质量概念中的物理学思想方法

【摘 要】纵观物理学思想的发展,在其中可以明显地观察到质量概念的发展历程,对这些发展历程进行总结,可以发现物理学思想中,有三种思想不得不提,一是质疑和释疑,二是检测说和验证,三是唯象和机理.在本文中,笔者依次对这三种物理学思想进行介绍.

【关 键 词】质量概念物理学思想方法

对物理学而言,质量是较为重要的一个概念.同其他物理概念一样,该概念的形成与发展,经历了很长时间,有着较长的发展历史,在这一过程中,运用到了各种物理学思想.在质量概念发展过程中,占有重要地位的思想方法为质疑和释疑、检测说和验证以及唯象和机理.使得质量概念得以丰富,从“物质的量”“惯性质量”“引力质量”,一直到目前为止较为前沿的“爱因斯坦质速关系和质能关系”,在这个演化过程中,这三种方法得到了广泛的应用.

一、质疑和释疑

在物理研究过程中,质疑是必不可少的内容,但是质疑分为几个不同的阶段,第一阶段的质疑是因为研究人对问题本身不了解,从而引出自己的疑问.第二个阶段,虽然研究人对相关问题有所了解,但是其知识储备还不够,还不能够对问题进行解答,从而形成了自己的疑问.第三个阶段,产生疑问的原因是研究人观察到新的问题,但是这些问题的答案,却同原来的理论相互违背.第四个阶段,是这些质疑原因中较高的形式,存在疑问的原因往往不是由于外在原因,而是所用理论自身的不完善.在这里主要阐述的是质量概念在形成过程中,所形成的不同阶段的质疑与释问.

在质量概念被提出的最初,牛顿将质量当做物质的量,在物理学中第一次进行使用.并且在其1687年的《自然哲学的数学原理》中,对该概念进行定义.采用各种实验方法对该概念进行阐述.但是随着物理学的发展,在1867年,著名物理学家马赫发表论文《关于质量的定义》,在该论文中,对质量的定义进行了质疑.并且在质疑的基础上形成了到目前仍然适用的质量概念.

二、检测说和验证

检测说从定义上来说,是指那些没有经过实验验证的命题,这些命题之所以被提出是为了要对上文所提到的各个阶段的疑问进行释疑.为了使这些疑问能够得到正确解释,需要对所采用的命题进行验证.从这个角度来说,检测说的目的在于释疑.检测说的主要特点有三个,第一,希望能够对所有疑问进行解答,并且在解答过程中,要保证命题与疑问之间的针对性.第二,在解释疑问的过程中,如果要应用到理论,应当注意选择那些已经存在的理论,除非必要,最好不要使用新理论,因为这些新理论内部是否完善还存在争议.第三,该检测设的做出,对于整个质疑过程中来说,是寻找到了最好的解释.所谓最好的解释是指在众多解释疑问的方案中,该方案是恰当的,是最有可能得出结论的.在物理学中,验证检测设最为常用的方法是物理实验.该实验内容安排的出发点是为了验证检测说,通过物理实验或者演绎的方法,而对检测说进行检测定,最终将这种被验证了的检测说应用在实验中或者在实践中得以证实,此时检测说可以说就已经达到了释疑的目的.比如在对惯性质量以及引力质量进行验证的过程中,则需要对二者之间的关系进行验证,验证二者之间是否存在联系.惯性质量所表现的是物体在运动过程中,改变自身状态的难易,引力质量则是表示两个物体之间的相互吸引力.对二者关系进行探索,就是一个验证检测设的历程.

三、维象与机理

该种物理学思想,一般不对微观机理进行探讨,只从宏观现象上对相关的问题进行探讨与分析,这些探讨与分析一般针对的是要解决问题的条件和结论,这种处理过程则是维象性处理方式.如果解释疑问的角度是从微观机理上进行,那么这种释疑的方式则是机理性处理.对维象性处理进行简要介绍,可以将其主要特征归结为以下几类.首先,应用这种方法思考的过程中,更加关注的是事实,而事物背后的原因并不是研究的重点；其次,在质量概念形成过程中,要进行思考,就必须要有疑问,即需要对一些现象或者理论进行质疑,当然在特定情况下,对一些实验材料也需要进行质疑.最后,通过维象机理方式进行思考,所得到的结论一般是实验定律.尽管维象性理论一般是应用在实验定律中,在理论上运用得比较少,不能够在理论上获得完全的支持,但是在理清问题上,起到了十分重要的作用.不仅能够对现象进行合理解释,还能够对结论进行主要探讨,在一定程度上,其实用价值得到了提高.并且该种理论对微观机理来说具有重要作用,甚至是基础性条件.因为只有对所有现象进行研究与深入,才能够将虚检测的理论除去,从而得到真理.

对质量概念而言,人们最开始思考质量概念,所关注的并不是质量为什么是质量,而是关注质量是什么.比如牛顿在研究过程中,曾经把质量定义为“物质的量”,这是对质量是什么的描述.但是随着研究的深入,科学证明物质的量和质量其实有着明显的区别,物质的量所采用的单位是摩尔,但是质量的单位则是千克等.前者单位更多表示的是结构粒子.虽然受当时认知的局限,牛顿对物质的量以及质量的区分发生错误,但是对其后续理论并没有产生影响,比如牛顿第一定律、牛顿第二定律等.质量概念的演化即是物理学思想发展的重要表现.

总之,在物理学的发展过程中,思想方法是随着物理中的相关概念而逐渐形成的.在本文中,笔者主要从质量概念形成中,而对三种主要的物理学思想方法进行探讨,一是质疑与释问,二是检测说与验证,三是唯象和机理.