涂祖瑞

摘要：本文重點(diǎn)研究了模型和物理學(xué)理論之間的關(guān)系，并且提出了模型在物理學(xué)理論發(fā)展中所占據(jù)的意義。

關(guān)鍵詞：模型；物理學(xué)理論；意義

引言：

物理學(xué)是研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)最一般規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學(xué)科，但是物理規(guī)律都是比較復(fù)雜的，所以要通過構(gòu)建模型的方式來進(jìn)行物理學(xué)的研究。物理模型在物理學(xué)理論的發(fā)展過程中有著不可替代的作用，是推動(dòng)物理學(xué)理論發(fā)展的主要因素。

一、物理學(xué)發(fā)展過程就是建立模型的過程

物理學(xué)研究中，大到星球宇宙，小到原子分子都需要模型的輔助才能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的分析研究，所以模型在物理學(xué)的發(fā)展中有著重要的地位。如果沒有掌握模型的構(gòu)建方法，就不能夠真正做到對(duì)物理的理解和運(yùn)用，所以物理學(xué)的發(fā)展過程就是建立模型的過程。具象化的物理模型能夠輕易的將不可觀測(cè)的微觀機(jī)理轉(zhuǎn)換為形象的圖形和數(shù)據(jù)，將其所有的發(fā)展歷程都清晰的表現(xiàn)出來，方便人們進(jìn)行研究。所以在進(jìn)行物理學(xué)研究時(shí)，可以將模型整體的帶入到思維中去，將抽象的概念和研究理論替換成模型數(shù)據(jù)，對(duì)物理機(jī)理進(jìn)行直觀的感受。錢學(xué)森曾經(jīng)說過：“模型就是通過我們對(duì)問題現(xiàn)象的分解，利用研究得來的機(jī)理，運(yùn)用一切主觀因素，省去非主要因素所制造的一幅畫，是形象化了的自然現(xiàn)象”。從這句話上就可以看出，模型對(duì)研究物理學(xué)理論的重要性，同時(shí)能對(duì)自然現(xiàn)象進(jìn)行形象化的物理模型就是一種探索工具，是人們?cè)谘芯窟^程中所創(chuàng)造出的階段性的科學(xué)成果，既起到了探索知識(shí)的目的，又能夠推動(dòng)物理學(xué)理論的發(fā)展[1]。

二、模型搭建了現(xiàn)象到理論的橋梁

物理模型都是理想模型，是為了方便研究所建立的抽象客體，是誕生于理想系統(tǒng)和狀態(tài)的模型。能夠很好的幫助人們對(duì)現(xiàn)實(shí)規(guī)律進(jìn)行有效的了解，在實(shí)際的科學(xué)研究中，大部分人的大部分時(shí)間都是利用理想客體和理想系統(tǒng)來進(jìn)行物理學(xué)研究，理想客體是對(duì)現(xiàn)實(shí)客體的抽象化簡(jiǎn)化，它通過夸張和強(qiáng)調(diào)客體的一部分特點(diǎn)并舍棄一部分的特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)規(guī)律的探索。而理想系統(tǒng)的誕生是基于對(duì)經(jīng)驗(yàn)問題的研究，使用抽象的方法將現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)約，它可以有效的降低解題的難度。而抽象方法的使用可以通過兩種途徑：第一種是直接將現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成條件運(yùn)用抽象方法來轉(zhuǎn)化為理想客體；另一種是運(yùn)用假設(shè)原則來將現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中存在的難以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方法排除掉，將剩下的簡(jiǎn)單、明確的因素進(jìn)行整合，從而得到理想系統(tǒng)。通過對(duì)理想客體和理想系統(tǒng)的運(yùn)用來搭建物理模型，可以有效的進(jìn)行物理學(xué)研究，將現(xiàn)象和理論進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，搭建了實(shí)用的橋梁，讓人們完成了從現(xiàn)象到理論的過渡，全方位的加快了物理學(xué)理論的步伐。

三、模型的發(fā)展擴(kuò)大了人們的認(rèn)知

模型的發(fā)展極大程度上擴(kuò)大了人們的認(rèn)知范圍，加深了人們對(duì)世界規(guī)律的探索。比如質(zhì)點(diǎn)模型，質(zhì)點(diǎn)模型是用一個(gè)具備同樣質(zhì)量但缺乏大小和形狀的點(diǎn)來對(duì)實(shí)物進(jìn)行取代，這是對(duì)實(shí)際物體的抽象運(yùn)用。任何的實(shí)物都是有大小、形狀和質(zhì)量的，這些特點(diǎn)糅合在一起對(duì)物體的位置研究和運(yùn)動(dòng)研究時(shí)帶來了很大的阻礙，但是如果使用模型來進(jìn)行研究，就可以將物體假定在一個(gè)廣大的空間中，讓物體的線度小于空間的線度，這時(shí)形狀和大小的特點(diǎn)就會(huì)被排除，只保留物體質(zhì)量和空間占位，從而實(shí)現(xiàn)研究。質(zhì)點(diǎn)模型的誕生對(duì)物理學(xué)研究起到了極大的推進(jìn)作用，加快了物理學(xué)研究的腳步，擴(kuò)大了人們對(duì)世界的規(guī)律的認(rèn)知。具有相同效果的模型還有牛頓的時(shí)空模型，對(duì)空間的研究有著極大的幫助，但是在之后的科學(xué)發(fā)展中發(fā)現(xiàn)了該模型的局限性，影響了對(duì)時(shí)空規(guī)律的研究，所以在麥克斯韋和愛因斯坦等科學(xué)家的努力下，構(gòu)建了全新的相對(duì)論模型，讓其在宏觀和微觀的研究領(lǐng)域中起到了關(guān)鍵的作用，完善了物理學(xué)理論的發(fā)展道路。

四、模型推動(dòng)了物理學(xué)理論的發(fā)展

物理模型能夠有力的推動(dòng)物理學(xué)理論的發(fā)展，使人們探索規(guī)律的腳步從未停止，比如在16世紀(jì)時(shí)人們發(fā)現(xiàn)了一種最小的粒子，稱其為原子，原子是一種能保持化學(xué)性質(zhì)的最小單位，不停的在做無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。而第一個(gè)原子模型是約翰·道爾頓提出的道爾頓實(shí)心球模型[2]。但是隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)了原子是由電子、質(zhì)子和中子構(gòu)成的，為了解釋原子的電中性，湯姆遜構(gòu)造了葡萄干蛋糕模型，他提出電子是平均分布在原子上的，在受到刺激的情況下，電子會(huì)離開原子產(chǎn)生陰極射線。該種模型的構(gòu)造對(duì)研究規(guī)律起到的至關(guān)重要的作用，之后湯姆遜的學(xué)生利用α粒子來轟擊金箔進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了原子的核模型，完善了原子結(jié)構(gòu)的研究，被譽(yù)為原子物理學(xué)之父。在之后，波爾提出了電子不是隨意的占據(jù)原子核周圍的，并在行星模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建了玻爾原子結(jié)構(gòu)模型。再之后還出現(xiàn)了索末菲的量子力學(xué)和原子物理學(xué)、烏倫背和高德密特的電子自旋模型和薛定諤模型等，這些模型的誕生完美的見證了物理學(xué)理論的發(fā)展歷程，推動(dòng)了物理學(xué)理論的發(fā)展，為研究規(guī)律做出了巨大的貢獻(xiàn)。

五、模型成為了物理學(xué)理論的載體

物理模型自誕生以來實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)象到理論的過度，奠定了物理學(xué)理論的研究基礎(chǔ)，為物理學(xué)理論的傳播提供了有利的幫助并將模型的應(yīng)用擴(kuò)大到了物理學(xué)中的每個(gè)學(xué)科。產(chǎn)生了極大的影響力、同時(shí)物理模型也能夠?qū)碚撨M(jìn)行有效的驗(yàn)證，成為了物理訊理論必不可少的載體，全面的實(shí)現(xiàn)了科學(xué)性和假定性的統(tǒng)一、抽象性與形象性的統(tǒng)一，成為了物理學(xué)的理想化方法之一，推動(dòng)著物理學(xué)理論發(fā)展。

結(jié)論：

綜上所述，物理模型在物理學(xué)理論的發(fā)展中占據(jù)了極其重要的地位，模型的構(gòu)建能夠有效的幫助人們總結(jié)物理規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了對(duì)世界的探索，還幫助人們構(gòu)建了科學(xué)體系，推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅先舉.物理模型在物理學(xué)及其發(fā)展中的重要性[J].中學(xué)課程輔導(dǎo)（教學(xué)研究），2015 （17）：35.

[2]陳朝峰，汪穎.淺談模型在物理學(xué)理論形成中的意義[J].科技廣場(chǎng)，2012 （10）：243-245.