來說，在生活的舞臺上，我們既是演員，又是觀眾。因此，量子描述的客觀性位于理想化的純客觀描述與純主觀描述之間的某個地方。

為此，玻爾認為，物理學的任務(wù)不是發(fā)現(xiàn)自然界究竟是怎樣的，而是提供對自然界的描述。海森堡也曾指出，在原子物理學領(lǐng)域內(nèi)，“我們又尖銳地碰到了一個最基本的真理，即在科學方面我們不是在同自然本身而是在同自然科學打交道?！睈垡蛩固箘t堅持認為，在科學中，我們應當關(guān)心自然界在干什么，物理學家的工作不是告訴人們關(guān)于自然界能說些什么。愛因斯坦的觀點是EPR論證所蘊含的。這兩種理論觀之間的分歧，事實上，不僅是有沒有必要考慮和闡述包括概念、儀器等認知中介的作用的分歧，而且是能否把量子力學納入到經(jīng)典科學的思維方式當中的分歧。EPR論證以經(jīng)典科學的方法論與認識論為前提，認為正確的科學理論理應是對自然界的正確反映，認知中介對測量結(jié)果不會產(chǎn)生實質(zhì)性的影響；而玻爾與海森堡則以接受量子測量帶來的認識論教益為前提，認為量子力學已經(jīng)失去了經(jīng)典科學具有的那種概念與物理實在之間的一一對應關(guān)系，認知中介的設(shè)定成為人類認識微觀世界的基本前提。第三，就主體與客體的關(guān)系問題而言，EPR論證認為，認知主體與客體之間存在著明確的分界線。這意味著，所有的主體都能對客體進行同樣的描述，并且他們描述現(xiàn)象所用的概念與語言是無歧義的。無歧義意味著對概念或語言的意義的理解是一致的。而對于量子測量而言，對客體的描述包含了主體遵守的作為世界組成部分的描述條件的說明，從而顯現(xiàn)了一種新的主客體關(guān)系。為此，我們可以把主體與客體之間的關(guān)系劃分為三類：其一，能夠在主體與客體之間劃出分界線，所有的主體對客體的描述都是相同的，EPR論證屬于此類；其二，能夠在主體與客體之間劃出分界線，但主體對客體的描述是因人而異的，人們對藝術(shù)品的欣賞屬于此類；其三，不可能在主體與客體之間劃出分界線，主體對客體的描述包括了對測量條件的描述在內(nèi)，玻爾對EPR論證的反駁屬于此類。顯然，EPR論證隱含的主客體關(guān)系與玻爾所理解的量子測量中的主客體關(guān)系之間存在著實質(zhì)性的差別。EPR論證是沿襲了經(jīng)典實在論的觀點，而玻爾的觀點代表了他基于量子力學的形式體系總結(jié)出來的某種新的認識。在這里，就像不能用歐幾里得幾何的時空觀來反對非歐幾何的時空觀一樣，我們也不能用經(jīng)典意義上的理論觀反對量子意義上的理論觀。因此，可以說，物理學家關(guān)于如何理解量子力學問題的爭論，在很大程度上，蘊含了他們關(guān)于科學研究的哲學假設(shè)之間的爭論。

三、實驗的形而上學

EPR論證不僅引發(fā)了量子物理學家關(guān)于物理學基礎(chǔ)理論問題的哲學討論，而且還創(chuàng)立了“實驗的形而上學”，提供了物理學家如何基于形而上學的觀念之爭，最終探索出通過實驗檢驗其結(jié)論的一個典型案例。這一過程與尋找量子論的隱變量解釋的努力聯(lián)系在一起。量子力學的隱變量解釋的最早方案是德布羅意在1927年提出的“導波”理論。1932年，馮•諾意曼在他的《量子力學的數(shù)學基礎(chǔ)》一書中曾根據(jù)量子力學的概念體系提出了四個假設(shè)，并且證明，隱變量理論和他的第四個假設(shè)（即，可加性假設(shè)）相矛盾，認為通過設(shè)計隱變量的觀念來把量子理論置于決定論體系之中的任何企圖都注定是失敗的。馮•諾意曼的這一工作在為量子論的隱變量解釋判了死刑的同時，也極大地支持了量子力學的哥本哈根解釋。有意思的是，曾是量子力學的哥本哈根解釋的支持者與傳播者的玻姆，在1951年基于量子力學的哥本哈根精神出版了至今仍然有影響的《量子理論》一書，并在書的結(jié)尾，以EPR論證為基礎(chǔ)，提出了“量子理論同隱變量不相容的一個證明”之后，從1952年開始反而致力于從邏輯上為量子力學提供一種隱變量解釋的研究。

玻姆闡述隱變量理論的目標可以大致概括為兩個方面，一是試圖用能夠直覺想象的概念為量子概率和量子測量提供一種可理解的說明，證明為量子論提供一個決定論的基礎(chǔ)是可行的；二是希望從邏輯上表明，隱變量理論是有可能的，“不論這種理論是多么抽象和‘玄學’?！辈Ｄ返淖非箫@然是一種信念的支撐，而不是事實之使然。在這種信念的引導下，玻姆在1952年連續(xù)發(fā)表了兩篇闡述隱變量理論的文章，在這些文章中，他用經(jīng)典方式定義波函數(shù)，假定微觀粒子像經(jīng)典粒子一樣總是具有精確的位置和精確的動量，闡述了一種可能的量子論的隱變量解釋，最后，用一個粒子的兩個自旋分量代替EPR論證中的坐標與動量，討論了EPR論證的思想實驗，并運用量子場與量子勢概念解釋了測量一個粒子的位置影響第二個粒子的動量的原因。

貝爾在讀了玻姆的文章之后，認為有必要重新系統(tǒng)地研究量子力學的基本問題。貝爾試圖解決的矛盾是：如果馮•諾意曼的證明成立，那么，怎么會有可能建立一個邏輯上無矛盾的隱變量理論呢？為了搞明白問題，貝爾首先重新剖析了馮•諾意曼的關(guān)于隱變量的不可能性的證明和EPR論證中設(shè)想的思想實驗，然后，抓住了隱變量理論的共同本質(zhì)，于1964年發(fā)表了“關(guān)于EPR悖論”的文章。在這篇文章中，貝爾引述了用自旋函數(shù)來表述EPR論證的玻姆說法，或者說，從EPR—玻姆的思想實驗出發(fā)，以轉(zhuǎn)動不變的獨立波函數(shù)描述組合系統(tǒng)的態(tài)，推導出一個不同于量子力學預言的、符合定域隱變量理論的關(guān)于自旋相關(guān)度的不等式，通常稱為貝爾不等式或貝爾定理，然后，用歸謬法了量子力學的預言和貝爾不等式相符的可能性，說明任何定域的隱變量理論，不論它的變數(shù)的本性是什么，都在某些參數(shù)上同量子力學相矛盾。貝爾還假設(shè)，如果所進行的兩個測量在空間上彼此相距甚遠，那么，沿著一個磁場方向的測量，將不會影響到另一個測量結(jié)果。貝爾把這個假設(shè)稱為“定域性假設(shè)”。從這個假設(shè)出發(fā)，貝爾指出，如果我們可以從第一個測量結(jié)果預言第二個測量結(jié)果，測量可以沿著任何一個坐標軸來進行，那么，測量的結(jié)果一定是已經(jīng)預先確定了的。但是，由于波函數(shù)不對這種預先確定的量提供任何描述，所以，這種預定的結(jié)果一定是通過決定論的隱變量來獲得的。貝爾后來申明說，他在“關(guān)于EPR悖論”一文中假設(shè)的是定域性，而不是決定論，決定論是一種推斷，不是一個假設(shè)，或者說，貝爾的這篇文章是從定域性推論出決定論，而不是開始于決定論的隱變量。從邏輯前提上來看，貝爾的假設(shè)更接近于愛因斯坦的假設(shè)，他們都把“定域性條件”看成是比“決定論前提”更基本的概念。因此，貝爾的工作比馮•諾意曼和玻姆的工作更進一步地推進了關(guān)于量子力學的根本特征的理解。貝爾的這篇文章具有劃時代的意義。它不僅成為20世紀下半葉物理學與哲學研究中引用率最高的文獻之一，而且為進一步設(shè)計具體的實驗來澄清量子力學的內(nèi)在本性邁出了決定性的一步。粒子物理學家斯塔普（HenryStapp）甚至把貝爾定理的提出說成是“意義最深遠的科學發(fā)現(xiàn)?！?/p>

同EPR論證一樣，貝爾的這一發(fā)現(xiàn)也不是從實驗中總結(jié)出來的，而是基于哲學信念的邏輯推理的結(jié)果。此后，量子物理學界進一步推廣貝爾定理的理論研究與具體實驗方案的探索工作并行不悖地開展起來。而這些工作都與EPR論證相關(guān)。就實驗進展而言，物理學界承認，阿斯佩克特等人于1982年關(guān)于“實現(xiàn)EPR-玻姆思想實驗”的實驗結(jié)果，支持了量子力學，針對這樣的實驗結(jié)果，貝爾指出：“依我看，首先，人們必定說，這些結(jié)果是所預料到的。因為它們與量子力學預示相一致。量子力學畢竟是科學的一個極有成就的科學分支，很難相信它可能是錯誤的。盡管如此，人們還是認為，我也認為值得做這種非常具體的實驗。這種實驗把量子力學最奇特的一個特征分離了出來。原先，我們只是信賴于旁證。量子力學從沒有錯過。但現(xiàn)在我們知道了，即使在這些非?？量痰臈l件下，它也不會錯的?！?/p>

雖然EPR論證的初衷是希望證明量子力學是不完備的，還沒有提出量子測量的非定域性概念，但是，物理學家則通常運用EPR思想實驗的術(shù)語來討論非定域性問題。經(jīng)過40多年的發(fā)展，具體的實驗結(jié)果使EPR論證失去了對量子力學的挑戰(zhàn)性。一方面，這些實驗證實了非定域性是所有量子論的一個基本屬性，要求把在同一個物理過程中生成的兩個相關(guān)粒子永遠當作一個整體來對待，不能分解為兩個獨立的個體，其中，一個粒子發(fā)生任何變化，另一個粒子必定同時發(fā)生相應的變化，這種相互影響與它們的空間距離無關(guān)；另一方面，這些實驗也表明了EPR論證提供的哲學假設(shè)不再是判斷量子力學是否完備的有效前提，而是反過來提醒我們需要重新思考玻爾在反駁EPR論證的觀點中所蘊含的哲學啟迪?？偠灾珽PR論證盡管是基于哲學假設(shè)，運用思想實驗，來駁斥量子力學的完備性，但在客觀上，物理學家圍繞這一論證的討論，最終在思想實驗的基礎(chǔ)上出乎意料地發(fā)展出可以具體操作的實驗方案，并且獲得了有效的實驗結(jié)果。這一段歷史發(fā)展不僅證明，無論在哲學假設(shè)的問題上，還是在物理概念的意義理解的問題上，量子力學都不是對經(jīng)典物理學的補充和擴展，是一個蘊含有新的哲學假設(shè)的理論。正是在這種意義上，物理學家玻恩得出了“理論物理學是真正的哲學”的斷言。

四、認識論的思維方式

如前所述，EPR論證—玻姆—貝爾這條發(fā)展主線是把對物理學問題鑲嵌在哲學信念中進行思考的。這一歷史片斷揭示出，基于哲學信念的邏輯推理在物理學的理論研究與實驗研究中起到了積極的認知作用。一方面，在這些探索方式中，不論是EPR論證的真理符合論假設(shè)，玻姆的決定論假設(shè)，還是貝爾的定域性假設(shè)，它們的初衷都是希望能夠把量子力學納入到經(jīng)典物理學的概念框架或哲學信念之中。另一方面，檢驗貝爾不等式的物理學實驗結(jié)果對量子力學的支持和對貝爾不等式的違背意味著，我們不應該依舊固守經(jīng)典物理學的哲學假設(shè)來質(zhì)疑量子力學，而是應該顛倒過來，積極主動地揭示量子力學蘊含的哲學思想，以進一步明確經(jīng)典物理學的哲學假設(shè)的適用范圍。

但是，這種視域的逆轉(zhuǎn)不是簡單地倡導用量子力學的哲學假設(shè)取代經(jīng)典物理學的哲學假設(shè)，也不是武斷地主張用玻爾的理論觀替代EPR論證所蘊含的理論觀，而是提倡擺脫習以為常的自然哲學的思維方式，確立認識論的思維方式。自然哲學的思維方式是一種本體論化的思維方式。這種思維方式是從古希臘延續(xù)下來的，追求概念與實在之間的直接的一一對應關(guān)系，忽視或缺乏對認知過程中不可避免的認知中介和理論框架的考慮。從起源上來講，這種無視認知中介的本體論化的思維方式，源于常識，是對常識的一種延伸外推與精致化。近代自然科學的發(fā)展進一步強化與鞏固了這種思維方式。EPR論證也是基于這種思維方式使經(jīng)典科學蘊含的哲學假設(shè)以具體化的判據(jù)形式呈現(xiàn)出來。然而，與過去的物理學理論所不同的是。量子力學不再是關(guān)于可存在量（beable）的理論，而是關(guān)于可觀察量（observable）的理論，“是理論決定我們的觀察內(nèi)容”這一句話，既是愛因斯坦創(chuàng)立相對論的感想，也為海森堡提出不確定關(guān)系提供了觀念啟迪。就理論形式而言，量子力學的理論描述用的是數(shù)學語言，而不是日常語言。用數(shù)學語言描述的微觀世界是一個多位空間的世界，而我們作為人類，很難直觀地想象這樣的世界，更不可能直接“進入”這個世界來“觀看”一切。人類感知的這種局限性是原則性的，從而限制了我們對微觀世界的知識的全面獲得。用玻爾的話來說，我們對一個微觀對象的最大限度的知識不可能從單個實驗中獲得，而只能從既相互排斥又相互補充的實驗安排中獲得。用玻恩的話來說，在量子測量中，觀察與測量并不是指自然現(xiàn)象本身，而是一種投影。

第2篇：量子力學的發(fā)展史范文

原子物理學是研究原子結(jié)構(gòu)、運動規(guī)律及相互作用的學科，是物理學專業(yè)的基礎(chǔ)課程，也是核類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，上承經(jīng)典物理學，下接量子力學和原子核物理等重要課程。相比經(jīng)典物理學課程原子物理學有很大差別，首先，原子物理學課程不像普通物理學課程從基本物理概念和物理規(guī)律出發(fā)進行嚴密的理論運算推導得到更普遍的基礎(chǔ)理論，而是遵循從實踐出發(fā)―理論模型建立―實踐檢驗的認識過程，應用更多的是總結(jié)、歸納的方法；其次，研究對象是微觀體系，而學生對微觀現(xiàn)象缺乏直觀的感性認識。正是由于這些差異，大部分學生在學習中感覺原子物理學知識點凌亂，理不清頭緒，導致不能鞏固和深化所學知識。因此，在教學中如何激發(fā)學生的學習興趣，引導學生把握課程主線，認識原子運動規(guī)律，形成新概念，進而培養(yǎng)學生自學能力、思維能力、研究能力等成為原子物理學教學中需要探討的問題。本文針對褚圣麟先生教材《原子物理學》的教學淺談個人教學過程中的認識。

1 學習興趣的培養(yǎng)

學習興趣指一個人對學習的一種積極的認識傾向與情緒狀態(tài)。學生對某一學科有興趣，就會持續(xù)地專心致志地鉆研它，從而提高學習效果。學習興趣既是學習的原因，又是學習的結(jié)果。由此，培養(yǎng)學生最初的學習興趣，促進學生在學習中找到樂趣，由被動的學習轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W習、好學、樂學，在培養(yǎng)學生的自學能力過程中具有重要的意義。如何培養(yǎng)學生對原子物理學學習的興趣，筆者從教學實踐中總結(jié)如下幾個方面。

1.1 結(jié)合物理學史增強學習內(nèi)容的趣味性

原子物理發(fā)展史料豐富，若將史料運用于原子物理教學中，將起到事半功倍的效果。在授課中將原子物理學發(fā)展史融入知識的傳授可增強學習的趣味性。如電子發(fā)現(xiàn)最早進行試驗的并不是湯姆遜，試驗結(jié)果最精確的也不是湯姆遜，但湯姆遜是第一個敢于突破常規(guī)認識而提出新粒子是電子的人，這一簡介讓學生明白科學研究中要尊重科學事實，敢于突破傳統(tǒng)認識；講述量子化概念提出時介紹普朗克為解釋黑體輻射提出量子化概念的歷程，由于這一嶄新理論與經(jīng)典理論的沖突，普朗克本人也不是特別堅決，此后他曾試圖放棄量子論，用經(jīng)典物理學方法重新解決黑體輻射問題，但均未成功，讓學生認識科學發(fā)展中開創(chuàng)性革新的不易?？梢哉f原子物理的發(fā)展中，充滿對已有思想觀念的顛覆和新思想的建立，這些都需要科學懷疑和批判精神，充分說明科學無絕對權(quán)威，科學懷疑精神和獨立思考是科學進步的動力。通過物理學史的介紹，能在課堂上吸引學生的注意，使課堂氣氛活躍，激發(fā)學生對原子物理學的興趣，在輕松快樂的氛圍中學習，同時學習科學的批判精神，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。

1.2 結(jié)合課程內(nèi)容介紹原子物理學中的難題激發(fā)學生鉆研興趣

好奇心和探索欲望是科學研究的原動力，在教學中通過介紹課本中出現(xiàn)而尚未完全認識明白的物理概念、物理問題，能極大激發(fā)學生的認識和探索欲望，教師可引導學生對相關(guān)問題的研究現(xiàn)狀進行調(diào)研并匯報，在這一過程中既能促進學生了解學科的研究前沿，也能使學生加深對基本物理概念、原理的認識，同時有助于培養(yǎng)學生的實踐能力和初步的科研能力。在原子物理學教材中有不少世界性的難題，如，在索末菲橢圓軌道理論和相對論效應中提出的精細結(jié)構(gòu)常數(shù)所包含的物理含義、數(shù)值為什么剛好約為1/137；為解釋光譜精細結(jié)構(gòu)產(chǎn)生而引人的電子自旋的概念人們是否已經(jīng)完全認識清楚等，這些問題在教學中可充分利用，調(diào)動學生的探索欲望，激發(fā)學生的鉆研興趣。

1.3 結(jié)合物理學發(fā)展前沿介紹激發(fā)學生研究興趣

原子是從宏觀到微觀的第一個層次，物質(zhì)世界各個層次的結(jié)構(gòu)和運動變化相互聯(lián)系、相互影響，很多其他重要學科和技術(shù)的發(fā)展以原子物理為基礎(chǔ)，在課程教學中結(jié)合課程內(nèi)容穿插原子物理學與相關(guān)學科的交叉及原子物理學發(fā)展的前沿介紹，可激發(fā)學生學習興趣和鉆研熱情。如講述α粒子散射實驗時，介紹原子碰撞研究方法已經(jīng)發(fā)展成為一個重要的研究方向，涉及各種基本粒子與原子和分子碰撞的物理過程等；講述激光原理時，介紹激光技術(shù)的發(fā)展及其對原子物理學發(fā)展的促進，介紹我國激光領(lǐng)域研究的國際地位等。學科前沿的介紹能幫助學生認識學習本學科的社會意義及其與個人的關(guān)系，有助于激發(fā)學生學習的社會責任感。

2 把握課程主線

原子物理學的內(nèi)容不像經(jīng)典物理學具有嚴密的邏輯體系，因此在教學中拎?課程的主線有助于學生系統(tǒng)的掌握課程的知識內(nèi)容。對原子結(jié)構(gòu)的認識發(fā)展，課程以光譜分析法為主線：從原子光譜規(guī)律出發(fā)，原子光譜規(guī)律的變化可以反映出原子內(nèi)部能級的特點，進而探究原子內(nèi)部的作用及其規(guī)律。對原子內(nèi)部作用的認識，課程以量子力學中的角動量概念為主線：從玻爾氫原子理論的角動量量子化假設(shè)的提出，到單電子的軌道角動量與自旋角動量的耦合解釋精細結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，及兩個電子體系的LS耦合和JJ耦合等，并進一步明確角動量與磁矩概念的對應，角動量耦合的本質(zhì)是粒子間電磁相互作用，自旋和軌道運動的相互作用引起原子能級的分裂和塞曼效應能級分裂在本質(zhì)上是相同的。

3 講清基本概念

第3篇：量子力學的發(fā)展史范文

1小背景，大作用

如果要評選物理學發(fā)展史上最偉大的那些年代，那么有兩個時期一定會入選的：17世紀末和20世紀初.前者以牛頓《自然哲學之數(shù)學原理》的出版為標志，宣告了近代經(jīng)典物理學的正式創(chuàng)立；而后者則為我們帶來了相對論和量子論，并徹底地和重建了整個物理學體系.所不同的是，今天當我們再次談?wù)撈鹋ｎD的時代，心中更多的已經(jīng)只是對那段光輝歲月的懷舊和祭奠；而相對論和量子論至今仍然深深地影響和困擾著我們，就像兩個青澀的橄欖，咀嚼得越久，反而更加滋味無窮.中學物理中有關(guān)量子物理方面的介紹比較簡單，尤其是量子的發(fā)展過程，每一個理論出現(xiàn)的背景知識的介紹更是少之又少.正是這些背景知識可以讓學生身臨其境的感受到物理學家們在量子物理世界探索過程中的歡樂、驚奇、困惑，使得量子物理更加有魅力，改變著人們的世界觀.所以，物理學史并不是教學中可有可無的“點綴”，單純的給學生講故事，激發(fā)學習的興趣，更多的是可以潛移默化的感染和影響學生.

2巧用背景知識，增強科學探索精神

課本上的內(nèi)容往往是側(cè)重于知識的講解，學生在學習的過程中，更多的是掌握某一個知識點，會用這個知識去解決題目，提高成績.常常忽略了這個規(guī)律的誕生，有時也是科學家們經(jīng)歷了忐忑和糾結(jié)之后的結(jié)果.跳過這樣的背景的介紹，物理知識就只能是一個冰涼的知識點，并引起學生內(nèi)心情感的漣漪.

例如，在人教版選修3-5，17.1節(jié)的內(nèi)容其實正是量子力學誕生的過程，如果在教學過程中只是單獨的講解這一節(jié)書本上的內(nèi)容，往往會讓學生不知所云，經(jīng)典力學是如何過渡到量子物理的，那個年代里到底發(fā)生了些什么.因而在講解這部分的內(nèi)容之前，教師可以補充一些背景知識，讓學生置身于當時的環(huán)境中.

在19世紀末，物理學家中普遍存在一種樂觀的情緒，認為對復雜繽紛的物理世界現(xiàn)象的本質(zhì)已經(jīng)完成，物理學征服了世界，它的力量控制著一切人們所知的現(xiàn)象.他們陶醉于17世紀建立起來的力學體系，19世紀建立起來的電動力學和統(tǒng)計物理，形成了物理世界的三大支柱，它們緊緊結(jié)合在一塊兒，是經(jīng)典物理的黃金時代.一位著名的科學家說：“物理學的未來，將只有在小數(shù)點第六位后面去尋找.”

在經(jīng)典物理還沒有來得及多多體味一下自己的盛世之前，一連串意想不到的事情在19世紀的最后幾年連續(xù)發(fā)生了，仿佛是一個不祥的預兆.1895年，倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線；1896年，貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了鈾元素的放射現(xiàn)象；1897年，居里夫婦研究了放射性，并發(fā)現(xiàn)了更多的放射性元素；1897年，J?J?湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子；1899年，盧瑟福發(fā)現(xiàn)了元素的嬗變現(xiàn)象.如此多的新發(fā)現(xiàn)接連涌現(xiàn)，令人一時眼花繚亂.每一個人都開始感覺到了一種不安，似乎有什么重大的事件即將發(fā)生.20世紀伊始，開爾文就指出：“經(jīng)典力學上空懸浮著兩朵烏云，第一朵是指邁克爾遜-莫雷實驗令人驚奇的結(jié)果，第二朵則是人們在黑體輻射的研究[JP3]中所遇到的困難.”本章的內(nèi)容都要從令人困惑的“黑體”開始.[JP]

渲染這樣的背景知識，可以讓學生走進19世紀末20世紀初那個年代，變成科學發(fā)展過程中的一員，體會到當時物理世界的輝煌.學生可以更急于理解普朗克提出能量量子化的概念時的不安，他將舊的體系打破，侵犯了牛頓創(chuàng)立的如同圣經(jīng)般的物理世界.教師補充這部分的知識，讓學生了解科學知識是在不斷發(fā)展的，沒有一成不變的定理，質(zhì)疑和創(chuàng)新精神是科學探索道路中必不可少的精神.

3巧用背景知識，增強科學探索信心

科學的發(fā)展是長期而又是曲折的，一個理論的成立要經(jīng)歷幾代人，甚至是經(jīng)歷上百年的磨練和推敲.科學的過程不是一帆風順的，更何況是現(xiàn)在遇到的困難.所以教師在教學過程中引入這樣的背景知識，可以幫助學生樹立面對困難、質(zhì)疑時對于自己的信心.

例如，在人教版物理選修3-5，17.2節(jié)從光電效應介紹了光的粒子性特征，但是學生并不能理解這是一個漫長而又曲折的探索過程，課本中對于這一過程只是一筆帶過.所以教師在講授這節(jié)內(nèi)容之前適當?shù)难a充歷史上的“波粒戰(zhàn)爭”還是有必要的.

古希臘時代的人們總是傾向于把光看成是一種非常小的粒子流.這種觀點十分符合當時流行的元素說，并且這種“微粒說”從直觀上看來是很有道理的，首先它解釋了為什么光總是沿著直線傳播，但是也有一些困難：比如人們當時很難說清為什么兩道光束相互碰撞的時候不會互相彈開，等等的問題.中世紀過后，人們對于自然界有了進一步的認識，波動說認為，光不是粒子而是由于介質(zhì)振動而產(chǎn)生的一種波，這樣就可以解釋投影里的明暗條紋了，但是這種說法也是有困難的，光的傳播似乎不需要介質(zhì)，跟一般的波又不太一樣.這是最早的有關(guān)光的本質(zhì)的理解.

歷史上“第一次波粒戰(zhàn)爭”爆發(fā)的導火線是波義耳提出的關(guān)于顏色的爭論，胡克研究了這個問題，提出光是一種脈沖，支持了波動說的理論.1672年，29歲的牛頓做了著名的色散實驗，他將光的復合和分解比喻成不同顏色微粒的混合和分開，站在了粒子說的行列.由于牛頓的學術(shù)權(quán)威，微粒與波動的第一次交鋒中，以牛頓為首的微粒說獲得了在物理界公認的地位.

托馬斯?楊用波動的理論解釋了牛頓環(huán)的明暗條紋的現(xiàn)象，1807年在他出版的《自然哲學講義》中描述了他的著名的實驗：光的雙縫干涉.點燃了物理史上的“第二次波粒戰(zhàn)爭”.此次戰(zhàn)爭的決定性時刻是法國的一位年輕的工程師-菲涅耳用波動的觀點和嚴密的數(shù)學推導解釋的光的衍射和泊松亮斑.這次戰(zhàn)爭中波動說站上了統(tǒng)治地位.

光電效應引發(fā)了“第三次波粒戰(zhàn)爭”，這次導致了最終的波粒二象性.

第4篇：量子力學的發(fā)展史范文

關(guān)鍵詞：物理學史 物理教學 功能

中圖分類號：G623.23 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2015）09-0101-02

隨著課程改革的深入，學校物理教育必須從應試教育轉(zhuǎn)移到素質(zhì)教育的軌道上來。人們必需注意到在傳授知識的同時，要考慮到培養(yǎng)學生的認知能力，要教會學生如何思考，提高思考能力；要教學生如何做人，即培養(yǎng)正確的價值觀和人生觀。具體地講，要培養(yǎng)學生的人文素質(zhì)、科學素質(zhì)、創(chuàng)造素質(zhì)和思想道德素質(zhì)等。物理學史由于其內(nèi)容的特點及它所具有的豐富教育因素，在素質(zhì)教育中發(fā)揮出獨特的功能，起著重要的作用。

一、有助于激發(fā)學生學習物理的興趣，培養(yǎng)良好的學習習慣，樹立勇于探索的獻身精神

只有當學生對學習有了興趣，才能表現(xiàn)出學習的自覺性、主動性，才能在學習中發(fā)揚開拓和探索精神，以頑強毅力去克服學習中遇到的困難，這就要求我們在平時的教學中，不僅要把日常生活中的現(xiàn)象、問題和教材緊密相連起來，使學生認識到學習的現(xiàn)實意義，還必須把歷史引入教學中。把科學理論的建立、科學發(fā)現(xiàn)的過程、科技發(fā)明對人類社會發(fā)展的貢獻用生動的事例展示給學生，并通過了解物理學家的生平、各學派之間的爭端以及尚未解開的物理課題來激發(fā)學生學習物理的興趣，讓學生從中學習到物理學家嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和科學的思維方法，不斷提高自身的科學素質(zhì)，養(yǎng)成良好的學習習慣，變被動學習為主動獲取知識。

二、有助于對物理學知識的理解和把握

物理學發(fā)展史不僅有助于學生了解各概念、定理、定律的來龍去脈和科學知識的運動過程，而且有助于學生按形式和體系來理解和把握物理知識，從而逐步掌握正確的科學研究方法。例如，在講到力的概念時，從古希臘的亞里士多德，到伽利略、牛頓，循著偉人的研究歷程，從而加深學生對力的概念的理解；講“電磁感應”的時候，以奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應為線索，向?qū)W生介紹人類對磁以及電和磁的關(guān)系的認識過程。通過講解安培、法拉第、楞次和麥克斯韋等人在解釋電磁關(guān)系工作中的艱辛努力和所取得的成就，使學生在有了對電磁發(fā)展總體認識的基礎(chǔ)上，加深對教材的理解和對左右手定則、法拉第電磁感應、楞次定律等關(guān)鍵點的把握。

三、有助于對學生進行愛國主義教育，有助于學生樹立辯證唯物主義觀點

我國是世界四大文明古國之一，在物理學的理論和實踐上有著輝煌的成就。例如，在理論著作方面，《墨經(jīng)》中對力學、光學的論述；《天工開物》中關(guān)于簡單機械的記述；《論衡》中關(guān)于簡單電現(xiàn)象的記述；《考工記》中關(guān)于工程技術(shù)，聲音的傳播的記載等在當時都遙遙領(lǐng)先于世界各國，就是在今天仍有參考價值。實用技術(shù)方法，更是舉不勝舉，指南針、地球儀、渾天儀、船閘、石拱橋、火箭等，都是我國最早發(fā)明的。教學中結(jié)合教材內(nèi)容，介紹我國在物理學方面對世界的杰出貢獻，可以使學生了解祖國古代燦爛文化，激發(fā)他們的民族自尊心和自豪感。

四、教師在物理學史教學過程中必須遵循的幾項原則

1.敢于質(zhì)疑。20世紀物理學革命和物理學史告訴我們，科學的每一次嶄新境界的開辟，都必須要有敢于向舊理論說“不”的勇氣。在物理教學過程中，教師要努力培養(yǎng)學生敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新的科學精神。在物理課堂上，教師要鼓勵學生敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)，努力營造一個民主、平等的課堂氣氛，充分發(fā)揮學生探究學習、自主學習、合作學習的能力。隨著信息時代的到來，為學生提供了廣泛攝取知識與鍛煉思維的機會。因而他們也完全可能在某些方面甚至是本學科領(lǐng)域領(lǐng)先于教師，因此我們在教學中應該永遠保持謙虛進取的態(tài)度。

2.勇于爭辯。通過研究物理學史，我們不難得到這樣一個啟示：科學的每一次重大發(fā)現(xiàn)和突破的背后都隱藏著激烈的爭論。其中最令世人注目的是愛因斯坦和波爾曠日持久的世界性論戰(zhàn)。愛因斯坦拒絕把量子力學接受為終極理論，并對以波爾為代表的哥本哈根學派的正統(tǒng)解釋發(fā)動了猛烈的攻擊，這場爭論使世人明白，量子力學的理論是非局域性的理論。它涉及到類空關(guān)系，即比光速還快的信號傳播，而狹義相對論則是局域性理論。這場世界性的科學爭論，無疑是對科學和哲學的發(fā)展產(chǎn)生了極為深遠的影響。討論并沒有完，現(xiàn)在在牛津和劍橋，科學怪杰霍金和彭羅斯的談?wù)撨€在繼續(xù)著，物理學還將有著重大發(fā)展，因為“科學扎根于討論”。教師要切實把教學活動看成是一個不斷面臨新問題的過程，是一個知識不斷擴展的過程，是一個與學生不斷共同學習的過程。從而真正做到教師與學生之間相互學習，相互切磋，相互啟發(fā)，相互推動，也就是要做到教學相長。

第5篇：量子力學的發(fā)展史范文

在高中物理教學中滲透美學教育可以培養(yǎng)學生的審美觀，使學生具有良好的審美能力，身心得到健康和諧發(fā)展；可以激發(fā)學生學習物理的興趣，減輕學生心理壓力和學習負擔，提高學習效率；可以促進學生對知識的理解與掌握，促進學生創(chuàng)造性思維的發(fā)展，起到“以美啟真”的作用。自然界是美的，作為研究自然，涉及人與自然之間關(guān)系、揭示自然奧秘的物理科學也是美的。物理的科學美在于它是建立在自然美的基礎(chǔ)上，揭示了大自然的隱含真理，在于它發(fā)現(xiàn)了大自然的和諧和統(tǒng)一，發(fā)現(xiàn)了大自然的對稱和守恒，在于它用最簡單的語言描述了大自然遵循的規(guī)律、更在于人類在物理科學美思想的指導下推動了物理學的發(fā)展。

物理學中富含美學思想：簡潔、和諧、對稱、有序、統(tǒng)一。在物理教學中應有意識地滲透美學思想教育，讓學生在學習物理的同時體驗科學美、欣賞科學美并能在科學美思想的指導下進行創(chuàng)新活動。

1 物理學史中的美學

物理學發(fā)展史是一部美學發(fā)展史，許多物理學家在科學美思想指導下，通過不懈的努力，才推動了物理學的發(fā)展。

(1)開普勒是帶著強烈審美意識探索自然規(guī)律的先驅(qū)者，他們堅信宇宙是簡單的、和諧的、對稱和統(tǒng)一的，而且可以用最簡單的數(shù)學語言描述的。開普勒在科學美的指導下，不懈堅持幾十年的觀察，積累了大量的天文數(shù)字，提出行星運動的三定律來論述天體的運動是如此的簡單與和諧。

(2)在對稱性思想的指導下，物理學家根據(jù)世界的對稱性，通過預言、設(shè)想來推測未來事物的存在。“電可以生磁、磁可以生電”，法拉第經(jīng)過十幾年的不懈努力實現(xiàn)了由“磁生電”的夢想；從1897年發(fā)現(xiàn)電子，狄拉克綜合前人的研究成果，根據(jù)對稱性預言了正電子的存在，1932年美國物理學家安德遜在宇宙射線實驗中發(fā)現(xiàn)的正電子；許許多多物理學家利用對稱性特點，才預言或發(fā)現(xiàn)與已有粒子相對稱的反粒子，質(zhì)子與反質(zhì)子、物質(zhì)與反物質(zhì)、宇宙與反宇宙等。

(3)牛頓追求天地之間統(tǒng)一規(guī)律的思想，是導致他發(fā)現(xiàn)“萬有引力定律”的關(guān)鍵，把天上的力學和地上的力學統(tǒng)一起來，實現(xiàn)了物理發(fā)展史上的第一次大綜合；麥克斯韋追求電與磁的統(tǒng)一創(chuàng)立了麥克斯韋電磁理論方程；盧瑟福在統(tǒng)一性原則指導下，在行星繞恒星運轉(zhuǎn)、衛(wèi)星繞行星運轉(zhuǎn)模型的啟發(fā)下，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型――核外電子繞原子核運轉(zhuǎn)模型實現(xiàn)了宏觀世界與微觀世界的統(tǒng)一；物理學發(fā)展過程中的五次大綜合(牛頓運動力學的建立、熱力學和統(tǒng)計物理的建立、麥克斯韋電磁理論的建立、相對論的建立、量子力學的建立)以及目前正在醞釀的更大范圍內(nèi)的大綜合――統(tǒng)一場論等都是在科學家們追求多樣統(tǒng)一美的思想指導下完成或?qū)⒁瓿傻摹?/p>

2 物理規(guī)律中美學

自然是美的，描述自然界物質(zhì)存在、構(gòu)成、運動及其轉(zhuǎn)化等物理規(guī)律也是美的，體現(xiàn)在物理規(guī)律的簡潔性、不同規(guī)律的和諧、統(tǒng)一和對稱性。因此在物理規(guī)律的教學中，通過挖掘物理規(guī)律蘊含的科學美滲透美學教育。

(1)物理規(guī)律的對稱美。對稱現(xiàn)象是辯證法的生動體現(xiàn)，物理學揭示自然界物質(zhì)的存在、構(gòu)成、運動及其轉(zhuǎn)化等規(guī)律的對稱性而產(chǎn)生的美感，稱為物理學的對稱美。物理學的對稱美主要表現(xiàn)為時空對稱、數(shù)學對稱和抽象對稱。

(2)物理規(guī)律的簡潔美。物理學揭示自然界物質(zhì)的存在、組成、運動及其轉(zhuǎn)化等規(guī)律的簡單性而產(chǎn)生美感，稱為物理學的簡潔美。物理學的簡潔美主要體現(xiàn)在物理學的理論和方法上。宇宙中紛亂的各種物體通過牛頓引入的質(zhì)點統(tǒng)為一體，牛頓只用幾條簡單的定律就概括了物質(zhì)世界紛繁的運動現(xiàn)象……等，這些都體現(xiàn)了物理學理論整體的簡潔美。物理理論的簡潔還體現(xiàn)在組成物理理論的物理概念和物理規(guī)律表達上的簡潔性，如“力是物體間的相互作用”、F=ma概括了牛頓運動第二定律等。還有在物理方法上如：理想化模型、理想化方法本身就是遵循簡單性原則。

(3)物理規(guī)律的和諧美。和諧是指由于組成整體的各個要素相互間恰到好處而在整體上顯出協(xié)調(diào)。和諧給人以一種恰如其分、渾然一體、輕松自如的美感。物理的和諧美，是物理理論揭示自然界物質(zhì)存在、運動及其轉(zhuǎn)化等規(guī)律整體上的和諧性而產(chǎn)生的美感。如某一種元素的明線光譜與其對應的吸收光譜之間的互補、愛因斯坦相對論對牛頓經(jīng)典理論的包容、波動性與粒子性的對立統(tǒng)一等無不體現(xiàn)出物理學規(guī)律的和諧美。

第6篇：量子力學的發(fā)展史范文

關(guān)鍵詞： 化學史 中學化學 教學應用

一、問題的提出

近年來，中學化學教學中化學史的應用逐漸被重視，許多高等師范院校開設(shè)了化學史課程。對于中學化學教學中需要應用的化學史實，已有研究都以舉例形式呈現(xiàn)，未能系統(tǒng)指出中學化學階段涉及的化學史實。筆者在中學化學課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，將化學史實分四個部分，下面對化學課程內(nèi)容涉及的化學史實進行論述。

二、化學學科的形成與奠基者

1.化學學科的形成

人類從用火開始，由野蠻進入文明，開始用化學方法認識和改造物質(zhì)，人類用火燒制熟食、制作陶瓷、冶煉金屬，逐漸學會釀造、染色等。早在公元前四世紀，我國有陰陽五行學說，認為萬物的構(gòu)成以金、木、水、火、土為基礎(chǔ)，古希臘人提出的火、風、土、水四元素說，二者是古代樸素的元素觀。公元前兩世紀，煉丹術(shù)在古代中國盛行，后來傳入歐洲，演化為煉金術(shù)，成為近代化學的雛形。

2.波義耳――把化學確立為科學

化學史學家把1661年作為近代化學的開端，因為這年有本對化學發(fā)展產(chǎn)生重大影響的著作問世，這本書是《懷疑派化學家》，它的作者是英國化學家波義耳（1627-1691），波義耳最大的貢獻是給化學元素下了科學定義，他的科學成就還有對空氣性質(zhì)的研究、燃燒現(xiàn)象本質(zhì)的研究、酸堿和指示劑的研究，波義耳被譽稱“把化學確立為科學”。

3.拉瓦錫――近代化學之父

拉瓦錫（1743-1794），法國化學家，被稱為“近代化學之父”，拉瓦錫的科學研究方法開創(chuàng)化學發(fā)展的新紀元，他了統(tǒng)治化學理論達百年之久的燃素說，建立了以氧為中心的燃燒理論，他提出規(guī)范的化學命名法，倡導并改進定量分析方法，驗證了質(zhì)量守恒定律，撰寫了第一部真正意義的化學教科書《化學基本論述》。

三、原子分子論與元素周期律

1.道爾頓――原子學說

道爾頓（1766-1844），英國化學家，1808年道爾頓提出了原子學說，為近代化學的發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)，在提出原子論的同時，確定原子量的測定工作，從而成為化學史上測定原子量的第一人，成為這一領(lǐng)域的拓荒者，引起當時歐洲科學界的廣泛關(guān)注，測定各元素的原子量成為當時熱門的課題。

2.阿伏伽德羅――分子學說

阿伏伽德羅（1776-1856），意大利物理學家、化學家，1811年阿伏伽德羅提出分子學說，在之后的50年里分子學說沒有受到科學界的重視，盡管阿伏伽德羅做了再三努力，直到他1856年逝世，分子學說仍然沒有為大多數(shù)化學家所承認，為了紀念阿伏伽德羅，把一摩爾某種微粒集體所含微粒數(shù)為阿伏伽德羅常數(shù)。

3.康尼查羅――原子分子論

康尼查羅（1826-1910），意大利化學家，1860年在德國卡爾斯魯厄的國際化學家會議上，他用充分的論據(jù)證實了分子學說的正確性，康尼查羅的工作使原子分子論得以確立，當時因為不承認分子的存在，化合物的原子組成難以確定，原子量的測定和數(shù)據(jù)呈現(xiàn)一片混亂，原子分子論的確立使原子量測定工作走出困境。

4.貝采尼烏斯――元素符號

貝采尼烏斯（1779-1848），瑞典化學家，對化學的突出貢獻是測定原子量和制定元素符號，他在近二十年的時間里孜孜不倦地從事原子量的測定工作，在化學發(fā)展史上寫下光輝的一頁，他首先倡導以元素符號代表各種化學元素，用化學元素的拉丁文名表示元素，這就是一直沿用至今的化學元素符號系統(tǒng)，他的元素符號系統(tǒng)公開發(fā)表在1813年由湯姆遜主編的《哲學年鑒》上。

5.戴維――發(fā)現(xiàn)元素最多者

戴維（1778-1829），英國化學家，19世紀初，戴維用電解法和熱還原法制得鉀、鈉、鎂、鈣、鍶、鋇、硼和硅，證明了舍勒發(fā)現(xiàn)的黃綠色氣體不是所謂的“氧化鹽酸”，而是一種化學元素的單質(zhì)。他將這種元素命名為Chlorine，中文譯名為氯，使元素的種類增加了九種，是發(fā)現(xiàn)元素種類最多的科學家。

6.門捷列夫――元素周期律

門捷列夫（1834-1907），俄國化學家，于1869年發(fā)現(xiàn)元素性質(zhì)隨原子量的遞增呈周期變化的規(guī)律――元素周期律，他根據(jù)元素周期律編制了第一個元素周期表，把當時已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的63種元素全部列入表里，從而初步完成使元素系統(tǒng)化的任務(wù)，此時還有許多元素沒有被發(fā)現(xiàn)，他在元素周期表里留下空位，對某些未發(fā)現(xiàn)元素的性質(zhì)作了預言，后來他的預言都得到證實。

四、化學重要原理的提出

1.化學熱力學與動力學理論

蓋斯（1802-1850），俄國化學家，熱化學的奠基人，化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應的途徑無關(guān)，即著名的蓋斯定律。吉布斯（1839-1903），美國科學家，他奠定了化學熱力學的基礎(chǔ)，提出了吉布斯自由能。范特霍夫（1852-1911），荷蘭化學家，在化學反應速度、化學平衡和滲透壓方面取得了驕人的研究成果，1901年第一個諾貝爾化學獎授予范特霍夫。勒夏特列（1850-1936），法國化學家，1888年他提出了化學平衡移動原理（勒夏特列原理）。哈伯（1868-1934），德國化學家，發(fā)明了合成氨的方法，1918年獲諾貝爾化學獎。

2.化學酸堿理論

波義耳提出了最初的酸堿理論：能使石蕊試液變紅的物質(zhì)是酸，能使石蕊試液變藍的物質(zhì)是堿。阿倫尼烏斯（1859-1927），瑞典科學家，電離理論的創(chuàng)立者，1887年提出了酸堿電離理論（阿倫尼烏斯酸堿理論）：凡在水溶液中電離出的陽離子全部都是H+的物質(zhì)是酸，電離出的陰離子全部都是OH-的物質(zhì)是堿，他還研究溫度對化學反應速度的影響，得出著名的阿倫尼烏斯公式，提出活化分子理論和鹽的水解理論等，獲得1903年諾貝爾化學獎。

3.有機化學理論

維勒（1800-1882），德國化學家，1828年他因人工合成了尿素，打破了有機化合物的生命力學說而聞名，使有機化學得到了迅猛發(fā)展。李比希（1803-1873），德國化學家，被稱為“有機化學之父”，他發(fā)明和改進了有機分析的方法，準確地分析了大量有機化合物，提出了化合物基團的概念及多元酸的理論。凱庫勒（1829-1896），德國化學家，有機結(jié)構(gòu)理論的奠基人，1857年提出碳原子四價和碳原子間相互成鏈理論，1890年提出苯分子的結(jié)構(gòu)式，推動了有機化學的發(fā)展。

五、化學微觀世界的探究

1.原子結(jié)構(gòu)理論

在道爾頓的原子學說基礎(chǔ)上，展開了原子結(jié)構(gòu)的研究。湯姆遜（1856-1940），英國物理學家，1903年他在發(fā)現(xiàn)電子的基礎(chǔ)上提出了原子結(jié)構(gòu)的葡萄干布丁模型。盧瑟福（1871-1937），英國物理學家，他根據(jù)α粒子散射實驗提出了原子結(jié)構(gòu)的核式模型。波爾（1885-1962），丹麥物理學家，于1913年建立起核外電子分層排布的原子結(jié)構(gòu)模型。20世紀20年代建立的量子力學理論，使人們對于原子結(jié)構(gòu)的認識更深刻，從而有了原子結(jié)構(gòu)的量子力學模型。

2.分子間作用力與化學鍵理論

范德華（1837-1923），荷蘭物理學家，范德華首先研究了分子間作用力，分子間作用力又稱范德華力?？迫麪枺?888-1956），美國化學家，1916年提出離子鍵理論。路易斯（1875-1946），美國化學家，提出共價鍵理論。鮑林（1901-1994），美國化學家，他提出共價半徑、離子半徑、電負性、雜化軌道等概念和理論，他撰寫的《化學鍵的本質(zhì)》被認為是化學史上最重要的著作之一，1954年因在化學鍵方面的工作取得諾貝爾化學獎。

六、結(jié)語

上述是中學化學課程內(nèi)容涉及化學史實的系統(tǒng)總結(jié)，由于理論水平和篇幅限制，難免有所遺漏并且未能展開論述?；瘜W史實應用在化學教學中具有極大價值，有利于中學化學和大學化學教學的銜接，對化學課程標準和教科書的編寫有啟示意義，從學生角度而言，可以激發(fā)學生的學習興趣和探究欲望，使其了解化學學科發(fā)展的大致歷程，加深學生對科學本質(zhì)的理解。在實際化學教學中，要依據(jù)課程內(nèi)容要求和學生的認知水平，把握好化學史實涉及知識理論的深度和難度，合理應用化學史進行化學教學。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003.

[2]周公度.化學是什么[M].北京：北京大學出版社，2011.

[3]邱道驥.化學哲學概論[M].南京：南京師范大學出版社，2007.

第7篇：量子力學的發(fā)展史范文

關(guān)鍵詞：物理學；力學概念；靜電場

類比法是人類認識客觀世界的一種基本思維方法，所謂類比法是指根據(jù)兩個對象之間在某些方面的相同或相似而推出它們在其他方面也可能相同或相似的推理方法。物理概念、物理規(guī)律以及研究方法等都可以是類比的對象。在《大學物理》課程教學中，恰當運用類比思維，往往能給人以啟發(fā)，起到由此及彼、融會貫通、化難為易的作用。

一、類比方法在物理學發(fā)展過程中的廣泛應用

在物理學的發(fā)展過程中，類比方法積極地推動了物理學的蓬勃發(fā)展，促成了許多重大思想及理論的建立。在物理學發(fā)展史上運用類比的例子不勝枚舉。例如，荷蘭物理學家惠更斯在證明了光現(xiàn)象與聲現(xiàn)象都有直線傳播、反射、折射等共同屬性后，便將光現(xiàn)象與聲現(xiàn)象相類比：既然聲音的本質(zhì)是發(fā)聲物體振動所產(chǎn)生的一種波，那么光的本質(zhì)可能是由發(fā)光體的振動所產(chǎn)生的一種波；既然聲速是有限的，那么光速也可能是有限的；既然聲是以球面波的方式進行的，那么光也可能是以球面波的方式進行傳播等等，經(jīng)過這樣一番類比推理，惠更斯第一個認為光具有波動性，提出了光和聲一樣是以球形波面?zhèn)鞑サ?，并指出光振動所到達的每一點都可視為次波的振動中心，創(chuàng)立了彈性波動說。再如，愛因斯坦提出光的波粒二象性以后，法國物理學家德布羅意在1923年把實物粒子與光進行類比。德布羅意認為，光具有波粒二象性，實物粒子除了有粒子性外也應具有波動性，其波長為λ=h/p，即稱為德布羅意波，式中p是粒子的動量。德布羅意指出：在光學上比起波動的研究方法來說，人們過于忽略了粒子性，而在實物的理論上，則過多地考慮了他的粒子圖像，而過分地忽略了它的波動性質(zhì)。德布羅意的這一類比假設(shè)為量子力學的發(fā)展提供了思想基礎(chǔ)，薛定諤將德布羅意的物質(zhì)波用數(shù)學式子表示出來，才建立了量子力學的波動方程。

縱觀物理學史，無論是經(jīng)典物理學還是現(xiàn)代物理學，物理學家運用類比方法取得的重大成果數(shù)不勝數(shù)。類比推理是物理研究中應用較為廣泛的方法之一。

二、類比法在《大學物理》教學中的具體應用

類比法可以看做是溝通新舊知識的橋梁，物理教學中恰當?shù)剡\用類比方法，通過對新舊知識的比較、延伸、推廣，最后給出新知識，使十分難以理解的物理理論簡單、易懂并且易記，同時也能激發(fā)學生的學習興趣和想象力，使學生在學習中能把復雜、抽象的問題簡單化、具體化，從而加深對物理問題的理解和掌握。下面通過一些具體例子介紹一下類比法的應用。

1.質(zhì)點和剛體中一些力學概念與規(guī)律的類比

在講剛體定軸轉(zhuǎn)動動力學的時候，可以把剛體定軸轉(zhuǎn)動中所涉及的概念與規(guī)律與質(zhì)點動力學內(nèi)容進行類比，比如，剛體定軸轉(zhuǎn)動中的角速度、角加速度、轉(zhuǎn)動慣量受到的合外力矩與質(zhì)點動力學中的速度、加速度、質(zhì)量、受到的力進行類比，可以看到，剛體定軸轉(zhuǎn)動時的角動量公式、動能公式與質(zhì)點運動時的動量公式、動能公式很類似，剛體定軸轉(zhuǎn)動定律與質(zhì)點中的牛頓第二定律很類似，剛體定軸轉(zhuǎn)動中的角動量定理與質(zhì)點動力學中的動量定理很類似等等。我們通過用較熟悉的質(zhì)點中的線量公式去啟發(fā)學生，根據(jù)形式和概念上的類似去理解剛體中的角量公式與規(guī)律，能使學生更容易掌握與記憶新知識。

2.重力場與靜電場的類比

在講靜電場部分的時候，我們可以把電場中涉及的概念與規(guī)律與我們已經(jīng)熟知的質(zhì)點力學內(nèi)容聯(lián)系起來，進行類比學習與記憶。比如，我們可以將庫侖力與萬有引力概念進行類比：在質(zhì)點力學中，萬有引力是研究兩質(zhì)點之間的相互作用，而質(zhì)點是力學中的研究模型，質(zhì)點是忽略實物的大小和形狀，只保留實際物體的質(zhì)量與位置的理想模型。而在靜電學中，庫侖力是研究兩點電荷之間的相互作用力，點電荷是電學中的理想模型，它是忽略帶電體的大小和形狀，保留實際帶電體的電量和位置的理想模型。也可以將庫侖定律與萬有引力定律相類比，有庫侖定律表達式：萬有引力定律表達式，數(shù)學形式相似，庫侖力和萬有引力都是通過場作用的非接觸力，二力的方向都是在兩質(zhì)點或兩點電荷的連線上，不同的是萬有引力都是引力，而庫侖力既有引力也有斥力，二者都是保守力，它們所做的功只與起點和終點的位置有關(guān)，與路徑無關(guān)。

在介紹抽象的靜電場力做功、電勢能等概念時，可以通過對重力勢能、重力做功的復習，將電勢能類比重力勢能，電場力做功類比重力做功，那么從重力做正功，重力勢能減少；重力做負功，重力勢能增加中可以簡單地得出電場力做功與電勢能變化的關(guān)系：電場力做正功，電勢能減少；電場力做負功，電勢能增加。還可以將靜電場中電勢概念和重力場中的高度進行類比理解，在重力場中，物體所具有的重力勢能與所受重力的比值與物體所處的位置h有關(guān)，與物體的質(zhì)量m無關(guān)，此位置h可理解為地勢，在靜電場中，當選定零電勢能的位置后，則放在電場中P點的電荷具有的電勢能與它的電荷量q的比值，也與電荷量q無關(guān)，由電場本身的性質(zhì)決定，這就是電場中P點的電勢?？梢?，通過對電勢和高度地勢的類比，可以很容易理解電勢這個抽象概念。

3.電場與磁場的類比

在電磁學中，我們可以把靜電場與穩(wěn)恒磁場的高斯定理、環(huán)路定理進行類比講解，把靜電場、感生電場、兩者之和的總電場與穩(wěn)恒磁場、變化電場產(chǎn)生的磁場、兩者之和的總磁場，從產(chǎn)生的原因、性質(zhì)等方面進行類比，可以對電磁場有全面的認知，從而對漂亮、完美、對稱的麥克斯韋方程組有更深刻的理解，可以加深對電磁場性質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系和統(tǒng)一性的認識。從以上例子可以看到，類比法在應用時要把握住其基本思想，即在相異中尋求相似，從中發(fā)現(xiàn)其規(guī)律性的東西；在相似中尋求相異，從中找出各個事物的個性特征。在進行類比法運用時，要充分掌握兩個類比對象的相似性和相關(guān)性，全面深入分析兩個類比對象的各種屬性，注意區(qū)別它們之間的差異，抓住事物的本質(zhì)聯(lián)系并將其作為推理根據(jù)，進行類比思維。

綜上所述，物理類比在物理學發(fā)展中起到了很重要的作用，正如康德所說：“每當理智缺乏可靠論證的思路時，類比這個方法往往能指引我們前進?！痹凇洞髮W物理》教學中，我們可以恰當?shù)貞梦锢眍惐确椒?，把陌生的對象和熟悉的對象進行對比，把未知的東西和已知的東西進行對比，使抽象的物理概念和規(guī)律理解起來變得具體化、簡單化，幫助學生有效地把握物理知識。我們可以在教學時加強對類比法的引導，啟發(fā)學生自己發(fā)現(xiàn)類比的特點，使其在今后的學習中能靈活運用類比法，讓學生在學習知識的同時，提高獲取知識的能力，掌握科學的思維方法。物理類比方法是一種非常重要的科學思維方法，有意識地將這種科學思想方法貫穿于整個物理教學過程中，對培養(yǎng)學生的能力是十分有益的。

參考文獻：

[1]王瑞旦，宋善炎.物理方法論[M].長沙：中南大學出版社，2002.

第8篇：量子力學的發(fā)展史范文

【關(guān)鍵詞】物理學史 物理思想 教育功能

中學物理教學大綱告訴我們，要使學生比較系統(tǒng)地掌握物理基礎(chǔ)知識，就必須要結(jié)合物理教學對學生進行辯證唯物主義教育、愛國主義教育和品德教育。如果教師能夠?qū)⑽锢韺W史的一些素材有機地結(jié)合在教學內(nèi)容中，對于進行德育教育，激發(fā)學生的學習積極性，豐富教學內(nèi)容，改變教學形式等方面，具有多重意義，并能起到良好的教育教學效果。本文試圖闡述一下初中物理學史教育的功能，從而說明適時進行物理學史教育的重要性。

1 物理學史的激趣功能

捷克教育家夸美紐斯認為：“教育者的藝術(shù)表現(xiàn)在使學生能夠透徹地、迅速地、愉快地學習知識技能?！痹谖锢碚n教學過程中，適時以史引入新課有關(guān)的物理學史，引導學生追尋物理知識的根源以及物理學家們成長的足跡，這樣學生對物理會產(chǎn)生親切感，學生對物理有了興趣，就會在學習活動中變得有主動性、自主性，體現(xiàn)出學生學習的主體性增強求知欲。如《電磁感應》一課時，介紹英國物理學家法拉第經(jīng)過10年探索，發(fā)現(xiàn)電“磁生電”現(xiàn)象。而法拉第是怎樣研究這個問題的呢？最后又得出什么結(jié)論？這就是這節(jié)課要研究的問題。這節(jié)課是通過回顧物理學發(fā)展史引入，引領(lǐng)使學生像當年科學家一樣，去思考問題，研究問題，發(fā)現(xiàn)新知識，這對激發(fā)學生學習物理的興趣，提高物理課堂教學質(zhì)量將會起到積極作用。

2 物理學史的愛國主義教育功能

愛國主義是千百年來鞏固起來的對自己的祖國的一種最深厚的感情。運用物理學史教育，培養(yǎng)學生養(yǎng)成熱愛祖國的崇高思想，樹立忠于祖國的堅定信念和獻身祖國的無畏精神。例如，在介紹能源內(nèi)容時，向?qū)W生詳細介紹偉大的愛國物理學家、世界著名火箭專家、中國導彈之父錢學森。為了祖國的榮譽，錢學森冒著政治迫害和生命的危險回國愿望得以實現(xiàn)了。由于錢學森的強烈愛國熱情和報效祖國決心，中國導彈、原子彈的發(fā)射至少向前推進了20年。通過這段史實的介紹，讓每一個學生體會到我國在物理學方面對祖國的杰出貢獻，同時激發(fā)他們的民族自尊心、培養(yǎng)他們的愛國熱情。

3 物理學史的挫折教育功能

現(xiàn)今的中學生大都是決心大行動小，有信心沒有恒心，每個人都希望成功。但實際上，在物理學的研究中，當人們帶著現(xiàn)有的知識去開拓新的處女地時，由于種種條件的限制，首先遇到的往往是無情的失敗，物理學家也是如此。愛迪生為了尋找一種合適的燈絲，試用了一方六千多種材料，在這里能確定某種材料不適合作燈絲，本身不就既是失敗也是成功嗎？所以愛迪生說：“失敗也有我需要的。他和成功對我一樣有價值，只有在我知道一切做不好的方法之后，我才能知道做好一件工作的方法是什么?！庇锢韺W家戴維說：“我的那些主要的發(fā)現(xiàn)是受到失敗的啟示后得出的?！憋@然，沒有對于失敗的研究就不會有研究成功。因此我們應該向?qū)W生介紹一些科學家研究過程中的失敗，在失敗面前不氣餒，不怕挫折勇于探索，最后走向成功。讓學生體會到“失敗是成功之母”。

4 物理學史的低碳、環(huán)保教育功能

運用物理學史，促進學生環(huán)境教育，培養(yǎng)學生形成對環(huán)境的轉(zhuǎn)變態(tài)度與行為的轉(zhuǎn)變，加強低碳、環(huán)保意識。例如，在能源與可持續(xù)發(fā)展一節(jié)的內(nèi)容時，介紹物理學史中蒸汽機發(fā)明，電燈、電報、無線電通信的使用到核能的利用，從某種程度上，是解決了一些生活實際問題，但同時我們看到了蒸汽機的使用使得環(huán)境受到污染，無線電通信使得人類生存空間到處都是電磁波，在一定的條件下會引發(fā)疾病的產(chǎn)生，核能的開發(fā)史，使得戰(zhàn)爭史更多了血腥，同時人類也面臨著更大的挑戰(zhàn)。尤其是日本核電站的泄露、哥本哈根的國際氣候大會的召開，更讓學生對低碳、環(huán)保有了深刻的認識。在教學中，教師適當運用這些物理學史實，不僅激發(fā)了學生學好物理學的意志，而且增強學生的社會責任感，樹立保護生態(tài)環(huán)境憂患意識。

5 物理學史的團隊教育功能

合作學習是指學生在小組或團隊中為了完成共同的任務(wù)，具有明確的責任分工的互學習。在物理教學中適當應用物理科學史，可培養(yǎng)學生合作探究精神。如英國物理學家盧瑟福領(lǐng)導的卡文迪許實驗室，集聚過一大批杰出的研究者，培養(yǎng)出了許多諾貝爾獎金獲得者，其中有原子結(jié)構(gòu)理論的提出者、量子力學奠基人之一玻爾，有發(fā)現(xiàn)中子的查德威克，有建立相對論最子力學、正電子的預告言論者狄拉克等人。玻爾領(lǐng)導的團隊丹麥哥本哈根研究所，不但以出色的科學成就為人所知，而且以其無與倫比的哥本哈根精神在科學史上留下了膾炙人口的佳話，并成了物理學家眼中的“麥加圣地”。使得學生認識到科學家的合作精神和鉆研精神。教師把這些物理學史滲透到課堂教學中，利于培養(yǎng)學生團隊合作學習精神。

6 物理學史的“橋梁”功能

第9篇：量子力學的發(fā)展史范文

一、真理問題癥結(jié)何在？

真理問題，一直是哲學界最為關(guān)心且爭論最多的問題。當代西方科學哲學中的科學實在論與反實在論之爭，仍是以此為核心的爭論。為什么在真理問題上存在如此不休的爭論，其癥結(jié)何在？

概括地說，真理問題包括兩個方面的內(nèi)容：其一，是真理概念的分析，即何謂真理；其二，是真理標準的確定。這兩個方面是統(tǒng)一的、不可分割的，兩者相互制約、相互規(guī)定。每當人們提及真理，勢必就會聯(lián)想到某一標準。西方科學哲學尤為關(guān)心真理，主要是由于真理與理論的接受相關(guān)。如果人們確定某一理論為真，那么，大家就可以公認這個理論、接受這個理論。否則，這個理論就會遭到摒棄。在科學理論中，常常有一些懸而未決的假說，它們有待于作出真假之鑒別才能獲得存在與否的權(quán)利。同時，也只有作出真假之鑒別，理論才能獲得指導人們實踐的資格。

然而，歷史的時針雖指向現(xiàn)代，科學哲學在真理概念及其標準的分析上仍是歧見種種，各派哲學觀點紛呈，黨同伐異。在一片爭論聲中，人們只共同地承認一點：所謂理論或陳述、命題為真，也就是對理論、陳述、命題作出一種肯定，可以讓自己的行為接受它的指導。分歧在于這個“肯定”前面的定語，即“……的肯定”。而這個定語也就是標準問題。由于各人所持的標準不同，以致對真理概念的分析難以統(tǒng)一。

眾所周知，在以往的西方科學哲學流行的派別中，真理標準觀有符合論（或?qū)摚?、融貫論、實用論以及相對主義的指示論等。符合論代表著各種經(jīng)驗主義哲學的真理觀，是一種古老的、較為盛行的觀點，它主張觀念與事物之間存在著一一對應關(guān)系，凡是相對應的、與事物相一致的觀念就是真理，否則便不然。進入現(xiàn)代以來，羅素與維特根斯坦的邏輯原子主義使得命題與事物之間的對應關(guān)系得到了最嚴格、明確的闡發(fā)。他們一致認為，理論或語言（或思想）與客觀世界之間存在著鏡式反映的關(guān)系，理論是由命題構(gòu)成的，命題可以分解為簡單命題直至基本命題，而世界也可作此分析，直至分析出原子事實。復雜命題對應于復雜事實，基本命題對應于原子事實，“最簡單的命題即基本命題，斷言原子事實的存在”〔1〕。反過來， 如果我們要知道語言或命題是否為真，那就只要在基本命題基礎(chǔ)上進行真值運算就可以了?！懊}就是一切從所有基本命題的總和（……）得出來的東西”〔2〕。在他們看 來， 世界與語言同構(gòu)，“我們語言的界限意味著世界的界限”〔3〕。融貫論則強調(diào)，命題的真假取決于該命題與整個命題系統(tǒng)之間是否相一致。實用論認為，真理不但要與經(jīng)驗相一致，而且對于我們來說它是“好的”、“方便的”、“有用的”，是人們的工具。

無論在真理標準上各派哲學觀點多么不一，然而概括起來，無非就是一種廣義的符合論觀點。歸根到底，它們都默認了真理必須符合事實、經(jīng)驗、邏輯準則或人的價值等等。不過，由于每種見解都強調(diào)了某一預設(shè)前提，并試圖把這個前提當作統(tǒng)一的模式，把其它理論都納入自己設(shè)定的標準，以致難免在理論上留下裂隙而遭到批評。批評的理由是休謨和康德式的懷疑論，認為我們每個人對自己的信念、情感和知覺經(jīng)驗都可以擁有大量自我中心的知識，我們不可能通過邏輯推理從知覺經(jīng)驗進到對外部世界的真實認識，不可能判定那些關(guān)于不可觀察物的理論的真理性。具體地說：

第一，科學哲學家們總是以具體實例、歷史事實作為否定各種真理標準的理由，從而造成共相與殊相之間的矛盾。各種真理標準都強調(diào)真理必須符合某個一般的前提，但是，這樣的前提卻不可能包攝全部現(xiàn)象，即使能包攝某類現(xiàn)象，也難以排除個別反例。

盡管許多理論經(jīng)過實驗的驗證，獲得觀察的證據(jù)，但都免不了某些偶然反例的出現(xiàn)。這是歸納法本身的局限性。從符合論觀點看，某一理論得到實驗的檢驗，我們便可斷言其為真理。但是，問題在于我們進行了什么樣的實驗檢驗，是用歸納法搜集個例作為證據(jù)，抑或檢驗理論的成功率。反面的意見認為，即使我們掌握了很多證據(jù)，證據(jù)也還可能是假的。如果訴諸成功，那么成功究竟是指什么？成功的理論在歷史上也同樣可以是假的。相反，真的理論也可以是不成功的。

第二，證據(jù)、事實、觀察、實驗等因素都免不了個人“意見”的介入。人在認識周圍世界時是以自我為中心的，證據(jù)、事實、觀察、實驗意義的確定有賴于特定個人的語境。因此，人們在證據(jù)、事實、觀察、實驗等等方面是經(jīng)常不能取得一致意見的。

第三，如果我們?yōu)榱吮苊庖陨系牟淮_定性而訴諸邏輯的推理，那么，就會產(chǎn)生惡性循環(huán)與無窮回歸的形而上學問題。因為，演繹邏輯的前提必須為真，我們只有從一個真的前提出發(fā)才能推出前后一致的結(jié)果為真。但是，我們?nèi)绾沃淝疤釣檎婺?？這就陷入了我們前面討論的初始問題。

由此可見，西方科學哲學中真理問題的癥結(jié)在于歸納與演繹之間、一般概括與個別反例之間、人與對象世界之間的多重矛盾沒有合理地得到解決。

二、科學實在論、反實在論與真理問題

自從邏輯實證主義提出證實原則與邏輯分析方法以來，由于各個科學哲學家都未能對上述矛盾引起足夠的重視，從而導致了歷史主義。歷史主義以科學發(fā)展史為依據(jù)，否認理論具有固定的、基本的本體論承諾，否認理論本體論承諾的繼承性或連續(xù)性，主張前后相繼的理論是不可通約的，科學發(fā)展中的大規(guī)模變化即科學革命意味著科學家信仰的改宗，理論的變化意味著術(shù)語指稱的變化。歷史主義對邏輯實證主義的批判，最后導致了費耶阿本德的具有后現(xiàn)代性的哲學消解論。正如在30年代蘭姆賽提出“真理多余論”一樣，費耶阿本德也認為，理論不分稂與莠、好與壞、真與假，不管何種理論，所起的作用都是共同的，都可以推動科學的發(fā)展。費耶阿本德“堅決主張一個實踐科學家沒有理由請教科學哲學”，“在科學哲學中沒有什么能幫助他解決問題，尤其是確證理論不能幫助科學家決定承認哪些理論”〔4〕。這樣， 就完全否認了真理的存在，否認了認識論存在的必要性。

歷史主義雖然批判了邏輯實證主義，但是，自己卻陷入了相對主義，把科學哲學歸結(jié)為實際的描述性研究，以致遺忘了科學的目的，否認了科學在文化中的自主性與權(quán)威性。

70年代興起的科學實在論則是在“認識論之死”的口號中覺醒的。為了使科學不失去文化自主性和權(quán)威性地位，科學實在論就必須捍衛(wèi)真理概念。于是，他們對邏輯實證主義與歷史主義加以改造，用歷史主義的合理成分補充和完善邏輯實證主義的基本原則。科學實在論者主張，成熟科學的理論術(shù)語是有指稱的，它們所指稱的實體在真實世界中是存在的，后繼的理論較之前驅(qū)理論更趨于真理性、更接近真理。

科學實在論對這些原則的主要論證是“日益增長的預見的成功”和“似真性假說”。波依德（R·Boyd ）認為：“我們的方法論是基于近似真的理論之上的，這種方法論應當是發(fā)現(xiàn)新成果、改善舊理論的可靠指南”〔5〕。 普特南也認為：“它是唯一不使科學的成功成為奇跡的哲學”〔6〕。

從科學實在論對于理論真理性的辯護可以看出，實在論是一種整體論。它通過一般的理論定律和模型堅持認為，從可觀察物的論斷之真理性通過歸納推理可以擴展到關(guān)于不可觀察物的論斷之真理性，理論所指稱的不可觀察的實體也是存在的，預見性假說也可以是真理或近似為真。這在傳統(tǒng)的經(jīng)驗論看來，根本就是不可通達的。

顯然，科學實在論的論證是不充分的。第一，它沒有說服像休謨那樣的懷疑論，即沒有說明歸納推理是否能夠合理地推出真理的問題。第二，用預見的成功或說明的成功作論證，是思辨性的論證，甚至連邏輯實證主義的證實說和邏輯分析的方式都不如?！鄣氯A·麥金農(nóng)（E ·Mackinnon）在概括70 年代的實在論時指出：“……實在論者總是引證當時流行的科學，堅持認為在成熟的理論中，基本的范疇術(shù)語是用于指稱實在的對象和事件的；而理論定律在符合的意義上是真正關(guān)于那些對象的，盡管是近似地真?！薄?〕由此可見， 科學實在論把成熟的理論抬高為真理。什么是成熟了的理論或發(fā)展了的理論呢？在實在論看來，成熟的理論就是當前流行的理論。如此說來，當前流行的理論就都基本上是真理了。就此而論，科學實在論與歷史上的實在論是異曲同工的，其論證方式與歷史上實在論的形而上學思辨手段無異。

正是這樣，科學實在論的真理觀遭到了各種經(jīng)驗論科學哲學（反實在論）的反駁。一些反實在論者認為，科學實在論者是“真理販子”，是“真理的制造者”，

科學實在論所說的真理是“虛構(gòu)的真理（manufactured truth）”。

拉里·勞丹與范·弗拉森（van Fraassen）認為，實體的實在論是一種喬裝得很不像樣的形而上學觀點，其基礎(chǔ)不是過去與現(xiàn)在的科學或可預見的將來的科學，而是在方法論上依賴于理想的說明形式，通過這種方法論的說明來決定我們對科學理論的取舍，從而錯誤地引導科學去作出真假的形而上學思辨性分析。勞丹與范·弗拉森對于科學實在論的真理觀所作的批判認為：

第一，成功并不能作為真理的標準。在一般的意義上，我們可以說，成功是科學的目的。但是，在科學活動的特定情形中，什么是成功？成功的標準是什么？

第二，經(jīng)驗的證據(jù)也不能作為真理的標準?？茖W雖然提供給我們對現(xiàn)象的描述，但其性質(zhì)不是唯一地由證據(jù)決定的，“科學理論本身是一個開放的文本，是有分歧的解釋——即理論把現(xiàn)象描繪成什么，這本身就不是一種硬證據(jù)”〔8〕。

在范·弗拉森看來，科學的認識論集中探討證據(jù)如何支持理論的接受問題，這個問題分化為兩個方面：（1）接受是信念， 這種信念必須得到該理論的實際證據(jù)的證明；（2 ）證據(jù)對理論的支持是“客觀的”，完全是由作為證據(jù)的信息和包容在理論中的信息決定的，而不是主觀的或歷史參數(shù)的函數(shù)。科學實在論的觀點正是從這里展開，它把科學看作對世界的真實描述，理論與其對象世界因果地相關(guān)，理論非真即假，接受一個理論就是確信這個理論為真，因此求真是科學的目的。

由此，范·弗拉森就把科學實在論的論點分類為兩個方面：其一是科學的目的，其二是理論的接受。前者涉及理論與世界的關(guān)系，后者涉及理論與應用者之間的關(guān)系。真理問題只屬于前者而不屬于后者。在理論與世界之間，是以人的兩種能力為中介的：一是觀察（知覺），二是思維。觀察提供外部世界的信息，思維則建構(gòu)理論，兩者缺一不可。如果我們超出可觀察的范圍，我們就無法知道理論是否真假，因為“……觀察一旦被拋棄，那末離神秘主義就只有短短的一步了”〔9〕。所以，從整體上說，理論是一種建構(gòu)，它不等于世界。 我們可以相信可觀察到的東西，卻不能相信不可觀察的東西。如果理論是關(guān)于可觀察物的，那么這個理論就是“經(jīng)驗上適當?shù)摹??！翱茖W的目的就是給我們提供經(jīng)驗上適當?shù)睦碚摚碚摰慕邮馨窭碚撛诮?jīng)驗上適當?shù)男拍睢薄?0〕。不過，范·弗拉森認為，“接受不是信念”〔11〕。在1988年國際維特根斯坦哲學討論會上，他又發(fā)表見解說，把接受描述為信念太粗糙了，“我現(xiàn)在把信念看作是一個非此即彼的概率，它太粗糙，以致難以適當?shù)靥幚砼c意見之間的細微差別”〔12〕。

范·弗拉森為什么要以理論的“經(jīng)驗適當性來代替真理概念呢？因為，第一，“理論的經(jīng)驗含義是通過區(qū)別科學本身描述的可觀察與不可觀察的方法來確定的”〔13〕。而可觀察與不可觀察是人類能力界限的劃分，如同自然界的許多動物不可能了解它感覺范圍之外的東西一樣，人的能力也是有極限的?！翱茖W哲學不是形而上學”，我們要了解世界是什么，首先要了解自己是什么。正因為人的認識能力的局限性，所以，人們不可能完全地把握客觀世界，那些人類不可觀察物的理論是否具有客觀性，這是不可能辨別的。

第二，盡管我們在可觀察范圍內(nèi)能獲得理論的經(jīng)驗含義，但是人們總是通過某個概念框架來觀察世界。這個問題已為許多歷史主義科學哲學家所闡述。“但是，我們的概念框架是變化的，因此，我們概念框架的內(nèi)涵關(guān)系也是變化的，而真實世界卻是同一個世界?！薄?4〕

第三，現(xiàn)在的實驗可以為過去的世界圖景提供證據(jù)，但又不斷地發(fā)現(xiàn)它不能被容納在早期的科學中。更進一步，將來的實驗也將證明現(xiàn)在我們作為證據(jù)的東西是假的。因此，實驗證據(jù)并不能論證理論的真理性，而僅僅是為其經(jīng)驗上的適當性作論證。

范·弗拉森認為，用經(jīng)驗的適當性替代真理可以降低我們的風險，使科學的發(fā)展變得更穩(wěn)妥、更順利。因為如此，科學的目的就不再是追求真理，對科學理論的接受也不再是相信其為真，而是認為其在經(jīng)驗上是適當?shù)?；接受理論不再是像實在論那樣下賭注，而是依賴于對可觀察物的知覺，依賴于我們對它的需要，依賴于理論的其它優(yōu)點。

范·弗拉森的這種真理觀，顯然有點類似于休謨的懷疑論和康德的不可知論。但又不完全相同，因為范·弗拉森只懷疑一成不變的真理的存在，卻不懷疑人們可以得到外部世界的真實知識，他所懷疑的是人們可以通過非經(jīng)驗性認識達到真理。他認為不可知的，只是指超出人類觀察能力之外的實體。他并不反對我們可以作出對外部世界的本質(zhì)性認識。他說：“我只希望成為一個關(guān)于存在著科學描述的世界的不可觀察部分的不可知論者?！薄?5〕他的懷疑論與不可知論只是以可觀察與不可觀察的區(qū)分為界線的。

范·弗拉森的“經(jīng)驗適當性”概念比起其他一些反實在論哲學家來說，是一種較為折衷的做法。勞丹認為，不但真理不可能，而且連高度可能的概率真也是不可能的。“科學過去在解決問題上的成功總是可被視為意外的一段好運氣，這段好運氣隨時都可能完全喪失”，“就我們所知，科學并不提出真的、甚至高度可能的理論”〔16〕。

承認理論具有經(jīng)驗內(nèi)容，而且理論可分為經(jīng)驗上適當?shù)呐c不適當?shù)?，這確實有點類似科學實在論。但是，兩者的標準是不同的。范·弗拉森求之于經(jīng)驗的可觀察性標準，而實在論者則訴諸成功、說明力等標準。毫無疑問，范·弗拉森把勞丹等人的反實在論與科學實在論作了辯證的概括，既不使科學成為純粹的假說，也不使科學成為不變真理。在某種意義上，他似乎還采納了波普的動力學觀點，把科學知識的增長作為科學哲學的一個有效目標。

三、超越傳統(tǒng)的真理觀：真理類型分析

范·弗拉森否定真理、代之以“經(jīng)驗的適當性”的觀點，在當代科學哲學中影響甚大。一般認為，范·弗拉森的反實在論是一種論證嚴密的、為人們較可接受的觀點。在范·弗拉森的“經(jīng)驗適當性”概念提出之后，雖然遭到了像J·富斯（Jeff Foss）、J·F·哈納（J·F·Hanna ）等人的反對，但卻深深地觸動了科學實在論的根基。就如同邏輯經(jīng)驗主義在“證實說”上遭到反駁后不斷地修正一樣，科學實在論的真理觀也隨著范·弗拉森等人的反駁而逐漸變換基調(diào)。愛利斯（B·　 Ellis）和普特南形成了所謂的“內(nèi)在實在論”，認為真理只存在于理 論內(nèi)部，真理只是理想化的證實，是內(nèi)在地、邏輯地被證實了可能性；波依德等人則提出近似真的概念；哈金（Ian Hacking）強調(diào)真理的有 條件性， 主張理論實體是實驗實體，聲稱自己是“實驗主義者”； 夏佩爾、E ·本西文加（E·Bencivenga）等人則主張語境真理觀， 認為真理的理由依賴于語境，或者說真理標準與語境相關(guān)；薩普（F·Suppe）則認為，科學實在論與范·弗拉森的反實在論的真理觀都有一定的可取之處，他摒棄了科學實在論的形而上學因素和反實在論的懷疑主義，主張理論與實驗相結(jié)合，理論只要得到實踐中的科學家的高度評價，就是“高度可能的”或經(jīng)驗地真的。

概括這些修正的科學實在論的真理觀，我們可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的真理觀正在從證實觀向概率觀轉(zhuǎn)變。概率主義的真理觀之所以能成為一種認識論的主流，完全是因為它比原來的真理觀具有更大的安全系數(shù)，就如同為真理設(shè)立了一個保險公司一樣，使人們在面對當前和將來的實驗證據(jù)時，感到踏實可靠。

然而，一言以蔽之，這卻是一種逃避實踐檢驗的做法。真理問題之所以爭論不休，根源在于某些被實踐檢驗為真理的理論經(jīng)不起時間的重復考驗而出現(xiàn)錯誤。概率真理觀盡管為錯誤留有余地，但是，這未免太對不起某些始終能經(jīng)受檢驗的那些真理。例如，在宏觀世界，只要我們對某物施加一個作用力，就必然會導致一個反作用力。這樣的命題無論過去、現(xiàn)在或是將來都能經(jīng)受檢驗。概率真理觀的弱點是把理論作為一個整體來對待，卻沒有對不同理論類型作出分析。它仍然是傳統(tǒng)真理觀的變種。

眾所周知，理論是對客觀實在世界的反映，理論與世界存在著圖象式的對應關(guān)系，即使是依賴邏輯手段形成的理論，也同樣必須反映客觀世界。因此，對理論的理解其關(guān)鍵在于：什么樣的理論與什么樣的客觀現(xiàn)象相一致？顯然，對這個問題的回答，不能是“某個理論與客觀世界相一致”，而應該是“某類理論與某類客觀現(xiàn)象在不同決定論層次上相一致”。只有這樣，我們在邏輯上才是一致的。

要對客觀現(xiàn)象進行分類，除了依賴于我們現(xiàn)有的認識外，別無良途。毫無疑問，科學是發(fā)展的，科學所揭示的世界圖景越來越廣闊。盡管我們對科學提出種種懷疑，但正如休謨所說，懷疑主義是我們的認識永不能根治的痼疾。從科學發(fā)展的角度說，這種痼疾是人類認識的一大優(yōu)點。不過迄今為止，還沒有哪門知識比科學更正確?？茖W史證明人類是有能力把握世界的。

因此，概括當今的自然科學，結(jié)論是它所提供的世界圖景是一幅決定論與非充分決定論并存、必然世界與具有統(tǒng)計性質(zhì)的世界并存、現(xiàn)實世界與可能世界并存、主觀世界與客觀世界并存的圖畫。這幅圖景反映的現(xiàn)象其決定性程度是不同的，由此所決定的理論類型與真理的類型就有：

1.必然性真理。這類理論或真理反映了客觀現(xiàn)象之間的因果必然性關(guān)系，所揭示的是客觀現(xiàn)象產(chǎn)生、發(fā)展、變化的嚴格的規(guī)律性，揭示的是一個嚴格決定論意義上的世界。其表現(xiàn)形態(tài)是一種普遍本質(zhì)性的規(guī)律，涵蓋了各種決定論條件下存在、發(fā)展的客觀現(xiàn)象。這類理論或真理可以通過造成某些相互作用的實際事態(tài)而得以檢驗或證實。在人類歷史上，人們最初認識到的就是這類必然真理，用以指導自己的實踐，準確地做出未來事件發(fā)生發(fā)展狀況的預見。

必然真理把所反映的客觀必然現(xiàn)象統(tǒng)攝于其內(nèi)容中，涉及一類條件下的一類自然規(guī)律，它具有全稱判斷的形式。

2.概率真理或可幾理論。概率真理或可幾理論反映了客觀世界的或然現(xiàn)象。對于這類現(xiàn)象，人們不可能以全稱陳述的形式來概括它們，而只能用統(tǒng)計方法來歸納。這類現(xiàn)象的變化是由統(tǒng)計歸納得出的比率來決定的。盡管我們可以通過分析推斷這類現(xiàn)象出現(xiàn)或不出現(xiàn)的理由，但是，我們?nèi)灾荒艿玫讲糠值拇_定性。尤其是對一些隨機現(xiàn)象來說，更是如此。甚至在大量隨機現(xiàn)象涌現(xiàn)時，我們不可能做到完全的統(tǒng)計，只能以抽樣統(tǒng)計方式測得某一比率。然而，抽樣的過程也帶有隨機性質(zhì)。所以，這類真理或理論的準確度是有限的。因此，對這類理論的檢驗是確證這個比率的準確度的高低，卻不能枚舉個例來證實。概率解釋具體事件時，理論不一定要與具體事件相符合，尤其是不一定與個例相吻合。

3.語用真理。從語用學角度理解的理論或真理，是一種與認識主體的背景信念、價值觀、時空情景相關(guān)的真理或理論。這類理論反映了人的認識與當時特定的個人、特定的場所等因素之間的聯(lián)系。在西方，自實用主義哲學形成之后，越來越多的哲學家開始注意到了這種關(guān)系。指號學（或符號學）的創(chuàng)始人莫里斯曾把理論看作由語義學的、語形學的與語用學的三方面因素所構(gòu)成的。語義學關(guān)心的是理論說些什么，語形學關(guān)心心理論的陳述、命題的句法，語用學關(guān)心的是使用陳述時的各種主觀因素。這種劃分是對卡爾納普等人語義學觀點的擴展。從語用學角度觀察理論所涉及的是對理論的接受與運用，“‘接受’是語用學的一個基本名詞”〔17〕。在當今，發(fā)展語用學觀點的科學哲學家有庫恩、阿欽斯坦（P·Achinstein）、范·弗拉森等人。 在最近，　則有胥拉格爾（R·Schlagel）突出了語境在哲學中的地位，創(chuàng)立了“語境的實在論”。

真理的語用因素主要包括以下方面：一、真理作為一個命題、陳述形式，必須在某個理論的系統(tǒng)闡述中才能有確定的意義。這就是說，不同場合中的同一表達形式有時是不可通約的，A理論中的命題R與B 理論中的命題R是有差異的，命題R究竟具有何意義，必須依賴于A理論或B理論的系統(tǒng)闡述來確定。二、語境的確定性。一個理論如果沒有確定的語境，那么我們就不知道該理論是指什么，無確定語境的理論類似于羅素的“摹狀詞”，在指稱上具有多種選擇，無法確定或定義對象。一般地說，特定的語境是通過選擇術(shù)語的指稱、謂詞的外延、各個要素的作用而形成的。三、個人的認知結(jié)構(gòu)。它包括個人的智、情、意等方面，個人所掌握的背景信息、個人的目的或價值取向、個人的情感等都對理解理論有決定性作用。語境似乎是一個自變量，我們對理論的理解則是因變量。

4.關(guān)于非充分決定論世界的可能真理?，F(xiàn)代物理學的創(chuàng)立，尤其是量子力學的創(chuàng)立，把人們帶進了一個非經(jīng)典的全新視野，它所揭示的非充分決定論的量子世界呈現(xiàn)了決定論與非充分決定論并存的新圖景，從而改變了人們對待世界的一元論態(tài)度。經(jīng)典力學與愛因斯坦的相對論表明，客觀世界的全部現(xiàn)象都是決定論的。而量子力學則開拓了一個全新的領(lǐng)域，以玻爾為首的哥本哈根學派在與愛因斯坦的爭論中，反復地論證了“測不準定理”的準確性，駁倒了愛因斯坦量子論的決定論觀點，對經(jīng)典物理學提出大膽的挑戰(zhàn)。量子領(lǐng)域是一個非常識的世界，它所要求的是非連續(xù)性、非充分的決定論。對量子領(lǐng)域的認識依賴于測量，但量子的測量是一種相互作用，是認識者與被認識者之間的相互作用，而不是對量子狀態(tài)的表象或描繪。

量子現(xiàn)象是一種奇特現(xiàn)象，有學者認為，量子力學的問題“同實在論與反實在論爭論的問題不相干”〔18〕。筆者對此不敢茍同，因為，當代科學實在論與反實在論爭論的一個最重要方面就是對量子現(xiàn)象的理解問題。可以說，如果沒有量子力學問題，也就不至于造成當前科學實在論與反實在論的爭論。如前所述，真理問題是科學實在論與反實在論爭論的核心問題，如果我們能夠證明量子理論的真理性，那么，我們對科學實在論的辯護也就基本上大功告成了。然而，量子領(lǐng)域是一個不能用因果關(guān)系來解釋的領(lǐng)域，而我們的認識一旦形成則難免會是決定論的。因此，量子領(lǐng)域的非決定性與認識結(jié)果的決定論之間形成了一種矛盾。但是，迄今為止，我們對量子領(lǐng)域的幾十年認識難道是科學游戲嗎？決不是的！只要我們承認某些條件，那么，這些認識同樣是可能真的。在這些條件中，最重要的就是“量子力學所給予我們的是在假定進行的某種測量條件下的測量結(jié)果的概率”〔19〕。實際上，量子力學是人們與量子現(xiàn)象相互作用的產(chǎn)物。

以上四種真理或理論，可以按照排列的順序，表示真理的相對性由弱到強的變化，越排在后面的就越具有條件性，就越具有低概率性質(zhì)。它表明，在人類所認識到的真理中，確定的真理只是一部分，另一些認識成果即使可稱為真理，但也是某種程度上的、概率的或高度可能的準確性而已。

由于我們對真理作了以上分類，所以，我們就能夠解決檢驗真理過程中的總體理論和個別實際案例的不相一致問題。只要我們在反復驗證中區(qū)分出理論的類型，我們就可確定理論的真理性程度了，也可以確定在條件改變了的情況下理論的真理度之變化了。

真理類型論為真理標準開拓了一條切實可行的道路。通過真理分類，我們已明確了一個結(jié)論，即理論與科學實踐相一致。普里戈津曾說：“如果科學步驟可以被實踐，那是因為它表現(xiàn)出在我們的理論假說和實踐答案之間存在著明顯的一致。”〔20〕實踐的條件、語境、認識者與被認識者的相互作用結(jié)果等等，都是理論的標準，而且這個標準的檢驗也是分為類型的，這些類型決定了檢驗過程的強弱程度。

現(xiàn)代科學已經(jīng)不像經(jīng)典科學那樣自然，它描繪的是一個被分割的宇宙，存在著各種可能性。現(xiàn)代科學是受控制的實驗與人們基于原先認識之上的推理相結(jié)合的產(chǎn)物。正是這樣，真理從確定向不太確定的轉(zhuǎn)變，是科學認識的進步。但是，這種轉(zhuǎn)變并沒有說明懷疑論的勝利，而只是給科學實驗提出了更為艱巨的任務(wù)，證明了科學認識的開放性質(zhì)。

四、真理類型論與概率懷疑論

科學的開放性和真理的不同類型的劃分，無疑會給懷疑主義以可乘之機。懷疑論者站在一個靜止點上宣稱動態(tài)的科學認識對外部世界的不可及性，甚至我們不能獲得概率真的理論。

在科學認識的進程中，概率懷疑論與可知論是并存的，兩者之間的相互作用與弛張的統(tǒng)一構(gòu)成了科學發(fā)展的動力基礎(chǔ)。概率懷疑論與可知論在論證自己觀點時，兩者一樣充分。因為，兩者論證的命題具有類似性，我們說認識外部世界是高度可能的，這也就承認了關(guān)于外部世界的知識其正確性是值得懷疑的。概率的懷疑論與可知論一樣，具有其存在的根據(jù)：

第一，因為理論或真理具有不同類型，在所有這些類型中，我們承認后三種具有概率性質(zhì)，因而也就承認其中的內(nèi)容可允許懷疑。特別是作為一種理論其表現(xiàn)形式具有一般性質(zhì)，人們的語言表述偶有錯誤或常被誤解，以致一般的形式與具體的內(nèi)容不相一致。懷疑則可以促使理論進一步得到檢驗或確證，從而更精確化。

第二，人的認識可以分為許多層次，層次越高，主觀的成分就越大。從科學知識的構(gòu)成來說，科學知識包含著：（1）基礎(chǔ)層次， 以個人未知為基礎(chǔ)的特定場合特定對象的知覺描述，以感覺、知覺、表象為特征。（2）對可觀察的事物或事件的單稱陳述， 例如這個三角形三個角都小于90度。（3）對可觀察物或事件的歸類、概括， 形成定律性的認識。（4）實驗中總結(jié)出的定律。 盡管我們不能觀察到自然界的某些事物或事件，但我們可以設(shè)計出實驗，通過實驗設(shè)備造成某些事物的相互作用，從而在重復實驗基礎(chǔ)上總結(jié)出精確的實驗定律。（5 ）根據(jù)理論模型和實驗得到的信息推出科學理論或假說，以及在“思想實驗”基礎(chǔ)上形成的科學假說。從這五個層次來看，前三個較為確定，而第（4 ）（5 ）兩個層次尤其第（5）層次是不確定的。 這就為當今的概率懷疑論留有余地。

第三，由于科學在其發(fā)展中，理論、假說往往為新的理論、假說所代替，一些原來的理論不斷地為后來的實驗證明為不完善。同時，由于某些實驗資料與證據(jù)摻雜著個人的意見，在后來也被證明為假。所以，就造成了當今懷疑論對某些證據(jù)分析的懷疑。

概括地說，當今的懷疑論有兩個基本結(jié)論：其一，否認真理；其二，否認存在一個較好的理論比其它理論具有更多的優(yōu)點。這種懷疑論從邏輯上說有一定的合理性，從性質(zhì)上說它不同于皮浪的懷疑論和休謨的懷疑論，而是類似于范·弗拉森那樣的主張不可觀察物是不可知的觀點。

對當今懷疑論的反駁是件不易的事。但是，有一點是可以堅信的，那就是真理的存在。

第一，真理的存在是有條件的。任何真理都是具體的相對真理。即使必然地真的，也是有條件的真。真理是人的智能與客觀對象相互作用的成果，因此，任何涉及真理的問題都必須訴諸這一相互作用來解決。我們并不能使真理成為與客觀事實完全一致的東西，我們說真理反映了外部世界的本質(zhì)，只是說它反映了進入我們與事物相互作用過程意義上的事物本質(zhì)。

第二，真理或理論的標準是實踐與實驗的綜合方面。而非任何單一的諸如證據(jù)、成功之類的要素。既然真理是人通過實踐或?qū)嶒炁c客觀對象相互作用的產(chǎn)物，那么這個相互作用的任何一個方面、任何一個要素都是評判理論是否真理的標準的一個方面。如果理論能夠經(jīng)受這個相互作用各個方面的重復檢驗，并獲得從事實踐的科學家們的高度評價，那么，這個理論就是有條件地真的，就可以作為我們實踐的指南了。

第三，一個依據(jù)高度驗證了的理論所作出的科學假說，只要邏輯推理正確，也可以說具有概率真。某些“思想實驗”只要考慮的條件適當，也同樣可以驗證科學假說，起著確證假說是否具有概率真的標準之作用。

誠然如此，我們的科學是開放的，理論、方法、標準甚至科學的目標都會發(fā)生變化。但是，在任何一個科學時期，人們對于科學假說的接受除了訴諸科學實驗、實踐的綜合考察的標準外，別無它法。人與自然、自然現(xiàn)象與現(xiàn)象之間是相關(guān)的，只要我們理解了這種相關(guān)性關(guān)系，那么，我們也就可以理解有條件的真理的可能性，就可以理解驗證真理的標準的相關(guān)性。任何成功、完全的證據(jù)、理論與自然現(xiàn)象的一致性、理論的解釋力、對整個系統(tǒng)的有用性、我們對理論的無可懷疑性、科學家們在實踐中對理論的評價等等，都是驗證理論是真假的有效依據(jù)。

科學的發(fā)展不是為了單純地追求真理，而是為了探索自然界的奧秘，探索和建立自然物之間的相互作用關(guān)系、人與自然界之間的相互作用關(guān)系。夏佩爾曾經(jīng)指出：“科學的發(fā)展就在于逐漸發(fā)現(xiàn)、明了和建立相關(guān)性關(guān)系”〔21〕。這種觀點是完全令人滿意的?？茖W是在人類改造世界的需要中產(chǎn)生的，因而改造世界是科學最原始、最終的目標。要實現(xiàn)這一目標，科學家們就必須一代接一代地去發(fā)現(xiàn)、探索、開發(fā)自然界的相互作用關(guān)系。任何其它關(guān)于事物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等等的認識，都無非是為了開發(fā)（發(fā)現(xiàn)與建立）事物的相互作用關(guān)系。因此，實驗、實踐對理論的檢驗就是要證實理論所描述的那些相互作用能否有效地進行，相互作用的條件是否存在，能否指導人們進行較大規(guī)模的實踐。

綜上所述，以往真理問題的爭論之所以未能走出困境，之所以難以解決理論與實踐之間的矛盾，是由于對反映不同類型的客觀現(xiàn)象的不同類型的理論未能作出具體分析，始終徘徊在對理論總體性質(zhì)的評價上。然而，無論我們作何分析，我們都不能背離科學的目的。科學是全人類最崇高的事業(yè)，因此，任何單一的分析方法與片面的真理標準說都將違背科學的總目標，缺乏實際可行性?？茖W是一個大舞臺，在這個舞臺上演出者是科學家，而哲學則是觀眾，每個哲學家都是觀眾的一員。如果哲學家們從個人出發(fā)，那么，就會意見紛紛、眾口難調(diào)。只有從人類科學的角度來分析，才能求得某些方面的共同標準。

注：

〔1〕〔2〕〔3〕維特根斯坦：《邏輯哲學論》，郭英譯， 商務(wù)印書館1985年版，第50、56、79頁。

〔4〕約翰·洛西：《科學哲學歷史導論》，邱仁宗等譯， 華中工學院出版社1982年版，第227頁。

〔5〕R·Boyd，“The Current Status of Scientific Realism”，in Leplin(ed.)：The Scientific Realism，Berkeley，1984，p.59.

〔6〕H·Putnam，Mind，Language and Reality，Cambridge，1975， p.73.

〔7〕E·Mackinnon，"Scientific　Realism: The　New　Debates"，Philosophy of Science 46(1979)，p.502.

〔8〕van Fraassen，"Interpretation in Science and in theArts"(with Jill Sigman)，forthcoming in G·Levine(ed.):Realism and Representation，University of Wisconsin　Press.

〔9〕賴欣巴哈：《科學哲學的興起》，伯尼譯， 商務(wù)印書館1983年版，第30頁。

〔10〕van Fraassen，The Scientific Image，Oxford，1980，P.12.

〔11〕van　Fraassen， "Theory　Confirmation : Tension　and Conflict"，in Weigartner(ed.):Epistemology and　Philosophy　of Science:Proceedings of the Seventh International Wittgenstein Symposium，P.327.

〔12〕van Fraassen，"Probabilities in Physics and Effective Strategies"，in Proceedings of 13th.International Wittgenstein Symposium，P.343.

〔13〕van Fraassen，The Scientific Image，Oxford，1980，p.81.

〔14〕van Fraassen，The Scientific Image，Oxford，1980，p.81.

〔15〕van Fraassen，The Scientific Image，Oxford，1980，p.72.

〔16〕勞丹：《進步及其問題》，方在慶譯，上海譯文出版社1991年版，第243－244頁。

〔17〕莫里斯：《意謂與意義》，載《當代美國哲學資料》第三集，商務(wù)印書館1979年版，第242頁。

〔18〕參見《中國社會科學》1993年第2期邱仁宗先生的文章。

〔19〕van Fraassen，"The Modal Interpretation of QuantumMechanics"，in P.Lahti and P.Mittelestaedt (eds.):Symposium onthe Foundations of Modern Physics 1990，Singapore:World Publishing Company (1991)，p.447.