物理学革命中的自然观
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物理学革命中的自然观19世纪20年代初,物理学界发生了一次深远意义的“革命”,这次革命使整个物理学大厦发生了根本性变化,由于各个学科相互渗透,在物理学家们一步步的探索之中,渗透着的辩证唯物主义自然观显而易见,在此我们共同回顾物理学史。
19世纪末20世纪初,经典物理学的各个分支学科都已经发展到了完善、成熟的阶段,随着热力学和统计力学的建立以及麦克斯韦电磁场理论的建立,经典物理学达到了它的顶峰,当时的人们以系统的形式描绘出一幅物理世界的清晰、完整的画面。
几乎能完美的解释所有已经观察到的物理现象。
由于经典物理学的巨大成就,当时不少物理学家产生了这样一种思想:认为物理学的大厦已经建成,物理学的发展基本上已经完成,人们对物理世界的解释已经达到了终点・物理学的一些基本的、原则的问题都已解决,剩下来的只是进一步精确化的问题,也就是在一些细节上作一些补充和修正,使已知公式中的各个常数测得更精确一些.然而,正当物理学家在庆贺物理学大厦落成之际,科学实验却发现了许多经典物理学无法解释的事实.首先是世纪之交物理学的三大发现:电子、X射线和放射性现象的发现.其次是经典物理学的万里晴空中出现了两朵“乌云”:“以太漂移”的“零结果”和黑体辐射的“紫外灾难”.这些实验结果与经典物理学的基本概念及基本理论有尖锐的矛盾,经典物理学的传统观念受到巨大的冲击,经典物理发生了“严重的危机”・由此引起了物理学的一场伟大的革命.物理学革命发韧于量子论和相对论的产生。
普朗克于1900年为解决黑体辐射实验结果同古典理论的矛盾,提出了量子假说,认为在辐射的发射或吸收过程中,能量不是无限可分的,而是有一个最小的单元即量子。
这是一个大胆的假说,它直接违背了莱布尼茨的“自然界无飞跃” 的论断。
因而在1911年以前,老一辈物理学家几乎全部无法接受它,就连普朗克自己也惴惴不安,曾于1911年和1914年两度提出以古典概念取代量子假说的新理论。
第一个认真对待并努力发展量子概念的是年轻的爱因斯坦。
自然观的发展过程自然观是人类对自然界的认知和理解方式的总称,它随着人类社会的发展而不断演变和完善。
自然观的发展过程可以追溯到古代文明时期,经历了不同的阶段和转变。
本文将详细介绍自然观的发展过程,从古代文明到现代科学,展示人类对自然界认知的演变。
1. 古代文明时期的自然观古代文明时期的自然观主要基于宗教和神奇的信仰体系,人们认为自然界中存在着超自然的力量和神灵。
例如,古埃及人相信尼罗河是神灵的象征,古希腊人则崇拜众多的神祇,并将自然现象与神祇联系起来。
这种自然观认为自然界的运行是由神灵的意愿决定的,人类只能通过祭祀和仪式来影响自然界。
2. 古代哲学时期的自然观古代哲学时期的自然观主要由希腊哲学家提出和发展。
其中,亚里士多德的自然观对后世影响深远。
亚里士多德认为自然界是由四种元素(地、水、火、气)组成的,每种元素都有其特定的属性和特征。
他还提出了“形式”和“目的”的概念,认为自然界中的事物都有其特定的目的和内在的发展趋势。
3. 中世纪的自然观在中世纪,基督教的信仰主导了自然观的发展。
人们普遍相信上帝创造了宇宙和自然界,并将自然现象解释为上帝的旨意和神迹。
科学的发展受到宗教的束缚,自然观停滞不前。
4. 文艺复兴时期的自然观文艺复兴时期,人们开始对自然界进行更加深入的观察和研究。
众多科学家和思想家的贡献推动了自然观的进一步发展。
例如,伽利略通过望远镜观测到了行星的运动,提出了日心说,挑战了地心说的观念。
这个时期的自然观开始逐渐远离宗教的束缚,注重观察和实证。
5. 科学革命时期的自然观17世纪的科学革命是自然观发展的重要时期。
众多科学家如牛顿、伽利略、笛卡尔等提出了许多重要的理论和观点,推动了自然观的进一步演进。
牛顿的万有引力定律和运动定律揭示了自然界的普遍规律,为后来的科学研究奠定了基础。
科学革命时期的自然观强调实证和实验,以观察和实验为基础进行科学研究。
6. 现代科学时期的自然观现代科学时期的自然观以物理学、化学、生物学等自然科学的发展为基础。
世纪之交物理学革命中的两个学派李醒民编者按:19世纪末、20世纪初的那一场物理学革命,无论在科学史上或者哲学史上,都是一件重大的历史事件。
对于这一历史事件,历来各个哲学学派都有自己的分析,同时也理所当然地为马克思主义哲学所关注。
本文运用了丰富的原始资料,分析了这场革命中的两个学派,即机械学派(或力学学派)和批判学派的历史作用、哲学根源以及它们的历史归宿。
特别对于批判学派,作者提出了一些不同于传统观点的看法。
为了繁荣学术,深入探讨这一科学革命的哲学意义,丰富我们的自然辩证法教学和研究工作,本刊特予发表,提供讨论。
1、机械学派(力学学派)和批判学派十九世纪末叶,在经典物理学基础面临大变革的前夕,物理学家的队伍发生了分化。
那些具有创新精神的人们在摸索、在苦斗,渴望在建立物理学新秩序中留下他们的印记;那些囿于传统观念、具有浓厚保守气息的人们对新事物不是抵制反对,就是怀疑观望,极力设法把它们纳入旧理论的框架之中;也有的介于二者之间,他们既有这一代人的乐观主义,又兼有这一代人的忧虑之情,他们既为新天地的开拓而兴奋,又为变革的急剧和显然缺乏固有的稳定性而感到不快。
法国哲学家莱伊在他1907年出版的《现代物理学家的物理学理论》一书中,非常详细地论述了当时的状况。
他写道:在十九世纪前六十年中,物理学家在一切根本问题上彼此是一致的。
他们相信对自然界的纯粹力学的解释,他们认为物理学无非是比较复杂的力学,即分子力学。
他们只是在把物理学归结为力学的方法问题上,在机械论的细节上有分歧。
现在,物理学展示出的景况看来是完全相反的。
严重的分歧代替了从前的一致,而且这种分歧不是在细节上,而是在基本的、主导的思想上。
如果说每一个学者都有自己的特殊倾向,那未免过甚其辞。
但是,毕竟必须承认,物理学也有很多学派,它们的结论常常是分歧的,有时候简直是敌对的。
莱伊指出:传统物理学认为,只要使物理学延续下去就可以达到物质的形而上学。
这种物理学使自己的理论具有了本体论的意义,这些理论完全是机械论的,即把物理学归结为力学的观点的体系。
西方近代关于自然观的思想演进-自然辩证法论文-哲学论文——文章均为WORD文档,下载后可直接编辑使用亦可打印——1、笛卡尔的物理学自然观与机械论自然观的形成随着时间的推移,人类的生产力逐渐发展起来,人类的历史进入了近代社会。
这时,人类在对自然知识的总结和积累的基础上,形成了一种机械论的自然观。
这种理论认为自然只是一种机械性的存在,通过对其规律的把握,人类是可以控制自然的。
其中,英国经验论的代表人物培根就是具有代表性的一位。
在他的哲学中,尤其强调了人的重要作用。
他提出知识就是力量,这里的知识就是人通过各种经验活动产生的对自然规律的一种总结。
当这种总结在人的意识中形成之后,人类就自然而然地具有了改造自然的力量。
这些是英国经验论中关于自然理论的一些阐述。
在近代哲学的发展史中,还有一种同经验论相对立的学说,那就是欧洲大陆的唯理论。
二者在对知识的来源以及世界本源的问题上都产生了不同的看法。
那么,在关于自然的问题上,这两大哲学流派的观点也不尽相同,下面我们要着重探讨一下唯理论学派中关于自然的阐述。
笛卡儿作为欧洲大陆唯理论的代表,创立了一种新的哲学流派。
这种体系主要强调了思维的重要性。
在《第一哲学沉思集》中,笛卡儿认为任何学科都是值得怀疑的,只有思考是不可怀疑的,因为只有我思考,才能确定我存在。
因此,他以我思故我在作为自己哲学的基础,运用理性演绎的方法,逐步建立起他自己的哲学体系。
他把整个体系比作一棵大树:树根是形而上学,树干是物理学,树枝是各门具体科学。
在这里,笛卡儿通过一种形象的比喻来生动地论述了哲学同其他具体学科的关系。
同时,笛卡儿的自然理论还尤其体现在他的二元论上。
二元就是指自然界之中的两个实体。
他给实体下的定义是:所谓实体,我们只能看作是能自己存在,而其存在并不依赖别的事物的一种事物。
也就是说,实体是从来不依靠别的东西,自己能够存在的一种事物。
顾名思义,二元就应该是两个实体,这两个实体就是心灵和物质。
物理学革命中的自然观
19世纪20年代初,物理学界发生了一次深远意义的“革命”,这次革命使整个物理学大厦发生了根本性变化,由于各个学科相互渗透,在物理学家们一步步的探索之中,渗透着的辩证唯物主义自然观显而易见,在此我们共同回顾物理学史。
19世纪末20世纪初,经典物理学的各个分支学科都已经发展到了完善、成熟的阶段,随着热力学和统计力学的建立以及麦克斯韦电磁场理论的建立,经典物理学达到了它的顶峰,当时的人们以系统的形式描绘出一幅物理世界的清晰、完整的画面。
几乎能完美的解释所有已经观察到的物理现象。
由于经典物理学的巨大成就,当时不少物理学家产生了这样一种思想:认为物理学的大厦已经建成,物理学的发展基本上已经完成,人们对物理世界的解释已经达到了终点.物理学的一些基本的、原则的问题都已解决,剩下来的只是进一步精确化的问题,也就是在一些细节上作一些补充和修正,使已知公式中的各个常数测得更精确一些.
然而,正当物理学家在庆贺物理学大厦落成之际,科学实验却发现了许多经典物理学无法解释的事实. 首先是世纪之交物理学的三大发现:电子、X 射线和放射性现象的发现. 其次是经典物理学的万里晴空中出现了两朵“乌云”:“以太漂移”的“零结果”和黑体辐射的“紫外灾难”. 这些实验结果与经典物理学的基本概念及基本理论有尖锐的矛盾,经典物理学的传统观念受到巨大的冲击,经典物理发生了“严重的危机”. 由此引起了物理学的一场伟大的革命.
物理学革命发韧于量子论和相对论的产生。
普朗克于1900年为解决黑体辐射实验结果同古典理论的矛盾,提出了量子假说,认为在辐射的发射或吸收过程中,能量不是无限可分的,而是有一个最小的单元即量子。
这是一个大胆的假说,它直接违背了莱布尼茨的“自然界无飞跃”的论断。
因而在1911年以前,老一辈物理学家几乎全部无法接受它,就连普朗克自己也惴惴不安,曾于1911年和1914年两度提出以古典概念取代量子假说的新理论。
第一个认真对待并努力发展量子概念的是年轻的爱因斯坦。
他从认识论的角度意识到,量子概念带来的将是整个物理学理论框架的根本变革,物理学家需要做的工作是建立新的理论基础,而不是局部地修补。
他于1905年把量子概念扩充到辐射的传播过程,提出光量子假说,认为光既具有波动性又具有粒子性,即波-粒二象性,这是人类第一次认识到的微观客体的最基本的特征。
随后,他又把量子概念推广到辐射领域以外,用来研究低温固体比热和光化学现象,开创了固体量子论和光化学理论。
量子论出现之前,人们大都认为世界是很有规律的,上帝不掷骰子,从无中不可能产生东西出来。
之后便知混沌无出不在,无中生有也不是不可能。
量子力学标志了对微观世界认识的深入,揭示了连续性与间断性、波动性与粒子性的辩证统一,凸现了量子现象的整体性,打破了机械决定论的观念。
直接向牛顿力学理论体系挑战的是爱因斯坦于1905年创立的狭义相对论(见相对论)。
狭义相对论否定了作为牛顿力学理论基础的绝对空间和绝对时间概念,否定了作为一切电磁现象和光学现象载体的“以太”的存在,驱散了由“以太漂移”实验所带来的困恼。
狭义相对论把
古典力学定律全部加以改造,使之适合于低速运动的极限情况。
作为狭义相对论的推论,运动的尺要变短、运动的钟要变慢,任何物体运动速度都不可能超过光速。
狭义相对论揭示了作为物质存在形式的空间和时间的统一性,揭示了物质和运动统一性的最本质的形式──质量和能量的相当性。
这不仅发展了物质和运动不可分离的原理,而且为原子能时代的到来开辟了道路。
爱因斯坦经过多年的艰苦努力,于1915年进一步建立了广义相对论。
广义相对论揭示了空间、时间同物质的统一关系,指出空间、时间不是离开物质独立存在的,时空的结构取决于物质的分布;物理空间不是平坦的,而是弯曲的。
相对论出现之前人们大都认为时空是绝对、恒定的,之后便知道时空能随着物质的运动而发生改变,而在某个时刻,时空甚至并不存在。
相对论否定了牛顿的绝对时空观,揭示了空间与时间、空间时间与物质及其运动、质量与能量之间存在的辩证关系
物理学革命已过去百年,在它给人类社会带来科学技术和财富的同时,也给人类社会带来
了宝贵的精神财富. 总结那段历史,思考其发展规律,对现代科学技术的发展具有重要意义。
现代自然科学,特别是系统科学的发展,一方面揭示了系统是物质存在的基本形式,另一方面也为揭示自然界运动变化的原因问题提供了科学的方法,揭示出自然界物质的相互作用是复杂的、立体的因果网络,是系统的、整体的因果联系。
恩格斯指出:“自然界不是循着一个永远一样的不断重复的圆圈运动,而是经历着实在的历史。
”现代自然科学,特别是系统科学的发展,还深刻地触及了自然界运动和演化的方向问题。
自然界运动演化方向性的揭示,是辩证唯物自然观新发展的又一重要内容。
20 世纪物理学革命的过程,也就是敢于挑战传统、创新的过程. 当时,爱因斯坦、玻尔处于风华正茂的年代,他们举起了创新旗帜,带领海森堡等一批年轻人向旧世界宣战. 他们都是
敢于向旧世界说“不”的人. 不管普朗克愿意不愿意,他被实验事实逼上梁山,“孤注一掷”地提出,能量是不连续的;爱因斯坦深化了这一个“不”字,而且在相对论里又说了一个“不”:
光速是不变的;玻尔则说,在微观世界里,绕核运动的电子是不辐射的;海森堡更提出了量子力
学中最关键的一个关系式“不确定关系式”,以一个“不”字与基于完全确定论的经典物理彻底决裂. 不过,所有这些“不”都不是无中生有的,而是有坚实的实验事实为依据的. 正是靠了黑体辐射实验、光电效应实验、原子光谱实验、弗兰克- 赫兹实验⋯⋯一连串的“不”字才能响彻云霄.“不”字并非否定一切.自然观的产生和一定时代的科学发展水平相适应。
随着自然科学的发展,辩证唯物主义自然观在不断地接受着检验并不断得到发展。
可以看出各个理论的产生是受当时科技水平的限制,物理学家们做试验的器材也是很不严谨,各个理论的产生是在原来就理论的基础上得到不断地进步,因为科技在发展,牛顿力学、麦克斯韦电磁理论,
作为19 世纪的伟大科学成果,仍然是当今科技世界的理论支柱,卫星上天、宇宙飞行、电气世界,都以它们为基础. 只是当人们的探索范围深入到微观世界时,主宰分子、原子、粒子运动规律的是量子力量,描述高速(接近于光速) 运动物体规律的是相对论.
以上我们可以看出,系统科学的发展触及了自然界运动和演化的方向问题,自然界运动
演化方向性的揭示,是辩证唯物自然观新发展的重要内容。
深刻的自然观知道着我们的生活,科技水平的发展限制着科学的进步。
对微观世界认识的深入,揭示了连续性与间断性、波动性与粒子性的辩证统一,打破了机械决定论的观念。
相对论否定了牛顿的绝对时空观,揭示了空间与时间、空间时间与物质及其运动、质量与能量之间存在的辩证关系。
《物理学发展史》乔治·伽莫夫(商务印书馆)
《物理学史》弗·卡约里(广西师范大学出版社)
《自然辩证法教程》张法瑞李东松颜峰中国农业大学出版社p280 p34。