物理学中科学美学旨意的升华（上）

本系列章已论述过的课题，其要点大多涉及现代（理论）物理中的美学蕴含。其实，它的渊源主要在于以牛顿力学为核心的近代经典物理；甚至可将其追溯到古代以至中世纪的自然哲学和科学化。一般认为，牛顿是近代经典物理的代表，爱因斯坦是现代物理——包括现代经典物理和量子物理——的代表。     

美哉物理(十七)物理学中科学美学旨意的升华(下)

经典场论丰富了科学美学旨意爱因斯坦指出:力学纲领“本质上是原子论的和机械论的,一切事物……完全要被解释为按照牛顿运动定律的质点运动。”然而,18￣19世纪电磁学的发展改变了这样的局面。法拉第针对电、磁现象提出了场概念,并予以美妙的力线图像描绘;麦克斯韦、洛仑兹等人建立并完善了电磁场理论(电动力学)体系。同时,经典场论纲领得以形成;爱因斯坦凭籍其相对论建树而拓展了这个纲领。牛顿崇尚原子论,如上篇所述,表现在牛顿力学以分立的质点为最基本的概念,以不连续的物质粒子为基本的物理实在;质点之间的引力作用是即时的超距作用。…     

美哉,物理!(一)

本文为近期将由上海科学技术出版社出版的《美哉物理》的首篇,即该书的总论;它勾划了现代物理学——理论及其应用——百余年来的进展概况以及某些领域的本世纪发展趋势,论列了物理理论的美学特征以至十分丰厚、充实的科学美学意义。该书赞美了现代物理学的辉煌成就,从科学哲学和科学美学的高度论述了现代物理学的概念、原理、思想、方法,并对其前沿性理论研究的未来发展作了较深入的讨论。本刊分期连载该书的总论,让读者先期了解该书的内容和特色;此总论相当简练地描绘了优美的物理学基本理论的进展全貌。     

美哉物理(十八)造福人类科学美学之真谛(上)

爱因斯坦一再强调：“要使科学思想造福于人类而不致成为祸害”。推进科学、造福人类，说到底，才是爱因斯坦等众多科学大师创建优美的科学理论、揭示深邃的科学真理、阐发其科学美学蕴含的本意，也是使他们的科学理论、连同其科学思想转化成巨大物质力量的同的所在。而作为自然科学根砥的物理学，毕竟是科技发展、文明建设的坚实基础；其富含美学意义的物理理论、物理思想，恰正是人类福祉的无尽源泉。     

蔚蓝的思维清澈的理性

人类近代史上曾发生过两次具有里程碑性质的科学革命:一次是17世纪以牛顿力学体系的建立为标志的科学革命,一次是20世纪初以爱因斯坦和普朗克为代表的、以相对论和量子论为标志的科学革命. 这两次革命的科学大师都站到了巨人的肩上.牛顿不仅站在伽利略、哥白尼的肩上,也站在阿基米德和托勒玫的肩上,他运用微积分等数学工具,初步地、闭合地、确定性地回答了人类曾苦苦思索了两千年的问题:物体是怎么运动的?爱因斯坦和普朗克则站到了牛顿等大师的肩上,他们的视野更开阔,看到了以经典力学为代表的科学革命的局限性,利用近世数学工具,描绘了一个更接近"真实"的、开放的、动态的世界,并无情地击碎了第一次科学革命给人们带来的基于经典时空观的"确定性"理念.相对论摧毁了经典的时空观,量子论推翻了经典的确定论.人们不由得开始追问理性思考的合理性在哪里.伴随着自然科学各分支领域不断深入地探索和进展,拨开了层层迷雾,给迷惑、沮丧和彷徨中的人们打开了一扇扇窥视未知世界的窗口.     

试探牛顿神学自然观及其与机械论思想的关系

近代经典物理学奠基人牛顿,是一位有着浓厚神学思想的近代科学家.文章首先介绍了牛顿的神学自然观,从分析其特征出发探讨了近代科学和神学的关系,得出近代科学史上神学和科学相互联系、相互影响的互动关系.最后以牛顿的相关神学自然观思想为视角,剖析牛顿机械论思想在具体科学思想中的体现和作用,并以此来探讨神学和科学结合的可能性和途径.     

试探牛顿神学自然观及其与机械论思想的关系

近代经典物理学奠基人牛顿，是一位有着浓厚神学思想的近代科学家。文章首先介绍了牛顿的神学自然观，从分析其特征出发探讨了近代科学和神学的关系，得出近代科学史上神学和科学相互联系、相互影响的互动关系。最后以牛顿的相关神学自然观思想为视角，剖析牛顿机械论思想在具体科学思想中的体现和作用，并以此来探讨神学和科学结合的可能性和途径。     

美哉物理(十八)造福人类科学美学之真谛(下)

现代科技发展是现代物理理论拓展的驱动力激光技术亦被公认为20世纪最重大的技术成就之一。激光机理、即受激发射原理便是爱因斯坦在其量子辐射理论里所作出的科学预言。激光是相干光,其亮度、单色性、方向性都比普通光强得多,故而在精密加工、医疗手术等方面得到广泛应用;人们     

时间为何不同于其他维度?

似乎所有人都知道时间的特殊性,但物理学——迄今最精密、最成功的科学怎么处理它?梳理2000多年来物理学的基本运动理论的发展,一个初步的脉络呈现在我们面前.亚里士多德认为时间维度与空间维度是互不影响的,空间维度可能更为重要——天上和地面的运动规律是不一样的.牛顿引入绝对时间与绝对空间的概念,在经典力学中时间维度是与空间维度地位平等的.牛顿提出三大运动定律以后,物理学的基本运动理论一分为三:爱因斯坦的(狭义)相对论力学、量子力学和演化力学.三个力学理论分别引入一个普适物理常数:真空中光速c、普朗克常数h和玻尔兹曼常数k,各自界定了对物理世界认识的一个极限:光速不变性、不确定性和不可逆性.对时间的认识也一分为三:量子力学基本沿用经典力学的时间概念;基于相对论,力学时间与空间统一了,可以在一定程度相互转换,但基本的时序是相对性不变的,时间与空间有所不同;基于热力学第二定律和耗散-涨落定理所代表的不可逆性,演化力学给予了时间一个特别地位.这些显然还不是最后答案.三种普适力学若是统一,以后时间的作用怎样?     

遗产与未来

近代科学技术的历史已发展到了一个非常惊人的程度,这也应归功于二十世纪前三十年的一些革命性的发现,这些发现和产生它们的思想,以及随后由此产生的技术,便形成了人们的遗产,这些遗产已经成为我们现代科学技术的基础。本文拟集中精力简述几个主要问题。为此,详细地叙述这些遗产是很有必要的。上世纪末已创建了所谓的经典力学,或称之为牛顿力学。当时有些极有权威的物理学家认为:经典力学即牛顿力学将不会再有多大的发展了。十九世纪获得的两项伟大科学成就——詹姆斯·克莱克·麦克斯韦尔的电动力学,以及以原子结构理论为依据的路特伟格·波尔曼对热力学的解释。两者之间的统一在十九世纪末已被人们公认了。它们和艾萨克·牛顿力学一起构成了自然科学基础知识中最重要的知识框架。这就是当时的物理学。同时,工业革命给十八世纪和十九世纪时期的西方世界带来了巨大的发展,这一发展最初是以牛顿力学和后来的麦克斯韦尔电动力学以及波尔曼的热力学为基础。尽管已有这些成就,但     

试论理论物理中数学方法的创造力

理论物理与数学的关系特别密切,采用合适的教学方法,对于理论物理的发展是十分必要的。尤其是近代物理,其各种理论体系几乎都是原理性理论。所谓原理性理论,是指从基于经验事实的创新的(物理)概念和(物理)原理出发,凭借数学方法,通过逻辑演绎,建立起抽象的数学形式体系(或称作公理化体系)。理论的抽象程度,自本世纪初以来快速地提高;因为采用的是更为抽象的近代数学工具,进行逻辑演绎的数学推理步骤也愈加繁复,用爱因斯坦的话说,通往(检验理论的)实践的思想链条愈来愈长。那就意味着数学方法在物理理论建树过程中所起的作用越来越大;实际上,近代物理理论正就是一些对其作出一定物理解释的数学结构体系。因此,爱因斯坦意识到“理论物理学家越来越不得不服从于纯数学的形式考虑的支配”,并认定理论物理的“创造性原则寓于数学之中”。本文试就近代物理的几个主要理论的形式结构的特征及其建树过程中的创造性因素,作一些综述性的讨论,以探究爱因斯坦的这些见解的涵义。     

蓬勃发展的现代物理学

现代物理学的基本任务在于根据实验观测到的实在数据,去发现能概括尽可能多广泛事实的规律。1900年以前,这些物理规律可以总结成四大类:经典力学(即牛顿力学);热力学;经典电动力学;物质结构的原子论和分子论(包括分子运动论和经典统计力学)。这四个方面连同狭义和广义相对论统称经典理论物理。随着物理学的发展,理论和实验逐渐分开形成理论物理和实验物理两大类。有少数物理学家在这两大领域中都有显     

現代的空間時間理論

空间时间底现代物理学理论称为相对论。本文目的在于以现代的理解来阐述该理论底基本观念,我们在这里力求从相对论底发展中提出有关相对论底概念;因此从叙述与欧几里得、伽利略、牛顿相联系的旧的空间时间理论开始,然后说明洛伦兹-爱因斯坦底“狭义”相对论,最后以现代的理解来讨论爱因斯坦引力论,这种理解主要是由苏联学者们所研究出来的。辩证唯物主义告诉我们,空间与时间是物质     

理性力学

经典物理的发展,曾经对科学起了巨大的推动作用。然而,在科学发展的历史过程中,经典物理越来越显示出它的局限性,这没有其他办法,只有发展新的理论来补充和取代它,数学和力学结合的理性力学,就是从经典力学中发展出来的新学科,它解决了许多经典力学解决不了的问题。它应用数学的基本概念和严格的逻辑推理,再从物理原型出发,建立并发展新的力学模型和理论,而经典力学则只是理性力学的特殊情况。     

试论牛顿的科学方法论思想

牛顿的科学方法论思想在近代西方科学方法论发展史上占有极其重要的地位.正如爱因斯坦所说:“在他以前和以后,都还没有人能象他那样地决定着西方的思想、研究和实践的方向.他不仅作为某些关键性方法的发明者来说是杰出的,而且他在善于运用他那时的经验材料上也是独特的,同时他还对数学和物理学的详细证明方法有惊人的创造才能.”因此,系统地探讨牛顿的科学方法论思想将有助于我们深刻地理解近代科学和哲学思想的发展.     

物理学中科学美学旨意的升华（下）

经典场论丰富了科学美学旨意 爱因斯坦指出：力学纲领“本质上是原子论的和机械论的，一切事物……完全要被解释为按照牛顿运动定律的质点运动。”然而，18～19世纪电磁学的发展改变了这样的局面。法拉第针对电、磁现象提出了场概念，并予以美妙的力线冈像描绘；麦克斯韦、洛仑兹等人建立并完善了电磁场理论（电动力学）体系。同时，经典场论纲领得以形成；     

卡普拉的《转折点》

高能物理学家弗·卡普拉(Fritjof Capra)继1975年发表《物理学之道》(The Tao of Physics)之后,经几年的积累思考,于1982年又发表了《转折点——科学、社会和正在兴起的文化》(The Turning Point——Science,Society and the Rising Culture),此书很快成为一本影响很大的国际畅销书.最近,由卫飒英、李四南译为中文,即将由四川科学技术出版社出版. 《转折点》首先分析笛卡尔-牛顿规范,这是以分割的、还原的方法为其特征的力学的规范.这一规范深刻地影响了近代的物理学、生物学、医学、心理学、经济学等等.对此影响,卡普拉作了富于启发性的独特的分析论述.由牛顿的物理学转变为     

普朗克的悲剧人生(上)

<正>普朗克的悲剧是时代的悲剧,也是德国科学的悲剧。当一个社会的精英阶层面对暴政,为了各自的小利益而"集体失语"时,悲剧就不可避免地发生了……19世纪末,物理学是自然科学中发展得最完善的学科。它以牛顿力学、热力学和统计物理学,以及麦克斯韦的电磁方程为理论基础,对于常见的各种物理现象,都能完美地阐释。无怪乎1900年元旦,德高望重的物理学家开尔文勋爵,在英国皇家学会举行的迎接新世纪招待会上,充满信心地表     

物理学(上)

从原子核核心深处的夸克到宇宙最远处的巨星的崩溃,从爱因斯坦梦想的自然力统一理论的部分实现到在技术、医学和整个现代社会的实际应用,物理学对人类认识宇宙和提高生活质量继续起着深刻的影响。作者认为,就新发现、新见解以及提出的新问题而论,物理学在过去几年里是在物理学历史中卓有成效的几年,并选择了这门基础科学中一些最重要的新发展扼要地加以阐述。     

暗宇宙、马赫原理和惯性运动

从牛顿力学到爱因斯坦狭义相对论。惯性运动、惯性系和相对性原理起着突出的作用．具有极其重要的意义。然而，有关惯性运动、惯性系的起源问题一直没有解决。