物理学概念之沿革分析

1 2 下一页 什么是“物理学”?这是科技史，尤其是物理学史不可回避的一个十分基础的课题。近年来物理学概念内涵之演变引人关注，对这方面的了解将会给教授者、学习者一定的指导和启示。
　　
　　1、物理学概念的西方源起
　　
　　“物理学”(即英语里的“physics”)，最早始见于古希腊亚里士多德的《物理学》一书，该书的中文译者张竹明先生指出:这本“《物理学》是一门以自然界为特定对象的哲学。它不同于我们现在的物理学，但却包括了现在的物理学，也包括化学、生物学、天文学、地学等等在内，总之，涉及整个自然科学，它只研究自然界的总原理，是自然哲学”。鉴于亚里士多德的《物理学》中有许多物理方面的错误结论，所以1949年因提出了宇宙起源的大爆炸学说而声名大震的美籍前苏联物理学家乔治·伽莫夫曾指出:亚里士多德“在物理学领域中最重要的贡献也许只是创造了这门学科的名字，”这个词由古希腊“自然”一词推演而来。
　　
　　2、中文“物理学”一词的来源
　　
　　1900年，日本人藤田丰八把饭盛挺造编写的《物理学》译成了中文，由当时上海江南制造局刊行。这本书是我国第一本具有现代“physics”内容的称为“物理学”的书。
　　
　　如此说，并非1900年以前中国就没有“physics”.东方的包括中国的近代科学都是从西方传进来的，实际情况是从西方传到中国远比传到日本还要早.不过1900年以前，我国译述西方物理学著作没有采用“物理学”的译法，而是多译为“格物学”或“格致学”.如1879年美国人林乐知将罗斯古编写的一本物理书翻译成汉语并命名为《格致启蒙》，其中第二卷为格物学；1883年美国传教士丁韪良(丁韪良，英文名Martin，1888年曾来中国传教，接触中国古代文明后曾提出“丁韪良猜测”:中国的“元气说”曾影响过笛卡尔提出“以太”漩涡说)也将一本物理书译为汉语，名字为《格物测算》.另外，国内1886年有译著《格致小引》，1889年又有《格物入门》出版。
　　
　　大量史料表明:“格物学”或“格致学”就是“physics”的早期汉语意译.这两种译法是“格物致知”一词两种形式的缩写。“格物致知”一词源于儒家“致知在格物，格物而后知至”的思想.
　　
　　应该强调的是，日本学者指出:“特别值得大书一笔的是，近世中国的汉译著述成为日本翻译西洋科学译字的依据.”日本早期物理学史研究者桑木或雄说:“在我国最初把‘physics’称为‘穷理学’.明崇祯年间一本名叫《物理小识》的书，阐述的内容包括天文、气象、医药等方面.早在宋代，同样内容包含在《物类志》和《物类感应》等著述中，这些都是中国物理著作的渊源.”
　　
　　2002年4月在北京召开了中国近现代科学技术回顾与展望国际学术研讨会，会上仍有学者认为将“physics”译为“物理”不如译为“格物”或“格致”更符合汉语文化.但是“物理学”一词毕竟被中国人所逐渐接受，1902年京师大学堂在格致科下设物理学课目，1912年改格致科为理科，下设物理门.同年金陵大学设物理学课目，1918年商务印书馆出版了由陈幌编写的《物理学》，这是第一本国人命名为《物理学》的“physics”著作。可见我国用“物理学”译“physics”还是较晚的，1900年在德国普朗克已经提出了能量量子化假说，标志着物理学跨人了现代的大门，量子力学的序幕已经拉开.
　　
　　必须特别指出的是，在中国“物理”一词出现并不晚，不过含义不同于“physics”。明代吕坤(1536一1618)著有《呻吟语》，其中卷六第二部分名为“物理”，大体是有关物性学的，并用以引申一些关于人文及世界的观点.宋代朱熹(1130一1200)等人常用“物之至理”或“物理”一词.当代著名物理学家曾引用唐代杜甫《曲江二首))中的诗句“细推物理须行乐，何用浮名绊此身”来说明物理一词在盛唐时即已出现。其实在哲学研究所和北大哲学系编著的《中国哲学史资料简编))(中华书局)“两汉一隋唐”部分中就记载了三国时吴人杨泉曾著书《物理论》，是研究和评论当时有关天文、地理、工艺、农业及医学知识的著作。更久远的有，在约公元前二世纪成书的《淮南子·览冥训》中就有:“夫隧之取火于日，慈石引铁，葵之向日，虽有明智，弗能然也，故耳目之察，不足以分物理;心意之论，不足以定是非”之论述.中国古代的“物理”，应是泛指一切事物的道理.
　　
　　3、关于“物理学”的一般传统认识
　　
　　一般的物理学教材或辞典手册大都这样介绍:物理学是研究物质运动最一般规律及物质基本结构的学说。具体地说，按所研究的物质运动形态和具体对象，它涉及的范围包括:力学、声学、热学和分子物理学、电磁学、光学、原子和原子核物理学、基本粒子物理学、固体物理学以及对气体和液体的研究等.物理学包括实验和理论两大部分，经过实践检验被证实为可靠的理论物理包括:理论力学、热力学和统计物理学、电动力学、相对论、量子力学和量子场论.当然这些理论也只能是相对真理，有各自的局限性.运用物理学的基本理论和实验方法研究各种专门问题，使物理学中各种新的分支不断涌现和形成如流体力学、弹性力学、无线电电子学、金属物理学、半导体物理、电介质物理、超导体物理、等离子物理、固体发光、液晶及激光等。一些边缘学科也随物理的广泛应用而陆续形成如化学物理、生物物理、天体物理及海洋物理等等.
　　
　　作为一门学科，物理学之存在须以以下几个要素为前提:
　　
　　1)一种描述性的通过自然现象之间的相互关系来理解和说明自然的自然观.这种自然观建立在两个信念之上:其一是自然有可以被人们认识和理解的理性规律.“相信世界在本质是有秩序的和可以认识的这一信念，是一切科学工作的基础.”(爱因斯坦语);其二相信自然是实存的，且具有近恒常性而不是唯心主义的迷梦或理念世界的幻影.
　　
　　2)存在一种与上述自然观相适应的定量方法系统来处理现象，尤其允许可近似量化处理.具体而言就是公理化的逻辑与具有实用可操作性的数学体系，它可说是科学理论的骨架.
　　
　　3)重视实验，既把实验看成理论的来源，又看成审判理论的法官.如果没有实验这一要素，科学即使能诞生往往也只能是一个封闭的理论构架，虽自身可能逻辑自洽，但因缺乏证实或证伪机制而易流于玄想并丧失进一步发展的生命力.
　　
　　4)社会和文化的需要.
　　
　　4、《物理百科全书》关于“物理学”的解释
　　
　　美国麦格劳一希尔图书出版公司1983年第5次出版由帕克主编的《物理百科全书))(科学出版社，1996年8月)，书中关于物理学的主要观点如下:
　　
　　物理学在以前称为自然哲学.物理学涉及自然的某些方面，它们可以通过一种基本的途径，即依据一些基本原理和基本定律来加以理解.随着时间的推移，不同的特殊学科从物理学中分了出来，形成自己的研究领域.(典型的分化论，本文作者注).在此过程中，物理学保持着它的本来面目:理解自然界的结构和解释自然现象。
　　
　　物理学的最基本部分是力学和场论。力学涉及质点或物体在给定力作用下的运动.场物理学则涉及万有引力场、电磁场、核力场以及其他力场的起源、本质和特性.力学和场论合在一起就构成了理解科学上所提出的自然现象的最基本途径，最终目的是要通过这两个方面理解全部自然现象。
　　
　　物理学的较古老的或者称经典的分法，是以自然现象的某些一般类型为基础的.当时，对于这些自然现象是已经知道特别适合于应用物理学方法来研究的.按照这样的分法，计有经典力学及其分支天体力学、流体力学和弹道学;热学和热力学;气体运动论和统计力学;光学、声学;电学和电磁学.这样的分法现在都还通行，但其中有许多越来越有被列入应用物理学或技术的分支的趋势，越来越不属于物理学本身的固有的分支了。
　　
　　数学物理学用数学来研究物理现象，它包括所有各门物理学中较数学化的部分以及统计力学、量子力学、相对论和场论的绝大部分内容.通常在数学物理学和理论物理学之间所作的区别是:对于后者，虽然形式上也全都是数学，但它被认为是更接近于实验物理学的.然而，不论是数学物理学还是理论物理学都不可能真正与实验物理学分开，因为一个对自然的完全理解，只有同时应用理论和实验才能得到。
　　
　　在物理学的各个领域内，其特点与其说是取决于所涉及主题的内容，还不如说是取决于对所探索内容的理解的精确性和深度.物理学的目的是通过数学建立一个统一的理论体系，它的结构和行为要尽可能广泛地复现整个自然界.其他科学只满足于用本门学科的特殊局限概念来描述和联系各种现象，而物理学则总是探索着把对同一现象的理解，作为一个特殊的表现形式而纳入作为整体的自然界的基本统一结构.按照这样的目的，物理学的特色就在于:精密的仪器设备、精确的测量以及通过数学来表达所得到的结果。
　　
　　《物理百科全书》的这种特色说显然有问题，既言特色就该是独具的，可你能以此区分物理与化学吗?化学家赫许巴赫的高论有助于我们在一定意义上区分理化:
　　
　　“典型化学家高于一切的愿望是理解为什么一种物质和其他物质行为不同;而物理学家则通常期望寻找超出特定物质的规律.”
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