周兆妍

(國(guó)防科技大學(xué)文理學(xué)院 湖南 長(zhǎng)沙 410000)

物理學(xué)的發(fā)展中，哲學(xué)曾起到了重要作用.幾百年前，現(xiàn)有的各門學(xué)科還沒有發(fā)展成為完整形態(tài)時(shí)，哲學(xué)囊括了一切的知識(shí)領(lǐng)域.隨著人們對(duì)事物的基本結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)一般規(guī)律、相互作用等方面的研究，并逐漸對(duì)其中一些概念通過(guò)實(shí)驗(yàn)、觀測(cè)等方法進(jìn)行證明，自然哲學(xué)即物理的前身逐漸從哲學(xué)中分化出去形成自己的體系，而哲學(xué)仍保留著其余的部分，以其形而上學(xué)的思辨思維特征，思考著有關(guān)自然、社會(huì)和思維發(fā)展的最一般的規(guī)律等方面的根本性問(wèn)題.而正是由于哲學(xué)思維這種對(duì)思維方法的一般性追求，超越了具體問(wèn)題的束縛，蘊(yùn)含豐富的智慧，對(duì)自然科學(xué)家具有深刻的啟發(fā)性，引導(dǎo)他們對(duì)自然科學(xué)的發(fā)展做出突出貢獻(xiàn)，同時(shí)物理學(xué)的發(fā)展對(duì)于哲學(xué)也起著不可估量的促進(jìn)作用.

物理與哲學(xué)是一個(gè)經(jīng)典的話題，現(xiàn)如今物理課程的思政改革為我們教師提出了貼合新時(shí)代的育人要求，筆者聚焦于所教授的大學(xué)物理課程的授課內(nèi)容與馬克思主義哲學(xué)在世界觀與科學(xué)信念、科學(xué)方法論、邏輯與歷史的一致性3方面的聯(lián)系與交匯，在傳授科學(xué)知識(shí)的同時(shí)不斷挖掘其科學(xué)思想的來(lái)源以及與哲學(xué)思考的可能聯(lián)系，豐富課程內(nèi)容，使教學(xué)更加生動(dòng)活潑富有啟發(fā)性，從而造就新一代富于創(chuàng)造精神和科學(xué)精神的高素質(zhì)人才.

第一，馬克思主義哲學(xué)為物理學(xué)研究者提供基本的科學(xué)世界觀與科學(xué)信念.19世紀(jì)，馬克思和恩格斯系統(tǒng)研究總結(jié)自然科學(xué)的各個(gè)分支，如數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等，并對(duì)這些學(xué)科所取得的成就做出高度抽象的哲學(xué)概括，創(chuàng)立發(fā)展了自己的學(xué)說(shuō)[1].從這一點(diǎn)看，二者有著相同的認(rèn)識(shí)和理解世界的出發(fā)點(diǎn)，馬克思主義更是提供了相信世界物質(zhì)統(tǒng)一性、可知性與規(guī)律性的科學(xué)信念，這種信念可以為物理研究者提供科學(xué)研究的精神支柱與強(qiáng)大動(dòng)力，幫助其撥開迷障，探求真理.

以狹義相對(duì)論的建立為例.在19世紀(jì)末，物理學(xué)的研究逐步涉及高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域，麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論也日臻完善，當(dāng)時(shí)人們發(fā)現(xiàn)電磁場(chǎng)理論與經(jīng)典的絕對(duì)時(shí)空觀以及相對(duì)性原理之間存在矛盾.面對(duì)這一形勢(shì)，不同的物理學(xué)家做出不同選擇，得到完全不同的理論.而年輕的愛因斯坦從時(shí)空觀入手，首先重新定義了空間，指出“物體A的所有延伸的總體可稱為‘物體A的空間’……我們不能抽象地談?wù)摽臻g，而只能說(shuō)屬于物體A的空間”[2]，即空間的概念與具體事物不可分割的聯(lián)系在一起.隨后愛因斯坦又指出，與空間概念一樣，時(shí)間概念也是與具體事物相聯(lián)系，因而與空間概念一樣只能有相對(duì)意義，即不存在絕對(duì)空間與時(shí)間.在新的時(shí)空概念下，經(jīng)典物理的某些基本矛盾得到了成功的消除，為成功創(chuàng)立狹義相對(duì)論打造了基礎(chǔ).愛因斯坦在研究過(guò)程中始終堅(jiān)信世界物質(zhì)的統(tǒng)一性，因而創(chuàng)立了相對(duì)論理論，揭示了物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)、時(shí)間、空間之間的辨證關(guān)系，給出了科學(xué)而系統(tǒng)的時(shí)空觀和物質(zhì)觀.該理論不僅給物理學(xué)帶來(lái)革命性的變化，更帶來(lái)人類思想上的極大變革.

恩格斯在《反杜林論》中也曾從哲學(xué)角度表達(dá)了“時(shí)空不過(guò)是一切存在的基本形式”等物質(zhì)、時(shí)空、運(yùn)動(dòng)三位一體的自然觀[3]，二者的統(tǒng)一反應(yīng)了馬克思主義哲學(xué)與物理研究者世界觀的一致性，構(gòu)成了科學(xué)與哲學(xué)的共同出發(fā)點(diǎn).此外，馬克思主義哲學(xué)堅(jiān)信客觀世界是可以認(rèn)識(shí)的、普遍聯(lián)系的，其運(yùn)動(dòng)發(fā)展是有規(guī)律的，這種堅(jiān)定信念也是物理乃至科學(xué)研究工作者進(jìn)行研究的基礎(chǔ).

第二，馬克思主義哲學(xué)為物理研究者提供了科學(xué)方法論的引導(dǎo)，物理則為其提供了具體的研究與實(shí)施對(duì)象.哲學(xué)上以方法為研究對(duì)象形成的方法論從整體上考查了認(rèn)識(shí)世界和改造世界的經(jīng)驗(yàn)，探討其中各種方法的性質(zhì)、作用及其之間的聯(lián)系，這對(duì)各門學(xué)科的科學(xué)研究都有很大的啟發(fā)作用.物理研究過(guò)程中需要對(duì)物質(zhì)性質(zhì)及其之間的相互作用做不同層次的研究，哲學(xué)方法論中有關(guān)局部與整體、特殊與一般、現(xiàn)象與本質(zhì)、主要矛盾與次要矛盾等等的研究范疇與概念對(duì)物理研究工作者具有非常積極的引導(dǎo)意義.

以安培定律的提出為例，在該課程內(nèi)容講述之前已經(jīng)介紹了1820年奧斯特的著名磁針偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)以及畢奧-薩伐爾定律，即電流元產(chǎn)生磁場(chǎng)的規(guī)律.同樣歷史背景下安培提出了比畢奧-薩伐爾定律更深刻的問(wèn)題，他根據(jù)電流與磁體等相互作用，逐步認(rèn)識(shí)到磁現(xiàn)象的起因是電流，提出物質(zhì)的磁性源于分子電流，認(rèn)為磁作用的本質(zhì)是電流之間的相互作用，從而提出了尋找電流元之間相互作用定量關(guān)系的課題.同時(shí)，安培與畢奧、薩伐爾一樣，遇到了不存在孤立的電流元而無(wú)法直接通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的困難，此外兩個(gè)電流元之間的相互作用力除了與其大小、間距有關(guān)，還與兩個(gè)電流元及其間的矢徑，三者取向有關(guān)系.在當(dāng)時(shí)的人們看來(lái)通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)以上因素對(duì)結(jié)果的影響進(jìn)行判定幾乎是毫無(wú)希望的.針對(duì)上述問(wèn)題，安培設(shè)計(jì)了4個(gè)別具匠心的示零實(shí)驗(yàn)，其構(gòu)思之新穎與結(jié)構(gòu)之奇巧，堪稱物理學(xué)史上的不朽之作.他接著以此為依據(jù)經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的邏輯推導(dǎo)，最終得到電流元之間的相互作用力公式，即安培定律.進(jìn)而才有了磁場(chǎng)中載流導(dǎo)線受安培力、載流線圈受力矩、載流線圈的磁矩等一系列的推論與應(yīng)用.而相較于這些公式與應(yīng)用，該過(guò)程中明確的物理思想，以及在其指導(dǎo)下設(shè)計(jì)的有針對(duì)性的物理實(shí)驗(yàn)與邏輯條理分明的理論分析才是以安培為代表的偉大物理學(xué)家工作的核心.從現(xiàn)象觀察、問(wèn)題的提出、定性的推測(cè)、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與測(cè)量、定量公式的給出、新的物理量的定義、新的物理定律的建立，再進(jìn)而闡述定義及定律的物理涵義，判定其使用范圍及理論地位；與此同時(shí)開展廣泛的理論研究和實(shí)踐應(yīng)用.所有這些完整展現(xiàn)了物理理論的全過(guò)程，提供了從現(xiàn)象揭示本征、從具體進(jìn)入抽象、從特殊到一般、從理論研究到實(shí)踐應(yīng)用的創(chuàng)造性工作范例.

《自然辯證法》是恩格斯系統(tǒng)闡述科學(xué)方法論的重要著作，其中關(guān)于科學(xué)方法論的基本原則和各種科學(xué)方法之間的內(nèi)在聯(lián)系的思想，恩格斯運(yùn)用唯物辯證法的認(rèn)識(shí)論和邏輯學(xué)原理，分析了這些方法，并進(jìn)行分類[4]；馬克思在他的《認(rèn)識(shí)論》當(dāng)中談到人們認(rèn)識(shí)事物的普遍規(guī)律時(shí)與安培的工作高度吻合[5]，列寧在他的《哲學(xué)筆記》中也強(qiáng)調(diào)了在自然科學(xué)的方法中，觀察、實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐過(guò)程的重要地位.除此之外，物理學(xué)中經(jīng)常使用的“否定之否定”“抽象模型”“假說(shuō)法”“反證法”等等都在馬列主義的著作中有所涉及[4，5].愛因斯坦說(shuō)：“如果把哲學(xué)理解為在最普遍和最廣泛的形式中對(duì)知識(shí)的追求，那么，哲學(xué)顯然就可以被認(rèn)為是全部科學(xué)之母”[6，7].與物理中的思想方法相比，哲學(xué)層面的思想方法是普適的終極的思考，物理課堂中對(duì)思想方法的追求可以使學(xué)生開闊思路、廣泛聯(lián)想，超越了具體問(wèn)題的束縛，在面對(duì)日后工作上的難題能夠用思辨的方法看到分析、解決問(wèn)題的曙光.

第三，馬克思主義哲學(xué)中歷史與邏輯統(tǒng)一性也體現(xiàn)于物理的教學(xué)體系中.黑格爾曾最早提出了歷史與邏輯的統(tǒng)一性，指出“個(gè)體認(rèn)識(shí)活動(dòng)的邏輯過(guò)程與人類認(rèn)識(shí)發(fā)展的歷史過(guò)程，在總體和主要環(huán)節(jié)上具有一致性”[8，9]，恩格斯在集中闡述了歷史與邏輯的統(tǒng)一性方法后指出：歷史從哪里開始，思想進(jìn)程的邏輯也應(yīng)從哪里開始，而思想進(jìn)程的進(jìn)一步發(fā)展不過(guò)是歷史過(guò)程在抽象的、理論上前后一貫的形式上的反映”[5].這種一致性也體現(xiàn)在物理課程上，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)課程主體的邏輯體系可視為物理學(xué)研究歷史的縮影，學(xué)生認(rèn)識(shí)理解的重難點(diǎn)(自然也是教學(xué)過(guò)程中的重難點(diǎn))會(huì)與物理學(xué)史中長(zhǎng)期未能理解突破的困難不謀而合，歷史中某一課題的研究進(jìn)程與思想的進(jìn)程密不可分[10]，對(duì)課程體系與物理學(xué)史的一致性的理解有助擺脫一些繁瑣不重要的、舍本逐末的解釋與探討，對(duì)課程的整體與重點(diǎn)、課堂教學(xué)節(jié)奏的把握有很好的指導(dǎo)意義.

比如在氣體動(dòng)理論的學(xué)習(xí)過(guò)程中，最早占統(tǒng)治地位的是“熱質(zhì)說(shuō)”，認(rèn)為熱是一種沒有質(zhì)量、無(wú)色無(wú)味、可以流動(dòng)的特殊物質(zhì).18世紀(jì)末德國(guó)物理學(xué)家福倫德測(cè)量了固體金屬塊和相同重量的金屬屑的熱容量，發(fā)現(xiàn)二者是一樣的，給予熱質(zhì)說(shuō)以沉重打擊.1857年克勞修斯以大量彈性小球類比于氣體分子，認(rèn)為氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生壓強(qiáng)，得到著名的氣體壓強(qiáng)公式.1860年麥克斯韋采用此模型利用概率論的方法導(dǎo)出平衡態(tài)氣體分子的速率分布函數(shù)，隨后玻爾茲曼將他的工作推廣到了保守力場(chǎng)情況得到氣體分子速率的玻爾茲曼分布，接著又探討了孤立系統(tǒng)從非平衡態(tài)向平衡態(tài)的過(guò)渡過(guò)程，得到玻爾茲曼熵公式，為熱力學(xué)第二定律提供了微觀解釋與理論依據(jù)…….作為氣體動(dòng)理論的奠基者，克勞修斯、麥克斯韋、玻爾茲曼層層遞進(jìn)的工作構(gòu)成了熱學(xué)部分的教材主干.對(duì)于首次接受微觀分子世界的學(xué)生而言，紛至沓來(lái)的新概念、新思維、新方法往往使他們感覺到一定程度的混亂，而歷史的研究歷程的提煉引入為課程組織提供了素材組織、邏輯結(jié)構(gòu)與指引.

思維的邏輯和客觀現(xiàn)實(shí)的歷史相一致是研究事物發(fā)展規(guī)律的唯物辯證思維方法之一，是馬克思在《資本論》中運(yùn)用的原則和方法之一.從該方面入手的物理課程教學(xué)對(duì)人文中歷史的方法與理工中邏輯的方法有機(jī)結(jié)合起來(lái)，既可以幫助學(xué)生從新的角度理解問(wèn)題，辯證、歷史地理解課堂講授的理論，又可寓邏輯思維、思想方法的教育于其中.研究過(guò)程中問(wèn)題的提出、整理直至解決經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的歷史時(shí)期，爭(zhēng)論的焦點(diǎn)、論據(jù)、突破過(guò)程，以及其中涉及的邏輯推導(dǎo)、研究過(guò)程、思想方法，物理學(xué)家們的勤奮與創(chuàng)新精神等等都是極好的理工與人文、課程內(nèi)容與思政結(jié)合的教學(xué)素材.

張景中院士曾這樣描述哲學(xué)與科學(xué)的關(guān)系：“哲學(xué)家談?wù)撛釉谖锢韺W(xué)家研究原子之前，哲學(xué)家談?wù)撛卦诨瘜W(xué)家研究元素之前，哲學(xué)家談?wù)摕o(wú)限與連續(xù)性在數(shù)學(xué)家說(shuō)明無(wú)限與連續(xù)性之前.一旦科學(xué)真真實(shí)實(shí)地研究哲學(xué)家所談?wù)撨^(guò)的對(duì)象時(shí)，哲學(xué)沉默了.它傾聽科學(xué)的發(fā)現(xiàn)，準(zhǔn)備提出新的問(wèn)題.”[11]馬克思主義哲學(xué)與物理學(xué)有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，我們期望以課程的思政建設(shè)為契機(jī)將二者關(guān)系更好地體現(xiàn)出來(lái)，傳達(dá)給學(xué)生.在傳遞知識(shí)的同時(shí)，體現(xiàn)辯證唯物主義世界觀，邏輯思維、思想方法對(duì)物理理論的指導(dǎo)與影響，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)領(lǐng)悟物理規(guī)律與思維，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用馬克思主義世界觀與方法論解決實(shí)際問(wèn)題的能力，對(duì)傳統(tǒng)的理論課堂進(jìn)行有效的升華，更好地服務(wù)于課程的育人目標(biāo).