尹清扬
(山东省泰安市第一中学 271000)
浅谈物理学假说在物理学发展中的作用
尹清扬
(山东省泰安市第一中学 271000)
物理学假说是物理学家在观察和实验材料的基础上,根据科学原理和科学事实进行理性思维的加工以后,对未知的自然现象及其规律所作的假定性解释和说明,具有科学性、多样性、推测性和不确定性等特点,对物理学的发展具有重要的意义.
物理学假说;假说类型;物理学发展
物理学的假说及争论是物理学发展的一个重要阶段,在某些迫切需要解决的科学矛盾面前,物理学家综合运用多种创造性思维,提出假说,填补关于这一领域的空白.不同学派、不同学者、不同假说之间都有可能产生争论,争论促进了假说的自我完善,使得科学家们深入地思考和实验,来验证自己的猜想和推测.
1.物理学假说的概念
物理学的假说是针对原有的物理体系提出的大胆设想,是对新的实验及其问题的不断思考,是推动物理学发展的重要阶段,是一种科学的研究方法.它是科学研究人员在观察和实验材料的基础上,根据科学原理和科学事实进行理性思维的加工以后,对未知的自然现象及其规律所作的假定性解释和说明[1].物理学假说是探寻未知世界的一个必经过程,如哥白尼提出的日心说、牛顿的万有引力假说、麦克斯韦的“位移电流”假设等,这些假说都是物理学家智慧的结晶.
2.物理学假说的特征分析
物理学假说的提出不是依靠天马行空的想象力,而是科研人员和物理学家对实验或生活中的新现象进行思考,在现有理论依据的基础上,进行研究和推测,从而提出自己的假说.物理学假说来源于已被证实的理论,但是否能被证实还未知,因此可以总结出它具有科学性、多样性、推测性和不确定性等特点.假说包括了学者对于自然现象的思考和推测,因此不同的学者对同一个现象可能有不同的判断,从而导致了不同假说的产生.假说会在发展和实践中被不断地修正、补充和完善,有可能因为对新的现象缺乏说服力,而需要加以改进,甚至要被新的假说所代替,使得假说具有了多样性和不确定性.
物理假说是科研人员或物理学家对实验和生活中的新现象做出的思考.这种思考是在已有科学理论基础上的推理,所以物理假说的提出要遵循以下原则:(1)解释性原则;(2)预见性原则;(3)可检验性原则;(4)简洁性原则.
1.主观型假说
主观型假说通常是指物理学家为探索某种未知的领域或理论,将已经建立的物理学理论当作假说,从而提出新的推测和思路.在近代的物理学研究中,这种情况比较常见.
2.客观型假说
客观型科学假说是指已经公布的但缺乏有力的科学实验或事实依据的理论,而只将其视为假说.同时,该学说的创立者和少数的专业人士将其视为正确的理论.这其中一个典型代表就是爱因斯坦的相对论.还有一种客观型科学假说的类型,即对于古代的许多学说,其创建者和同时代人都承认它是一种理论,但后人因为这种学说在当时没有经过科学论证而只是把它当作假说来看待[3].如克利特提出物质结构的“原子说”,因为没有实验验证而被当成假说来看待.
能够上升为理论的假说,主要有以下几种类型:(1)经科学实验验证或事物发展的必然规律;(2)经过科学的验证或对事物发展规律的观察,摒弃假说中不合理的部分,正确的假说部分就上升为理论;(3)经过科学实验验证或事物发展所展现的规律,将已有的错误理论推翻,提出新的假说,并上升为理论;(4)在两种或多种假说之间进行选择,取其一种或多种进行补充和完善,使之形成物理学理论和体系[3].
经过几代科学家的努力,物理学取得了巨大成果,使人们逐渐清晰而深刻地认识物质世界,对人类文明的进步与发展做出了重要贡献.可以说,基础物理是目前科技发展的源头.而物理学理论的形成源于物理假说和争论,它使得物理学家不断地去探索自然界的本质,并总结其中的规律,为科技的进步提供理论依据.物理假说及争论对物理学的发展主要有以下几个作用:
1.物理假说是建立和发展物理科学理论的桥梁
在对客观世界的认知过程中,往往不是直接可以掌握真理性的客观规律,而是一个曲折而漫长的过程.在这个过程中物理假说发挥了巨大的作用,用原有的科学原理和事实去探索未知的客观规律,不断地积累实验数据,增加假说中科学性的内容,减少假定性的成分,逐步建立起正确反映客观规律的理论.假说也因此逐渐接近真理,成为了建立和发展物理科学理论的桥梁.
回顾整个物理学至今为止的发展史,无不是遵循了“假说——新假说——新理论……”的过程,每一次假说的提出都是对已有理论的修正和补充,使其更加完善和全面.
2.争论是物理理论引发突破的催化剂
假说具有多样性和不确定性,不同研究者的思考习惯不同,研究方法也不一样,对于同一问题可能会存在不同的假说.这些观点不同的争论,其实对双方来说都是有益的,假说之间可以相互补充,促进研究者对物理现象的深刻思考,对理论的形成和物理学的发展都起到了至关重要的作用.比如爱因斯坦和波尔关于量子力学的争论,促进了量子力学的发展.
在物理学的发展中,假说及争论的意义在于:以此基础上,不断拓展研究方向,使其尽可能地应用于更广泛的情况,如果具有广泛的适用性,就可以上升到理论的范畴,如果能被广泛地认可,则可以上升为“定律”.物理学的发展史就是“假说——新假说——新理论……”的过程.恩格斯曾这样评价假说:只要自然科学在思维着,它的形式就是假说.现代物理学中,存在很多尚未证实的假说,而公认的理论也有可能被推翻,因此,要有质疑和大胆推测的精神,应用科学的研究方法,让假说为推动物理学发展做出更大的贡献.
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G632
A
1008-0333(2017)33-0067-02
2017-07-01
尹清扬,山东泰安第一中学,在校学生.
闫久毅]