理想实验在科学发展及物理教学中的作用(3)
时间:2021-11-14 14:28 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
2。3 理想实验与真实实验的联系 首先,真实的实验是绝对不可被替代的,它是方法、是加工手段。理想实验是一种复杂的依照物质化的实验方式展开的思维推理活动。马赫曾经这样说“理想实验的基本方法和物理实验相同。[3]”。它是在物质实验没有办法进行的情况下所采取的一种特殊的科学研究方法。大量真实实验为理想实验提供了普遍物理规律,同样,理想实验也为真实实验提供了原理化的总结。随着科学实验手段越来越先进,原有理想实验逐渐可用真实实验去逼近或实现,理想实验的认识也将在科学的实践中得到检验。爱因斯坦和英费尔德曾经构想过一个“单电子衍射实验”,他们的这个构想在当时的条件下是不能够进行物化实验的,但是这一构想后来在1949年被苏联的科学家具体地完成了这个实验,并观察到单电子的衍射。真实实验的精度不断提高,也趋近于理想实验中理想化的要求,二者是融会贯通的、不是割裂的,可依具体问题的需求和分析加以取舍。理想实验往往是真实实验的先驱,真实实验也在追逐理想实验。 其次,理想实验中理论假说或理论推演的成分是很多的,甚至是主要的,这也是它的局限性,它不是具体的物理实验,不能作为检验理论的标准;相反,它所得出的结论,必须由具体的真实物理实验来检验或与事实相符合而得到验证。文献综述 3 理想实验的基本特征 理想实验不同于真实实验,它需要考虑到逻辑推演和制约,需要借助计算、理论应用、逻辑证明、猜测,有时候甚至是实验者的个人偏见来完成,虽然理想实验在实验的过程中必须遵循物质实验的一般原则进行,但是和真实实验相比,它又有着自己的特征。 3。1 抽象性 在理想实验中,为了完成复杂系统的研究任务,洞察事物内部的本质联系,需要人们抛开事物外部具体的或者非本质的现象,使用抽象的方法,将状态和过程理想化。例如,19世纪20年代年轻的工程师卡诺在致力于提高热机效率的研究中另辟蹊径,着眼于理论问题的研究,把:热能所产生的动力是无限的,还是有限的?1823年,卡诺发表了《关于蒸汽动力表达式的研究》,在这篇文章中,卡诺运用自己独特的思维方法,抛去蒸汽机的具体结构和一些无关紧要的过程,抽象出一部理想化了的蒸汽机。这样的蒸汽机在现实中是根本不可能制造出来的,但是它的结构又是利用具体的蒸汽机抽象而来的,是完全合理的。后来卡诺又发表了《谈谈水的运动》一文,他在这篇文章中所表达的主要思想实际上包含了热力学第二定律,也包含了热力学第一定律的基本思想萌芽。 卡诺的成绩归功于理想实验这种科学思维,恩格斯给卡诺的这种思维方法以高度的评价,说卡诺“研究了蒸汽机,分析了它,发现蒸汽机中的基本过程是被各种各样的具体而又次要过程掩盖住了,并不是以纯粹的形式出现;于是他智慧的舍弃了这些对主要过程无关紧要的具体情况……它表现纯粹的、独立的、真正的过程。[4]”。来*自~优|尔^论:文+网www.youerw.com +QQ752018766* 3。2 理想性 理想实验跟实际的物质实验相比,无论是在实验对象、实验条件还是实验结果都有一定的理想性。在实验对象方面,理想实验的实验对象是实验者在思想中想象的抽象物体或物质,而不是真实存在的物体或者物质。通过理想实验对它进行特殊的研究加工。在实验条件上,理想实验的实验对象一旦进入实验状态,就必定有与之相对应的合适的理想条件。离开理想条件可以是实验,但是不一定是理想实验。试想一下卡诺设计的热机循环,假如这个循环系统是开放的,假如在传导的过程中热量可以向外辐射,那么这个循环系统就不可能建立起来。理想实验的结果也存在一定的理想性。 (责任编辑:qin) |