什麽是“物理學”——物理學概念的演變
什麽是“物理”？這是科學技術史，尤其是物理學史上無法回避的壹個非常基礎的課題。近年來，物理學概念內涵的演變引起了人們的關註。了解這方面，會對教授和學習者有壹定的指導和啟示。
1，物理概念的西方起源
“物理學”(即英語中的“物理學”)最早出現在古希臘亞裏士多德寫的《物理學》壹書中。該書的中文譯者張先生指出，《物理學》這本書是以自然為具體對象的哲學。它不同於我們現在的物理學，但它包含了現在的物理學，包括化學、生物學、天文學、地球科學等。簡而言之，它涉及整個自然科學，只研究自然的壹般原理，是壹種自然哲學”[1]。鑒於亞裏士多德的物理學，在物理學中有很多錯誤的結論，所以前蘇聯以提出1949宇宙起源大爆炸理論而聞名的美國物理學家喬治·伽莫夫曾指出，亞裏士多德“在物理學領域最重要的貢獻可能只是創造了這門學科的名稱”，這是從古希臘的“自然”壹詞推導出來的[2]。
2.“物理”壹詞的由來
1900年，日本人藤田豐八將稻盛廷藻的《物理學》翻譯成中文，由上海江南制造局出版。這本書是中國第壹本以現代“物理學”內容命名的《物理學》。
所以，並不是說1900年之前中國沒有“物理學”。包括中國在內的東方近代科學是從西方傳入的，實際情況是從西方傳入中國比傳入日本早得多。然而，在1900年之前，西方物理學著作在中國的翻譯並沒有采用“物理學”的翻譯方法，大多被翻譯成“物理科學”或“實用科學”1883年，美國傳教士丁韙良(丁韙良，英文名Martin，1888)來華傳教，在接觸了中國的古代文明後，提出了“丁韙良猜想”:中國的“漆瑗理論”曾影響笛卡爾提出“以太渦旋理論”)還將壹本物理學著作翻譯成中文此外，在家裏，58660.88868688661
大量史料表明，“格物學”或“格物誌學”是“物理學”的早期中文意譯，是“格物誌學”壹詞的縮寫。“知本於物”這個詞來源於儒家思想，認為知識是以物為基礎，然後獲得知識。
需要強調的是，日本學者指出:“特別值得壹寫的是，中國近代的漢譯著作成為日本翻譯西方科學詞匯的基礎。”[3]日本早期物理學史研究者桑木或熊雄說:“物理學最初在中國被稱為‘窮科學’。明朝崇禎年間，寫了壹本叫《物理小知識》的書，內容包括天文、氣象、醫學等等。
2002年4月，中國現代科學技術回顧與展望國際研討會在北京舉行。在會議上，壹些學者仍然認為將“物理學”翻譯成“物理學”比翻譯成“吳歌”或“格致”更符合中國文化。然而，“物理”這個詞逐漸被中國人接受。1902，史靜大學在格致開設了物理課程。1912年格致改為理科，設物理。同年，金陵大學開設了物理學課程，1918年，商務印書館出版了黃晨的《物理學》，這是第壹本由中國人命名的物理學著作。可見，我國“物理學”對“物理學”的翻譯還是比較晚的。1900年，德國普朗克提出能量量子化假說，標誌著物理學跨過了現代的大門，拉開了量子力學的序幕。
必須特別指出的是，“物理”壹詞在中國出現並不算晚，但其含義與“物理學”不同。明代的呂坤(1536-1618)寫了《呻吟聲》，其中第六卷的第二部分叫“物理學”，壹般與物理主義有關，用來引申對人性和世界的壹些看法。宋代朱(1130-65438)其實吳人楊全在中國科學院哲學研究所和北京大學哲學系合編的《中國哲學史綱要》(中華書局)中，寫了壹部《物論》，是研究和評論當時天文、地理、技術、農業、醫學知識的著作。更早以前，在公元前二世紀寫的《淮南子蘭明訓》壹書中有:“夫隧道之火在日，石吸鐵，葵花向日。雖有智，然自然，故耳目不足以辨物理；心性論不足以決定對錯。中國古代的“物理”應該是指壹切。
3.對“物理學”的壹般傳統理解
大多數普通物理教材或字典介紹，物理學是研究物質運動最壹般規律和物質基本結構的理論。具體來說，根據所研究物質的運動形式和具體對象，涉及力學、聲學、熱與分子物理、電磁學、光學、原子與核物理、基本粒子物理、固體物理以及氣體和液體的研究等。物理包括實驗和理論兩部分。被實踐證明可靠的理論物理包括:理論力學、熱力學和統計物理、電動力學、相對論、量子力學和量子場論。當然，這些理論只能是相對的真理，有自己的局限性。利用物理學的基本理論和實驗方法來研究各種特殊問題，各種新的物理學分支不斷湧現和形成，如流體力學、彈性力學、無線電電子學、金屬物理、半導體物理、電介質物理、超導體物理等等。隨著物理學的廣泛應用，形成了壹些前沿學科，如化學物理、生物物理、天體物理、海洋物理等。
作為壹門學科，物理學的存在必須基於以下要素:
1)通過自然現象之間的相互關系來理解和解釋自然的描述性自然觀。這種自然觀基於兩個信念:第壹，自然有可以被人認識和理解的理性規律。"認為世界在本質上是有序的、可識別的，這是所有科學工作的基礎。"(愛因斯坦的話)；第二，我相信自然是真實的，幾乎是不變的，而不是理想主義的夢想，也不是觀念世界的幻覺。
2)有適合上述自然觀的定量方法體系來處理現象，特別是允許近似的定量處理。具體來說就是公理邏輯和實用可操作的數學體系，可以說是科學理論的骨架。
3)重視實驗，實驗既是理論的源泉，又是審判理論的判官。沒有實驗這個元素，科學就算能誕生，也只能是壹個封閉的理論框架。雖然可能在邏輯上自洽，但由於缺乏驗證或證偽機制，很容易成為空想，失去進壹步發展的活力。
4)社會文化需求。
4.《物理學百科全書》中“物理學”的解釋
美國麥格勞-希爾圖書出版公司於1983年第五次出版了帕克主編的《物理學百科全書》(科學出版社，1996年8月)。書中關於物理學的要點如下:
物理學過去被稱為自然哲學。物理學涉及到自然界的壹些方面，可以用壹種基本的方式來理解，就是按照壹些基本的原理和規律來理解。隨著時間的推移，不同的特殊學科從物理學中分離出來，形成了各自的研究領域。(典型的微分理論，作者註)在這個過程中，物理學保持了它的本來面目:理解自然界的結構，解釋自然現象。
物理學最基礎的部分是力學和場論。力學涉及粒子或物體在壹定力的作用下的運動。場物理涉及引力場、電磁場、核力場等力場的起源、本質和特征。力學和場論共同構成了科學中提出的理解自然現象的最基本方式，最終目的是通過這兩個方面來理解所有的自然現象。
物理學的古老或經典的劃分是基於壹些壹般類型的自然現象。當時，人們已經知道這些自然現象特別適合應用物理方法進行研究。按此劃分，有經典力學及其分支，天體力學，流體力學，彈道學。熱學和熱力學；氣體運動理論和統計力學；光學、聲學；電學和電磁學。這樣的劃分現在依然流行，但很多都傾向於包含在應用物理學或技術的分支中，越來越脫離物理學本身固有的分支。
數學物理用數學來研究物理現象，它包括了物理學所有更多的數學部分以及統計力學、量子力學、相對論和場論的大部分內容。通常，數學物理和理論物理的區別在於，後者雖然形式上都是數學，但被認為更接近實驗物理。然而，無論是數學物理還是理論物理都不能真正脫離實驗物理，因為對自然的完整理解只能同時應用。
在物理學的所有領域中，它的特征與其說取決於所涉及的學科內容，不如說取決於對所探索的內容的理解的準確性和深度。物理學的目的是通過數學建立統壹的理論體系，其結構和行為要盡可能廣泛地再現整個自然界。其他科學只滿足於用本學科特殊的有限概念來描述和聯系各種現象。另壹方面，物理學總是探索將同壹現象作為壹種特殊的表達形式理解為自然界整體的基本統壹結構。根據這個目的，物理學的特點是:精密的儀器設備，精確的測量和通過數學表達結果。
《物理學百科全書》的這壹特色理論顯然有問題。都說特性應該是獨壹無二的，但是妳能以此區分物理和化學嗎？化學家赫希巴赫的這句話有助於我們在某種意義上區分物理和化學:
“壹個典型的化學家壓倒壹切的願望是理解為什麽壹種物質的行為不同於其他物質；另壹方面，物理學家通常期望發現特定物質之外的規律。”
5.淺長壹郎的“物理學”觀
淺長壹郎(1906-1979)是日本理論物理學家，因對量子電動力學的貢獻獲得1965諾貝爾物理學獎。
1977 10是日本數學物理學會成立100周年紀念日。在紀念大會上，晁作了題為“什麽是物理”的報告[5]。但他只講了幾段物理學史和物理與技術的關系，並沒有直接回答這個問題(至少從中譯本來看)。他說，“然而，似乎只是在開普勒、伽利略和牛頓時期才開始。”開普勒主要研究行星圍繞太陽的運動，但伽利略與開普勒不同，他研究的是地面上的現象。牛頓集中了他們的成果，進行了深入的研究，建立了牛頓三大定律和萬有引力定律。
晁認為，近代物理學有兩個性質:壹是采用觀察或實驗的方法；第二，用數學表達規律。
他認為我們應該用物理學來理解存在於大自然深處的規律。在考慮物理是什麽的時候，這個想法是不能忽略的。晁強調，物理學的進壹步發展不僅擴大了它的範圍，而且從力學發展到光、熱、電磁、原子和分子，甚至化學。有統壹壹切現象，綜合壹切學科的趨勢。我們不妨稱之為統壹論，而不是分化論。著名物理學家盧瑟福也有壹句名言，“所有的科學不是物理就是集郵。”[6]這可以算是物理統壹論最簡單的定義了。
6.哥本哈根學派的觀點。
上述觀點雖有不同，但並不違背牛頓的說法:“自然哲學的目的是發現自然界的結構和功能，並盡可能地把它們歸結為壹些普遍規律和壹般規律——通過觀察和實驗來確立這些規律，從而推導出事物的因果。[7]也就是說，科學的目的是發現與人無關的客觀自然規律或真理。
這種思想在微觀領域受到了沖擊。
在這個領域，觀察對現象的影響是不可忽視的。所以，以玻爾(N.Bohr)和海森堡(w.Heisenberg)為代表的量子力學哥本哈根學派斷言，物理學的任務就是找出自然界到底出了什麽問題。物理學涉及到我們可以對自然說些什麽。“描寫自然的目的不是提示現象的真實本質，而只是盡可能把各種經歷的方方面面都放進去。”自然科學不是自然本身，而是人與自然關系的壹部分，所以它依賴於人，被打上了人的烙印”(海森堡)[8]；”當妳尋求生活的和諧時，妳千萬不要忘記，在存在的戲劇中，我們既是演員，也是觀眾。，(玻爾)[8]。顯然，量子力學的科學觀與其前物理學相比已經發生了很大的變化。
7.“未來我們選擇什麽樣的物理？”文章的相關思想
南M.Gruner和J.S.Langer在《今日物理》第12、195期發表了壹篇題為《未來我們應該選擇什麽樣的物理學》的文章，認為物理學概念的演化定義越來越狹隘。為了拯救物理學，現在物理學家對物理學的定義不是按照那些具體的專業和領域，而是基於那些不同的時期和領域。
l)壹系列核心學科的高級培訓，如力學、電學、磁學、熱力學、統計力學和量子力學。
2)掌握了用於研究物理現象的定量方法和整理數據的方法。
3)較強的抽象能力，打破常規的勇氣和精神，超越具體研究對象的洞察力，把握問題的本質。
這些概念工具比任何其他特征和標準更能區分物理學家和其他科學家。物理學家和其他科學家最明顯的區別不在於他們所涉及的領域和研究的問題，而在於他們所采用的研究方法和所尋求信息的特點。天文學家研究脈沖星，生物學家研究生命系統，物理學家兩者都關心，所以兩者都是物理學的研究對象。
8.趙凱華先生的觀點
縱觀20世紀物理學研究對象的擴展，從宏觀到微觀，從傳統的物理過程到化學過程(量子化學)，從無生命到有生命...從不同角度看，學科既有分化，也有統壹整合，分化論和統壹整合論都是有道理的，都是有事實依據的。它們絕不是非此即彼，也不是相互排斥的。統壹性和分化性學科在廣度和深度上的發展標誌著地方科學發展的成熟和統壹。壹位外國物理學家幽默地問自己:什麽是物理？物理是物理學家的工作。邏輯上，人們應該繼續追問:什麽是物理學家？答案可以參考上面提到的Gruner和Langer的物理學家* * *同構概念來給出。
趙凱華先生說[9]:“我想給這句話加壹個註釋。物理學家做的研究怎麽能算物理工作？論文能被國際公認的物理雜誌或物理學術會議接受是充分條件。”1995第19屆統計物理國際會議在中國廈門召開。在會議摘要中，出現了不像傳統概念中的物理術語的詞語。如細菌生長、生物進化、生物膜、輪枝菌細胞、細胞色素C、厄爾尼諾、南方濤動、紅細胞、心率、為什麽鳥類會壹起飛、免疫網絡、蜿蜒的河流、神經網絡、沙盤模型、交通流量等。“可見，今天已經不能用研究對象來定義物理是什麽了。物理學是所有自然科學和工程技術的理論基礎。物理學代表了壹套獲取、組織和使用知識的有效步驟和方法。當這種方法應用於任何問題時，問題就變成了物理學。”[9]這與格魯納和蘭格在精神上的觀點相似。
還有壹個現象多年來影響了人們對物理學的看法。
現在很多物理專業的人畢業後都不從事物理，這就要求物理必須要有相應的改變。1996國際大學物理教育研討會在美國馬裏蘭大學召開。會議公布的統計數據顯示，美國超過60%的物理學畢業生進入了各種工業部門，獲得學士學位的人中超過三分之二不從事物理學工作。英國的統計數字大體上與美國相似。這種現象在我國也存在。按照傳統的觀點，這是對人才培養的浪費。趙凱華先生認為這是正常現象。他說:“壹個人學了物理後什麽都可以做，他的物理沒有白學...在我看來，他學物理無所謂，……”[9].中國大恒集團總。能掌握四大力學的人，只要努力，在任何職業都會有成就。物理學家特別適合高科技開發和創新工作。"[10]趙先生和宋二先生的說法，只有在打破過去對物理學專業的認識，徹底樹立新的物理學方法論觀的基礎上，才能得到正確的理解。
9.啟迪
前人對“物理學”的看法有相同之處，也有不同之處，但可以肯定的是，“物理學”這壹概念的內涵已經並正在發生演變。如果說物理學曾經在物質和精神上很好地造福了人類，那麽各種輝煌成就的取得都離不開物理學家的勇氣和探索精神。今天和明天的人將進壹步認識到，物理是獲取、組織、應用和探索知識的有效途徑，具有重要意義。這種認識應該成為學習物理的人和教授物理的人的指導原則。壹旦物理的方法論被人們真正掌握，學物理的人就不再滿足於背概念公式做幾道題。而是更註重在壹定基礎上對物理思想和方法的理解，可以應用在很多領域。當然，物理方法不是壹句空話就能掌握的，只能在良好的物理專業素質的基礎上形成，這就需要廣大物理教師致力於素質教育。良好的物理專業素質主要體現在清晰、全面、準確的物理思想，紮實的數學應用能力和良好的實驗能力。總之有很好的理論和實驗質量，對學生有好處。2002年6月20日，丁肇中先生在央視《東方之子》欄目說得好:“在學校成績好，就要做理論；如果動手能力強，就要做實驗。這種觀點是完全錯誤的。很多成功的實驗物理學家都精通理論，做實驗最重要的是找課題，能力和實踐都是次要的。”
另壹方面，物理學的歷史告訴我們，壹流的理論物理學家往往有紮實的實驗基礎。牛頓做了很多著名的實驗，愛因斯坦在大學時精力充沛地做實驗，這對他理論上的巨大成功至關重要。
“物理學是真正的科學，是經過時間檢驗的科學，是偉大而艱巨的科學。那些曇花壹現的理論、學說和物理是無法比擬的，那些在改革浪潮中用蠱惑人心的語言修飾的小動作不值壹提。物理學的發展就像宇宙的進化壹樣永無止境[11]。
這種說法很感性，但很有道理。