光學(xué)發(fā)展中的哲學(xué)問(wèn)題與思想

《自然辯證法》課程論文《光學(xué)發(fā)展中的哲學(xué)思想》田濟(jì)銘201521050303光學(xué)發(fā)展中的哲學(xué)問(wèn)題與思想論文摘要：光學(xué)作為物理學(xué)的一個(gè)分支，它也符合人們對(duì)物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)的規(guī)律，即在觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行分析，進(jìn)而提出假說(shuō)，形成理論。當(dāng)理論和實(shí)踐相一致時(shí)，就循著這條路走下去，發(fā)現(xiàn)新的東西使理論不斷完善；當(dāng)理論和實(shí)踐相矛盾時(shí)，就修正、補(bǔ)充理論，使之與實(shí)踐盡量相符合，或放棄原來(lái)的理論而建立新的理論，并不斷反復(fù)經(jīng)受實(shí)踐的檢驗(yàn)[4]。在物理學(xué)的發(fā)展史上，人們對(duì)“光本性”的認(rèn)識(shí)，就是沿著這條曲折的道路前進(jìn)的。關(guān)鍵字：光學(xué)，哲學(xué)思想，實(shí)踐，矛盾，理論。一．光學(xué)工程專業(yè)簡(jiǎn)介我的專業(yè)是光學(xué)工程，光學(xué)工程簡(jiǎn)介：1997年，在我國(guó)光學(xué)界泰斗王大珩院士的建議下，國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)同意將“光學(xué)工程”列為工學(xué)一級(jí)學(xué)科。作為一門理工交叉的學(xué)科，光學(xué)工程學(xué)科的理論體系得到了不斷地完善與發(fā)展，如今光學(xué)工程已發(fā)展為以光學(xué)為主，并與信息科學(xué)、能源科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)、空間科學(xué)、精密機(jī)械與制造、計(jì)算機(jī)科學(xué)及微電子技術(shù)等學(xué)科緊密交叉和相互滲透的學(xué)科。它包含了許多重要的新興學(xué)科分支，如激光技術(shù)、光纖通信、光存儲(chǔ)與記錄、光學(xué)信息處理、光電顯示、全息和三維成像、薄膜和集成光學(xué)、光學(xué)與光纖傳感、光探測(cè)、激光材料處理和加工、弱光與紅外熱成像、光電測(cè)量、現(xiàn)代光學(xué)和光電子儀器及器件、光學(xué)遙感技術(shù)以及綜合光學(xué)工程技術(shù)等。這些分支不僅使光學(xué)工程學(xué)科產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，而且推動(dòng)建立了一個(gè)規(guī)模迅速擴(kuò)大的前所未有的現(xiàn)代光學(xué)和光電子產(chǎn)業(yè)。一說(shuō)起光學(xué)這個(gè)專業(yè)我們首先要問(wèn)的一定是，什么是光，光是什么？這個(gè)關(guān)于光本質(zhì)的問(wèn)題，是人類自然科學(xué)歷史上最有名的幾場(chǎng)大辯論之一，其參與人數(shù)之多，覆蓋面之廣，令人咋舌。而這一延續(xù)的好幾百年的大辯論，從本質(zhì)上去看正是自然辯證法中人們認(rèn)識(shí)新事物的過(guò)程，即在觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行分析，進(jìn)而提出假說(shuō)，形成理論。當(dāng)理論和實(shí)踐相一致時(shí)，就循著這條路走下去，發(fā)現(xiàn)新的東西使理論不斷完善；當(dāng)理論和實(shí)踐相矛盾時(shí)，就修正、補(bǔ)充理論，使之與實(shí)踐盡量相符合，或放棄原來(lái)的理論而建立新的理論，并不斷反復(fù)經(jīng)受實(shí)踐的檢驗(yàn)，人們對(duì)“光本性”的認(rèn)識(shí)，就是沿著這條曲折的道路前進(jìn)的。而光學(xué)發(fā)展中的哲學(xué)思想我認(rèn)為可以從以下三個(gè)方面來(lái)論述。二．人們通過(guò)對(duì)光現(xiàn)象的感性認(rèn)識(shí)結(jié)合實(shí)踐得出光本質(zhì)的一般規(guī)律光是人們接受外界信息的重要來(lái)源，光學(xué)的發(fā)展實(shí)際就是人們對(duì)光現(xiàn)象、光本質(zhì)的認(rèn)識(shí)過(guò)程，人們對(duì)光的認(rèn)識(shí)首先從感知開始的。我國(guó)春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)，墨翟（公元前408-376年）及弟子所著的《墨經(jīng)》中，就記載著有關(guān)光的直線傳播和光在鏡布反射等現(xiàn)象。如《墨經(jīng)》的梁本第二十條，經(jīng)云“景倒，在午有端?！苯?jīng)云：“景，光之人，煦若射；下者之人也高，高者之人也下。足蔽下光，故成景于上，首蔽上光，故成景于下?！边@段文字是以描寫一個(gè)針孔成像實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明光的直線進(jìn)行。按現(xiàn)代漢語(yǔ)來(lái)說(shuō)：“光向人照去，好象箭射一樣；從下面照到高處去了，從高處照去的到下面去了。足遮住了下面的光線所以成影在上面，頭遮住了上面的光所以成影在下面O”“午”，是一縱一橫相交之點(diǎn)，可作針孔照相匣上的小孔講，“兩端”，就是光線經(jīng)小孔所成的光束。這里毫無(wú)主觀臆測(cè)，完全是由觀察得到的結(jié)果，將這個(gè)現(xiàn)象上升到理論認(rèn)識(shí)，就是說(shuō)光是沿直線傳播的。這個(gè)記載，比起歐幾里德（公元前336-275年）所著的《光學(xué)》一書中記錄的，要早一百多年，可以算得上是世界上對(duì)光學(xué)知識(shí)的最早記錄。公元1100年，阿拉伯人阿爾一海茲恩(Al一hazen)發(fā)明了人類歷史上第一個(gè)透鏡，公元1590年瓊森(Jonsen)和李普塞(Lippershey)發(fā)明第一架望遠(yuǎn)鏡和十七世紀(jì)馮特(Fontana)發(fā)明第一架顯微鏡[1]。有了望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡，拓寬了人體功能，對(duì)于科學(xué)的發(fā)展起到了促進(jìn)作用。人們對(duì)光學(xué)現(xiàn)象有了更深一步的認(rèn)識(shí)。當(dāng)然，這段過(guò)程是一個(gè)相當(dāng)緩慢的歷史過(guò)程。人們通過(guò)對(duì)光的直線傳播、反射和折射現(xiàn)象進(jìn)行觀察、實(shí)驗(yàn)，歸納出反射定律和折射定律，同時(shí)，在生產(chǎn)和生活需要的推動(dòng)下，光的反射和透射也開始應(yīng)用，并取得了成就。如這正體現(xiàn)出認(rèn)識(shí)論中理論和實(shí)踐的辯證關(guān)系，這種關(guān)系在以后光學(xué)發(fā)展中無(wú)時(shí)不存在著。三.任何事物都在發(fā)現(xiàn)矛盾和解決矛盾中發(fā)展的從十七世紀(jì)初，人們發(fā)現(xiàn)了有與光的直線傳播不相符的事實(shí)，這就提出了光究竟是什么，即光的本性問(wèn)題。這個(gè)事實(shí)首先由意大利人格里馬第(F·M·Grimaldi，1618--1663)觀察到的，他發(fā)現(xiàn)在點(diǎn)光源的情況下，一根直竿投出的影子要比假定光以直線傳播所應(yīng)有的寬度稍大一些，這就是說(shuō)，光不是嚴(yán)格按直線傳播，而會(huì)繞過(guò)障礙物前進(jìn)，即以后說(shuō)的光衍射現(xiàn)象，這個(gè)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，實(shí)際就是光的波動(dòng)理論的萌芽。到十七世紀(jì)上半葉，光的任何性質(zhì)弄清了，但對(duì)于視覺(jué)中的兩個(gè)基本特征——亮度和顏色的觀念還很模糊。這一類問(wèn)題的提出，促使人們加緊對(duì)光的研究。十七世紀(jì)下半葉，牛頓和惠更斯等把光的研究引向進(jìn)一步發(fā)展的道路。1672年牛頓進(jìn)行了白光實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)白光通過(guò)棱鏡時(shí)，會(huì)在光屏上形成按一定次序排列的彩色光帶——光譜。于是他認(rèn)為白光是由各種色光復(fù)合而碭，各色光在玻璃中受到不同程度的折射而被分散成許多組成部分。反之，把各種組成部分復(fù)合起來(lái)會(huì)重新得到原來(lái)的白光，進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明，這些色光不能再分解。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，使這對(duì)顏解釋擺脫了主觀視覺(jué)的印象(唯心主義)，而上升到客觀度量的科學(xué)高度(唯物主義)。此外，牛頓通過(guò)實(shí)驗(yàn)，還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)驚人現(xiàn)象：把曲率半徑很大(幾米)的凸透鏡放在平玻璃上，當(dāng)用白光照射它時(shí)，則看到在透鏡和玻璃板接觸點(diǎn)處出現(xiàn)一組彩色的同心圓環(huán)。當(dāng)用單色光照射時(shí)，所見接觸處出現(xiàn)一組明暗相同的同心圓環(huán)——牛頓環(huán)，且不同的單色光對(duì)應(yīng)的第一個(gè)黑環(huán)所在處的透鏡和玻璃問(wèn)的空氣厚度不同。在牛頓發(fā)現(xiàn)這些重要現(xiàn)象時(shí)，根據(jù)光的直線傳播，牛頓認(rèn)為光是一種微粒流，微粒從光源飛來(lái)，在均勻物質(zhì)中以力學(xué)定律作直線運(yùn)動(dòng)，并容易解釋光的反射，但解釋牛頓環(huán)時(shí)，卻遇到了困難，同時(shí)這種假說(shuō)也難以說(shuō)明光線過(guò)障礙物之后所發(fā)生的銜射現(xiàn)象。關(guān)于光的微粒說(shuō)和波動(dòng)說(shuō)的斗爭(zhēng)，在逐漸形成，這種斗爭(zhēng)在以后的過(guò)程中，一方面各自發(fā)展，另一方面時(shí)刻在劇烈斗爭(zhēng)，一時(shí)這占上風(fēng)，一時(shí)另一個(gè)占上風(fēng)。由于牛頓當(dāng)時(shí)已在物理學(xué)界中聲望較高，而且他的微粒學(xué)說(shuō)能解釋光的許多現(xiàn)象，因此，有許多支持者，這時(shí)，微粒說(shuō)占優(yōu)勢(shì)。雖然人們對(duì)光本質(zhì)的認(rèn)識(shí)取得了很大的成就，但是還有待深入，并且光學(xué)還一直在發(fā)展，在認(rèn)識(shí)過(guò)程中人們還受到客觀事物的發(fā)展和本質(zhì)暴露的程度的限制，受到科學(xué)技術(shù)條件的限制，受到人的實(shí)踐范圍、立場(chǎng)、觀點(diǎn)、方法和知識(shí)水平的限制，所以對(duì)光學(xué)的探索也是無(wú)止境的。由于客觀世界是無(wú)限的、時(shí)間是無(wú)限的，因此認(rèn)識(shí)也是無(wú)限的。正如毛澤東同志所說(shuō)：“實(shí)踐，認(rèn)識(shí)，再實(shí)踐，再認(rèn)識(shí)，這種形式，循環(huán)往復(fù)以至無(wú)窮，而實(shí)踐和認(rèn)識(shí)之每一循環(huán)的內(nèi)容，都比較地進(jìn)行到高一級(jí)程度?！彼?，我們相信，光學(xué)還會(huì)有更大的發(fā)展?！肮獗拘浴边@一問(wèn)題激起了科學(xué)界幾百年的大討論，通過(guò)對(duì)光本性的探究，科學(xué)家們還研究出了量子理論，通過(guò)對(duì)“光本性”這一哲學(xué)問(wèn)題的研究我認(rèn)識(shí)到：光學(xué)作為物理學(xué)的一個(gè)分支，它也符合人們對(duì)物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)的規(guī)律，即在觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行分析，進(jìn)而提出假說(shuō)，形成理論。當(dāng)理論和實(shí)踐相一致時(shí)，就循著這條路走下去，發(fā)現(xiàn)新的東西使理論不斷完善；當(dāng)理論和實(shí)踐相矛盾時(shí)，就修正、補(bǔ)充理論，使之與實(shí)踐盡量相符合，或放棄原來(lái)的理論而建立新的理論，并不斷反復(fù)經(jīng)受實(shí)踐的檢驗(yàn)[4]。在物理學(xué)的發(fā)展史上，人們對(duì)“光本性”的認(rèn)識(shí)，就是沿著這條曲折的道路前進(jìn)的。從“光本性”的研究我看到了三個(gè)哲學(xué)的思想：1.感性認(rèn)識(shí)結(jié)合實(shí)踐得出本質(zhì)的一般規(guī)律；2..任何事物都在發(fā)現(xiàn)矛盾和解決矛盾中發(fā)展的；3.對(duì)事物的本質(zhì)認(rèn)識(shí)是永無(wú)止境的。參考文獻(xiàn)[1].馬文蔚《物理學(xué)史上的里程碑》[M].江蘇科技出版社1992.01.67頁(yè)[2].美喬治.伽莫夫《物理學(xué)發(fā)展史》[M]