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从物理学家的研究方法看物理学的进展

作　者: 白玉石
导　师: 赵远
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 科学技术史
关键词: 物理学史 物理学家研究方法 物理学进展
分类号: O4-09
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


物理学史中，不仅是关于物理现象和规律的研究，而且在物理学的发展过程中物理学研究方法所起到的作用也非常值得我们重视，这不但是物理学研究的基础，也是物理学得以发展的重要条件。本文通过对已有的历史及物理学家以及物理学家研究方法的分析，研究了物理学研究方法在物理学发展中的重要作用，进而分析物理学研究方法的演进规律，研究了物理学家研究方法对物理学发展的影响及对科学研究的启发。当前有关物理学史以及物理学研究方法的研究中，缺乏针对物理学发展史上物理学研究方法进展的系统研究。物理学研究方法的变化是伴随着物理学的发展而进行的，为了研究物理学研究方法的演进，本文首先对物理学史各个发展阶段的不同特点进行分析，通过对物理学发展的三个时期即古代物理学时期(十六世纪以前)，经典物理学时期(十六——十九世纪)，现代物理学时期(二十世纪至今)等三个阶段的研究，选择三个阶段中重要的物理学家亚里士多德、伽利略、牛顿、爱因斯坦等进行研究，总结并归纳了这些物理学家的主要学术贡献和代表性成果。其中，亚里士多德的代表性成果是讨论了自然哲学以及物质存在的原理、物质结构与形式、物质运动的划分、运动的原因和天体运动、时间和空间等；伽利略的代表性成果包括：论证和宣扬了哥白尼学说、研究了单摆实验和周期问题、惯性运动、所有对象都具有相同的下落加速度、匀速运动、自由落体实验、运动合成的概念和相对论原理的想法；牛顿的代表性成果包括：力学三大运动定律和万有引力定律、质量概念、开辟了天文光学等；爱因斯坦的代表性成果是：光量子论、分子运动理论、狭义相对论、质能相当性定律和广义相对论等。其次，本文通过对亚里士多德、伽利略、牛顿、爱因斯坦等著名物理学家的物理学成就研究，分析了他们的物理学研究方法，以及这些方法在他们研究中所起到的研究作用，研究发现:亚里士多德主要采用逻辑归纳和逻辑类比的分析方法；伽利略主要采用物理观察方法、数学方法和实验方法；牛顿主要采用分析方法和综合方法；爱因斯坦主要采用理想实验方法和演绎法。进而，对物理学中的主要研究方法进行了归纳总结，指出物理学史上的研究方法主要包括:理想化方法、和谐性原理和对称性方法、观察方法、实验方法、假说方法、归纳法和演绎法、分析法和综合法等。再次，通过不同时期代表人物亚里士多德、伽利略、牛顿、爱因斯坦等物理学家研究方法的比较，本文研究了物理学家研究方法的演进规律，指出物理学家们的研究方法由最初的以自然观察为主发展到以仪器观察为主，经伽利略发展为通过系统的有目的的实验，从而使物理学发展成为一门实验科学。从伽利略开始一直到爱因斯坦，科学实验和数学方法的关系越来越密切，使精确的、定量的物理学研究有了更快的发展。通过牛顿等科学家对分析、归纳和演绎等逻辑方法的发展，加快了经验材料的整理和理论建构；爱因斯坦通过理想实验和演绎法，取得了前所未有的物理学成就。在此基础上，本文从对自然规律认识的深入、加快了物理学的发展、物理学家研究方法对物理学研究的启示等三个方面系统地分析了物理学家研究方法对物理学发展的影响。最后，归纳了物理学家研究方法对科学研究的启发，指出物理学在不断吸收前人研究方法的基础上，取得了巨大的进步。物理学家的研究方法不仅为自然科学的发展提供了研究基础，成为现代技术革命的先导，还提供了科学的世界观和方法论形成的基础。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  10-12
    1.1.1 课题背景  10-11
    1.1.2 研究的目的  11
    1.1.3 研究的意义  11-12
  1.2 国内外研究现状综述  12-15
    1.2.1 国外研究现状  12-13
    1.2.2 国内研究现状  13-15
    1.2.3 国内外研究现状评述  15
  1.3 本文的主要研究内容  15-17
第2章 物理学史的分期及主要物理学家概述  17-29
  2.1 物理学史的分期  17-21
    2.1.1 古代物理学时期  17-18
    2.1.2 经典物理学时期  18-20
    2.1.3 现代物理学时期  20-21
  2.2 各时期主要物理学家及其成果  21-28
    2.2.1 主要物理学家的选择  21
    2.2.2 主要物理学家的学术贡献及代表性成果  21-28
  2.3 本章小结  28-29
第3章 主要物理学家采用的研究方法及成果分析  29-52
  3.1 亚里士多德研究工作中的科学方法  29-31
    3.1.1 逻辑归纳推理方法  29-31
    3.1.2 逻辑类比推理方法  31
  3.2 伽利略研究工作中的科学方法  31-33
    3.2.1 物理观察方法  31-32
    3.2.2 数学方法  32
    3.2.3 实验方法  32-33
  3.3 牛顿研究工作中的科学方法  33-40
    3.3.1 分析方法  34-37
    3.3.2 综合方法  37-40
  3.4 爱因斯坦研究工作中的科学方法  40-41
    3.4.1 理想实验方法  40
    3.4.2 演绎法  40-41
  3.5 物理学研究中主要方法的综合分析  41-51
    3.5.1 理想化方法  42-43
    3.5.2 和谐性原理与对称性方法  43-45
    3.5.3 观察方法  45-47
    3.5.4 实验方法  47
    3.5.5 假说法  47-50
    3.5.6 归纳法和演绎法  50
    3.5.7 分析法与综合法  50-51
  3.6 本章小结  51-52
第4章 物理学家研究方法的演进规律及对物理学发展的影响  52-65
  4.1 物理学家研究方法的演进规律  52-56
    4.1.1 不同时期物理学研究方法的特点  52-54
    4.1.2 研究方法的演进  54-56
  4.2 物理学家研究方法对物理学发展的影响  56-60
    4.2.1 对自然规律认识的深入  56-57
    4.2.2 加快了物理学的发展  57-58
    4.2.3 物理学家研究方法对物理学研究的启示  58-60
  4.3 物理学家研究方法对科学研究的启发  60-63
    4.3.1 物理学为其它自然科学提供了研究基础  60-62
    4.3.2 物理学是现代技术革命的先导  62
    4.3.3 物理学是科学的世界观和方法论形成的基础  62-63
  4.4 本章小结  63-65
结论  65-67
参考文献  67-71
致谢  71

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 物理学理论 > 物理学史
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