基于爱因斯坦伽利略物理成就科研方法研究.docVIP

基于爱因斯坦伽利略物理成就科研方法研究 　　【摘 要】:本文基于爱因斯坦和伽利略的物理成就，通过对比分析了两人的科研方法的异同点，指出任何伟大的创举都来自于观察和实验及经验积累，强调实验对科研成就的重要作用。 　　【关键词】:物理成就；科研方法；实验方法；经验积累；独立思考 　　中图分类号：G633 文献标识码：A 文章编号：1003-8809（2010）05-0089-01 　　 　　历史上很多科学家创造了奇迹，他们除了具有渊博的理论知识外，多数会使用比较实用而奇特的研究方法。这些方法看似简单，人们却较难想到。在历史上爱因斯坦和伽利略都对物理学的发展做出过杰出的贡献，并且他们使用的科研方法也都具有突出特点。 　　一、爱因斯坦的科研方法及主要成就 　　美国科学家，现代物理学的开创者和奠基人阿尔伯特爱因斯坦，在物理理论研究中有自己独到的方法，实证与思辨结合是他经常使用的方法。他在研究中尤其注重实验研究，把实验获得的经验作为他进一步研究的基础。他还特别注重在实验经验基础上的大胆思辨，他认为只有思辨才能把经验整合形成结论。狭义相对论和光量子说就是思辨与实证相结合的产物。丰富的想象力和灵感是爱因斯坦科学研究的另一特点，他偶尔使用思想实验，例如追光实验使他成功的研究出狭义相对论，升降机实验又使他获得了广义相对论的研究成果。独立思考，积极讨论使爱因斯坦的研究独具特色，在普朗克提出量子概念后，他不盲从于当时其他物理学家研究方向，经过独立思考，提出了量子理论，开辟了光的波粒二象性的研究方向。 　　二、伽利略的科研方法及主要成就 　　意大利著名数学家、天文学家、物理学家、哲学家伽利略学术思想比较活跃，他经常在各种学术活动中与持有不同观点的同事辩论。他一边学习前辈的数学与力学研究成果，一边考察工厂和作坊等军用民用工程，广泛结交社会各行各业的技术人员，帮助他们解决生产中遇到的技术难题，并且从各种技术和经验中得到启发。在此基础上，他深入系统地研究了落体运动、抛体运动、静力学、水力学以及土木建筑和军事建筑等理论；他发现了惯性原理，研制了温度计和望远镜。爱因斯坦和英费尔德在《物理学的进化》一书中曾经评论说：“伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端”。 　　三、两位学者科研方法比较 　　1、善辩和实验研究方法的应用是他们的科研共性 　　对科学的兴趣、渊博知识和良好科研环境是爱因斯坦和伽利略有所成就的前提，两位科学家都具有敏捷的思维，都善于观察，善于独立思考。伽利略自幼受家庭的影响，对机械兴趣极浓。长大后他的文学与数学才华突出，经常受人赞扬，曾先后在比萨大学和帕多瓦大学任教。爱因斯坦从小就热爱科学，1905年获苏黎世大学哲学博士学位。1913年任柏林威廉皇帝物理研究所长和柏林大学教授，并当选为普鲁士科学院院士。良好的大学环境给他们提供科学研究场所，加之善辩是他们共同之处。所以他们对观察到的现象进行总结，并根据自己掌握的理论，打破常规提出自己见解，研究出很多成果。 　　实验方法是两位科学家获得成绩都必须使用的方法。爱因斯坦使用的实验方法是思想实验，例如对狭义相对论研究，爱因斯坦使用了实验研究方法，但此实验方法不是在实验室内完成的，而是在他的思想中完成的，他使用的是一种假想实验方法。1905年他经过10年思考和实验，终于提出了光电效应的量子化理论解释，并于1921年获得诺贝尔奖。伽利略在其他工程技术人员的研究基础上实验研究出惯性原理，从而开创了实验物理的先河。他通过对理想斜面实验研究和科学推理得出：如果摩擦力小到可以忽略时，沿斜面滚下的球，将以恒定的速度在水平面上不停向前滚动。无论小球自多高斜面滚下，无论小球滚下时速度是多少，这样的运动将永远保持下去。伽利略是第一个把实验引进力学的科学家，他利用实验和数学理论结合的方法研究出很多力学定律。 　　2、不同成长历程和个人的特长决定他们不同的科研方法 　　爱因斯坦少年时代阅读大量哲学著作，头脑中受哲学思想的影响，他认为自然界是具有统一性和规律性的。他总结出自然界万物之间都存在着内在的统一性，统一性是他推出狭义相对论的理论基础。在他的科学研究中始终贯穿统一性、简单性、相对性、对称性的指导思想。爱因斯坦的狭义相对论揭示出能量与质量之间的关系，该理论解决了长期存在的恒星能源来源的难题，近年来又被用于解释许多新出现的高能物理现象。爱因斯坦的广义相对论推出了光线弯曲现象 并且成为后来许多天文概念的理论基础。爱因斯坦对天文学最大的贡献是他的宇宙学理论。他创立了相对论宇宙学，建立了静态有限无边的自洽的动力学宇宙模型，并引进了宇宙学原理、弯曲空间等新概念，推动了现代天文学的发展。 　　 伽利略受罗马教皇破害，整个一生研究都投入到对哥白尼、开普