绪 论
一、物理学的研究对象
(一)世界的物质性:
世界是物质的世界。日月星辰、山川草木、原子分子都是物质。根据列宁对物质的定义,凡是客观自然界存在的都是物质。
(二)运动是物质的存在形式
自然界的物质是处于永恒不停的运动之中的。运动是物质的存在形式。这里所说的运动是广义的运动,指的是物质的任何变化和过程。例如天体的演化,生物的进化,化学变化等都是物质的运动形式。物质运动的形式是多种多样的。
(三)自然科学的分类
物质和物质运动的规律就是自然科学的研究对象。对不同物质运动规律的研究就形成了自然科学不同的学科。例如,对天体演化规律的研究就是宇宙学的研究内容;关于生物进化的规律就是生物学的研究内容;化学变化规律的研究就是化学的研究内容。
(四)物理学的研究对象
物质运动的规律既有其共性也有其个性。如前所述的生物学、化学都是研究物质运动的个性的科学。物理学就是研究物质运动规律共性的科学。物理学的研究对象可以表述为:物理学所研究的是物质运动最基本、最普遍的形式。它包括:物质的机械运动、电磁运动、原子分子的热运动、以及原子分子内部的运动。
(五)物理学所包含的学科
由于物质运动最基本、最普遍的形式也是有多种,从而就形成了物理学不同的学科。例如,对机械运动规律的研究就形成物理学中的力学;对电磁运动规律的研究就形成了物理学中的电磁学;对原子、分子热运动的研究就形成了物理学中的热学。我们大学物理这门课程就将学习物理学中力学、热学、电磁学、振动和波、光学以及近代物理学的基础内容。
(六)近代物理学与经典物理学的划分
我们可以根据物质和物质的运动来划分近代物理学和经典物理学。反映物质高速运动的相对论和量子场论以及微观物质的低速运动规律的量子力学都属于近代物理学的范畴,而宏观物质的低速运动规律就是经典物理学的内容。
二、物理学的研究方法
物理学是一门非常重要的基础科学。它的研究成果不仅是其它自然科学的基础,而且可以推动其它自然科学的发展。物理学的研究方法也对其它自然科学有重要参考价值的。读者在学习物理学知识同时也应该注重物理学研究方法的学习。主要的物理学研究方法有:
(一)抓主要矛盾,建立理想模型的方法
这种研究方法也叫做抽象方法。它是根据问题的内容和性质,抓住主要因素,撇开次要的、局部的和偶然的因素,建立一个与实际情况差距不大的理想模型来进行研究。例如,“质点”和“刚体”都是物体的理想模型。把物体看作“质点”时,“质量”和“点”是主要因素,物体的“形状”和“大小”是可以忽略不计的次要因素。把物体看作“刚体”时,物体的“形状”、“大小”和“质量分布”是主要因素,物体的“形变”是可以忽略不计的次要因素。在物理学的研究中,这种理想模型是十分重要的。研究物体机械运动的规律时,就是从质点运动的规律入手,再研究刚体运动的规律而逐步深入的。
(二)科学实验的方法
科学实验与观察时科学研究的基本方法。实验是再人工控制的条件下,使现象反复重演,进行观察研究的方法。大多数科学规律都是通过实验观察总结发现的(例子太多,这里就不举例了)。实验的方法在科学研究中是非常重要的方法。
(三) 根据假说的逻辑推理方法
为了寻找事物的规律,对于现象的本质所提出的一些说明方案或基本论点等统称为假说。假说是在一定的观察、实验的基础上提出来的。进一步的实验论据便会清洗这些假说,即取消一些或改进一些。在一定范围内经过不断的考验,经证明为正确的假说最后上升为原理或定律。例如,在一定的实验基础上提出的物质结构的分子原子假说以及从它所推论出来的结构因为能够解释物质气液固各态的许多现象,最后就发展成为物质分子运动理论。又如,量子假说的建立和量子理论的演变,发展为量子力学理论。在科学认识的发展过程中,假说是很重要的甚至是必不可少的一个阶段。