物理學(xué)論文精選(九篇)

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第1篇：物理學(xué)論文范文

二十世紀(jì)即將結(jié)，二十一世紀(jì)即將來(lái)臨，二十世紀(jì)是光輝燦爛的一個(gè)世紀(jì)，是個(gè)類社會(huì)發(fā)展最迅速的一個(gè)世紀(jì)，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展最迅速的一個(gè)世紀(jì)，也是物理學(xué)發(fā)展最迅速的一個(gè)世紀(jì)。在這一百年中發(fā)生了物理學(xué)革命，建立了相對(duì)信紙和量子力學(xué)，完成了從經(jīng)典物理學(xué)到現(xiàn)代物理學(xué)的轉(zhuǎn)變。在二十世紀(jì)二、三十年代以后，現(xiàn)代物理學(xué)在深度和廣度上有了進(jìn)一步的蓬勃發(fā)展，產(chǎn)生了一系列的新學(xué)科的交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科，人類對(duì)物質(zhì)世界的規(guī)律有了更深刻的認(rèn)識(shí)，物理學(xué)理論達(dá)到了一個(gè)新高度，現(xiàn)代物理學(xué)達(dá)到了成熟的階段。

在此世紀(jì)之交的時(shí)候，人們自然想展望一下二十一世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展前景，探索今后物理學(xué)發(fā)展的方向。我想談一談我對(duì)這個(gè)問(wèn)題的一些看法和觀點(diǎn)。首先，我們來(lái)回顧一下上一個(gè)世紀(jì)之交物理學(xué)發(fā)展的情況，把當(dāng)前的情況與一百年前的情況作比較對(duì)于探索二十一世紀(jì)物理學(xué)發(fā)展的方向是很有幫助的。

一、歷史的回顧

十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初，經(jīng)典物物學(xué)的各個(gè)分支學(xué)科均發(fā)展到了完善、成熟的階段，隨著熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)的建立以及麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的建立，經(jīng)典物理學(xué)達(dá)到了它的頂峰，當(dāng)時(shí)人們以系統(tǒng)的形式描繪出一幅物理世界的清晰、完整的圖畫，幾乎能完美地解釋所有已經(jīng)觀察到的物理現(xiàn)象。由于經(jīng)典物理學(xué)的巨大成就，當(dāng)時(shí)不少物理學(xué)家產(chǎn)生了這樣一種思想：認(rèn)為物理學(xué)的大廈已經(jīng)建成，物理學(xué)的發(fā)展基本上已經(jīng)完成，人們對(duì)物理世界的解釋已經(jīng)達(dá)到了終點(diǎn)。物理學(xué)的一些基本的、原則的問(wèn)題都已經(jīng)解決，剩下來(lái)的只是進(jìn)一步精確化的問(wèn)題，即在一些細(xì)節(jié)上作一些補(bǔ)充和修正，使已知公式中的各個(gè)常數(shù)測(cè)得更精確一些。

然而，在十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初，正當(dāng)物理學(xué)家在慶賀物理學(xué)大廈落成之際，科學(xué)實(shí)驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)了許多經(jīng)典物理學(xué)無(wú)法解釋的事實(shí)。首先是世紀(jì)之交物理學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)：電子、X射線和放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。其次是經(jīng)典物理學(xué)的萬(wàn)里晴空中出現(xiàn)了兩朵“烏云”：“以太漂移”的“零結(jié)果”和黑體輻射的“紫外災(zāi)難”。[1]這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果與經(jīng)典物理學(xué)的基本概念及基本理論有尖銳的矛盾，經(jīng)典物理學(xué)的傳統(tǒng)觀念受到巨大的沖擊，經(jīng)典物理發(fā)生了“嚴(yán)重的危機(jī)”。由此引起了物理學(xué)的一場(chǎng)偉大的革命。愛(ài)因斯坦創(chuàng)立了相對(duì)論；海林堡、薛定諤等一群科學(xué)家創(chuàng)立了量子力學(xué)。現(xiàn)代物理學(xué)誕生了！

把物理學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀與上一個(gè)世紀(jì)之交的情況作比較，可以看到兩者之間有相似之外，也有不同之處。

在相對(duì)論和量子力學(xué)建立起來(lái)以后，現(xiàn)代物理學(xué)經(jīng)過(guò)七十多年的發(fā)展，已經(jīng)達(dá)到了成熟的階段。人類對(duì)物質(zhì)世界規(guī)律的認(rèn)識(shí)達(dá)到了空前的高度，用現(xiàn)有的理論幾乎能夠很好地解釋現(xiàn)在已知的一切物理現(xiàn)象。可以說(shuō)，現(xiàn)代物理學(xué)的大廈已經(jīng)建成。在這一點(diǎn)上，目前有情況與上一個(gè)世紀(jì)之交的情況很相似。因此，有少數(shù)物理學(xué)家認(rèn)為今后物理學(xué)不會(huì)有革命性的進(jìn)展了，物理學(xué)的根本性的問(wèn)題、原則問(wèn)題都已經(jīng)解決了，今后能做到的只是在現(xiàn)有理論的基礎(chǔ)上在深度和廣度兩方面發(fā)展現(xiàn)代物理學(xué)，對(duì)現(xiàn)有的理論作一些補(bǔ)充和修正。然而，由于有了一百年前的歷史經(jīng)驗(yàn)，多數(shù)物理學(xué)家并不贊成這種觀點(diǎn)，他們相信物理學(xué)遲早會(huì)有突破性的發(fā)展。另一方面，雖然在微觀世界和宇宙學(xué)領(lǐng)域中有一些物理現(xiàn)象是現(xiàn)代物理學(xué)的理論不能很好地解釋的，但是這些矛盾并不是嚴(yán)重到了非要徹底改造現(xiàn)有理認(rèn)紗可的程度。在這方面，目前的情況與上一個(gè)世紀(jì)之交的情況不同。在上一個(gè)世紀(jì)之交，經(jīng)典物理學(xué)發(fā)生了“嚴(yán)重的危機(jī)”；而在本世紀(jì)之交，現(xiàn)代物理學(xué)并無(wú)“危機(jī)”。因此，我認(rèn)為目前發(fā)生現(xiàn)代物理學(xué)革命的條件似乎尚不成熟。

雖然在微觀世界和宇宙學(xué)領(lǐng)域中有一些物理現(xiàn)象是現(xiàn)代物理學(xué)的理論不能很好地解釋的，但是這些矛盾并不是嚴(yán)重到了非要徹底改造現(xiàn)有理認(rèn)紗可的程度。在這方面，目前的情況與上一個(gè)世紀(jì)之交的情況不同。在上一個(gè)世紀(jì)之交，經(jīng)典物理學(xué)發(fā)生了“嚴(yán)重的危機(jī)”；而在本世紀(jì)之交，現(xiàn)代物理學(xué)并無(wú)“危機(jī)”。因此，我認(rèn)為目前發(fā)生現(xiàn)代物理學(xué)革命的條件似乎尚不成熟。客觀物質(zhì)世界是分層次的。一般說(shuō)來(lái)，每個(gè)層次中的體系都由大量的小體系（屬于下一個(gè)層次）構(gòu)成。從一定意義上說(shuō)，宏觀與微觀是相對(duì)的，宏觀體系由大量的微觀系統(tǒng)構(gòu)成。物質(zhì)世界從微觀到宏觀分成很多層次。物理學(xué)研究的目的包括：探索各層次的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和探索各層次間的聯(lián)系。

回顧二十世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展，是在三個(gè)方向上前進(jìn)的。在二十一世紀(jì)，物理學(xué)也將在這三個(gè)方向上繼續(xù)向前發(fā)展。

1）在微觀方向上深入下去。在這個(gè)方向上，我們已經(jīng)了解了原子核的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了大量的基本粒子及其運(yùn)規(guī)律，建立了核物理學(xué)和粒子物理學(xué)，認(rèn)識(shí)到強(qiáng)子是由夸克構(gòu)成的。今后可能會(huì)有新的進(jìn)展。但如果要探索更深層次的現(xiàn)象，必須有更強(qiáng)大得多的加速器，而這是非常艱巨的任務(wù)，所以我認(rèn)為近期內(nèi)在這個(gè)方向上難以有突破性的進(jìn)展。

2）在宏觀方向上拓展開(kāi)去。1948年美國(guó)的伽莫夫提出“大爆炸”理論，當(dāng)時(shí)并未引起重視。1965年美國(guó)的彭齊亞斯和威爾遜觀測(cè)到宇宙背景輻射，再加上其他的觀測(cè)結(jié)果，為“大爆炸”理論提供了有力的證據(jù)，從此“大爆炸”理論得到廣泛的支持，1981年日本的佐藤勝?gòu)┖兔绹?guó)的古斯同時(shí)提出暴脹理論。八十年代以后，英國(guó)的霍金[2,3]等人開(kāi)始論述宇宙的創(chuàng)生，認(rèn)為宇宙從“無(wú)”誕生，今后在這個(gè)方向上將會(huì)繼續(xù)有所發(fā)展。從根本上來(lái)說(shuō)，現(xiàn)代宇宙學(xué)的繼續(xù)發(fā)展有賴于向廣漠的宇宙更遙遠(yuǎn)處觀測(cè)的新結(jié)果，這需要人類制造出比哈勃望遠(yuǎn)鏡性能更優(yōu)越得多的、各個(gè)波段的太空天文望遠(yuǎn)鏡，這是很艱巨的任務(wù)。

我個(gè)人對(duì)于近年來(lái)提出的宇宙創(chuàng)生學(xué)說(shuō)是不太信的，并且認(rèn)為“大爆炸”理論只是對(duì)宇宙的一個(gè)近似的描述。因?yàn)楝F(xiàn)在的宇宙學(xué)研究的只是我們能觀測(cè)到的范圍以內(nèi)的“宇宙”，而我相信宇宙是無(wú)限的，在我們這個(gè)“宇宙”以外還有無(wú)數(shù)個(gè)“宇宙”，這些宇宙不是互不相干、各自孤立的，而是互相有影響、有作用的。現(xiàn)代宇宙學(xué)只研究我們這個(gè)“宇宙”，當(dāng)然只能得到近似的結(jié)果，把他們的延伸到“宇宙”創(chuàng)生了初及遙遠(yuǎn)的未來(lái)，則失誤更大。

3）深入探索各層次間的聯(lián)系。

這正是統(tǒng)計(jì)物理學(xué)研究的主要內(nèi)容。二十世紀(jì)在這方面取得了巨大的成就，先是非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)有了得大的發(fā)展，然后建立了“耗散結(jié)構(gòu)”理論、協(xié)同論和突變論，接著混沌論和分形論相繼發(fā)展起來(lái)了。近年來(lái)把這些分支學(xué)科都納入非線性科學(xué)的范疇。相信在二十一世紀(jì)非線性科學(xué)的發(fā)展有廣闊的前景。

上述的物理學(xué)的發(fā)展依然現(xiàn)代物理學(xué)現(xiàn)有的基本理論的框架內(nèi)。在下個(gè)世紀(jì)，物理學(xué)的基本理論應(yīng)該怎樣發(fā)展呢？有一些物理學(xué)家在追求“超統(tǒng)一理論”。在這方面，起初是愛(ài)因斯坦、海森堡等天才科學(xué)家努力探索“統(tǒng)一場(chǎng)論”；直到1967、1968年，美國(guó)的溫伯格和巴基斯坦的薩拉姆提出統(tǒng)一電磁力和弱力的“電弱理論”；目前有一些物理學(xué)家正在探索加上強(qiáng)力的“大統(tǒng)一理論”以及再加上引力把四種力都統(tǒng)一起來(lái)的“超統(tǒng)一理論”，他們的探索能否成功尚未定論。

愛(ài)因斯坦當(dāng)初探索“統(tǒng)一場(chǎng)論”是基于他的“物理世界統(tǒng)一性”的思想[4]，但是他努力探索了三十年，最終沒(méi)有成功。我對(duì)此有不同的觀點(diǎn)，根據(jù)辯證唯物主義的基本原理，我認(rèn)為“物質(zhì)世界是既統(tǒng)一，又多樣化的”。且莫論追求“超統(tǒng)一理論”能否成功，即便此理論完成了，它也不是物理學(xué)發(fā)展的終點(diǎn)。因?yàn)椤霸诮^對(duì)的總的宇宙發(fā)展過(guò)程中，各個(gè)具體過(guò)程的發(fā)展都是相對(duì)的，因而在絕對(duì)真理的長(zhǎng)河中，人們對(duì)于在各個(gè)一定發(fā)展階段上的具體過(guò)程的認(rèn)識(shí)只具有相對(duì)的真理性。無(wú)數(shù)相對(duì)的真理之總和，就是絕對(duì)的真理。”“人們?cè)趯?shí)踐中對(duì)于真理的認(rèn)識(shí)也就永遠(yuǎn)沒(méi)有完結(jié)。”[5]

現(xiàn)代物理學(xué)的革命將怎樣發(fā)生呢？我認(rèn)為可能有兩個(gè)方面值得考試：

1）客觀世界可能不是只有四種力。第五、第六……種力究竟何在呢？現(xiàn)在我們不知道。我的直覺(jué)是：將來(lái)最早發(fā)現(xiàn)的第五種力可能存在于生命現(xiàn)象中。物質(zhì)構(gòu)成了生命體之后，其運(yùn)動(dòng)和變化實(shí)在太奧妙了，我們沒(méi)有認(rèn)識(shí)的問(wèn)題實(shí)在太多了，我們今天對(duì)于生命科學(xué)的認(rèn)識(shí)猶如亞里斯多德時(shí)代的人們對(duì)于物理學(xué)的認(rèn)識(shí)，因此在這方面取得突破性的進(jìn)展是很可能的。我認(rèn)為，物理學(xué)業(yè)與生命科學(xué)的交叉點(diǎn)是二十一世紀(jì)物理學(xué)發(fā)展的方向之一，與此有關(guān)的最關(guān)于復(fù)雜性研究的非線性科學(xué)的發(fā)展。

2）現(xiàn)代物理學(xué)理論也只是相對(duì)真理，而不是絕對(duì)真理。應(yīng)該通過(guò)審思現(xiàn)代物理學(xué)理論基礎(chǔ)的不完善性來(lái)探尋現(xiàn)代物理學(xué)革命的突破口，在下一節(jié)中將介紹我的觀點(diǎn)。

三、現(xiàn)代物理學(xué)的理論基礎(chǔ)是完美的嗎？

相對(duì)論和量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，這兩大支柱的理論基礎(chǔ)是否十全十美的

呢？我們來(lái)審思一下這個(gè)問(wèn)題。

1）對(duì)相對(duì)論的審思

當(dāng)年愛(ài)因斯坦就是從關(guān)于光速和關(guān)于時(shí)間要領(lǐng)的思考開(kāi)始，創(chuàng)立了狹義相對(duì)論[1]。我們今天探尋現(xiàn)代物理學(xué)革命的突破口，也應(yīng)該從重新審思時(shí)空的概念入手。愛(ài)因勞動(dòng)保護(hù)坦創(chuàng)立狹義相對(duì)論是從講座慣性系中不同地點(diǎn)的兩個(gè)“事件”的同時(shí)性開(kāi)始的[4]，他規(guī)定用光信號(hào)校正不同地點(diǎn)的兩個(gè)時(shí)鐘來(lái)定義“同時(shí)”，這樣就很自然地導(dǎo)出了洛侖茲變換，進(jìn)一步導(dǎo)致一個(gè)四維時(shí)空（x，y，z，ict）（c是光速）。為什么愛(ài)因勞動(dòng)保護(hù)擔(dān)提出用光信號(hào)來(lái)校正時(shí)鐘，而不用別的信號(hào)呢？在他的論文中沒(méi)有說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，其實(shí)這是有深刻含意的。

時(shí)間、空間是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)形式，不能脫離物理質(zhì)運(yùn)動(dòng)談?wù)摃r(shí)間、空間，在定義時(shí)空時(shí)應(yīng)該說(shuō)明是關(guān)于什么運(yùn)動(dòng)的時(shí)空。現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為超距作用是不存在的，A處發(fā)生的“事件”影響B(tài)處的“事件”必須通過(guò)一定的場(chǎng)傳遞過(guò)去，傳遞需要一定的時(shí)間，時(shí)間、空間的定義與這個(gè)傳遞速度是密切相關(guān)的。如果這種場(chǎng)是電磁場(chǎng)，則電磁相互作用傳遞的速度就是光速。因此，愛(ài)因斯坦定義的時(shí)空實(shí)際上是關(guān)于由電磁相互作用引起的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)空，適用于描述這種運(yùn)動(dòng)。

愛(ài)因斯坦把他定義的時(shí)間應(yīng)用于所有的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)際上就暗含了這樣的假設(shè)：引力相互作用的傳遞速度也是光速c.但是引力相互作用是否也是以光速傳遞的呢？令引力相互作用的傳遞速度為c＇。至今為止，并無(wú)實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明c＇等于c。愛(ài)因斯坦因他的“物質(zhì)世界統(tǒng)一性”的世界觀而在實(shí)際上假定了c=c＇。我持有“物質(zhì)世界既統(tǒng)一，又多樣化的”以觀點(diǎn)，再加之電磁力和引力的強(qiáng)度在數(shù)量級(jí)上相差太多，因此我相相信c＇可能不等于c。工樣，關(guān)于由電磁力引起的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的四維時(shí)空（x，y，z，ict）和關(guān)于由引力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）是不同的。如果研究的問(wèn)題只涉及一種相互作用，則按照現(xiàn)在的理論建立起來(lái)的運(yùn)動(dòng)方程的形式不變。例如，愛(ài)因斯坦引力場(chǎng)方程的形式不變，只需把常數(shù)c改為c＇。如果研究的問(wèn)題涉及兩種相互作用，則需要建立新的理論。不過(guò)，首要的事情是由實(shí)驗(yàn)事實(shí)來(lái)判斷c＇和c是否相等；如果不相等，需要導(dǎo)出c＇的數(shù)值。

我在二十多年前開(kāi)始形成上述觀點(diǎn)，當(dāng)時(shí)測(cè)量引力波是眾所矚目的一個(gè)熱點(diǎn)，我曾對(duì)那些實(shí)驗(yàn)寄予厚望，希望能從實(shí)驗(yàn)結(jié)果推算出c＇是否等于c。令人遺憾的是，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)斯的努力引引力波實(shí)驗(yàn)沒(méi)有獲得肯定的結(jié)果，隨后這項(xiàng)工作冷下去了。根據(jù)愛(ài)國(guó)斯坦理論預(yù)言的引力波是微弱的，如果在現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)能夠達(dá)到的測(cè)量靈敏度和準(zhǔn)確度之下，這樣弱的引力波應(yīng)該能夠探測(cè)到的話，長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)得不到肯定的結(jié)果似乎暗示了害因斯坦理論的缺點(diǎn)。應(yīng)該從c＇可能不等于c這個(gè)角度來(lái)考慮問(wèn)題，如果c＇和c有較大的差異，則可能導(dǎo)出引力波的強(qiáng)度比根據(jù)愛(ài)因勞動(dòng)保護(hù)坦理論預(yù)言的強(qiáng)度弱得多的結(jié)果。

弱力、強(qiáng)力與引力、電磁力有本質(zhì)的不同，前兩者是短程力，后兩者是長(zhǎng)程力。不同的相互作用是通過(guò)傳遞不同的媒介粒子而實(shí)現(xiàn)的。引力相互作用的傳遞者是引力子；電磁相互作用的傳遞者是光子；弱相互作用的傳遞者是規(guī)范粒子（光子除外）；強(qiáng)相互作用的傳遞者是介子。引力子和光子的靜質(zhì)量為零，按照愛(ài)因斯坦的理論，引力相互作用和電磁相互作用的傳遞速度都是光速。并且與傳遞粒子的靜質(zhì)量和能量有關(guān)，因而其傳遞速度是多種多樣的。

在研究由弱或強(qiáng)相互作用引起的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，定義慣性系中不同的地點(diǎn)的兩個(gè)“事件”的“同時(shí)”，是否應(yīng)該用弱力或強(qiáng)力信號(hào)取代光信號(hào)呢？我對(duì)核物理學(xué)和粒子物理學(xué)是外行，不想貿(mào)然回答這個(gè)問(wèn)題。如果應(yīng)該用弱力或強(qiáng)力信號(hào)取代光信號(hào)，那么關(guān)于由弱力或強(qiáng)力引起的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)空和關(guān)于由電磁力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空（x，y，z，ict）及關(guān)于由引力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）

有很大的不同。設(shè)弱或強(qiáng)相互作用的傳遞速度為c＇＇，c＇＇不是常數(shù)，而是可變的，則關(guān)于由弱或強(qiáng)力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空為（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇），時(shí)間t＇＇和空間（x＇＇，y＇＇，z＇＇）將是c＇的函數(shù)。然而，很可能應(yīng)該這樣來(lái)考慮問(wèn)題：關(guān)于由弱力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空，在定義中應(yīng)該以規(guī)范粒子的靜質(zhì)量取作零時(shí)的速度c1取代光速c。由于“電弱理論”把弱力和電磁力統(tǒng)一起來(lái)了，因此有可能c1=c，則關(guān)于由弱力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空和關(guān)于由電磁力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空是相同的，同為（x，y，z，ict）。關(guān)于由強(qiáng)力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空，在定義中應(yīng)該以介子的靜質(zhì)量取作零（在理論上取作零，在實(shí)際上沒(méi)有靜質(zhì)量為零的介子）時(shí)的速度c＇＇取代光速c，c＇＇可能不等于c。則關(guān)于由強(qiáng)力引起的運(yùn)動(dòng)的時(shí)空（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇）不同于（x，y，z，ict）或（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）。無(wú)論上述兩種考慮中哪一種是對(duì)的，整個(gè)物質(zhì)世界的時(shí)空將是高于四維的多維時(shí)空。對(duì)于由短程力（或只是強(qiáng)力）引起的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)，如果時(shí)空有了新的一義，就需要建立新的理論，也就是說(shuō)需要建立新的量子場(chǎng)論、新的核物理學(xué)和新的粒子物理學(xué)等。如果研究的問(wèn)題既清及長(zhǎng)程力，又涉及短程力（尤其是強(qiáng)力），則更需要建立新的理論。

1）對(duì)量子力學(xué)的審思

從量子力學(xué)發(fā)展到量子場(chǎng)論的時(shí)候，遇到了“發(fā)散困難”[6]。1946——1949年間，日本的朝永振一郎、美國(guó)的費(fèi)曼和施溫格提出“重整化”方法，克服了“發(fā)散困難”。但是“重整化”理論仍然存在著邏輯上的缺陷，并沒(méi)有徹底克服這一困難。“發(fā)散困難”的一個(gè)基本原因是粒子的“固有”能量（靜止能量）與運(yùn)動(dòng)能量、相互作用能量合在一起計(jì)算[6]，這與德布羅意波在υ=0時(shí)的異性。

現(xiàn)在我陷入一個(gè)兩難的處境：如果采用傳統(tǒng)的德布羅意關(guān)系，就只得接受不合理的德布羅意波奇異性；如果采納修正的德布羅意關(guān)系，就必須面對(duì)使新的理論滿足相對(duì)論協(xié)變性的難題。是否有解決問(wèn)題的其他途徑呢？我認(rèn)為這個(gè)問(wèn)題或許還與時(shí)間、空間的定義有關(guān)。現(xiàn)在的量子力學(xué)理論中時(shí)寬人的定義實(shí)質(zhì)上依然是決定論的定義，而不確定原理是微觀世界的一條基本規(guī)律，所以時(shí)間、空間都不是嚴(yán)格確定的，決定論的時(shí)空要領(lǐng)不再適用。在時(shí)間或空間的間隔非常小的時(shí)候，描寫事情順序的“前”、“后”概念將失去意義。此外，在重新定義時(shí)空時(shí)還應(yīng)考慮相關(guān)的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的類別。模糊數(shù)學(xué)已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟了，把這個(gè)數(shù)學(xué)工具用到微觀世界時(shí)空的定義中去可能是很值得一試的。

1）在二十一世紀(jì)物理學(xué)將在三個(gè)方向上繼續(xù)向前發(fā)展（1）在微觀方向上深入下去；（2）在宏觀方向上拓展開(kāi)去；（3）深入探索各層次間的聯(lián)系，進(jìn)一步發(fā)展非線性科學(xué)。

2）可能應(yīng)該從兩方面去控尋現(xiàn)代物理學(xué)革命的突破口。（1）發(fā)現(xiàn)客觀世界中已知的四種力以外的其他力；（2）通過(guò)審思相對(duì)論和量子力學(xué)的理論基礎(chǔ)，重新定義時(shí)間、空間，建立新的理論

第2篇：物理學(xué)論文范文

傳統(tǒng)的原子物理學(xué)教科書大多按照歷史發(fā)展的時(shí)間順序，即按照人類認(rèn)識(shí)原子世界的具體過(guò)程，從“光譜”這一概念入手組織教學(xué)。這種教學(xué)的特點(diǎn)是以光譜實(shí)驗(yàn)事實(shí)為主線，以玻爾的舊量子論為重點(diǎn)，用半經(jīng)典半量子論的方法講授課程。但是對(duì)于這樣的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)安排，學(xué)生并不容易掌握，而且讓學(xué)生花費(fèi)大量的時(shí)間掌握這些不易理解最終又要被量子論修正的理論，看起來(lái)確實(shí)是沒(méi)有必要的。因此傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容有些陳舊并且不易理解，也不能及時(shí)反映現(xiàn)代物理理論和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的最新水平，因此必須用新觀點(diǎn)和新思想重新組織教學(xué)內(nèi)容，以全新的角度構(gòu)建這門課程的知識(shí)體系。在材料物理專業(yè)學(xué)生原子物理學(xué)的教學(xué)中，可直接用量子力學(xué)的理論研究原子結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律。原子中電子的運(yùn)動(dòng)都遵循著量子力學(xué)的理論，而傳統(tǒng)教學(xué)中以學(xué)生不好理解的舊量子論為基礎(chǔ)，再用量子力學(xué)修正的做法并不符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。因此可以直接用量子力學(xué)的理論來(lái)研究原子結(jié)構(gòu)及其規(guī)律[1]，而將舊量子論僅僅作為一種鋪墊。實(shí)際教學(xué)中，可以先簡(jiǎn)明扼要地介紹舊量子論的核心內(nèi)容，而不必過(guò)多講授軌道的概念。可以刪除橢圓軌道理論和堿金屬原子的原子實(shí)極化和軌道貫穿等內(nèi)容。這樣就實(shí)現(xiàn)了原子物理學(xué)課程知識(shí)體系現(xiàn)代化的第一步，用最新的量子力學(xué)理論成果講述原子中電子的行為。量子力學(xué)理論是從特有的波函數(shù)、哈密頓算符以及薛定諤方程等形式化的理論，以高度濃縮的數(shù)學(xué)形式借鑒了各學(xué)科的研究成果，從而形成了一套獨(dú)特的理論體系。實(shí)際講授中可以薛定諤方程為主線，由薛定諤方程引入微觀粒子的波函數(shù)，建立二階偏微分方程，從而定量描述微觀粒子客體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。一方面，根據(jù)不同的勢(shì)能表達(dá)，建立各種原子的薛定諤方程并求解，向?qū)W生闡述這些解的物理意義，并與實(shí)驗(yàn)事實(shí)相對(duì)照，從而加深學(xué)生對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而把握原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。另一方面，要突出德布羅意物質(zhì)波的統(tǒng)計(jì)解釋。傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容總是先從經(jīng)典物理學(xué)的角度和觀點(diǎn)看“粒子”和“波”這兩個(gè)概念，指出二者之間的相互排斥性，然后再引出微觀粒子的波粒二象性，并強(qiáng)調(diào)波粒二象性是微觀粒子客體區(qū)別于宏觀客體的一種屬性。這種講法常常會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生困惑，覺(jué)得微觀客體很不可思議，超過(guò)了他們的認(rèn)知和理解范圍。因此在講授時(shí)可以直接給出對(duì)德布羅意波的正確解釋，闡明微觀粒子的波動(dòng)性并非指粒子和波一樣彌漫到整個(gè)空間，它本質(zhì)上是粒子位置分布的一種概率波。為了更好實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)代化，還應(yīng)當(dāng)在教學(xué)中穿插關(guān)于物理學(xué)前沿知識(shí)的專題，介紹近代物理學(xué)中和原子物理相關(guān)的最新發(fā)展和高新技術(shù)。在講授某些概念和原理時(shí)，可適當(dāng)介紹最新應(yīng)用成果和科技前沿。例如在講授原子的能級(jí)和激發(fā)時(shí)，可以詳細(xì)介紹激光產(chǎn)生的原理、特性以及應(yīng)用等；在講到隧道效應(yīng)時(shí)，可以介紹掃描隧道顯微鏡的原理及其發(fā)展；在講授X射線的吸收和透射時(shí)，可以介紹在醫(yī)學(xué)診斷和治療中具有廣泛應(yīng)用的CT技術(shù)。增設(shè)這些前沿內(nèi)容，一方面是為了加強(qiáng)理論知識(shí)與實(shí)際的聯(lián)系，使內(nèi)容變得生動(dòng)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面可以讓學(xué)生體會(huì)到當(dāng)今科學(xué)與技術(shù)、生活的高度融合，開(kāi)擴(kuò)他們的視野，激發(fā)他們的創(chuàng)新熱情。原子物理學(xué)的發(fā)展伴隨了20世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展，并且隨著新的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)、新模型新理論的建立而不斷深入[2]。從歷史上看，原子物理學(xué)的每次重大突破，都經(jīng)歷著非常復(fù)雜曲折的過(guò)程，同時(shí)閃耀著物理學(xué)家創(chuàng)新精神的光芒。在課堂教學(xué)中，教師可以結(jié)合現(xiàn)代化的教學(xué)內(nèi)容，抓住典型的歷史案例進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生了解到科學(xué)探究過(guò)程的艱辛，體會(huì)創(chuàng)新精神的可貴性，并學(xué)習(xí)科學(xué)家們?yōu)榱颂角罂陀^世界真理不畏艱辛、執(zhí)著追求的科學(xué)品質(zhì)和創(chuàng)新精神。

二、實(shí)現(xiàn)教學(xué)方法的現(xiàn)代化，突出學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

教師教學(xué)的主要任務(wù)是傳授知識(shí)同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生入門，為了更好地突出學(xué)生的主觀能動(dòng)性和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，教師有必要改進(jìn)原有的教學(xué)方法。除了教師講授、學(xué)生聽(tīng)講的傳統(tǒng)教學(xué)方式外，還必須引入更加現(xiàn)代化的教學(xué)方式進(jìn)行有益的補(bǔ)充[3，4]。在原子物理學(xué)課程的教學(xué)中，近代物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)占有舉足輕重的地位，很多重要的理論和結(jié)論都是由實(shí)驗(yàn)直接引出的。因此要特別重視近代物理實(shí)驗(yàn)，課堂教學(xué)時(shí)可以結(jié)合近代物理實(shí)驗(yàn)，如夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)、塞曼效應(yīng)等。在實(shí)驗(yàn)演示中，可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)微觀世界的認(rèn)識(shí)，為他們提供更好的認(rèn)識(shí)微觀世界的途徑。同時(shí)，在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件允許時(shí)，可以讓學(xué)生先動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，然后針對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，總結(jié)規(guī)律，從理論上給予解釋，從而加深學(xué)生對(duì)書本知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解。在此過(guò)程中，可以給學(xué)生創(chuàng)造機(jī)會(huì)重現(xiàn)當(dāng)年物理學(xué)家們探究的過(guò)程，讓學(xué)生能夠親身參與科學(xué)實(shí)驗(yàn)與探究的過(guò)程，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。另外可以指導(dǎo)學(xué)生撰寫與課程相關(guān)的小論文，幫助培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。學(xué)生撰寫的小論文，作為平時(shí)成績(jī)的一部分，計(jì)入學(xué)生的總評(píng)成績(jī)。論文的題目可以圍繞原子物理學(xué)的基本規(guī)律和應(yīng)用，由學(xué)生自己選題、搜索資料并獨(dú)立撰寫。不僅可以激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，拓寬他們的知識(shí)面，還可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、勇于創(chuàng)新的品質(zhì)。在這種教學(xué)過(guò)程中，可以充分體現(xiàn)教師引導(dǎo)、學(xué)生為主體的教學(xué)理念和方法，加強(qiáng)學(xué)生在專業(yè)課程學(xué)習(xí)中的主觀能動(dòng)性，同時(shí)有意識(shí)地培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力。

三、實(shí)現(xiàn)教學(xué)手段的現(xiàn)代化，為學(xué)生創(chuàng)新精神和能力的培養(yǎng)創(chuàng)造情境條件

第3篇：物理學(xué)論文范文

一、易學(xué)自然觀

《周易》包括《易經(jīng)》和《易傳》兩部分，實(shí)際上是上古巫文化化出的符號(hào)、周初時(shí)期占筮驗(yàn)詞集錦和戰(zhàn)國(guó)末年理性詮釋的統(tǒng)合。作為《易傳》的十篇釋文已經(jīng)完全脫離卜筮，建立起一套以陰陽(yáng)為綱闡釋變化的理論體系。漢興，《周易》作為官學(xué)傳習(xí)和研究的對(duì)象，被尊稱為“五經(jīng)”之首；漢易已經(jīng)納入陰陽(yáng)五行學(xué)說(shuō)，隋唐時(shí)期易學(xué)即以其理性向科學(xué)領(lǐng)域滲透；進(jìn)而逐漸形成以符號(hào)系統(tǒng)與以陰陽(yáng)為綱紀(jì)相結(jié)合的范疇體系和理論結(jié)構(gòu)。

易學(xué)對(duì)宇宙的基本觀點(diǎn)是：陰陽(yáng)相涵相因、流變會(huì)通，構(gòu)成一個(gè)合諧互補(bǔ)的有機(jī)整體。

張立文教授在《王船山易學(xué)思想略論》〔1-191〕中指出：船山的本體哲學(xué)，統(tǒng)體會(huì)通于和合。所謂和合者，就是“陰陽(yáng)未分，二氣合一，氤氳太和之真體”。《易傳》有言“形而上者謂之道，形而下者謂之器”，作者認(rèn)定道器是虛實(shí)范疇，虛與實(shí)的主要差異在于隱與顯。“形而上者是隱也”，隱不是無(wú)，而是潛在，是形而下所以存在的根據(jù)。“形而下者是顯也”，指有形質(zhì)的東西，“即形之成乎物而可見(jiàn)可循者也”。即此可知，顯指可見(jiàn)可循的事物和現(xiàn)象，隱指寓于“器”而起作用的現(xiàn)象背后更本質(zhì)的東西；而隱又不是虛無(wú)，“道不虛生，則凡道皆實(shí)也”。從而推定道乃實(shí)存之體，得出道器交與為體、相涵相因、流變會(huì)通的兩系統(tǒng)結(jié)構(gòu)論。

道和器的關(guān)系究竟如何？就邏輯上講，“形上者乃形之所自生”，因?yàn)榉财鹘杂行危伞靶巍边壿嬌系贸鰧?duì)應(yīng)于“形下”必然存在著“形上”。就二者的主從關(guān)系講，“當(dāng)其未形而隱然有不可喻之天則，天以之化”，依此概括二者的關(guān)系為：道是器存在的依據(jù)；道通過(guò)器而表現(xiàn)自己，一切顯性的運(yùn)動(dòng)變化之因皆源之于道。再就孰先孰后的角度講，是“理不先而氣不后”，二者既不存在先后、本末之別，也就從根本上排除了天理、神創(chuàng)的觀念。

張教授立足于人文（兼及自然）闡述問(wèn)題，認(rèn)為“王船山道器、氣關(guān)系，充分體現(xiàn)和貫徹了《周易》和合人文的精神”，本文專門討論自然而不涉及人文。依據(jù)形上學(xué)本體哲學(xué)，自然界的物理客體應(yīng)該分兩類，即“形之已成乎物”和“未形”，二者的本質(zhì)區(qū)別在于形下之“顯”和形上之“隱”。

小結(jié)：易學(xué)自然觀是兩系統(tǒng)結(jié)構(gòu)論。從靜態(tài)角度講，“萬(wàn)物（包括宇宙自身）負(fù)陰而抱陽(yáng)，沖氣以為和”；從動(dòng)態(tài)角度講，“陰變陽(yáng)，陽(yáng)變陰，其變無(wú)窮”。所謂的易，就是講陰陽(yáng)變化之理的學(xué)問(wèn)，即“易以道陰陽(yáng)”。

二、兩種物理學(xué)理論

物理學(xué)作為一門學(xué)術(shù)的名稱，是從亞里士多德的希臘文著作延續(xù)下來(lái)的，這個(gè)希臘詞的意思是探討自然的秩序和原理的“自然學(xué)”，亞氏又稱其為自然哲學(xué)。大約到18世紀(jì)中葉，由于學(xué)科內(nèi)容的分化，自然史和化學(xué)從物理學(xué)中獨(dú)立出來(lái)，18世紀(jì)后半葉法國(guó)討論過(guò)留下的物理學(xué)意味著什么，結(jié)果是把物理學(xué)分為一般物理學(xué)和特殊物理學(xué)。前者指牛頓力學(xué)或由《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》導(dǎo)出的以數(shù)學(xué)描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的傳統(tǒng)，后者包括聲、光、電、磁等廣泛領(lǐng)域。通常都把這種劃分說(shuō)成是數(shù)學(xué)科學(xué)傳統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的分離。

1829年，泊松把當(dāng)時(shí)法國(guó)物理學(xué)的思想傾向歸為兩類：物理力學(xué)和解析力學(xué)。他把前者的特征描述為“它的唯一的原理是把一切還原為分子運(yùn)動(dòng)，而這些分子是把力的效果從一點(diǎn)傳到另一點(diǎn)并保持這些力之平衡作用的核心”，即期望用天體運(yùn)動(dòng)的牛頓平方反比定律數(shù)學(xué)格式，精密地描述宇宙一切現(xiàn)象，稱牛頓范式；而后者則強(qiáng)調(diào)現(xiàn)象的解析格式，輕視對(duì)物理原因進(jìn)行討論，稱非牛頓范式。1840年以后，牛頓范式的地位被非牛頓范式所取代；與之同時(shí)，拉格朗日原理被泊松和哈密頓予以發(fā)展，使力學(xué)成為完全分析的形式，并且以能量取代力的概念體系。本應(yīng)該由之意識(shí)到“根本不存在純粹的力學(xué)現(xiàn)象，實(shí)際上運(yùn)動(dòng)總是結(jié)合著熱和電磁的變化，它們也規(guī)定運(yùn)動(dòng)”〔2-9〕，從而結(jié)束牛頓的“力學(xué)神話”，可惜的是西方哲學(xué)沒(méi)有能夠?yàn)槲锢韺W(xué)提供合適的自然觀，以后的物理學(xué)就在迷茫中走了許多彎路。對(duì)兩種范式的本質(zhì)差異，一般都視為用幾何法還是用解析法的數(shù)學(xué)問(wèn)題。

19世紀(jì)30年代之后，隨著實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的成熟，出現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)物理學(xué)和理論物理學(xué)之區(qū)分；物理學(xué)的理論又分原理理論和構(gòu)造理論兩類。前者是先使用分析法在經(jīng)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)自然過(guò)程的普遍特征（即原理），然后給出各種過(guò)程必須滿足的數(shù)學(xué)形式的判據(jù)，比如牛頓力學(xué)；后者又叫“假說(shuō)—演繹”法，即先確立“想象的原理”（即“假說(shuō)”），然后采用反證法通過(guò)由原理導(dǎo)出的結(jié)論對(duì)原理進(jìn)行證明，給出的內(nèi)容與經(jīng)驗(yàn)所顯示的現(xiàn)象吻合得愈多愈一致，特別是能夠從假說(shuō)來(lái)預(yù)言現(xiàn)象并得到證實(shí)，這種構(gòu)造理論就愈成功。依據(jù)這種分類方法，一般都承認(rèn)17世紀(jì)牛頓的《原理》和惠更斯的《論光》就分別代表了原理理論和構(gòu)造理論。對(duì)這兩種理論劃分的依據(jù)主要在于思維方式，即前者采用分析法而后者采用綜合法。

三、兩類物理客體

牛頓的《原理》和惠更斯的《論光》，從近代物理學(xué)奠基開(kāi)始，兩種截然不同的理論分別傳承為兩種體系，即牛頓范式——原理理論，惠更斯范式——構(gòu)造理論，其本質(zhì)差異不在思維方式和數(shù)學(xué)形式之不同，也不在是采用數(shù)學(xué)方法還是實(shí)驗(yàn)方法之別，而在于研究的客體分屬于根本不同的兩類。

以質(zhì)量對(duì)物體進(jìn)行計(jì)量，并假定質(zhì)量都集中在一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，以相互傳遞力的作用描述運(yùn)動(dòng)，是牛頓范式的核心觀念；非牛頓范式研究的光、熱、電、磁等現(xiàn)象，都不能以質(zhì)量進(jìn)行計(jì)量，最終認(rèn)識(shí)到了這種現(xiàn)象都與“能量”直接相關(guān)，并且以能量取代了力學(xué)概念體系。

而今首當(dāng)其沖應(yīng)該明確的是物理學(xué)根本就不直覺(jué)研究“物質(zhì)”，正象無(wú)法品嘗水果一樣，因?yàn)槎叨际浅橄蟮念惛拍睢Ｎ锢韺W(xué)只研究質(zhì)量、能量、電量、時(shí)間和空間之間的關(guān)系，兩種理論的適用范圍不同，前者是關(guān)于質(zhì)量系統(tǒng)的理論，后者則適用于能量系統(tǒng)。以往不適當(dāng)?shù)匕涯芰空f(shuō)成是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的形式（如“能即運(yùn)動(dòng)”）〔3-526〕，是產(chǎn)生混亂的肇端。現(xiàn)代物理學(xué)已經(jīng)確認(rèn)物理客體分兩類：宇觀上有分立的天球和連續(xù)輻射，微觀上分粒子和場(chǎng)，粒子物理學(xué)分費(fèi)米子和玻色子，理論物理學(xué)稱其為物質(zhì)粒子和相互作用；物理學(xué)理論也分用質(zhì)量計(jì)量和時(shí)空描述、用能量計(jì)量和位形描述兩個(gè)系統(tǒng)。“我們首先把宇宙的物質(zhì)內(nèi)容分成兩個(gè)部分：“物質(zhì)”即諸如夸克、電子和繆介子等粒子，以及“相互作用”諸如引力和電磁力等等”〔4-38〕。當(dāng)代著名物理學(xué)家霍金居然會(huì)說(shuō)出如此不合邏輯的荒唐話，不難看出“物質(zhì)”這個(gè)誤用概念帶來(lái)的混亂是何等嚴(yán)重。

物理客體不能用“物質(zhì)”這個(gè)概念進(jìn)行抽象和概括，而應(yīng)該分為質(zhì)量和能量?jī)蓚€(gè)系統(tǒng)，二者的本質(zhì)差異有3：1、分立和連續(xù)；2、有無(wú)靜質(zhì)量；3、量傳遞時(shí)物理客體僅只振動(dòng)而不發(fā)生運(yùn)動(dòng)方向的位移。確認(rèn)能量系統(tǒng)存在的依據(jù)有5：1、德西特從廣義相對(duì)論場(chǎng)方程得出沒(méi)有物質(zhì)的宇宙時(shí)空解；2、無(wú)限的（負(fù)能電子）海的發(fā)現(xiàn)；3、愛(ài)因斯坦說(shuō)：“依據(jù)廣義相對(duì)論沒(méi)有以太的空間是不可思議的”；4、3K微波背景輻射證明“空間”不空；5、粒子物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)粒子為瞬息億變的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)。

“全〖ZZ(〗空間〖ZZ)〗充滿著相互作用著的各種不同的場(chǎng)”〔2-387〕，這種分布著某種物理量的空間，不同于經(jīng)典物理學(xué)中作為參量的空間。“場(chǎng)從數(shù)學(xué)上表述了能量局域性概念”，“是一個(gè)具有無(wú)窮多自由度的動(dòng)力系統(tǒng)”〔2-353〕。即此可知，一切自然現(xiàn)象雖表現(xiàn)為質(zhì)量系統(tǒng)單元個(gè)體的運(yùn)動(dòng)和變化，動(dòng)變之因卻源于能量系統(tǒng)的作用；而能量系統(tǒng)本身不通過(guò)作用于質(zhì)量系統(tǒng)的效應(yīng)也根本就無(wú)法觀測(cè)。物理學(xué)早已將物理客體分為彌散態(tài)粒子和凝聚態(tài)物體，3K微波輻射發(fā)現(xiàn)之后，就應(yīng)該從分類學(xué)的角度再增添一種連續(xù)態(tài)網(wǎng)絡(luò)；進(jìn)而將彌散態(tài)粒子分為質(zhì)量子和能量子，如此一來(lái)，物理世界圖象就會(huì)變得非常清晰。

物理客體分物體、粒子、網(wǎng)絡(luò)三類，分別用質(zhì)量、電量（或荷質(zhì)比）、能量計(jì)量；人類生活的現(xiàn)實(shí)世界屬于質(zhì)量系統(tǒng)（從天球到原子乃至質(zhì)子、電子），能量系統(tǒng)則是一切運(yùn)動(dòng)變化的動(dòng)力之源；所有的共振態(tài)、復(fù)合態(tài)粒子均屬于能量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)，只有那些穩(wěn)定的能量子才有現(xiàn)實(shí)意義；不同能量子的有序組合構(gòu)成信息（從質(zhì)量系統(tǒng)講，傳遞信息必須有載體，而對(duì)能量系統(tǒng)，信息和載體則合而為一，于此無(wú)暇展開(kāi)討論），可以用于操作質(zhì)量系統(tǒng)的變化和存儲(chǔ)一切自然現(xiàn)象。

小結(jié)：物理客體分兩個(gè)系統(tǒng)三種態(tài)。質(zhì)量系統(tǒng)和能量系統(tǒng)確實(shí)屬于“負(fù)陰而抱陽(yáng)，沖氣以為和”的狀態(tài)；作為兩系統(tǒng)“中介”的彌散態(tài)，是演繹世間萬(wàn)象的“大舞臺(tái)”；何以產(chǎn)生質(zhì)量和電量，是現(xiàn)實(shí)世界存在的最根本機(jī)制。

四、時(shí)間和空間

無(wú)論哲學(xué)還是物理學(xué)，時(shí)間和空間都是一對(duì)非常重要的范疇，同時(shí)又是亙古至今爭(zhēng)論最多直到今天還沒(méi)有取得共識(shí)的兩個(gè)概念。16世紀(jì)之前，基本上沒(méi)有留下多少值得關(guān)注的重要論點(diǎn)；牛頓為了創(chuàng)立完整的力學(xué)體系，不得不提出人類歷史上第一個(gè)時(shí)空構(gòu)架。他認(rèn)為物質(zhì)是在絕對(duì)空間中運(yùn)動(dòng)，時(shí)間不跟任何物質(zhì)對(duì)象相關(guān)、自身等速地在那里流；時(shí)間和空間各自獨(dú)立互不相關(guān)。亦即是說(shuō)時(shí)間和空間僅只是描述運(yùn)動(dòng)的參量。

現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)現(xiàn)則是：“廣義相對(duì)論用空時(shí)結(jié)構(gòu)的幾何性質(zhì)來(lái)表示引力場(chǎng)”〔2-328〕，場(chǎng)不但“是某種物理量的空間分布”，還是“一個(gè)具有無(wú)窮多自由度的動(dòng)力系統(tǒng)”〔2-353〕。很顯然，時(shí)空結(jié)構(gòu)應(yīng)該被理解為改變物體或帶電粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的作用量。

依據(jù)質(zhì)能兩系統(tǒng)結(jié)構(gòu)論看待，即使在牛頓力學(xué)體系中，時(shí)空結(jié)構(gòu)也是作用量而不是描述運(yùn)動(dòng)的參量。比如牛頓力學(xué)的第一號(hào)自然力——重力G=mg，如果沒(méi)有g(shù)作用于m，物體就不會(huì)自由下落，很顯然g是使m自由下落的作用量。如果用電磁作用相類比，g可以被稱為引力場(chǎng)強(qiáng)，其作用效應(yīng)跟電場(chǎng)作用于電量沒(méi)什么兩樣。自從發(fā)現(xiàn)了動(dòng)量和能量守恒之后，牛頓力學(xué)方程基本上已經(jīng)不再使用，足以說(shuō)明牛頓力學(xué)非常片面，能夠溝通三個(gè)領(lǐng)域最基本的物理量只有動(dòng)量和動(dòng)能，根本就不需要力這個(gè)概念。

時(shí)間和空間究竟指什么？答曰：二者分別是對(duì)能量系統(tǒng)單元個(gè)體持續(xù)性和廣延性的計(jì)量，恰如用質(zhì)量計(jì)量物體、用電量計(jì)量帶電粒子那樣。

“空間一時(shí)間未必是一種可以認(rèn)為離開(kāi)物理實(shí)在的實(shí)際客體而獨(dú)立存在的東西。物理客體不是在空間之中，而是這些客體有著空間的廣延性”〔5-112〕。愛(ài)因斯坦如果對(duì)中國(guó)古典哲學(xué)稍有理解，就會(huì)再說(shuō)一句：這些客體還有著時(shí)間的持續(xù)性。這種“物理實(shí)在的實(shí)際客體”即指能量系統(tǒng)而言。

能量系統(tǒng)雖是連續(xù)態(tài)，探究其具體作用時(shí)卻需要量子化。假定其最小單元為h，由ε＝hν＝h/T可知，只要測(cè)出周期T，即可以知道具體的能量值，同理測(cè)出波長(zhǎng)即可知?jiǎng)恿俊９识梢哉f(shuō)時(shí)間和空間是對(duì)能量系統(tǒng)兩種屬性的計(jì)量。

董光璧教授猜想對(duì)于不同的相互作用，應(yīng)該“各有其時(shí)空結(jié)構(gòu)”，是有道理的。用于電動(dòng)力學(xué)的時(shí)空結(jié)構(gòu)已經(jīng)非常成功，“對(duì)于電磁相互作用，相對(duì)論提供的時(shí)空結(jié)構(gòu)和量子論提供的能量結(jié)構(gòu)，既在邏輯上自洽又與經(jīng)驗(yàn)相符”〔2-429〕；而對(duì)于質(zhì)量，發(fā)揮作用的時(shí)空結(jié)構(gòu)有ι2t-2和ιt-1兩種，對(duì)行星的運(yùn)行則有R3/T2＝K。

小結(jié)：時(shí)空不是獨(dú)立的存在，而是用于計(jì)量能量系統(tǒng)屬性的概念構(gòu)架。對(duì)于物體或帶電粒子，不同的時(shí)空結(jié)構(gòu)作用于質(zhì)量和電量可得能量和動(dòng)量；對(duì)于能量系統(tǒng)，只需要用T和λ對(duì)基本單元個(gè)體計(jì)量，即是能量和動(dòng)量。

五、兩種運(yùn)動(dòng)

討論過(guò)物理學(xué)不應(yīng)該使用“物質(zhì)”這個(gè)哲學(xué)范疇，明確了物理客體分質(zhì)量、能量?jī)蓚€(gè)系統(tǒng)，確立了質(zhì)量、電量、能量和時(shí)空是基本的物理量，并且弄清了時(shí)（T）空（λ）可以直接作為計(jì)量能量和動(dòng)量的基本量，不同時(shí)空結(jié)構(gòu)又分別是驅(qū)動(dòng)質(zhì)量或電量的基本作用量之后，還應(yīng)該討論一下運(yùn)動(dòng)形式問(wèn)題。

亞里士多德很早就提出自然運(yùn)動(dòng)和強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)區(qū)分之必要，物理學(xué)界至今都沒(méi)有認(rèn)真對(duì)待。所謂自然運(yùn)動(dòng)，應(yīng)該是不受人的干預(yù)，不準(zhǔn)附加任何人為條件的運(yùn)動(dòng)，比如自由落體、自組織系統(tǒng)的變化和行星運(yùn)轉(zhuǎn)等（下文稱絕對(duì)運(yùn)動(dòng)）；所謂的強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)當(dāng)指人為增添了特設(shè)條件的運(yùn)動(dòng)，比如將物體抬高、擺鐘和日常生活中經(jīng)常發(fā)生的許多運(yùn)動(dòng)。

牛頓力學(xué)除自由落體之外，幾乎都有附加條件，將運(yùn)動(dòng)定義為一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體的位移，運(yùn)動(dòng)的基點(diǎn)建立在物體對(duì)物體的作用（即力）之上，并將物體看作一個(gè)質(zhì)點(diǎn)等，基本上都屬于質(zhì)量系統(tǒng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)現(xiàn)的因果關(guān)系被破壞，基本上都產(chǎn)生于對(duì)絕對(duì)運(yùn)動(dòng)和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用機(jī)制之混淆。

“一個(gè)鐘所處的引力勢(shì)越低（深），它走得越慢，而那里發(fā)出的光在引力勢(shì)較高處去接收就會(huì)發(fā)生紅移”〔5-92〕，亦即是說(shuō)原子鐘在那里發(fā)出的光頻率較小，周期變大。如果是擺鐘，依據(jù)T＝2πL/g，由于g變大，周期就必然變小。兩種鐘的結(jié)果居然完全相反，基于什么原因呢？這就恰好能夠說(shuō)明相對(duì)運(yùn)動(dòng)和絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用機(jī)制不同，顯示的結(jié)果就必然會(huì)適得其反。由于原子鐘的頻率直接決定于能量子的頻率，屬于絕對(duì)運(yùn)動(dòng)；而擺鐘的周期則由作用量g與彈性勢(shì)的平衡決定，屬于相對(duì)運(yùn)動(dòng)，g變大時(shí)相對(duì)而言等于固定不變的彈性勢(shì)變小，故而鐘的周期亦隨之變小。“量子理論和每一種合理的真實(shí)世界觀念都沖突”〔6-127〕；“量子力學(xué)改變了古典物理學(xué)的因果觀和實(shí)在論”〔2-328〕。這些觀念產(chǎn)生于發(fā)現(xiàn)了絕對(duì)運(yùn)動(dòng)和相對(duì)運(yùn)動(dòng)效果迥異，感到困惑的原因是沒(méi)有樹(shù)立起時(shí)間和空間“不再是事件在其中發(fā)生的被動(dòng)的背景”，“相反的，它們現(xiàn)在成為動(dòng)力學(xué)的量”〔4-53〕，根源在于沒(méi)有突破“物質(zhì)”一元論的樊籬。

問(wèn)起廣義相對(duì)論場(chǎng)方程的意義，通常的回答是：“物質(zhì)和能量要使時(shí)空向其自身彎曲”〔4-60〕，反過(guò)來(lái)彎曲時(shí)空的曲率又決定著物體運(yùn)動(dòng)的路徑。這種表述本來(lái)存在一個(gè)因果互易的邏輯循環(huán)，只需要將誤用概念“物質(zhì)”去掉，就變成了非常明晰的單因（能量）決定單果（質(zhì)量運(yùn)動(dòng)路徑）的關(guān)系。再如“勢(shì)函數(shù)V表示質(zhì)量系統(tǒng)對(duì)空間任意點(diǎn)的引力作用”〔2-361〕，實(shí)質(zhì)上則是勢(shì)函數(shù)表示任意時(shí)空點(diǎn)對(duì)質(zhì)量的趨動(dòng)作用。作用和被作用的因果關(guān)系弄顛倒的原因，許多都出在用相對(duì)運(yùn)動(dòng)的觀念去解釋絕對(duì)運(yùn)動(dòng)；產(chǎn)生這種觀念的根源又非常久遠(yuǎn)和牢固，先是哲學(xué)上把物質(zhì)說(shuō)成第一性，繼而近代科學(xué)一開(kāi)始就決定只研究屬于第一性的質(zhì)量和重量，外加擔(dān)心宗教神學(xué)找麻煩，所有物理學(xué)理論就都必須把物質(zhì)或質(zhì)量說(shuō)成是運(yùn)動(dòng)變化的起因。依據(jù)兩系統(tǒng)結(jié)構(gòu)論，動(dòng)因僅來(lái)源于能量系統(tǒng)。

宇觀上的星體都是絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，很早很早之前就受到許多哲人的關(guān)注，他們的不少觀點(diǎn)由于跟相對(duì)運(yùn)動(dòng)的理論不合，都受到了冷遇。歐拉認(rèn)為“一切物理過(guò)程都是以太與物質(zhì)相互作用的結(jié)果”〔2-180〕，歐多克斯認(rèn)為“日、月和行星分別固定在想象的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的天球上，星體本身不動(dòng)，它們隨著天球運(yùn)動(dòng)”〔2-51〕，笛卡爾的觀點(diǎn)更明確：“宇宙空間充滿媒質(zhì)的旋渦運(yùn)動(dòng)，天體被媒質(zhì)的旋渦推動(dòng)”〔2-145〕；最直觀形象的描述莫過(guò)于那個(gè)陰陽(yáng)互動(dòng)的太極圖，那是華夏先民無(wú)數(shù)代人仰觀俯察智慧的結(jié)晶。天空中所有星系或星系團(tuán)無(wú)不都是一個(gè)渦旋，其中不少渦旋的中心根本就找不到質(zhì)量（被稱為質(zhì)量丟失的暗物質(zhì)）。很顯然這些渦旋都是能量積累形成的畸變時(shí)空，那些特定的R3/2＝K的不同旋線上，都可能會(huì)有星體在做自然運(yùn)動(dòng)，根本就不需要什么引力作為向心力，自然也就沒(méi)有必要去找切線力的源。

易學(xué)中雖說(shuō)沒(méi)有“自組織”這個(gè)詞，王船山卻早就講清了自組織的作用機(jī)制。“陽(yáng)變陰合，乘機(jī)而為動(dòng)靜”，“二氣之動(dòng)，交感而生，凝滯而成物我之萬(wàn)象”，如果將質(zhì)量子和能量子類比為陰陽(yáng)，這種說(shuō)法還滿有道理的。

小結(jié)：運(yùn)動(dòng)有相對(duì)和絕對(duì)之別。因果關(guān)系被破壞的原因大都生之于用相對(duì)運(yùn)動(dòng)的理論去解釋絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，根源在于物質(zhì)一元論不能作為物理學(xué)的哲學(xué)基礎(chǔ)。

六、唯物宇宙觀

科學(xué)思想作為文化的一部分，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)世界各地都是沿著自己的傳統(tǒng)在發(fā)展；從16世紀(jì)開(kāi)始，隨著西方殖民主義的掠奪，希臘傳統(tǒng)的科學(xué)逐漸傳播到世界各地。如今所說(shuō)的近代科學(xué)，主要指希臘科學(xué)傳統(tǒng)的擴(kuò)展，其間也不乏阿拉伯、中國(guó)和印度等地科學(xué)成果的積累。物理學(xué)思想的發(fā)展在很大程度上跟古希臘哲學(xué)有著非常密切的關(guān)系，古希臘哲學(xué)的自然觀主張人與自然分離。

在古希臘文化傳統(tǒng)中，從公元1世紀(jì)基督教創(chuàng)立開(kāi)始，就出現(xiàn)了理性和信仰、哲學(xué)和神學(xué)的紛爭(zhēng)，科學(xué)思想的發(fā)展亦被打上深深的烙印。基督教成為國(guó)教之后，“知識(shí)服從信仰”成為教會(huì)的基本準(zhǔn)則之一，于是就有人提出“學(xué)問(wèn)來(lái)源于經(jīng)驗(yàn)”與之抗衡。

基督教創(chuàng)立不太久，某些護(hù)教派發(fā)現(xiàn)那些愚昧貧乏的教義抵抗不住古希臘、羅馬文化，特別是哲學(xué)，就開(kāi)始從古希臘、羅馬哲學(xué)中尋找為教義辯護(hù)的依據(jù)，從而發(fā)展出貌似科學(xué)的神學(xué)，進(jìn)而宣布真正的哲學(xué)和真正的宗教是同一的和信仰先于理性的原則。中世紀(jì)的歐洲幾乎一切學(xué)術(shù)都在宗教神學(xué)的桎梏之下，自然科學(xué)也不例外，布魯諾被活活燒死，伽利略遭受終生監(jiān)禁，都因?yàn)樗麄兊睦碚搶?duì)神學(xué)不利。

唯物主義宇宙觀針對(duì)信仰先于理性提出物質(zhì)第一性、意識(shí)第二性，自然科學(xué)總算找到了哲學(xué)基礎(chǔ)。由于近代科學(xué)確定只研究屬于第一性的質(zhì)量和重量，而不研究與感覺(jué)有關(guān)的第二性，即把意識(shí)范疇留給宗教，總算爭(zhēng)得了一席之地。當(dāng)我們立足于現(xiàn)代科學(xué)的成果和困惑，去反思物理學(xué)發(fā)展的歷史時(shí)發(fā)現(xiàn)，把物質(zhì)和意識(shí)的關(guān)系視為全部、特別是近代哲學(xué)重大基本問(wèn)題的唯物主義哲學(xué)，根本就不能作為物理學(xué)的理論基礎(chǔ)。為了從神學(xué)桎梏下掙脫出來(lái)，選擇第一性、第二性之分的哲學(xué)雖說(shuō)必要，終歸總逃不掉為臨時(shí)應(yīng)付而“舉債”付出更高的代價(jià)。

物質(zhì)和意識(shí)對(duì)立，對(duì)立的雙方是自然和人，這是古希臘自然與人分離自然觀的延續(xù)。這種哲學(xué)適用的范圍應(yīng)該是人天系統(tǒng)，即探討的中心課題是人與自然的關(guān)系；而物理學(xué)則屬于純客觀地探討自然界的秩序和原理的學(xué)問(wèn)，亦即是說(shuō)它只研究物質(zhì)和物質(zhì)之間的聯(lián)系、相互作用和運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律等問(wèn)題，絲毫不涉及物質(zhì)與意識(shí)關(guān)系的內(nèi)容。故而我們認(rèn)為，唯物主義宇宙觀雖說(shuō)使物理學(xué)擺脫了宗教神學(xué)的束縛，而成為一門獨(dú)立的學(xué)科，卻不能做為物理學(xué)的哲學(xué)基礎(chǔ)。

自然界是一個(gè)有機(jī)整體，要探討其運(yùn)動(dòng)變化的規(guī)律，就不應(yīng)該將所有的物理客體用“物質(zhì)”一個(gè)概念概括。因?yàn)樽兓荒馨l(fā)生在至少兩種客體之間，如MN和NM；而MM則是永遠(yuǎn)無(wú)法觀測(cè)的。

“科學(xué)史界越來(lái)越多的學(xué)者認(rèn)識(shí)到，站在現(xiàn)代科學(xué)的立場(chǎng)尋找歷史來(lái)龍去脈的做法有誤入歧途的危險(xiǎn)，轉(zhuǎn)而采取從原來(lái)的境況中重新闡釋科學(xué)思想”〔7-2〕，不少人發(fā)現(xiàn)了《周易》中保留著自然學(xué)的原初形式，可以為科學(xué)發(fā)展提供有益的哲學(xué)啟迪。本人沿著這條進(jìn)路摸索多年，學(xué)習(xí)探尋的心得是，物理學(xué)只有依據(jù)兩系統(tǒng)結(jié)構(gòu)論的自然觀，才可以討論變與不變。

易以道陰陽(yáng)；萬(wàn)物負(fù)陰而抱陽(yáng)，沖氣以為和；陰變陽(yáng)，陽(yáng)變陰，其變無(wú)窮；陽(yáng)變陰合，乘機(jī)而為動(dòng)靜；二氣之動(dòng)，交感而生，凝滯而成物我之萬(wàn)象——僅依據(jù)上述五句富涵哲理的格言，對(duì)物質(zhì)、時(shí)間、空間、運(yùn)動(dòng)和因果關(guān)系等重要概念做一些簡(jiǎn)要的剖析，就可以理出一條新的思路。如果依據(jù)兩系統(tǒng)結(jié)構(gòu)論，對(duì)物理學(xué)的概念和理論進(jìn)行一次新的整合與梳理，極有可能會(huì)將物理學(xué)帶出當(dāng)前的困境。不當(dāng)之處，敬請(qǐng)各位師長(zhǎng)、同仁指正。

參考書目：

1、朱伯昆主編《國(guó)際易學(xué)研究》第三輯，華夏出版社1997年版

2、董光璧等著《世界物理學(xué)史》吉林教育出版社1994年版

3、《馬克思恩格斯選集》第三卷人民出版社1972年版

4、(英)霍金著《霍金講演錄》湖南科技出版社1995年版

5、倪光炯等著《近代物理》上海科技出版社1979年版

第4篇：物理學(xué)論文范文

一、形象思維中的形象淡漠

形象思維在初中學(xué)生的物理學(xué)習(xí)中起著極為重要的作用。如果學(xué)生對(duì)特定條件下的物理現(xiàn)象和過(guò)程，在頭腦中沒(méi)有建立起正確的物理形象，不會(huì)利用物理形象進(jìn)行思維，就難以把文字?jǐn)⑹觥?shù)學(xué)表達(dá)式和現(xiàn)實(shí)過(guò)程聯(lián)系起來(lái)，也就難以正確地進(jìn)行分析、推理、判斷等邏輯思維活動(dòng)。例如：學(xué)生頭腦中因?yàn)闆](méi)有物質(zhì)原子結(jié)構(gòu)的初級(jí)模型的正確形象和電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程的正確圖景，則對(duì)于摩擦起電的理解、對(duì)于電的中和的理解、對(duì)于帶正電與帶負(fù)電的理解都產(chǎn)生了困難；又因?yàn)閷W(xué)生頭腦中沒(méi)有建立起光線的鮮明正確形象，沒(méi)有建立起光的直線傳播的物理圖景，就難以理解和分析影子形成、小孔成像等許多具體的物理問(wèn)題。

二、因果思維條件的制約

事物的因果聯(lián)系總是受著條件制約的。對(duì)條件的認(rèn)識(shí)是一種較復(fù)雜的思維過(guò)程，一些思維能力不強(qiáng)的學(xué)生難于進(jìn)行這類思維；對(duì)教材不理解或理解不透的學(xué)生也無(wú)法對(duì)一些條件進(jìn)行分析和選用，從而使得在有條件關(guān)系的習(xí)題面前一些學(xué)生顯得無(wú)能為力。如關(guān)于功的定義及計(jì)算方法，絕大多數(shù)學(xué)生都能流暢地表達(dá)出來(lái)，但解答具體問(wèn)題時(shí)，很多學(xué)生又往往不自覺(jué)地把“在力的方向上”這一限制條件拋在腦后，從而出現(xiàn)錯(cuò)誤。

三、逆向思維不知反其道而行之

逆向思維是從對(duì)立的角度去考慮問(wèn)題。逆向思維解題的顯著特點(diǎn)就是以未知為起點(diǎn)，運(yùn)用有關(guān)概念、定律、定理找出有關(guān)物理量方面的聯(lián)系，層層推理，確定解題路線的分析途徑。由于受平時(shí)大量的從已知到未知解題方法的思維定勢(shì)的影響，加之有的教師沒(méi)有注意進(jìn)行逆向思維的訓(xùn)練和能力的培養(yǎng)，很多學(xué)生不善于甚至不知道運(yùn)用逆向推理、逆向論證、逆向分析。如一半以上的學(xué)生總認(rèn)為拋出去的物體受到重力和拋力共兩個(gè)力的作用，其原因除受“拋”字的干擾外，更主要的是不善于進(jìn)行逆向分析或逆向論證，假如拋力存在，這個(gè)拋力的施力物體是誰(shuí)呢？反過(guò)來(lái)想一想問(wèn)題就迎刃而解了。

四、比較思維中的操作不當(dāng)

比較思維是初中物理學(xué)習(xí)中最常見(jiàn)的一種思維方式，按理說(shuō)初中學(xué)生應(yīng)能較好的掌握比較思維的方法進(jìn)行比較推理、比較分析、比較論證。但實(shí)際情況并非如此，調(diào)查表明近一半的學(xué)生在比較思維中不善于通過(guò)比較來(lái)認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)，有的完全不理解兩種事物的可比性，有的不理解比較的一般作用在解題中的特殊作用，不善比較兩種事物的共性和個(gè)性，不善于舍同求異或舍異求同。如回答直流發(fā)電機(jī)與交流發(fā)電機(jī)在主要結(jié)構(gòu)上有何不同時(shí)，很多學(xué)生先直接回答直流發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)以后，再回答交流發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)，而不去比較兩者在結(jié)構(gòu)上的差異。同樣，有相當(dāng)多的學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中不能區(qū)分相鄰、相近的物理概念、物理量等。

如壓力和壓強(qiáng)，有用功、額外功和總功，功和功率，功率和機(jī)構(gòu)效率，左手定則和右手定則等。

五、思維定勢(shì)導(dǎo)致思維嵌塞

第5篇：物理學(xué)論文范文

一、21世紀(jì)物理學(xué)的幾個(gè)活躍領(lǐng)域

蒸蒸日上的凝聚態(tài)物理學(xué)

自從80年代中期發(fā)現(xiàn)了所謂高臨界溫度超導(dǎo)體以來(lái)，世界上對(duì)這種應(yīng)用潛力很大的新材料的研究熱情和樂(lè)觀情緒此起彼伏，時(shí)斷時(shí)續(xù)。這種新材料能在液氮溫區(qū)下傳導(dǎo)電流而沒(méi)有阻抗。高臨界溫度超導(dǎo)材料的研究仍是今后凝聚態(tài)物理學(xué)中活躍的領(lǐng)域之一。目前，許多國(guó)家的科學(xué)工作者仍在爭(zhēng)分奪秒，繼續(xù)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，向更高溫區(qū)，甚至室溫溫區(qū)超導(dǎo)材料的研究和應(yīng)用努力。可以預(yù)計(jì)，這個(gè)勢(shì)頭今后也不會(huì)減弱，此外，高臨界溫度的超導(dǎo)材料的機(jī)械性能、韌性強(qiáng)度和加工成材工藝也需進(jìn)一步提高和解決。科學(xué)家們預(yù)測(cè)，21世紀(jì)初，這些技術(shù)問(wèn)題可以得到解決并將有廣泛的應(yīng)用前景，有可能會(huì)引起一場(chǎng)新的工業(yè)革命。超導(dǎo)電機(jī)、超導(dǎo)磁懸浮列車、超導(dǎo)船、超導(dǎo)計(jì)算機(jī)等將會(huì)面向市場(chǎng)，屆時(shí)，世界超導(dǎo)材料市場(chǎng)可望達(dá)到2000億美元。

由不同材料的薄膜交替組成的超晶格材料可望成為新一代的微電子、光電子材料。超晶格材料誕生于20世紀(jì)70年代末，在短短不到30年的時(shí)間內(nèi)，已逐步揭示出其微觀機(jī)制和物理圖像。目前已利用半導(dǎo)體超晶格材料研制成許多新器件，它可以在原子尺度上對(duì)半導(dǎo)體的組分摻雜進(jìn)行人工“設(shè)計(jì)”，從而可以研究一般半導(dǎo)體中根本不存在的物理現(xiàn)象，并將固態(tài)電子器件的應(yīng)用推向一個(gè)新階段。但目前對(duì)于其他類型的超晶格材料的制備尚需做進(jìn)一步的努力。一些科學(xué)家預(yù)測(cè)，下一代的電子器件可能會(huì)被微結(jié)構(gòu)器件替代，從而可能會(huì)帶來(lái)一場(chǎng)電子工業(yè)的革命。微結(jié)構(gòu)物理的研究還有許多新的物理現(xiàn)象有待于揭示。21世紀(jì)可能會(huì)碩果累累，它的前景不可低估。

近年來(lái)，兩種與磁阻有關(guān)的引起人們強(qiáng)烈興趣的現(xiàn)象就是所謂的巨磁阻和超巨磁阻現(xiàn)象。一般磁阻是物質(zhì)的電阻率在磁場(chǎng)中會(huì)發(fā)生輕微的變化，而巨磁和超巨磁可以是幾倍或數(shù)千倍的變化。超巨磁現(xiàn)象中令人吃驚的是，在很強(qiáng)的磁場(chǎng)中某些絕緣體會(huì)突變?yōu)閷?dǎo)體，這種原因尚不清楚，就像高臨界溫度超導(dǎo)材料超導(dǎo)性的原因難以捉摸一樣。目前，巨磁和超巨磁實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的主要障礙是強(qiáng)磁場(chǎng)和低溫的要求，預(yù)計(jì)下世紀(jì)初在這方面會(huì)有很大的進(jìn)展，并會(huì)有誘人的應(yīng)用前景。

可以預(yù)計(jì)，新材料的發(fā)展是21世紀(jì)凝聚態(tài)物理學(xué)研究重要的發(fā)展方向之一。新材料的發(fā)展趨勢(shì)是：復(fù)合化、功能特殊化、性能極限化和結(jié)構(gòu)微觀化。如，成分密度和功能不均勻的梯度材料；可隨空間時(shí)間條件而變化的智能材料；變形速度快的壓電材料以及精細(xì)陶瓷材料等都將成為下世紀(jì)重要的新材料。材料專家預(yù)計(jì)，21世紀(jì)新材料品種可能突破100萬(wàn)種。

等離子體物理與核聚變

海水中含有大量的氫和它的同位素氘和氚。氘既重氫，氧化氘就是重水，每一噸海水中含有140克重水。如果我們將地球海水中所有的氘核能都釋放出來(lái)，那么它所產(chǎn)生的能量足以提供人類使用數(shù)百億年。但氘和氚的原子核在高溫下才能聚合起來(lái)釋放能量，這個(gè)過(guò)程稱為熱核反應(yīng)，也叫核聚變。

核聚變反應(yīng)的溫度大約需要幾億度，在這樣高的溫度上，氘氚混合燃料形成高溫等離子體態(tài)，所以等離子體物理是核聚變反應(yīng)的理論基礎(chǔ)。1986年美國(guó)普林斯頓的核聚變研究取得了令人鼓舞的成績(jī)，他們?cè)赥FTR實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行的超起動(dòng)放電達(dá)到20千電子伏，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了“點(diǎn)火”要求。1991年11月在英國(guó)卡拉姆的JET實(shí)驗(yàn)裝置上首次成功地進(jìn)行了氘氚等離子體聚變?cè)囼?yàn)。在圓形圈內(nèi)，2億度的溫度下，氘氚氣體相遇爆炸成功，產(chǎn)生了200千瓦的能量，雖然只維持了1.3秒，但這為人類探索新能源——核聚變能的實(shí)現(xiàn)邁進(jìn)了一大步。這是90年代核能研究最有突破性的工作。但目前核聚變反應(yīng)距實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)大的距離，技術(shù)上尚有許多難題需要解決，如怎樣將等離子加熱到如此高的溫度？高溫等離子體不能與盛裝它的容器壁相接觸，否則等離子體要降溫，容器也會(huì)被燒環(huán)，這就是如何約束問(wèn)題。21世紀(jì)初有可能在該領(lǐng)域的研究工作中有所突破。

納米技術(shù)向我們走來(lái)

所謂納米技術(shù)就是在10[-9]米（即十億分之一米）水平上，研究應(yīng)用原子和分子現(xiàn)象及其結(jié)構(gòu)信息的技術(shù)。納米技術(shù)的發(fā)展使人們有可能在原子分子量級(jí)上對(duì)物質(zhì)進(jìn)行加工，制造出各種東西，使人類開(kāi)始進(jìn)入一個(gè)可以在納米尺度范圍，人為設(shè)計(jì)、加工和制造新材料、新器件的時(shí)代。粗略的分，納米技術(shù)可分為納米物理、納米化學(xué)、納米生物、納米電子、納米材料、納米機(jī)械和加工等幾方面。

納米材料具有常規(guī)材料所不具備的反常特性，如它的硬度、強(qiáng)度，韌性和導(dǎo)電性等都非常高，被譽(yù)為“21世紀(jì)最有前途的材料”。美國(guó)一研究機(jī)構(gòu)認(rèn)為：任何經(jīng)營(yíng)材料的企業(yè)，如果現(xiàn)在還不采取措施研究納米材料的開(kāi)發(fā)，今后勢(shì)必會(huì)處于競(jìng)爭(zhēng)的劣勢(shì)。

納米電子是納米技術(shù)與電子學(xué)的交叉形成的一門新技術(shù)。它是以研究納米級(jí)芯片、器件、超高密度信息存儲(chǔ)為主要內(nèi)容的一門新技術(shù)。例如，目前超高密度信息存儲(chǔ)的最高存儲(chǔ)密度為10[12]畢特／平方厘米，其信息儲(chǔ)存量為常規(guī)光盤的10[6]倍。

納米機(jī)械和加工，也稱為分子機(jī)器，它可以不用部件制造幾乎無(wú)任何縫隙的物體，它每秒能完成幾十億次操作，可以做人類想做的任何事情，可以制造出人類想得到的任何產(chǎn)品。目前采用分子機(jī)器加工已研制出世界上最小的（米粒大小）蒸汽機(jī)、微型汽車、微型發(fā)電機(jī)、微型馬達(dá)、微型機(jī)器人和微型手術(shù)刀。微型機(jī)器人可進(jìn)入血管清理血管壁上的沉積脂肪，殺死癌細(xì)胞，修復(fù)損壞的組織和基因。微型手術(shù)刀只有一根頭發(fā)絲的百分之一大小，可以不用開(kāi)胸破腹就能完成手術(shù)。21世紀(jì)的生物分子機(jī)器將會(huì)出現(xiàn)可放在人腦中的納米計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，并且有自身復(fù)制的能力。人類還有可能制造出新的智能生命和實(shí)現(xiàn)物種再構(gòu)。

“無(wú)限大”和“無(wú)限小”系統(tǒng)物理學(xué)

“無(wú)限大”和“無(wú)限小”系統(tǒng)物理學(xué)是當(dāng)今物理學(xué)發(fā)展的一個(gè)非常活躍的領(lǐng)域。天體物理和宇宙物理學(xué)就屬于“無(wú)限大”系統(tǒng)物理學(xué)的范疇，它從早期對(duì)太陽(yáng)系的研究，逐步發(fā)展到銀河系，直到對(duì)整個(gè)宇宙的研究。熱大爆炸宇宙模型作為本世紀(jì)后半葉自然科學(xué)中四大成就之一是當(dāng)之無(wú)愧的。利用該模型已經(jīng)成功地解釋宇宙觀測(cè)的最新結(jié)果。如宇宙膨脹，宇宙年齡下限，宇宙物質(zhì)的層次結(jié)構(gòu)，宇宙在大尺度范圍是各向同性等重要結(jié)果。可以說(shuō)具有暴脹機(jī)制的熱大爆炸宇宙模型已為現(xiàn)代宇宙學(xué)奠定了一定的基礎(chǔ)。但是到目前為止，關(guān)于宇宙的起源問(wèn)題仍沒(méi)有得到解決，暴脹宇宙論也并非十全十美，事實(shí)上想一次就能得到一個(gè)十分完善的宇宙理論是很困難的，這還有待于進(jìn)一步的努力和探索。

“無(wú)限大”系統(tǒng)物理學(xué)還有兩個(gè)比較重要的問(wèn)題是“類星體”和“暗物質(zhì)”。“類星體”是1961年發(fā)現(xiàn)的，一個(gè)類星體發(fā)出的光相當(dāng)于幾千個(gè)星云，而每個(gè)星云相當(dāng)于1萬(wàn)億個(gè)太陽(yáng)所發(fā)出的光，所以對(duì)類星體的研究具有十分重大的意義。60年代末，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)一個(gè)編號(hào)為3C271的類星體，一天之內(nèi)它的能量增加了一倍，到底是什么原因使它的能量增加如此迅速？有待于21世紀(jì)去解決。“暗物質(zhì)”是一種具有引力，看不見(jiàn)，什么光也不發(fā)射的物質(zhì)。宇宙中百分之九十以上的物質(zhì)是所謂的“暗物質(zhì)”，這種“暗物質(zhì)”到底是什么？我們至今仍不清楚，也有待于下世紀(jì)去解決。

原子核物理和粒子物理學(xué)則屬于“無(wú)限小”系統(tǒng)物理學(xué)的范疇，它從早期對(duì)原子和原子核的研究，逐步發(fā)展到對(duì)粒子的研究。粒子主要包括強(qiáng)子（中子、質(zhì)子、超子、л介子、K介子等）、輕子（電子、μ子、τ輕子等）和媒介子（光子、膠子等）。強(qiáng)子是對(duì)參與強(qiáng)相互作用粒子的總稱，其數(shù)量幾乎占粒子種類的絕大部分；輕子是參與弱相互作用和電磁相互作用的，它們不參與強(qiáng)相互作用；而媒介子是傳遞相互作用的。目前，人們已經(jīng)知道參與強(qiáng)相互作用的粒子都是由更小的粒子“夸克”組成的，但是至今不能把單個(gè)“夸克”分離出來(lái)，也沒(méi)有觀察到它們可以自由地存在。為什么“夸克”獨(dú)立不出來(lái)呢？還有一個(gè)不能解釋的問(wèn)題是“非對(duì)稱性”，目前我們已有的定理都是對(duì)稱的，可是世界是非對(duì)稱的，這是一個(gè)有待于解決的矛盾。尋找獨(dú)立的夸克和電弱統(tǒng)一理論預(yù)言的、導(dǎo)致對(duì)稱性自發(fā)破缺的H粒子、解釋“對(duì)稱”與“非對(duì)性”的矛盾，是21世紀(jì)粒子物理學(xué)研究的前沿課題之一。

從表面上看“無(wú)限大”系統(tǒng)物理學(xué)與“無(wú)限小”系統(tǒng)物理學(xué)似無(wú)必然的聯(lián)系。其實(shí)不然，宇宙和天體物理學(xué)家利用廣義相對(duì)論來(lái)描述引力和宇宙的“無(wú)限大”結(jié)構(gòu)，即可觀察的宇宙范圍；而粒子物理學(xué)家則利用量子力學(xué)來(lái)處理一些“無(wú)限小”微觀區(qū)域的現(xiàn)象。其實(shí)宇宙系統(tǒng)與原子系統(tǒng)在某些方面有著驚人的相似性。預(yù)計(jì)21世紀(jì)“無(wú)限大”系統(tǒng)物理學(xué)將會(huì)與“無(wú)限小”系統(tǒng)物理學(xué)結(jié)合得更加緊密，即宏觀宇宙物理學(xué)和微觀粒子物理學(xué)整體聯(lián)系起來(lái)。熱大爆炸宇宙模型就是這種結(jié)合的典范，實(shí)際上該模型是在粒子物理學(xué)中弱電統(tǒng)一理論的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。可以預(yù)計(jì)，這種結(jié)合對(duì)科技發(fā)展和應(yīng)用都會(huì)產(chǎn)生巨大的影響。

二、跨世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

科學(xué)技術(shù)能否取得重大突破的關(guān)鍵取決于基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展。所以，首先必須重視基礎(chǔ)科學(xué)的研究，不能忽視更不能簡(jiǎn)單地以當(dāng)時(shí)基礎(chǔ)科學(xué)成果是否有用來(lái)衡量其價(jià)值。相對(duì)論和量子力學(xué)建立時(shí)好像與其他學(xué)科和日常生活無(wú)關(guān)，直到20世紀(jì)中期相對(duì)論和量子力學(xué)在許多科學(xué)領(lǐng)域中引起深刻的變革才引起人們的足夠重視。可以說(shuō)，20世紀(jì)幾乎所有的重大科技突破，像原子能、半導(dǎo)體、激光、計(jì)算機(jī)等，都是因?yàn)橛辛讼鄬?duì)論和量子力學(xué)才得以實(shí)現(xiàn)。可以說(shuō)，沒(méi)有基礎(chǔ)科學(xué)就沒(méi)有科學(xué)技術(shù)、社會(huì)和人類的發(fā)展。

20世紀(jì)重大科技成果的成功經(jīng)驗(yàn)證明，不同學(xué)科間的互相交叉、配合和滲透是產(chǎn)生新的發(fā)明與發(fā)現(xiàn)，解釋新現(xiàn)象，取得科學(xué)突破的關(guān)鍵條件之一。例如，核物理與軍事技術(shù)的交叉產(chǎn)生了原子彈；半導(dǎo)體物理與計(jì)算技術(shù)的交叉產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)。可以預(yù)計(jì)，21世紀(jì)待人類掌握核聚變能的那一天，一定是核物理、等離子體物理、凝聚態(tài)物理和激光技術(shù)等學(xué)科的交叉和配合的結(jié)果。這也是21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)之一。

第6篇：物理學(xué)論文范文

1、物理學(xué)中蘊(yùn)含的哲學(xué)思想

物理學(xué)和哲學(xué)相互促進(jìn)相互發(fā)展，物理學(xué)為哲學(xué)思想的建立提供了事實(shí)依據(jù)，哲學(xué)對(duì)物理學(xué)的發(fā)展具有指導(dǎo)作用。物理學(xué)的教學(xué)過(guò)程就是以觀察和試驗(yàn)為基礎(chǔ)，進(jìn)行科學(xué)的分析和抽象，歸納得到規(guī)律性的認(rèn)識(shí)，然后再把規(guī)律運(yùn)用到實(shí)踐中去，正是實(shí)踐——理論——再實(shí)踐的辯證唯物主義的認(rèn)識(shí)論。

1.1、物理教學(xué)要使學(xué)生樹(shù)立辯證的思想，學(xué)會(huì)“一分為二”的看問(wèn)題。但是物理學(xué)畢竟與哲學(xué)不同，教學(xué)中不能刻意去追求，應(yīng)該蘊(yùn)辯證法于教學(xué)過(guò)程中。如在教學(xué)《導(dǎo)體和絕緣體》一節(jié)時(shí)，教師一開(kāi)始可以創(chuàng)設(shè)情景設(shè)置如下疑問(wèn)：能否用塑料做導(dǎo)線的芯？然后指導(dǎo)學(xué)生圍繞這一問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究那些物體容易導(dǎo)電，那些物體不容易導(dǎo)電。從而學(xué)生把物體分成兩類：導(dǎo)體和絕緣體。此時(shí)要提示學(xué)生課堂一開(kāi)始提出的疑問(wèn)，學(xué)生自然會(huì)明白塑料是絕緣體，不能做導(dǎo)線的芯。然后教師演示玻璃達(dá)到紅熾狀態(tài)導(dǎo)電的實(shí)驗(yàn)，得出絕緣體和導(dǎo)體沒(méi)有絕對(duì)界限，條件改變了絕緣體就可以導(dǎo)電了，再問(wèn)塑料能否做導(dǎo)線的芯？學(xué)生自然有了更深的認(rèn)識(shí)。再介紹壓電陶瓷、導(dǎo)電塑料等新型的導(dǎo)電材料。這樣在潛移默化中滲透了辯證的思想，而且還能激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈熱求知欲，有助于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

1.2、“對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律”是宇宙中的根本規(guī)律，也必然存在于許多物理過(guò)程中，因此在中學(xué)物理教學(xué)過(guò)程中要注重滲透這一觀點(diǎn)。例如關(guān)于水的蒸發(fā)，其實(shí)質(zhì)是水的液氣兩態(tài)的轉(zhuǎn)變過(guò)程，既存在著水轉(zhuǎn)變成水蒸氣的過(guò)程，又同時(shí)存在著水蒸氣轉(zhuǎn)變成水的過(guò)程，如果前者占優(yōu)勢(shì)，則水轉(zhuǎn)變?yōu)樗魵猓绻笳哒純?yōu)勢(shì)，則水蒸氣轉(zhuǎn)變成為水。如果兩種過(guò)程呈均衡之勢(shì)，則系統(tǒng)中水和水蒸氣共存，并且處于動(dòng)態(tài)平衡之中。在再如作用力和反作用力，也體現(xiàn)著“對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律”。如果學(xué)生具備了這一思想，就會(huì)正確認(rèn)識(shí)力的作用是相互的。教學(xué)過(guò)程中如果只簡(jiǎn)單的講授知識(shí)，而不去挖掘其蘊(yùn)含的“對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律”，就無(wú)法使學(xué)生領(lǐng)會(huì)到物理現(xiàn)象發(fā)展和變化的過(guò)程。忽略了過(guò)程只看結(jié)果，就違背了物理學(xué)的認(rèn)知規(guī)律。

1.3、事物是普遍聯(lián)系的這一哲學(xué)思想，推動(dòng)了物理學(xué)的研究與發(fā)展，哲學(xué)的思想對(duì)物理學(xué)的研究起著指導(dǎo)作用。例如：冥王星的發(fā)現(xiàn)就是基于萬(wàn)有引力定律，定律認(rèn)為力的作用是相互的，事物之間是普遍聯(lián)系的，當(dāng)科學(xué)家們觀測(cè)到海王星的實(shí)際運(yùn)行軌道與用萬(wàn)有引力定律計(jì)算出的軌道不符時(shí)，大膽推測(cè)了太陽(yáng)系還存在著第九顆星星。再如：能量守恒定律的學(xué)習(xí)，空中勻速下降的降落傘，豎直下落的乒乓球，最后都靜止在地面上，他們的機(jī)械能都消失了嗎？基于事物是普遍聯(lián)系的認(rèn)識(shí)，才能知道能量可以相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律。

2、物理學(xué)中的等效思想

等效即效果相等，它是理解物理概念和規(guī)律，解決物理問(wèn)題的重要方法。

2.1、運(yùn)用等效法可以加強(qiáng)對(duì)物理概念和規(guī)律的理解。合力的概念是一個(gè)力的作用效果與幾個(gè)力的作用效果相等，那么這個(gè)力就是這幾個(gè)力的合力。這是最具代表性的等效，因此在教學(xué)時(shí)只要引導(dǎo)學(xué)生用等效的思想去理解合力及力的合成，就會(huì)收到意想不到的效果。從而對(duì)后面學(xué)習(xí)的浮力——等效于壓力差，也就會(huì)迎刃而解了。另外，質(zhì)點(diǎn)和剛體也是等效思想在物理學(xué)中的具體體現(xiàn)。可見(jiàn)等效在物理學(xué)中是非常重要的一種思想和方法。

2.2、等效的方法可以將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化。在電學(xué)中就可以用等效電阻將復(fù)雜的混聯(lián)電路簡(jiǎn)化。例如下圖:已知R1=8ΩR2=2ΩR3=2ΩR4=4Ω；求總電阻。

我們就可以用等效的想法求出最后R=4Ω。

再如，下面這道物理競(jìng)賽試題：在一個(gè)半徑為R，密度為ρ的均勻的薄鐵片上，挖去一個(gè)半徑為r的圓，并且小圓與大圓相內(nèi)切，請(qǐng)找出剩余部分的中心的位置。此題看上去無(wú)從著手，但是用等效的方法，就可以做到化繁為簡(jiǎn)。

我們可以連接兩個(gè)圓的連心線，一定經(jīng)過(guò)公切點(diǎn)A，并交大圓于P。

那么如果以大圓的圓心O2作為支點(diǎn)，就可以把此題等效為

杠桿的平衡問(wèn)題。如果設(shè)剩余部分的質(zhì)量為M，重心在C處。

小圓部分質(zhì)量為M1，重心必然在圓心O1處。則有

M1gO1O2=MgO2C

問(wèn)題迎刃而解。

3、觀察和實(shí)驗(yàn)是研究物理學(xué)的基本方法

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。觀察和實(shí)驗(yàn)是獲得

感性材料，探索物理規(guī)律，認(rèn)識(shí)物理世界的基本手段，也是檢驗(yàn)物理理論真理性的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

3.1、觀察，主要是指人們對(duì)于物理現(xiàn)象在自然發(fā)生的條件下或者有目的的實(shí)驗(yàn)下，進(jìn)行考察分析的一種方法。伽利略在觀察教堂里的掛燈，隨風(fēng)擺動(dòng)的等時(shí)性而發(fā)明了鐘擺；牛頓因?yàn)橛^察自由落體，而發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力；居里夫人鍥而不舍的觀察實(shí)驗(yàn)，而發(fā)現(xiàn)了鐳的放射性。觀察不應(yīng)該是無(wú)目的的，而應(yīng)該是有意識(shí)的、長(zhǎng)久的、借助儀器和工具進(jìn)行的。觀察中還應(yīng)該排除干擾，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象后面的本質(zhì)的規(guī)律。

3.2、觀察有了收獲就應(yīng)該用實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)就是借助科學(xué)儀器和設(shè)備，甚至自己制造儀器，設(shè)法控制或者模擬物理現(xiàn)象或者過(guò)程，在有利的條件下研究物理規(guī)律的方法。而物理實(shí)驗(yàn)中最常用的思維和研究方法就是控制變量法。所謂控制變量法就是在研究一個(gè)因素與多個(gè)變量之間的關(guān)系時(shí)，有意控制其中一些變量固定不變，研究其中一個(gè)變量與因素的關(guān)系，例如在研究影響電阻大小的因素時(shí)，電阻與導(dǎo)體的材料、粗細(xì)、和長(zhǎng)度有關(guān)，如果我們研究電阻與材料的關(guān)系，就可以有意識(shí)的控制導(dǎo)線的粗細(xì)和長(zhǎng)度。即可以取相同粗細(xì)、同樣長(zhǎng)度的銅線和鎳鉻合金線來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如果學(xué)生掌握了這種基本的方法，對(duì)于提高實(shí)驗(yàn)操作能力，有很大的幫助和促進(jìn)作用。

另外，觀察和實(shí)驗(yàn)還應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，使之實(shí)事求是。因此實(shí)驗(yàn)是應(yīng)該讓學(xué)生養(yǎng)成尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)、尊重科學(xué)的習(xí)慣。教師要告訴學(xué)生每一個(gè)物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)都不是一帆風(fēng)順的，科學(xué)家們不知道做了多少次實(shí)驗(yàn)，品嘗過(guò)多少次失敗。失敗乃成功之母。學(xué)生養(yǎng)成了良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和一絲不茍的工作作風(fēng)，也許會(huì)在將來(lái)的某一次實(shí)驗(yàn)中因?yàn)椴环胚^(guò)一個(gè)不同的數(shù)據(jù)而有重大的發(fā)現(xiàn)吶！

第7篇：物理學(xué)論文范文

1.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,提高教學(xué)質(zhì)量

考慮到針對(duì)物理專業(yè)的課程學(xué)時(shí)數(shù)少,但內(nèi)容多,重點(diǎn)和難點(diǎn)多,而學(xué)生動(dòng)手能力較弱,過(guò)于注重理論公式的推導(dǎo)等情況,整合了“模擬電子技術(shù)”課程內(nèi)容結(jié)構(gòu),逐步減少理論學(xué)時(shí),增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí),使二者比例達(dá)到一個(gè)最合理值。刪減部分陳舊知識(shí),融入新技術(shù)的應(yīng)用,以理論為基礎(chǔ),強(qiáng)調(diào)應(yīng)用,將理論與實(shí)踐、技術(shù)與應(yīng)用較好的融合在一起。

2.教材與參考書目選用應(yīng)符合物理師范生專業(yè)特點(diǎn)

全國(guó)各大高校都陸續(xù)出版了許多優(yōu)秀的教材。但是每一本教材的側(cè)重點(diǎn)和難易程度也各不相同。選用較多的是高等教育出版社出版、由康華光主編的教材,由童詩(shī)白主編的教材以及楊拴科等主編的教材。根據(jù)物理師范生注重公式的邏輯推理的思維特點(diǎn)。所以選取更側(cè)重于基本概念的講解,邏輯性強(qiáng),知識(shí)點(diǎn)豐富,學(xué)生需要掌握的內(nèi)容多,由童詩(shī)白主編的教材更加適合西部師范院校物理專業(yè)的學(xué)生。

3.核心突出內(nèi)容的取舍

模擬電路就是處理模擬電壓和電流的電路,而由于現(xiàn)實(shí)生活中大多信號(hào)較為微弱的模擬信號(hào),所以要進(jìn)行信號(hào)的放大,這也是模擬電子技術(shù)課程的核心部分。所以本課程的核心內(nèi)容自然非放大電路莫屬。與此同時(shí),現(xiàn)實(shí)生活中相關(guān)器件的供電電源很多為直流電源,所以必然需要一種將電廠的交流電轉(zhuǎn)為直流的電路,此電路就是直流穩(wěn)壓電源。由此可知,主講內(nèi)容就是放大電路和直流穩(wěn)壓電源,尤其是放大電路部分。

二、教學(xué)方法和教學(xué)手段改革

1.教學(xué)方法多元化

在選擇教學(xué)方法的時(shí)候,要特別注意培養(yǎng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),以調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性為目的。比如在講授“反饋”概念時(shí),我們可以運(yùn)用類比教學(xué)法。教師可以以常見(jiàn)的冷暖空調(diào)的溫度調(diào)節(jié)過(guò)程為例。另外在教學(xué)過(guò)程中,也需多運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)法,教師只有善于提出問(wèn)題,才能更好地啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行積極的思考,變被動(dòng)接收為主動(dòng)學(xué)習(xí)。

2.充分利用仿真軟件

因?yàn)閹煼渡钤谝饨虒W(xué)形式,如果僅僅在課堂平白地傳授復(fù)雜的模擬電路理論知識(shí),枯燥的形式會(huì)讓師范生認(rèn)為理論與實(shí)際相差太遠(yuǎn),進(jìn)而對(duì)電子類課程失去興趣。所以在講授理論課時(shí),利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù),將虛擬電子實(shí)驗(yàn)引入課堂教學(xué)中,可以隨時(shí)進(jìn)行電路連接、仿真和測(cè)量,增強(qiáng)了教學(xué)的直觀性、形象性和生動(dòng)性,有助于加強(qiáng)課堂互動(dòng),激發(fā)和調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,從而實(shí)現(xiàn)了理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。

三、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

首先在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)之前,在理論課堂上通過(guò)多媒體課件,使學(xué)生們對(duì)常用電子儀器、半導(dǎo)體元器件、實(shí)驗(yàn)箱等有直觀認(rèn)識(shí),并進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn),以激發(fā)其興趣。其次針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,采取不同的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)形式。

第8篇：物理學(xué)論文范文

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第9篇：物理學(xué)論文范文

小學(xué)升初中是一個(gè)角色的轉(zhuǎn)變，初一進(jìn)入初二是知識(shí)又上了一個(gè)新臺(tái)階，他們將接觸一門新的學(xué)科——物理。如何吸引學(xué)生，培養(yǎng)其學(xué)習(xí)物理的興趣？某些老師認(rèn)為樹(shù)立威信最重要，因此在第一節(jié)師生見(jiàn)面的開(kāi)場(chǎng)白上，多數(shù)老師都宣布了“鐵”的課堂紀(jì)律，課堂上的要求，以及學(xué)習(xí)物理的重要性，和對(duì)將來(lái)中考的影響，也許這種方法保證了以后的課堂紀(jì)律，但這樣必然對(duì)學(xué)生心理產(chǎn)生負(fù)面影響，也不利于學(xué)生發(fā)展，學(xué)生處處小心，擔(dān)心自己出錯(cuò)或?qū)W不好物理影響將來(lái)中考，不利于發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。更不能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，第一堂課的第一印象非常重要，老師應(yīng)該是和藹可親的，而不是又兇又惡的“老虎”。師生之間應(yīng)建立“平等對(duì)話，共同發(fā)展”的關(guān)系，這樣才能激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。在第一堂師生見(jiàn)面課的時(shí)候應(yīng)從以下幾個(gè)方面講起。如作一些簡(jiǎn)要的自我介紹；簡(jiǎn)要的紀(jì)律說(shuō)明，強(qiáng)調(diào)作業(yè)要求等；特別是介紹有關(guān)物理的一些趣事，例如筷子放入裝有水的碗中看起來(lái)是彎折的，這是光的折射；“天狗吃月”是光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播；我國(guó)的萬(wàn)里長(zhǎng)城以及埃及的金字塔的修建是用什么工具來(lái)運(yùn)輸此龐大的石頭；死海不死的原因；第一次世界大戰(zhàn)期間，一名法國(guó)飛行員在2000m高空飛行的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)臉旁有一個(gè)小東西，以為是一只小昆蟲，敏捷地把它抓了過(guò)來(lái)，令他吃驚的是抓到竟是一顆德國(guó)的子彈。為什么飛行員能抓住一顆子彈呢，你學(xué)了運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性后，你也能像飛行員一樣抓住一顆子彈的。軍事上上使用的核潛艇，宇宙飛船，過(guò)山車等與物理有關(guān)的知識(shí)。上知天文，下曉地理。可以講到下課鈴響，讓學(xué)生感到一游未盡。一節(jié)課下來(lái)，會(huì)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到老師知識(shí)淵博，同時(shí)對(duì)老師產(chǎn)生敬佩心理。自然會(huì)對(duì)物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣，覺(jué)得物理非常有趣，一心的想要學(xué)物理。“萬(wàn)事開(kāi)頭難”，好的開(kāi)頭已成功了一半。

二，上課之門

在教學(xué)過(guò)程中不僅要教書，還要注意育人。而有些教師只注重了知識(shí)的傳受，忽約了對(duì)學(xué)生的思想教育。利用物理課本上編寫的一些科學(xué)家好學(xué)的精神對(duì)學(xué)生進(jìn)行教育，既可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又達(dá)到教育學(xué)生的目的。如法國(guó)科學(xué)家安培好學(xué)的故事：有一次，他在路上邊走邊思考問(wèn)題，猛一抬頭，發(fā)現(xiàn)前面有一塊黑板，不由喜上心頭，馬上掏出一支隨身攜帶的粉筆，把腦袋中的問(wèn)題計(jì)算起來(lái)，這塊黑板向前移動(dòng)了，安培一邊跟著前移，一邊計(jì)算著。漸漸的黑板移動(dòng)更快了，這位專心的計(jì)算者也跟著跑起來(lái)。當(dāng)他實(shí)在跑不動(dòng)而停下來(lái)時(shí)，發(fā)現(xiàn)這并不是什么黑板，而是馬車的后背。他望著車背上的公式漸漸遠(yuǎn)去，懊喪地嘆了一口氣“唉！可惜還沒(méi)有算完。”當(dāng)然課堂教學(xué)是完成教學(xué)內(nèi)容的重要手段，教學(xué)“六認(rèn)真”是必不可少的。除做好常規(guī)的教學(xué)外，針對(duì)整體基礎(chǔ)水平差的學(xué)生，還應(yīng)注意以下方面：

第一方面，上課前盡量了解學(xué)生情況，針對(duì)性備課，立足于課本，講解盡量淺顯易懂。課堂氣氛要活躍，語(yǔ)言要風(fēng)趣，幽默，提倡輕松愉快教學(xué)法。如以故事導(dǎo)學(xué)：用“猴子撈月”的故事引入平面鏡成像；用“阿基米德鑒定黃冠”的故事引入密度的測(cè)量實(shí)驗(yàn)。課堂偶發(fā)事件的處理還要講究藝術(shù)，注意隨機(jī)應(yīng)變，臨變不慌，因勢(shì)利導(dǎo)。有的老師遇類似情況就過(guò)于緊張，方寸大亂，不知如何是好，往往含糊其辭，敷衍搪塞，要么置之不理，消極回避：要么大動(dòng)肝火，怒斥學(xué)生。轉(zhuǎn)嫁危機(jī)，這些非但無(wú)助于問(wèn)題的解決，反倒使問(wèn)題復(fù)雜化，并影響老師在學(xué)生心目中的威信。如一位老師在連電路時(shí)，連好后燈泡不亮，下面的同學(xué)都在嘀咕，而這為老師沒(méi)有慌，而是說(shuō)前面我們已經(jīng)學(xué)過(guò)電壓表檢驗(yàn)電路的故障，下面我們就用學(xué)過(guò)的知識(shí)來(lái)檢查是那里出了問(wèn)題。結(jié)果這位老師熟練的找出了毛病，同學(xué)們也佩服的笑了。由于老師的冷靜而生智及時(shí)調(diào)整了教學(xué)過(guò)程，不僅沒(méi)有影響教學(xué)進(jìn)度，反而在學(xué)生頭腦中鞏固了用電壓表檢查電路故障這一技能。

第二方面，做好書上的演示實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的興趣。如人們拿著雞蛋的時(shí)候都小心謹(jǐn)慎的，但如果將雞蛋握在手中即使用較大的勁也壓不壞。在演示的時(shí)，可以叫一位力氣較大的同學(xué)來(lái)完成，讓學(xué)生覺(jué)得實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性。再解釋其中的道理是因?yàn)樵趬毫σ欢〞r(shí)，受力面積越大，壓強(qiáng)越小的原因。再比如說(shuō)，講蒸發(fā)吸熱時(shí)，讓學(xué)生自己在手臂上涂上酒精親身體驗(yàn)蒸發(fā)吸熱的感覺(jué)，讓他們身臨其境。再發(fā)兩支溫度計(jì)給學(xué)生，將其中的一支涂上酒精，待一會(huì)后，對(duì)比兩支溫度計(jì)的示數(shù)，讓學(xué)生自己得出結(jié)論，驗(yàn)證蒸發(fā)是一個(gè)吸熱的過(guò)程。

第三方面，對(duì)于學(xué)生實(shí)驗(yàn)更應(yīng)該認(rèn)真對(duì)待，讓學(xué)生親自參與，親自動(dòng)手，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。如在上串并聯(lián)電路時(shí)學(xué)生就很感興趣。老師在演示的時(shí)候，就伸長(zhǎng)脖子在觀察，如果讓他們自己去連接電路，則一定會(huì)有很高的興趣，因此，我們?cè)谥v解后應(yīng)該放手讓學(xué)生自己去完成實(shí)驗(yàn)。如在研究凸透鏡成像的特點(diǎn)時(shí)，一些老師是先總結(jié)了透鏡成像的特點(diǎn)，再讓學(xué)生去做實(shí)驗(yàn)，這樣學(xué)生帶著結(jié)論去完成實(shí)驗(yàn)不利于發(fā)揮學(xué)生的探究能力。在上這一內(nèi)容時(shí)可以調(diào)整一下，先讓學(xué)生去完成實(shí)驗(yàn)，再和老師一起總結(jié)。這樣更利于發(fā)揮學(xué)生的探究能力，也充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的興趣。我們還可以利用生活中常見(jiàn)的物品來(lái)做一些有趣的小實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的興趣。如用廢牙膏皮來(lái)完成“核潛艇”浮沉實(shí)驗(yàn)。用

氣球來(lái)演示力的作用效果實(shí)驗(yàn)等。

第四方面，還要注意曉之以理，動(dòng)之以情。莎士比亞說(shuō)過(guò)“贊美是照在人心靈的陽(yáng)光，沒(méi)有陽(yáng)光，我們就不能生產(chǎn)”。廉姆杰爾說(shuō)過(guò)“人性最深切的需求就是渴望別人的欣賞”所以對(duì)于差生，我們應(yīng)該善于發(fā)現(xiàn)他們的閃光點(diǎn)并及時(shí)加以表?yè)P(yáng)鼓勵(lì)，增強(qiáng)他們的自信心。如我校某班有一位成績(jī)差的學(xué)生，但對(duì)體育特別愛(ài)好，在一次運(yùn)動(dòng)會(huì)上為班上奪得了多項(xiàng)第一，老師發(fā)現(xiàn)后給與他肯定并說(shuō)如果他把這種勇于拼搏，不怕吃苦的精神放到學(xué)習(xí)上，那你的成績(jī)一定會(huì)提高，一定會(huì)迎得老師和同學(xué)的贊揚(yáng)。結(jié)果這位同學(xué)受到老師的贊揚(yáng)和鼓勵(lì)后，刻苦學(xué)習(xí)，成績(jī)一直上升，后來(lái)考入了某重點(diǎn)體院。教師一句贊揚(yáng)的語(yǔ)言，一個(gè)鼓勵(lì)的眼神，一次頷首的微笑，一個(gè)肯定的動(dòng)作，一次低難度的考試，都可以使差生體會(huì)到鼓勵(lì)，信賴，滿意的情感，從而樹(shù)立起學(xué)好物理的自信心，促使他們逐步轉(zhuǎn)化。

三：課后作業(yè)處理

在新課程標(biāo)準(zhǔn)背景下，布置作業(yè)不能僅限于書本知識(shí)或理論知識(shí)，必須加強(qiáng)課程內(nèi)容與學(xué)生生活以及現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的聯(lián)系。減少死記硬背，機(jī)械訓(xùn)練。我在我校06級(jí)二班試著這樣實(shí)驗(yàn)了一個(gè)月，同時(shí)進(jìn)行了一次檢測(cè)，從分析看，根據(jù)我校情況，不能完全丟掉死記硬背機(jī)械訓(xùn)練，因?yàn)橛幸徊糠謱W(xué)生的基礎(chǔ)太差，還不能完全丟掉課本，相反的在這方面還應(yīng)加強(qiáng)。因此在布置作業(yè)時(shí)應(yīng)從以下方面著手。為了避免出現(xiàn)優(yōu)生“吃不飽”，學(xué)困生“吃不了”，采取分層次布置作業(yè)，向不同層次的學(xué)生推薦作業(yè)范圍，讓學(xué)生在不同范圍內(nèi)自由選擇，只限最少題量，而不作同一要求，分選做題和必做題。讓有精力的學(xué)生做更富有個(gè)性的作業(yè)。要求基礎(chǔ)差的同學(xué)記住書上的公式，定義等知識(shí)點(diǎn)。

針對(duì)整體基礎(chǔ)差的學(xué)生，從以上方面進(jìn)行加強(qiáng)，多花精力，曉之以理，動(dòng)之以情，激之以行，一定能啟發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望，提高學(xué)生對(duì)物理的學(xué)習(xí)興趣，從而提高他們的學(xué)習(xí)成績(jī)，全面完成義務(wù)教育的教學(xué)任務(wù)。