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物理学与逻辑思维

2021年10月1日  来源:表象与本质 作者:[美]侯世达;[法]桑德尔 提供人:zhaotou97......

物理学与逻辑思维

现在,把注意力从数学转到物理学。在卡通画中,经常可以看到一个头发蓬乱的物理学家,站在写满公式和各种稀奇古怪的符号的黑板前。这类图像示意,任何物理学家典型的思维过程都涉及根据数学法则进行的符号操作。高中和大学的物理课程也强化这种看法。这些教科书中充斥着各种表现复杂而艰涩的概念的公式,诸如磁场动能角动量。当然,所有这些公式都正确,然而,它们同时也误导了我们,因为它们让人以为物理学是一门公理化的学科,从几条基本原理出发,运用最严格的逻辑就可以推导出力学、热力学、电磁学、波动说等分支的全部关键结果。这是公众、知识分子,甚至许多物理学家心目中的物理研究的标准画面。但这终归是一个神话。

尽管许多物理学家撰写的教科书将物理学描绘成一门纯粹的演绎学科,但是也有许多物理学家提出了有力的反证。更有一些最伟大的物理学家试图详细描述他们自己的思路,讲述他们实现自己最重要发现的具体过程。在这些描述中,他们总要讲述类比的故事,这些类比是怎样产生的,是怎样在刚刚发现的、新鲜的、尚未开发的物理现象和旧的、充分探讨过的、被充分理解的物理现象之间建立起联系的。

那么,一位伟大的物理学家和一个平庸的物理学家的区别何在?是因为他们所愿接受的类比的野性和疯狂程度不同吗?一个物理学天才会经过深思熟虑,专门探索天壤之别的概念之间那些古怪而牵强的类比吗?他会故意试图创造宽广得令人难以置信的想象飞跃,仅仅依靠别的物理学家一笑置之的蛛丝马迹,就把人们做梦都想不到有任何关系的概念联系起来吗?反过来,一个平庸的物理学家就是胆怯的人,把自己的研究范围仅仅局限于鼻子底下的有限范围,从来不敢越过雷池一步吗?

这样一个关于天才和庸才的描述虽然有一定的吸引力,但却不是我们的观点。天才并不会故意为自己设置高不可攀的目标,试图在某种全新的、光鲜而神秘的现象和某种陈旧的、相隔甚远而似无关联的现象之间建立起听上去桀骜不驯的类比。相反,他们会把精力高度集中于某种令人困惑、值得深切关注的情境。他们会仔细地环顾四周,从各个角度去观察。最终,假如是幸运的,可能会发现一个视角,使他们回想起某个已知的现象,而这个神秘的新现象以某种微妙而富有暗示的方式与那个旧现象之间相通。通过这种聚合过程,一个天才终于看到了这个现象的某个惊人的新本质。这是高层次的感知,这是通过类比去发现。

类比

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