朱邦芬：什么是物理学 为什么要学物理——物理学的过去、现在和未来（6）

所以我们可以看，近代物理诞生以后，并不是经典物理就没用了。我们对经典物理是扬弃的，在很多场合经典物理还是非常好用的，算出的东西是很精确的，只是在一些高速场合、一些特别微观的时候，我们要对经典物理进行修正，这时候是量子论、相对论在起作用。我们现在还是从经典物理开始学，从力学、电磁学、光学这些开始。

（四）对物理发展史的感悟

我们从物理的发展历史可以悟出点什么东西来呢？整个物理的发展过程，可以悟出一种科学方法、科学精神。物理学的发展一方面是知识在发展，另一方面它也建立了科学方法。

物理的科学方法是什么呢？其实就是经典物理最基本的特征：一是理论与实验结合，理论提出来以后要得到实验的检验，然后不断地修正，两者互相促进、互相推动，促进科学发展。实践是检验真理的唯一标准，任何理论如果没有被实验证明，那只是假设；如果被实验证明是不符合的，那这个理论就要修正。第二，所谓的科学方法不光是理论与实验符合，要定性，还要定量。也就是说，我们要用数学模型来说明物理问题，然后用数学来解释很多物理上的现象。当然，这里的数学是广义的。首先是逻辑，我们原来学几何最重要的一个收获就是掌握了逻辑，你要大前提、小前提，从大前提出发，推小前提符合，最后来证明一个结论是对的，这是逻辑的关系。另外一个是定量，有很多数学理论用到科学里面去。

科学精神最基本的点，一是理论与实验结合，二是很多事情不是“差不多”“八九不离十”就行了，还要进一步定量地去证明它。有的时候定性正确，定量不正确，可能就是这里面还有一些因素是你没有掌握和理解的。这可以进一步来推动我们对自然界的认识。

对这段经典物理的科学发展过程，爱因斯坦写了这么一段话：“纯粹的逻辑思维不能使我们得到有关经验世界的任何知识，所有真实的知识都是从经验开始,又归结于经验。用纯粹逻辑方法所得到的命题，对于实在来说是完全空洞的。正是由于伽利略看清了这一点，特别是因为他将此引入科学界，他成了近代物理学之父——实际上，也是整个近代科学之父。”爱因斯坦这段话实际上是说明了物理和数学的区别在哪里。而理论跟实验结合，再加上一个逻辑，这实际上是现代物理、现代科学的开始。也就是说，科学的两个基本点，一是理论跟实验要结合，互相要对照；二是要用定量的方法。

二、为什么要学物理学

为什么要学物理学，特别是如果我们的工作跟理科没关系，我为什么还要学物理学，作为一个普通公民为什么要学物理学？

我这里借用一张复旦大学金晓峰教授的图片，他说物理学不光是知识，物理学还是一种文化。物理学知识不止对相关的专业工作者有用，对普通大众更有用。那些比较高深的物理知识，普通大众不需要了解很深的，比如量子力学，但是我们要稍微有一点量子物理的概念，这样我看新闻就知道量子计算机、量子通讯是怎么回事。但是作为一个文化，物理学的科学文化以及科学精神，不光是对专业工作者有用，对普通大众也特别有用。所以金晓峰教授说，应该有两种物理学：一种讲文化背景，是主要传授物理知识的，把知识与文化相结合；另外一种是我们特别要强调的，对普通大众来讲物理反映了一种怎样的科学精神、科学文化，这更多地是从人文角度来理解物理。我很欣赏这么一种说法。

我们的前辈们都认为物理反映的是一种什么文化呢？实际上是从古希腊开始的一种文化。古希腊文化最主要的是逻辑推理，欧几里德的《几何原理》是古希腊科学成就的典型代表，它严谨的逻辑推理的科学方法对近代科学的发展也有着十分重大的影响。另外一个古希腊文化是说自然现象都是有规律可循的，都是独立在人的意识之外的。从我们中国传统文化来讲，我们也认为有很多“道”是客观存在的，这是一种自然规律的客观性。中国古代的很多先贤也都具有这种文化，但是我们的逻辑推理没有发展起来的。所以物理文化比较多的是被古希腊文化继承下来的。

梁启超先生曾经写过这么一段文字：“中国人因为始终没有懂得‘科学’这个字的意义，所以五十年前很有人奖励学制船学制炮，却没有人奖励科学。近十几年（当时是1922年）学校都教的数学、几何、化学、物理，但总不见教会人做科学；或者说只有理工科的人们才要科学，我不打算当工程师，不打算当理化教习，何必要科学？中国人对科学的看法大率如此。”梁启超将近一百年前指出的问题现在还没有完全纠正。

有位学者叫Olenick，他说从牛顿定律出发，反过来再来得到开普勒三大定律，这不是学过中学物理、大学物理就能够解答出来的。所以他认为开普勒问题是我们的文化的遗产。他说开普勒问题的解答是西方思想的一个成就，这是我们文化遗产的一部分，就像贝多芬的交响乐、莎士比亚的戏剧，或者就像罗马西斯廷教堂里面的那个画一样，这都是我们的文化遗产。他在这里面把物理里面的一个问题——开普勒问题，认为是西方文化的遗产。也就是说，它不光是一个具体的知识，它这里面还反映了一种精神，一种传承，一种素质，他认为这是属于文化范畴的。

诺贝尔物理奖获得者库珀提出这么一个问题：如果我不想当一个科学家，为什么要去学科学？他说，为什么一个律师、一个商人、一个艺术家要学科学？我们也可以这么来提出问题：为什么我们要读科Kemal、Kaya，甚至我们要读莎士比亚？我们不拍电视为什么要看电视，我们不做啤酒为什么要喝啤酒？所以库帕说了：我想提一下我的观点，我们学科学是因为科学会给我们带来乐趣。我们很多人都记得在高中的时候物理是最难学的。这个我要说的是什么呢？这是现在我们一个最大的不幸之一。对我来讲，科学除了它的很多实际的用处以外，当我们科学适当地来认识它、理解它后，它像音乐、文学一样，代表了我们人类文明的一部分。如果掌握了这部分人类文明，我们对很多事情的认识，我们精神的境界就完全不一样了，到了一个新的高度。这不仅是一个智力上的知识，而且它确实是可以给人一种乐趣，它反映了一个人对世界认识的高度。