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硕士学位论文
从物理学家的研究方法看物理学的进展
STUDY ON THE PHYSICS PROGRESS FROM
THE PHYSICISTS ’ RESEARCH METHODS
白玉石
哈尔滨工业大学
2012 年 7 月
国内图书分类号: N31 学校代码: 10213
国际图书分类号: A80 密级:公开
理学硕士学位论文
从物理学家的研究方法看物理学的进展
硕士研究生:白玉石
导师:赵远教授
申请学位:理学硕士
科学:科学技术史
所在单位:理学院
答辩日期:2012 年 7 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index: N31
: A80
Dissertation for the Master Degree in Science
STUDY ON THE PHYSICS PROGRESS FROM
THE PHYSICISTS ’ RESEARCH METHODS
Candidate : Bai Yushi
Supervisor : Prof. Zhao Yuan
Academic Degree Applied for: Master of Science
Speciality : History of Science and Technology
Affiliation : School of Science
Date of Defence : July,2012
Degree-Conferring-Institution : Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文
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
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哈尔滨工业大学理学硕士学位论文
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