物理学中的哲学思想探析

物理学中的哲学思想探析

摘要：物理学作为一门最基础的自然学科，在产生形成发展的过程中，蕴含着

丰富的哲学文化。为了充分挖掘自然科学中的哲学思想，加强科学文化与哲学文

化之间的联系，文章从唯物辩证法、美学、科学道德3个方面剖析了物理学中的

哲学思想。

关键词：物理学；哲学思想

物理学是一门最基本的自然学科，它是探讨物质结构和物质基本运动规律的

学科，所以人们往往认为物理学只是包含一些枯燥的理论公式，而忽视了物理学

中包含的人文因素诸如人文哲学思想、美学等方面。实际上，物理学在产生、形成、发展的过程中，人们不是为了物理学而研究物理学，而是为了有助于人类、

社会以及个体人的发展而研究物理学，所有这些都涉及到了人与人的关系、人与

自然的关系，这些关系中都蕴含着丰富的哲学思想。

1物理学中的唯物辩证法思想

物理学在古代被称为自然哲学，物理学作为一门精密的学科进行研究是从1687年牛顿发表的《自然哲学的数学原理》开始的。随着学科的发展与不断完善，物理学才从哲学中分化出来，形成独立的学科，但物理文化中蕴含的哲学思想是

不会被分离的。

1.1实践是检验真理的唯一标准

物理学是实验科学，物理实验既是建立物理理论的基础又是检验物理理论真

理性的方法。杨振宁教授说“物理学是以实验为本的学科”，物理学上很多理论都

是通过实验检验论证的结果，体现了唯物辩证法的认识论观点——实践是检验真

理的唯一标准。

1.2物质是普遍联系的

物理发展史上，很多地方体现了物质是普遍联系的观点。比如人们曾经把电

和磁孤立起来，物理学家奥斯特接受自然力统一的哲学思想。坚信电和磁之间存

在某种潜在联系，经过多年研究，终于发现了电流的磁效应，并由此开创了电磁

学的新纪元。把电和磁联系了起来，这正体现了唯物辩证法的特征——物质是普

遍联系的。

1.3事物发展过程中的“否定之否定”规律

人们对物理现象及其本质的认识是不断地发展和完善起来的，每一种理论的

建立过程都体现了“实验(事实)——理论假设——实验(新的事实)——修正理论”，

遵循着辩证唯物主义中的“否定之否定”规律。比如在整个光学的发展史中对光本

质这个问题的认识，先是牛顿的微粒说；再是惠更斯的弹性波动说；接着麦克斯

韦提出电磁波动说；到20世纪爱因斯坦提出光量子说。最终人们认识到光具有

波粒二象性，人类对光本性的认识就正是遵循着“否定之否定”认识规律的反映。

1.4主要矛盾与次要矛盾的辩证关系

物理学中为了方便研究问题，经常抓住物体的主要特征，忽略物体的次要特征，而抽想出一些理想模型。如“质点”这个理想模型保留了实际物体的质量和存

在的位置，而忽略了物体本身的大小形状，体现出辩证唯物主义中的“主要矛盾与次要矛盾之间的辩证关系”。

1.5运动的相对性和时空的相对性

近代物理学的一大理论—爱因斯坦的相对论中涉及的哲学问题很多。最突出

的就是相对运动和相对的时空观念。相对论指出：相对性原理的本质在于运动的

相对性这一事实，而不存在绝对运动。相对论否定了绝对运动的存在，就否定了

绝对时空的概念。它通过不变的光速把时间和空间联合为一个整体，由洛伦兹变

换建立起各个惯性系之间的时空关系。

可见，不论是物理文化知识本身，还是物理文化形成、发展的过程都蕴含着

丰富的哲学思维方法，对人类的自然观和哲学思想有重大的影响。

2物理学中的美学文化

2.1物理理论的美学特征

2.1.1简单深刻美

在一个艺术家眼里简单是一种美。自然现象错综复杂，物理学则力求用简单

的方程或定律去概括自然规律，但其反映的内在规律确是非常深刻的。如能量的

转化和守恒定律反映了各种不同形式的能量的转化，牛顿的三大定律更是概括了

宏观低速条件下各种机械运动的规律，麦克斯韦电磁方程组将复杂的电磁现象统

一其中，爱因斯坦相对论中的基本原理简单凝练，但其中内涵确是丰富而深刻的。

2.1.2对称守恒美

对称是自然界中广泛存在的也是人们很乐于接受的一种美学形式，物理学在

对自然的表述中处处显现出了这种对称的美：引力和斥力，“电生磁”与“磁生电”，粒子与反粒子，物质与反物质、圆孔或单缝衍射图样的对称、无限长直导线周围

磁场的轴对称等等。物理定律对某种规范变换的不变性、守恒性更是贯穿于整个

物理学的一种对称形式，物理学中有许多守恒定律如：动量守恒、机械能守恒等等。实际上，对称性已经成为当代物理学家研究物理理论的一种方法。

2.1.3统一和谐美

物理理论的和谐统一美实际上是自然界和谐统一美的理论形态。如麦克斯韦

电磁场理论把电学、磁学、光学统一了起来，量子力学把波动性和粒子性统一了

起来，爱因斯坦的相对论把时间、空间、物质和运动统一起来，把经典物理学都

包容在他的理论框架之内，创造了程度更高范围更大的和谐统一理论。

世界著名物理学家狄拉克认为：让一个方程具有美感要比符合实验更为重要。法国科学家彭加勒曾说：“科学家研究自然，是因为他从中能得到乐趣，他之所以能得到乐趣，是因为她美”。著名物理学家杨振宁曾经说过：“物理学的原理有它

的结构，这个结构有它的美跟妙的地方，而各个物理学工作者对于这个结构的不

同的美跟妙的地方的感受，有不同的了解，因为大家有不同的感受，所以每一个

工作者会发展他自己独特的研究方向跟研究方法，形成他自己的风格。”追溯人类科学源头，科学美始终被作为一种人文理想而追求，成为科学家们献身科学、潜

心研究的直接动力之一。