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《我們只能一步一步地來——費曼談物理教學(xué)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、我們只能一步一步地來——費曼談物理教學(xué)我們只能一步一步地來——費曼談物理教學(xué) 你們可能會問，在講授歐幾里德幾何時先是陳述公理，然后作出各種各樣的推論，那為什么在講授物理學(xué)時不能先直截了當(dāng)?shù)亓谐龌径?，然后再就一切可能的情況說明定律的應(yīng)用呢？ 我們不能這樣做是由于兩個理由。第一，我們還不知道所有的基本定律：未知領(lǐng)域的邊界在不斷地擴展。第二，正確地敘述物理定律要涉及到一些非常陌生的概念，而敘述這些概念又要用到高等數(shù)學(xué)。因此，即使為了知道詞的含義，也需要大量的預(yù)備性的訓(xùn)練。的確，那樣做是行不通的，我們只能一步
2、一步地來?！ 〈笞匀徽w的每一部分始終只不過是對于整個真理——或者說，對于我們至今所了解的整個真理——的逼近。實際上，人們知道的每件事都只是某種近似，因為我們懂得，到目前為止，我們確實還不知道所有的定律。因此，我們之所以需要學(xué)習(xí)一些東西，正是為了要拋棄以前的謬見，或者更可能的是為了改正以前的謬見。 科學(xué)的原則——或者簡直可稱為科學(xué)的定義為：實驗是一切知識的試金石。實驗是科學(xué)“真理”的唯一鑒定者。但是什么是知識的源泉呢？那些要檢驗的定律又是從何而來的呢？從某種意義上說，實驗為我們提供了種種線索，因此可以說是實
3、驗本身促成了這些定律的產(chǎn)生?！ 〉?，要從這些線索中作出重大的判斷，還需要有豐富的想象力去對蘊藏在所有這些線索后面的令人驚訝、簡單、而又非常奇特的圖象進行猜測，然后，再用實驗來驗證我們的猜測究竟對不對。這個想象過程是很艱難的，因此在物理學(xué)中有所分工，理論物理學(xué)家進行想象、推演和猜測新的定律，但并不做實驗；而實驗物理學(xué)家則進行實驗、想象、推演和猜測?！ ∥覀冋f過，自然的定律是近似的：起先我們找到的是“錯”的定律，然后才發(fā)現(xiàn)“對”的定律。那么一個實驗怎么可能是“錯誤”的呢？首先通常是：儀器上有些毛病，而你又沒有注
4、意，但是這種問題是容易確定的，你可以反復(fù)檢查。如果不去糾纏在這種次要的問題上，那么實驗的結(jié)果怎么可能是錯誤的呢？這只可能是由于不夠精確罷了?！ ±?，一個物體的質(zhì)量似乎是從來不變的：轉(zhuǎn)動的陀螺與靜止的陀螺一樣重。結(jié)果就發(fā)現(xiàn)了一條“定律”：質(zhì)量是個常數(shù)，與速率無關(guān)。然而現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)這條“定律”卻是不正確的。質(zhì)量實際上隨著速度的加大而增加，但是要速度接近于光速才會顯著增加。 正確的定律是：如果一個物體的速率小于100海里/秒，那么它的質(zhì)量的變化不超過百萬分之一。在這種近似形式下，這就是一條正確的定律。因此，人們可能
5、認為新的定律實際上并沒有什么有意義的差別。當(dāng)然，這可以說對，也可以說不對。對于一般的速率我們當(dāng)然可以忘掉它，而用簡單的質(zhì)量守恒定律作為一種很好的近似。但是對于高速情況這就不正確了：速率越高，就越不正確。 最后，最有趣的是，就哲學(xué)上而言，使用近似的定律是完全錯誤的?？v然質(zhì)量的變化只是一點點，我們的整個世界圖景也得改變。這是有關(guān)在定律后面的哲學(xué)或基本觀念的一件十分特殊的事，即使是極小的效應(yīng)有時在我們的觀念上也要引起深刻的變化?！ ∧敲?，我們應(yīng)該首先教什么呢？是否應(yīng)先教那些正確的、陌生的定律以及有關(guān)的奇特而困難的
6、觀念，例如相對論、四維時空等等之類？還是應(yīng)先教簡單的“質(zhì)量守恒”定律，即那條雖然只是近似的，但并不包含那種困難的觀念的定律？ 前一條定律比較引人入勝，比較奇特和比較有趣，但是后一條定律在開始時比較容易掌握，它是真正理解前一種觀念的第一步。這個問題在物理教學(xué)中會一再出現(xiàn)，在不同的時候，我們將要用不同的方式去解決它。但是在每個階段都值得去弄明白：我們現(xiàn)在所知道的是什么，它的正確性如何，它怎樣適應(yīng)其他各種事情，以及當(dāng)我們進一步學(xué)習(xí)后它會有怎樣的變化。 讓我們按照我們所理解的當(dāng)代科學(xué)的輪廓繼續(xù)講下去，這樣，當(dāng)我們
7、以后專門注意某些特殊問題時，就會對于背景情況有所了解——為什么這些特殊問題是有趣的，它們又是怎樣適應(yīng)整體結(jié)構(gòu)的。《費曼物理學(xué)講義》
