¿Qué es la "física"? La evolución del concepto de física
¿Qué es la "física"? Este es un tema muy básico que no se puede evitar en la historia de la ciencia y la tecnología, especialmente en la historia de la física. En los últimos años, la evolución de la connotación conceptual de la física ha llamado la atención. Comprender este aspecto proporcionará cierta orientación e inspiración para profesores y alumnos.
1. El origen occidental del concepto de física
"Física" (es decir, "physics" en inglés) apareció por primera vez en el libro "Física" escrito por Aristóteles en la antigua Grecia. . El Sr. Zhang, el traductor chino del libro, señaló que el libro "Física" es una filosofía cuyo objeto específico es la naturaleza. Es diferente de nuestra física actual, pero incluye la física actual, incluida la química, la biología, la astronomía, las ciencias de la tierra, etc. En resumen, involucra todas las ciencias naturales, solo estudia los principios generales de la naturaleza y es una filosofía natural”[1]. En vista de la física de Aristóteles, hay muchas conclusiones erróneas en física, así lo afirmó el anterior George Gamov, un estadounidense. Físico de la Unión Soviética famoso por proponer la teoría del Big Bang sobre el origen del universo en 1949, señaló una vez que "la contribución más importante de Aristóteles en el campo de la física puede ser simplemente la creación del nombre del tema". Esta se deriva de la antigua palabra griega "naturaleza" [2]
2 El origen de la palabra "física"
En 1900, el japonés Fujita Toyohachi Ina. "Física" fue traducida al chino y publicada por la Oficina de Fabricación de Shanghai Jiangnan. Este libro es el primer "Física" que lleva el nombre del contenido de la "física" moderna en China.
Así que no lo es. Dijo que no había "física" en China antes de 1900. La ciencia moderna en Oriente, incluida China, fue introducida desde Occidente. Sin embargo, antes, fue introducida desde Occidente a China. En 1900, Occidente no lo hizo. La traducción de obras de física en China no utilizó el método de traducción de "física", y la mayoría de ellas fueron traducidas a "ciencia física" o "ciencia práctica" en 1883, el misionero estadounidense Ding Haoliang. (Ding Haoliang, nombre inglés Martin, 1888) vino a China a predicar, después de entrar en contacto con la antigua civilización china, propuso la "Conjetura de Ding Hailiang": la "Teoría Qi Yuan" de China una vez influyó en Descartes para proponer el "Vórtice de éter". Theory") y también tradujo un libro de física al chino. Además, en casa, 58660.88868688661
Una gran cantidad de datos históricos muestran que "Gewu Studies" o "Gewu Zhixue" es la primera traducción libre al chino de "física" y es la abreviatura de la palabra "Conocer el origen de las cosas". En el confucianismo, se cree que el conocimiento se basa en las cosas y luego se obtiene.
Es necesario enfatizar que. Los eruditos japoneses señalaron: "Lo que vale especialmente la pena escribir es que las traducciones chinas de obras chinas modernas se han convertido en traducciones japonesas de Occidente. Conceptos básicos del vocabulario científico. "[3] Kuwaki o Xiong Xiong, un investigador de la historia de la física japonesa temprana, dijo: "La física fue originalmente llamada una 'ciencia pobre' en China. Durante el período Chongzhen de la dinastía Ming, escribió un libro llamado "Poco conocimiento de la física", que incluía astronomía, meteorología, medicina, etc.
En abril de 2002 se celebró en Beijing el Simposio Internacional sobre Revisión y Perspectivas de la Ciencia y Tecnología Modernas en China. En la conferencia, algunos académicos todavía creían que traducir "física" a "física" es más consistente con la cultura china que traducirla a "Wuge" o "Gezhi". Sin embargo, los chinos van aceptando poco a poco la palabra "física". En 1902, la Universidad Shi Jing abrió un curso de física en Gezhi. En 1912, se cambió la materia a ciencias y se estableció la física. Ese mismo año, la Universidad de Jinling abrió un curso de física. En 1918, la Prensa Comercial publicó "Física" de Huang Chen, que fue el primer libro de física nombrado por un chino. Se puede ver que la traducción de "física" a "física" en mi país es relativamente tardía. En 1900, el alemán Max Planck propuso la hipótesis de la cuantificación de la energía, lo que marcó el inicio de la física, cruzando el umbral de la modernidad y dando inicio a la mecánica cuántica.
Cabe señalar que la palabra "física" apareció en China no demasiado tarde, pero su significado es diferente al de "física". Lu Kun (1536-1618) de la dinastía Ming escribió "Gemonos", la segunda parte del sexto volumen se llama "Física", que generalmente se relaciona con el fisicalismo y se utiliza para ampliar algunas visiones sobre la naturaleza humana y el mundo.
Zhu (1130-65438), de la dinastía Song, en realidad escribió un libro llamado "Sobre la materia" en el "Esquema de la historia de la filosofía china" (Zhonghua Book Company), coeditado por el Instituto de Filosofía de la Academia China de Ciencias y el Departamento de Filosofía de la Universidad de Pekín Obras que comentan la astronomía, la geografía, la tecnología, la agricultura y los conocimientos médicos de la época. Anteriormente, en el libro "Huainan Zilan Mingxun" escrito en el siglo II a. C.: "El fuego en el túnel del marido está al sol, la piedra atrae el hierro y el girasol mira hacia el sol. Aunque hay sabiduría, es natural, por lo tanto, los oídos y los ojos no son suficientes. Distinguir la física; la teoría de la mente no es suficiente para determinar lo correcto o lo incorrecto. La "física" en la antigua China debería referirse a todo. "física"
Más común. Según los libros de texto o diccionarios de física, la física es la teoría que estudia las leyes más generales del movimiento material y la estructura básica de la materia. En concreto, involucra la mecánica, la acústica, la térmica y la física. física molecular, electromagnetismo, etc. basada en las formas de movimiento y objetos específicos de la materia estudiada, incluye partes experimentales y teóricas. La física que ha demostrado ser confiable en la práctica incluye: mecánica teórica, termodinámica y física estadística, electrodinámica y relatividad, mecánica cuántica y teoría cuántica de campos. Por supuesto, estas teorías solo pueden ser verdades relativas y tienen sus propias limitaciones. de la física surgen constantemente utilizando las teorías básicas y los métodos experimentales de la física y la formación, como la mecánica de fluidos, la elasticidad, la radioelectrónica, la física de los metales, la física de los semiconductores, la física dieléctrica, la física de los superconductores, etc. se han formado disciplinas de vanguardia como la física química, biofísica, astrofísica, etc., física marina, etc.
Como disciplina, la existencia de la física debe basarse en los siguientes elementos:
1) Comprender y explicar la descripción de la naturaleza a través de las interrelaciones entre los fenómenos naturales La visión de la naturaleza Esta visión de la naturaleza se basa en dos creencias: Primero, la naturaleza tiene leyes racionales que pueden ser conocidas y comprendidas por las personas. "La creencia de que el mundo está esencialmente ordenado e identificable es la base de todo trabajo científico". "(Palabras de Einstein); En segundo lugar, creo que la naturaleza es real y casi inmutable, no un sueño idealista o una ilusión del mundo conceptual.
2) Hay una solución adecuada para lo anterior: el método cuantitativo El sistema de visión natural se utiliza para abordar los fenómenos, especialmente el tratamiento cuantitativo que permite su aproximación. En concreto, es la lógica axiomática y el sistema matemático práctico y operable, que se puede decir que es el esqueleto de la teoría científica. >3) Preste atención a. El experimento es a la vez la fuente de la teoría y el juez de la teoría, incluso si la ciencia puede nacer, sólo puede ser un marco teórico cerrado, aunque puede ser lógicamente autoconsistente. , pero debido a la falta de verificación o falsificación, el mecanismo puede fácilmente convertirse en una fantasía y perder la vitalidad de un mayor desarrollo
4) Necesidades sociales y culturales
4. física" en "Encyclopedia of Physics"
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La McGraw-Hill Book Publishing Company de Estados Unidos publicó la "Encyclopedia of Physics" editada por Parker por quinta vez en 1983 (Science Press , agosto de 1996).
La física solía llamarse filosofía natural. La física involucra algunos aspectos de la naturaleza y puede entenderse de manera básica, es decir, de acuerdo con algunos principios y leyes básicos. Con el tiempo, diferentes disciplinas especiales se separaron de la física y formaron sus propios campos de investigación (teoría diferencial típica, nota del autor). En este proceso, la física mantuvo su verdadera naturaleza: comprender la estructura de la naturaleza, explicar los fenómenos naturales. La parte más básica de la física es la mecánica y la teoría de campos. La mecánica implica el movimiento de partículas u objetos bajo la acción de ciertas fuerzas. La física de campos implica fuerzas como los campos gravitacionales, los campos electromagnéticos y los campos de fuerza nucleares. de campos. La mecánica y la teoría de campos constituyen en conjunto la forma más básica de comprender los fenómenos naturales propuesta en la ciencia. El objetivo final es comprender todos los fenómenos naturales a través de estos dos aspectos. Con base en algunos tipos generales de fenómenos naturales, en ese momento ya se sabía que estos fenómenos naturales eran particularmente adecuados para el estudio por métodos físicos. Según esta división, existen la mecánica clásica y sus ramas, la mecánica celeste, la mecánica de fluidos y la mecánica de fluidos. balística. Ciencias del calor y la termodinámica; teoría del movimiento de los gases y mecánica estadística; óptica, acústica y electromagnetismo. Estas divisiones siguen siendo populares, pero muchas tienden a incluirse en ramas de la física o la tecnología aplicadas y están cada vez más separadas de la física. rama de la ciencia misma.
La física matemática utiliza las matemáticas para estudiar los fenómenos físicos. Incluye todas las partes más matemáticas de la física y la mayor parte de la mecánica estadística, la mecánica cuántica, la relatividad y la teoría de campos. Generalmente, la diferencia entre la física matemática y la física teórica es que esta última, aunque formalmente matemática, se considera más cercana a la física experimental. Sin embargo, ni la física matemática ni la física teórica pueden separarse realmente de la física experimental, ya que una comprensión completa de la naturaleza sólo puede aplicarse simultáneamente.
Como en todas las áreas de la física, su carácter depende no tanto del contenido de la disciplina involucrada como de la precisión y profundidad de comprensión de lo que se explora. El objetivo de la física es establecer un sistema teórico unificado a través de las matemáticas, cuya estructura y comportamiento reproduzcan toda la naturaleza de la forma más amplia posible. Otras ciencias sólo se contentan con utilizar conceptos limitados específicos de su disciplina para describir y relacionar diversos fenómenos. La física, por otra parte, siempre explora la comprensión del mismo fenómeno como una expresión especial de la estructura unificada fundamental de toda la naturaleza. Según este propósito, la física se caracteriza por: instrumentación sofisticada, mediciones precisas y expresión matemática de los resultados.
Obviamente hay algo mal con esta teoría destacada en la "Enciclopedia de Física". Dicen que las propiedades deben ser únicas, pero ¿puedes notar la diferencia entre física y química? Esta cita del químico Hirschbach nos ayuda a distinguir la física de la química en cierto sentido:
“El deseo primordial de un químico típico es comprender por qué una sustancia se comporta de manera diferente a otras sustancias; por otro lado, los físicos generalmente esperan poder hacerlo; descubrir leyes más allá de sustancias específicas."
5. La visión de Asaga Ichiro sobre la "física"
Asaga Ichiro (1906-1979) fue un físico teórico japonés que ganó el Premio Nobel de Física en 1965. por sus contribuciones a la electrodinámica cuántica.
Octubre de 1977 se cumple el centenario de la creación de la Sociedad Japonesa de Física y Matemáticas. En la conferencia conmemorativa, Chao presentó un informe titulado "¿Qué es la física?" Pero sólo habló de unos pocos párrafos sobre la historia de la física y la relación entre física y tecnología, y no respondió directamente a esta pregunta (al menos según la traducción al chino). Dijo: "Sin embargo, parece haber comenzado sólo en el período de Kepler, Galileo y Newton". Kepler estudió principalmente el movimiento de los planetas alrededor del Sol, pero Galileo, a diferencia de Kepler, estudió los fenómenos en la Tierra. Newton concentró sus resultados, realizó una investigación en profundidad y estableció las tres leyes de Newton y la ley de la gravitación universal.
Chao cree que la física moderna tiene dos propiedades: primero, utiliza métodos de observación o experimentales; segundo, utiliza las matemáticas para expresar leyes.
Cree que deberíamos utilizar la física para comprender las leyes que existen en lo profundo de la naturaleza. Esta idea no puede ignorarse al considerar qué es la física. Chao enfatizó que el desarrollo posterior de la física no sólo amplió su alcance, sino que también evolucionó desde la mecánica hasta la luz, el calor, el electromagnetismo, los átomos y las moléculas, e incluso la química. Existe una tendencia a unificar todos los fenómenos y sintetizar todas las disciplinas. También podríamos llamarla teoría de la unificación en lugar de teoría de la diferenciación. El famoso físico Rutherford también tenía un dicho famoso: "Toda ciencia es física o coleccionismo de sellos". [6] Esta puede considerarse como la definición más simple de unidad física.
6. La perspectiva de la Escuela de Copenhague.
Aunque los puntos de vista anteriores son diferentes, no violan la afirmación de Newton: "El propósito de la filosofía natural es descubrir la estructura y funciones de la naturaleza y reducirlas tanto como sea posible a algunas leyes universales y leyes generales". —— Establecer estas leyes a través de la observación y la experimentación para deducir la causa y el efecto de las cosas [7] En otras palabras, el propósito de la ciencia es descubrir leyes naturales objetivas o verdades que no tienen nada que ver con las personas
En este campo no se puede ignorar el impacto de la observación sobre los fenómenos, la mecánica cuántica representada por N. Bohr y W. Heisenberg. La Escuela de Copenhague afirma que la tarea de la física es descubrir qué está mal en la naturaleza. La física incluye lo que podemos decir sobre la naturaleza. “La ciencia natural no es la naturaleza en sí, sino parte de la relación entre el hombre y la naturaleza, por lo que depende del hombre y está marcada por el hombre” (Heisenberg) [8] “Cuando buscas la armonía en la vida, no debes olvidarlo; que en el drama de la existencia somos a la vez actores y espectadores (Bohr)[8].
Evidentemente, la visión científica de la mecánica cuántica ha cambiado mucho en comparación con la física predecesora.
7. "¿Qué tipo de física deberíamos elegir en el futuro?" Pensamientos relacionados del artículo
Nan M. Gruner y J.S Langer publicaron un artículo en los números 12 y 195 de. "La física hoy" Un artículo titulado "¿Qué tipo de física deberíamos elegir en el futuro?" cree que la definición evolutiva de los conceptos de física se está volviendo cada vez más estrecha. Para salvar la física, los físicos ahora definen la física no según esas especialidades y campos específicos, sino en función de esos diferentes períodos y campos.
l) Formación avanzada en diversas disciplinas básicas como mecánica, electricidad, magnetismo, termodinámica, mecánica estadística y mecánica cuántica.
2) Dominar los métodos cuantitativos utilizados para estudiar los fenómenos físicos y los métodos de organización de los datos.
3) Fuerte capacidad de abstracción, coraje y espíritu para romper las reglas, conocimiento más allá de objetos de investigación específicos y captar la esencia del problema.
Estas herramientas conceptuales distinguen a los físicos de otros científicos más que cualquier otra característica y criterio. La diferencia más obvia entre los físicos y otros científicos no reside en los campos que cubren y los problemas que estudian, sino en los métodos de investigación que utilizan y las características de la información que buscan. Los astrónomos estudian los púlsares, los biólogos estudian los sistemas vivos y los físicos se preocupan por ambos, por lo que ambos son temas de investigación en física.
8. El punto de vista del Sr. Zhao Kaihua
Observando la expansión de los objetos de investigación de la física en el siglo XX, de lo macro a lo micro, de los procesos físicos tradicionales a los procesos químicos (cuánticos). química), de De inanimado a animado... Desde diferentes perspectivas, las disciplinas tienen tanto diferenciación como integración unificada. Tanto la teoría de la diferenciación como la teoría de la integración unificada son razonables y tienen una base fáctica. De ninguna manera son una u otra, ni son mutuamente excluyentes. El desarrollo de disciplinas unificadas y diferenciadas en amplitud y profundidad marca la madurez y unidad del desarrollo científico local. Un físico extranjero se preguntó con humor: ¿Qué es la física? La física es tarea de los físicos. Lógicamente habría que seguir preguntándose: ¿Qué es un físico? La respuesta se puede dar haciendo referencia al concepto de isomorfismo de los físicos mencionado anteriormente por Gruner y Langer.
El Sr. Zhao Kaihua dijo[9]: "Me gustaría agregar una anotación a esta oración. ¿Cómo se puede considerar trabajo físico la investigación realizada por físicos? ¿Puede el artículo ser aceptado por revistas de física reconocidas internacionalmente? o conferencias académicas de física? es una condición suficiente ". La 19ª Conferencia Internacional de Física Estadística se celebró en Xiamen, China, en 1995. En los resúmenes de las conferencias aparecieron palabras que no se parecían a los términos físicos de los conceptos tradicionales. Como crecimiento bacteriano, evolución biológica, biopelícula, células de Verticillium, citocromo C, El Niño, Oscilación del Sur, glóbulos rojos, frecuencia cardíaca, por qué los pájaros vuelan juntos, red inmune, río serpenteante, red neuronal, modelo de mesa de arena, flujo de tráfico, etc. . "Se puede ver que hoy en día ya no es posible utilizar objetos de investigación para definir qué es la física. La física es la base teórica de todas las ciencias naturales y tecnologías de la ingeniería. La física representa un conjunto de pasos y métodos efectivos para adquirir, organizar y utilizar Cuando este método se aplica a cualquier problema, el problema se convierte en física." [9] Esto es similar al punto de vista espiritual de Gruner y Lange.
Hay otro fenómeno que ha afectado la visión de la gente sobre la física durante muchos años.
Hoy en día, muchos estudiantes de física no se dedican a la física después de graduarse, lo que requiere los correspondientes cambios en la física. El Simposio Universitario Internacional de Educación Física de 1996 se celebró en la Universidad de Maryland, Estados Unidos. Las estadísticas publicadas en la conferencia muestran que más del 60% de los graduados en física en los Estados Unidos han ingresado a diversos sectores industriales, y más de dos tercios de los que obtuvieron una licenciatura no trabajan en física. Las estadísticas del Reino Unido son muy similares a las de Estados Unidos. Este fenómeno también existe en nuestro país. Según la visión tradicional, esto es un desperdicio de formación de talentos. El Sr. Zhao Kaihua cree que se trata de un fenómeno normal. Dijo: "Una persona puede hacer cualquier cosa después de aprender física. Su física no es en vano... En mi opinión, no importa si estudia física..." [9]. Las personas que puedan dominar las cuatro mecánicas lograrán el éxito en cualquier profesión siempre que trabajen duro. Los físicos están especialmente preparados para el trabajo de innovación y desarrollo de alta tecnología. «[10] Las declaraciones del Sr. Zhao y del Sr. Song Er sólo pueden entenderse correctamente si se rompe la comprensión pasada de la profesión de la física y se establece completamente una nueva visión de la metodología de la física.
9. La Ilustración
Los predecesores tienen puntos de vista similares y diferentes sobre la "física", pero lo cierto es que el concepto de "física" ha evolucionado y está evolucionando. Si la física ha beneficiado a la humanidad tanto material como espiritualmente, entonces el logro de diversos logros brillantes es inseparable del coraje y el espíritu de exploración de los físicos. La gente de hoy y de mañana se dará cuenta además de que la física es una forma eficaz de adquirir, organizar, aplicar y explorar conocimientos, lo cual es de gran importancia. Esta comprensión debería servir como principio rector para quienes estudian física y quienes la enseñan. Una vez que las personas dominan verdaderamente la metodología de la física, las personas que estudian física ya no se contentan con memorizar fórmulas conceptuales y responder algunas preguntas. En cambio, se centra más en comprender ideas y métodos físicos sobre una base determinada, que pueden aplicarse en muchos campos. Por supuesto, los métodos físicos no pueden dominarse sólo con palabras vacías. Sólo pueden formarse sobre la base de buenas cualidades profesionales en física. Esto requiere que la mayoría de los profesores de física se comprometan con una educación de calidad. Las buenas cualidades profesionales de la física se reflejan principalmente en ideas físicas claras, integrales y precisas, una sólida capacidad de aplicación matemática y una buena capacidad experimental. En definitiva, tiene muy buena calidad teórica y experimental, lo cual es bueno para los estudiantes. El 20 de junio de 2002, el Sr. Ding Zhaozhong lo dijo bien en la columna "El hijo del Este" de CCTV: "Si tienes buenas notas en la escuela, debes estudiar teoría; si tienes una gran capacidad práctica, debes hacer experimentos. Esto Esta visión es completamente errónea. Muchos físicos experimentales exitosos son todos competentes en teoría. Lo más importante al hacer experimentos es encontrar un tema, y la habilidad y la práctica son secundarias”.
Por otro lado, la historia. La ciencia de la física nos dice que la teoría de primera clase es importante. Los físicos tienden a tener una base experimental sólida. Newton realizó muchos experimentos famosos y Einstein realizó experimentos enérgicos en la universidad, lo que fue crucial para su gran éxito teórico.
"La física es una ciencia real, una ciencia que ha sido probada por el tiempo, una ciencia grande y ardua. Aquellas teorías, doctrinas y físicas de corta duración son incomparables, y aquellos que engañaban a la gente en el Ola de reforma Los pequeños gestos de modificación del lenguaje no son dignos de mención. El desarrollo de la física es como la evolución del universo.
Esta afirmación es muy emotiva, pero tiene sentido.