物理学科研中的哲学思想感悟

王建军，王艳丽，李金铭

（1.中原工学院理学院，河南郑州 450007；2.河南建筑职业技术学院设备系，河南郑州 450007；3.河南教育学院物理系，河南郑州 450046）

物理学科研中的哲学思想感悟

王建军1，王艳丽2，李金铭3

（1.中原工学院理学院，河南郑州 450007；2.河南建筑职业技术学院设备系，河南郑州 450007；3.河南教育学院物理系，河南郑州 450046）

从物理学研究的角度，论证了哲学和自然科学之间不可分割、相互促进的辩证关系；结合笔者的科学研究，阐述了计算物理学科研过程中的哲学思想感悟.

哲学；物理学；辩证关系

0 引言

自然科学的快速发展带来了科学技术日新月异的变化，但曾经被认为是指导自然科学发展并与自然科学密切相关的哲学却被人们抛在脑后，甚至被认为是一门无用的和庸俗的学问.然而，面对今天自然科学迅速发展所带来的高科技和高水平人类生活的同时，它所引发的文明危机和全球问题也日益严重.这提醒着人类需要从哲学角度对社会生产和生活进行反思.

作为自然科学中重要的物理学，近些年无论是在材料研究领域还是在基础理论研究方面都得到了迅速发展，为人类的生产生活提供了较强的支撑作用.物理研究者也应该在科学研究中不断地进行哲学反思，并自觉地学习哲学思想，接受哲学思想对科研工作的指导.本文从物理学的发展角度，论述哲学与自然科学之间的辩证关系，并结合自身的科研情况阐述了物理科学研究中的哲学思想感悟.

1 哲学与自然科学的区别与联系

在人类社会发展的进程中，哲学和自然科学的发展一直是同步的、相互促进的.哲学和自然科学之间存在普遍和特殊的辩证关系，两者既有区别又有联系.既不能把哲学问题和自然科学问题混为一谈，也不能把哲学问题和自然科学问题完全对立起来［1］.

1）从反映客观世界的范围和本质来说，哲学和自然科学之间存在差别［2］.哲学是反映自然界、人类社会和人类思维发展总和的普遍规律的科学.而自然科学则反映自然界的某个领域，相对于哲学来讲，所反映的客观世界的范围明显较小.从反映的客观世界本质来讲，哲学反映的是客观世界最一般的规律，这种规律具有普遍性；而自然科学所反映的是自然科学领域内的规律，具有特殊性和个别性的特点.哲学的普遍性是对自然科学的个别性和特殊性的高度概括和总结.物理学研究自然界和人类社会生产和生活中的运动和发展规律，研究领域较窄，只是哲学的一部分.但是物理学研究的规律却体现着哲学的一般规律.物理学中的相变理论本来就是一种矛盾的竞争趋势，当其中的一种占据了优势，另一种就会变弱，但总是要付出代价才能够战胜另一种矛盾；而在不同的环境下，矛盾双方还会发生互换.

2）从方法上看，两者具有较为明显的区别.哲学的研究对象主要是自然界和人类社会、人类思维发展的普遍规律，其研究方法主要是高度的概括、推理及逻辑分析等.而自然科学的研究对象是自然界的运行规律和具体的表现形式，研究方法也就有所不同，主要是观察、实验、模拟、数学分析和归纳总结等.对于物理学而言，研究方法主要是实验和模拟两类，当然也包括一些规律的总结.无论是真实的物理实验过程还是理论模拟计算，都受到环境限制，是在自然科学领域内的哲学思想指导下开展的研究过程.在此过程中，主要是通过实验的数据、合理的推理总结和发现自然界的运行规律，是一种普遍规律的特殊个性的表现.

3）两者之间存在无法切断的联系.自然科学所研究的特殊的、个别的规律是在哲学思想指导下完成的，也体现着哲学思想所反映的普遍性；而哲学所反映的一般普遍规律，不可能包罗万象，是对许多自然科学特殊和个别规律的高度概括，其中体现了自然科学丰富的特殊性，对自然科学的发展起到指导作用.物理学发展的历史过程中，每一次巨大困难的背后都蕴含着哲学思想对自然科学发展的指导.在牛顿力学发展迅速的年代，物理学家形成了普遍机械论的观点，但是这种由运动物理得到的基本理论，在试图进行光学研究时遇到了巨大的挫折.物理学家在寻找物理思想和方法的同时，发现了两者的巨大差异，哲学的思想告诉科学家们自然界是相互联系的，但是也存在区别，在联系中发现区别才能更好地概括物理规律.当人们无法解释麦克斯韦理论协变性的时候，便引入了否定之否定的哲学思想.首先引入以太的观点，试图赋予以太更多的性质来解释麦克斯韦方程的协变性规律，后来迈克尔逊在不断的实验过程中最终证明以太是不存在的.这一规律促进了爱因斯坦的狭义相对论的提出，也进一步使物理学家反思历经时间验证的牛顿力学规律.

2 正确的哲学思想为自然科学的发展提供了正确的世界观、指导思想和方法论

正确的哲学思想为自然科学的发展提供了正确的世界观和指导思想.如果没有正确的世界观，在自然科学的发展过程中作为科学研究主体的科研人员对于客观世界的认识将会出现较大的偏差和错误.在物理学的发展历史过程中，出现了一系列的关于主体对客观世界认识出现偏差的情况，究其原因无不是哲学思想出现了偏差.例如，在对光的认识上，一度出现了粒子学说和波动学说的对抗，经过上百年历史的争辩，最终在正确的哲学思想的指导下，物理学家提出了两者是一种共存的状态，无法将粒子性撇弃，也无法完全用波动学解释客观实际.

正确的哲学思想作为方法论，为自然科学研究提供了正确的认识工具和探索方法.天文学家、数学家拉普拉斯曾经说：“认识一个天才的研究方法，对于科学的进步，并不比发现其本身更少用处.”［3］在白马非马的哲学思辨中，物理学家们找到了解释电子粒子性和波动性的合理解释.电子究竟是粒子还是波，取决于观察者如何观察.如果采用爱因斯坦提出的光电效应，那么电子体现出来的就是粒子性；如果采用杨氏干涉实验的方法观察，那么电子体现的就是波动性.电子到底是波还是粒子呢，它本来应该是什么呢?哲学的方法论告诉科学家，粒子本来就是一个客观实际，不能因为主观的反映而发生变化.一旦确定了观察方式，那么粒子就会自动选择一种表现形式，在人们选择观察方式的同时已经影响了客观事实的粒子的状态，这也体现了哲学中万物是联系的思想和方法.所以在某一种状态下看电子是粒子的和波动的是相互矛盾的，但是作为物质，电子的这两种属性在更高层的物质属性中又统一在一起，这种思路至今还影响着人类对宇宙的客观认识.

大量的科研实践证明了正确的哲学思想有助于确立自然科学的研究课题与研究方向，它可以作为评价自然科学成果的重要依据之一.它所提供的认识论和方法论，也使科学家的理论思想和思维方式更加科学、合理.但是在整个过程中哲学思想并没有强迫科学家去遵守一定的法则，而是在科研活动过程中不断指导科学家进行科研活动［4］.

3 计算物理学中的哲学思想

随着科学技术的发展，尤其是电子仪器设备和计算机的发明，将人类文明带入了新领域，同时也促进了科学研究工作的发展速度.在物理学的发展过程中，以往很多受到环境和研究条件限制无法开展的实验研究，在研究手段和研究方法上也有了新的突破，甚至直接诞生了一门新的物理学分支——计算物理学.

计算物理学的主要思想及研究过程如下.科学家在科学研究过程中，受到研究主题和客观条件的特殊限制，无法或者难以对所研究的对象采用实验方法进行研究的时候，基于对客观实际的观察和已经掌握的客观实际的基本特征情况进行科学抽象和理性推理加工，从中提炼出和客观实际相似或者能够反映客观实际运动情况的模型，通过对模型的模拟实验，得到一系列结果，并将结果推广到实际的原型中或者推广到新的实验观测中，以此检验模型的正确性并做出符合客观实际的相关结论或者预测客观实际的某些特性.

计算物理学体现了哲学中的认识论思想，具体表现为主体对于客观实际的认识和对于主体及计算机物质统一性的认识两个方面.一方面是物理的统一性原理，客观物质的形态与结构，以及运动方式各种各样，具有特殊性，但是在各种特殊性中间存在着物质的统一性.在构建物理模型过程中，只要遵循哲学指导思想下的物质统一性，就可以合理地模拟物质的分子结构.之后采用自然界共性所遵循的熵最大原理和能量最低原理，进行弛豫，直至达到平衡状态，这种状态就是物质在自然界中存在的基本形态.另一方面，研究主体的人类大脑和计算机计算也具有物质统一性.人类的大脑对外部的客观实际进行不断分析和总结概括，寻找实物的客观规律；计算机是从人类的输入获得对客观实物的认识，而后按照人类的设计，进行客观事物的客观规律模拟，寻找其中的规律性.从功能上来讲，计算机和人类的大脑是统一的.

计算物理学体现了哲学中的方法论，具体体现在科研工作者自觉地使用一系列的哲学思想来指导科研活动开展的过程，例如主要矛盾的思想，从特殊到一般，从一般到特殊的思想等.一方面，物质是具体客观实际的客观存在，具有具体结构形态和运动形式的多样性和差别性，具有特殊的个性；另一方面，客观实际的各种自然现象都统一于物质，因而又应该都具有物质普遍的共性.计算物理学的研究过程中，就是基于这种哲学思想，借助于高速发展的计算机从客观实际特殊性中寻找共性，突破了通常意义上的人类感官知识和客观条件的限制，开展对于物质一般性的研究.同时这也表明人类在哲学思想的指导下能够掌握一定的方法论进而积极主动地探索自然界的本质，而不是消极被动地反映自然界，具有正确的认识论.在整个科研活动中，作为活动主体的人类积极主动地开展科研活动，在丰富复杂的客观实际中通过理性的思考和推理分析，在个别和特殊中进行合理的提炼，抓住了客观实际的主要矛盾，忽略大量的次要矛盾，合理地处理两者之间的关系，并利用主要矛盾设置合理的模型，进而推广找到客观实际的一般规律.在整个过程中，这种哲学思想潜移默化地指导着科研活动的开展.

4 结论

物理科研工作者在不断推进科研的过程中，应该对哲学有两点认识.一方面是掌握哲学的基本立场、观点和方法，关系到科学研究的方向，有时会令人茅塞顿开，更全面地分析问题.但同时也应该认识到这是一件“长效事业”，不能粗浅地认为今天读了一篇哲学文章，后天科研课题就能够迎刃而解［5］.另一方面是在开展科研活动中，应该客观谨慎地对待科研成果，不能夸大成果，更不能有选择地调整科研成果的客观性.不能在没有合理揭示客观实际的情况下妄加推论，轻率地给出不负责和不严肃的科研结果.

［1］ 温日锦.哲学与自然科学的关系分析［J］.广西教育学院学报，1996（6）：102-106.

［2］ 王伟光.马克思主义哲学与自然科学［J］.哲学研究，2010（9）：3-9.

［3］ 宋立军.科学探索之路［M］.北京：新华出版社，1981.

［4］ 李文照.论马克思主义哲学与自然科学的双向转移［J］.广东社会科学，1993（5）：55-60.

［5］ 张晋斌.辩证看待自然科学中的有限无限问题［J］.山西大学学报：哲学社会科学版，1990（4）：9-11.

Philosophy Thoughts in Research of Physics

WANG Jian-jun1，WANG Yan-li2，LI Jin-ming3

（1.College of Science，Zhongyuan University of Technology，Zhengzhou 450007，China；2.Department of Equipment，Henan Technical College of Construction，Zhengzhou 450007，China；3.Department of Physics，Henan Institute of Education，Zhengzhou 450046，China）

The inseparable and mutual promoting dialectical relationship between philosophy and natural sciences is demonstrated in the perspective of physics.Combined with its own scientific research，the philosophical thoughts in the process of computational physics research are discussed.

philosophy；physics；dialectical relationship

G304

A

1007-0834（2015）03-0024-03

10.3969/j.issn.1007-0834.2015.03.007

2015-05-29

河南省教育厅自然科学研究项目（14A140025）

王建军（1980—），男，河南周口人，中原工学院理学院讲师，博士，主要研究方向：计算物理学.