學(xué)習(xí)物理時(shí)應(yīng)關(guān)注的幾種重要思維

柳格彬

在新課改理念下，學(xué)生的物理成績(jī)并不能得到顯著提高，雖然說(shuō)這在一定程度上歸咎于學(xué)校的教學(xué)模式，但不可否認(rèn)的是，學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過(guò)程中沒(méi)有形成一個(gè)良好的思維習(xí)慣是其中最根本的原因.筆者近來(lái)研讀了一些物理學(xué)史，發(fā)現(xiàn)有幾種思維方式，對(duì)于教師思考物理教學(xué)問(wèn)題，學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)大有裨益.

1 形象思維

詩(shī)人寫(xiě)詩(shī)，畫(huà)家作畫(huà)，需要形象思維，這一點(diǎn)沒(méi)有人懷疑.但是，物理學(xué)家在運(yùn)用抽象思維的同時(shí)，也需要形象思維，卻不是人人都明白的.

形象思維在古代的科學(xué)家那里，早已有之.莊子的“一尺之棰，日取其半，萬(wàn)世不竭”，是形象思維；古希臘哲學(xué)家德謨克利特說(shuō)原子是構(gòu)成世界萬(wàn)物的最小“磚塊”，也是形象思維.

原子模型的建立過(guò)程中，形象思維就發(fā)揮了很重要的作用.1877年，英國(guó)物理學(xué)家湯姆遜經(jīng)過(guò)科學(xué)的抽象，發(fā)現(xiàn)電子，了解到原子是由原子核和電子組成的.但是原子核和電子看不見(jiàn)，摸不著.他們究竟是以什么樣的方式結(jié)合在一起的？實(shí)驗(yàn)的手段不能直接解決，科學(xué)的抽象方法也不能回答.這時(shí)候就需要在思維中形成一種似乎回到了直觀之中的形象.第二年，湯姆遜借助于形象思維的方法，構(gòu)思出一種西瓜瓤式（又稱葡萄干面包式）的原子模型：西瓜瓤象征著原子內(nèi)均勻分布的正電荷，西瓜子便是帶負(fù)電荷的電子.1944年，日本的長(zhǎng)岡半太郎構(gòu)想出一種圓圈式的原子模型：原子核在中心，電子全部在某一層圓圈上，圍繞核旋轉(zhuǎn).1911年英籍澳大利亞科學(xué)家盧瑟福，又構(gòu)想出一種小太陽(yáng)系的原子模型：原子核在中心，電子像各個(gè)行星繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)一樣，各自在不同的軌道上運(yùn)轉(zhuǎn).

從這里可以看出，在物理研究過(guò)程中，如果只有抽象思維的規(guī)定性，而無(wú)形象思維的形象性，認(rèn)識(shí)不會(huì)活躍，不會(huì)豐滿，形象的模型越是逼真，抽象思維的概念就越是趨于準(zhǔn)確.形象思維是抽象思維的必要補(bǔ)充！

2 動(dòng)態(tài)思維

馬克思主義哲學(xué)原理告訴我們，世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的.其實(shí)，作為物質(zhì)世界在人腦中反映的思維，也應(yīng)該是動(dòng)態(tài)的，我們要學(xué)會(huì)用動(dòng)態(tài)思維看問(wèn)題，學(xué)會(huì)從運(yùn)動(dòng)中把握各種聯(lián)系.

就拿電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)思維簡(jiǎn)直是功不可沒(méi).安培和法拉第都做過(guò)磁生電的實(shí)驗(yàn)，安培失敗，法拉第成功.法拉第開(kāi)始也跟安培一樣，是將磁鐵靜止地放在線圈中，年復(fù)一年地等呀，盼呀，始終看不到電流計(jì)的指針有絲毫偏動(dòng).盡管電流有磁感應(yīng)，是電在流動(dòng)的情況下出現(xiàn)的，但他們都未注意到這一點(diǎn)，都未想到只有在磁棒運(yùn)動(dòng)的情況下，線圈上才能產(chǎn)生電流.后來(lái)法拉第在一次偶然的機(jī)會(huì)中，將磁棒從線圈中抽出來(lái)，發(fā)現(xiàn)電流計(jì)的指針擺動(dòng)了一下，這才恍然大悟.一個(gè)動(dòng)作，法拉第摸索了六年之久！

安培和法拉第六年中的失誤在哪兒呢？根本原因就在于他們都想在靜止中尋找事物之間的聯(lián)系，而不懂得從事物的運(yùn)動(dòng)中去把握聯(lián)系.所以，我們學(xué)習(xí)物理時(shí)，要注重運(yùn)用動(dòng)態(tài)思維思考問(wèn)題.比如，在分析波動(dòng)圖象中某個(gè)質(zhì)點(diǎn)在上一刻或下一刻的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，就一定要在頭腦中讓質(zhì)點(diǎn)“動(dòng)”起來(lái)，上下坡法、頭頭尾尾法、微平移法、逆波同向法等方法，都很好地運(yùn)用了動(dòng)態(tài)思維，為解答這一類難題節(jié)省了大量的時(shí)間.

3 辯證法思維

辯證法思維在社會(huì)人文科學(xué)領(lǐng)域用途極大，但眾所不知的是，它在物理學(xué)領(lǐng)域中，也能夠自由馳騁，給人們帶來(lái)意想不到的收獲.

1905年科學(xué)巨匠愛(ài)因斯坦根據(jù)普朗克的量子假說(shuō)，提出了光量子論，認(rèn)為光既有波動(dòng)性，又具有粒子性，即具有波粒二象性.這一理論傳到德布羅意的耳朵里，他馬上把問(wèn)題倒過(guò)來(lái)考慮：既然光量子論把過(guò)去認(rèn)為本質(zhì)上是波的光加以粒子化了，那么，過(guò)去認(rèn)為本質(zhì)上是粒子的東西，是否也具有波動(dòng)性呢？他循此前進(jìn)，于1924年提出了微觀粒子也具有波動(dòng)性，即具有波粒二象性的假說(shuō)，并且列出了粒子與波互相聯(lián)系的量的關(guān)系式.不久，他的假說(shuō)就被戴維遜、革末等人的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，成了一條新的普遍法則.

世界上的萬(wàn)事萬(wàn)物都有著兩個(gè)相互依存、相互轉(zhuǎn)化的對(duì)立面.可以從那個(gè)側(cè)面透視到這個(gè)側(cè)面，也可以從這個(gè)側(cè)面透視到那個(gè)側(cè)面；可以由此轉(zhuǎn)化到彼，也可以由彼轉(zhuǎn)化到此.而每一次透視和轉(zhuǎn)化，都將為世界增添精神的和物質(zhì)的財(cái)富.如何用辯證法的思維方式去思考物理問(wèn)題，這應(yīng)該成為我們學(xué)習(xí)物理時(shí)的一個(gè)自覺(jué)行為！

4 殊途同歸思維

很多人都有這樣的生活經(jīng)歷：生同樣的病，可以吃中藥，可以吃西藥，也可以問(wèn)診于針灸師，中醫(yī)側(cè)重從整體求部分，西醫(yī)則強(qiáng)調(diào)從部分求整體，兩者沿著不同的方向，結(jié)果卻都能把病治好，這在醫(yī)學(xué)上稱為“同病異治”.

其實(shí)，這種現(xiàn)象在自然科學(xué)領(lǐng)域尤其是物理學(xué)領(lǐng)域，也很常見(jiàn).同樣一批經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象，可以用兩種不同的理論來(lái)概括，出現(xiàn)不同的科學(xué)模式及技術(shù)體系.八仙過(guò)海，各顯神通，各有各的運(yùn)載工具，各有各的路徑行蹤，但都能渡過(guò)科學(xué)的大海，達(dá)到成功的彼岸.這種看問(wèn)題的方式，我們不妨稱之為“殊途同歸”思維.

分析能量守恒的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，我們就能對(duì)殊途同歸思維感知一二.在1842年到1847年間，歐洲有四位彼此相隔的科學(xué)家——德國(guó)醫(yī)生出身的青年物理學(xué)家邁爾、英國(guó)青年業(yè)余物理學(xué)家焦耳、丹麥科學(xué)家柯?tīng)柖　⒌聡?guó)軍醫(yī)出身的物理學(xué)家和生物學(xué)家赫爾姆霍茲，先后公開(kāi)發(fā)表了關(guān)于能量守恒的論文.四人當(dāng)中，除了赫爾姆霍茲以外，都是在完全不了解其他人的研究情況下進(jìn)行的.在他們之前，歐洲已經(jīng)有卡諾、摩爾、法拉第等八、九位科學(xué)家在各自不同的范圍內(nèi)了解到能量守恒的個(gè)別情況.大自然的能量變化方式為什么在同時(shí)代被十幾個(gè)人分別窺見(jiàn)？美國(guó)科學(xué)史家托馬斯·S·庫(kù)恩分析了他們的著作，發(fā)現(xiàn)自從1800年伏打發(fā)明電池以后，能量轉(zhuǎn)化的不同過(guò)程相繼涌現(xiàn)：電可生熱，可生光，可電解化學(xué)溶液，可生磁，磁又可生電，運(yùn)動(dòng)通過(guò)摩擦也可以生電，蒸汽機(jī)的熱轉(zhuǎn)化為功，而且都有當(dāng)量關(guān)系……這些新發(fā)現(xiàn)，使原來(lái)那些彼此分離的知識(shí)結(jié)成一個(gè)聯(lián)系網(wǎng)絡(luò).這些知識(shí)先是被人們分別單獨(dú)地掌握，而后被人們從整體上掌握.不同的研究者各自從不同的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程出發(fā)，相繼追溯其他能量轉(zhuǎn)化過(guò)程，最后便導(dǎo)致了大體相同的結(jié)論.

總之，好的開(kāi)頭就是成功的一半，而一個(gè)科學(xué)合理的思維方式，則是好的開(kāi)頭必不可少的.對(duì)于今天剛剛接觸物理學(xué)的中學(xué)生，要想在物理學(xué)的科學(xué)天地中自由翱翔，掌握一些好的思維方式至關(guān)重要.