悖論思維與物理教學(xué).pdf

1、悖論 思維與物理 教 學(xué)悖 論 思 維 與 物 理 教 學(xué)研 究 生 :章 靜 指導(dǎo)教師:王愛仁教授業(yè):課程與 教學(xué)論 ( 物理 )向:大學(xué) 物理教育專 方中文摘要:本文采 用歷史的 研究 方法， 從思維的角度 研究 悖論在物理教學(xué)中的 應(yīng)用.即通 過對物 理學(xué) 發(fā)展史中 悖論問題的 研究， 挖掘悖論思 維與物 理思維之間既 統(tǒng)一又互補(bǔ)的關(guān) 系， 進(jìn)而 探討 在物理教學(xué)中 培養(yǎng)悖論思維的重要性、可能性與基本途徑.關(guān) 鍵 詞: 悖論思維

2、物理思維前 言“ 悖論”問 題的研究由 來已 久。公 元前 六世紀(jì)古希臘哲學(xué)家伊壁曼 得就率先提出了 “ 說謊 者悖論” ， 后來又相 繼出 現(xiàn)了“ 希帕索斯悖論” 、 “ 芝諾 悖論” 等一系 列悖論: 在我國，公 元前五 世紀(jì)春秋戰(zhàn)國“ 百 家爭鳴”時(shí) 期也有 “ 老莊玄談” 、 “ 公 孫龍異說” “ 韓非 邏輯論述” 等悖論出 現(xiàn)。 但是 直到 1 9世紀(jì) 9 0年代，悖論并 未引 起科學(xué)界的 重視。而一 些哲學(xué) 家、 邏輯 學(xué)

3、家也只是 認(rèn)為， 悖論不過 是邏輯學(xué)中無足 輕重的小問 題， 可 供訓(xùn)練思 維之用; 有些西 方學(xué)者甚 至認(rèn)為， 悖論是人為 制造出來的矛 盾問題， 因而不 值得加以研究。但是，自2 0世紀(jì)初，由 于悖 論在各個(gè) 科學(xué)領(lǐng)域中 不斷的出 現(xiàn)， 這才引 起了 學(xué)術(shù)界 的 普遍重視。 數(shù)學(xué)中， “ 希帕索 斯悖論’ ， 、 “ 無窮 小悖論” 、 “ 羅素悖論” 分別引 起了 三次數(shù)學(xué)危機(jī);物理學(xué)中， “ 伽利略悖論” 、“ 玻耳茲曼佯謬”

4、、“ 原子悖論” 、“ 紫外悖論’ ， 、“ 光速悖 論” 、 “ E P R 悖論” 等也導(dǎo) 致了一次 又一次的 物理學(xué)革命:在 化學(xué)、生 物學(xué)、軟科學(xué)以及其它學(xué)科的興起與發(fā)展過程中，也時(shí)刻有悖論與之相伴而行。這一切都使人們 越來越深刻的認(rèn)識到 僅僅 把悖論看作是詭辯或者單純的謬誤， 或者是詭辯家 利用 “ 文字游戲”向 人類思維開了一個(gè)“ 嚴(yán)肅”的 玩笑， 這種想法是 錯(cuò)誤的。 我國數(shù)學(xué)家徐利 治 先生在 《 數(shù)學(xué)方 法論選講》中

5、就曾 說到: “ 在 2 , 0世紀(jì)的 今天來討 論和研究 悖論問題，首先應(yīng)該 把 1 8 世紀(jì)以 前 那種以 為 悖論只是茶 余酒后的閑 談的 陳舊 看 法掃除，否 則只能 說明他對數(shù) 學(xué)基礎(chǔ)、 數(shù)理哲學(xué)的 近代 發(fā)展視 而不見。 ”事實(shí)上，悖論的研究對數(shù)學(xué)、邏輯學(xué)、物理學(xué)、語言學(xué)、哲學(xué)以及其他各學(xué)科都有重大意義。 因而 ，對于悖論的 研究己 不僅僅限 于哲學(xué)范圍之內(nèi)， 它對 科學(xué)發(fā)展 所起到的重要作用已引起了人們的普遍重視和承認(rèn)。同

6、時(shí)， 近年來悖論思維在教學(xué)中的應(yīng)用也一 1 一悖論思維與物理 教 學(xué)3 .悖論是一種導(dǎo)致邏輯矛盾的命題，這種命題，如果承認(rèn)它是真的，那么它又是假的，如果承認(rèn)它是假的.) I F 么它又是真的。4 .如果 某一 理論的公 理和推理規(guī)則看 上去是 合理的， 但在這個(gè)理論系 統(tǒng)中推出了 兩 個(gè)相 互矛盾的命題， 或證明了 這樣一 個(gè)復(fù)合 命題， 它表現(xiàn) 為兩個(gè) 相一矛 盾命 題的等 價(jià)式。那么，就可以說這個(gè)理論中包含了一個(gè)悖論。5 .悖論是指

7、一種出現(xiàn)在某一理論系統(tǒng)中不可避免的，由于思維f } 我相關(guān)導(dǎo)致的， 介于 邏輯矛 盾和辯證矛 盾之問的 第三類思 維矛 盾。其 特征是: 在某 個(gè)理論體系中 ，如果一個(gè)命題及其否命題均可以從該理論體系的基本原則或公理中推導(dǎo)出來，那么，我們就 說 該 理論體 系中 出現(xiàn)了 悖論6 . 悖論是從某些公 認(rèn) 匕 確的背景知 識 ( 即共識) 中邏 輯地推 導(dǎo)出 來的兩 個(gè)相互矛盾命題的等價(jià)式。我們 認(rèn)為， 在研究 悖論的 狹義定義時(shí)， 應(yīng)當(dāng)明

8、 確: 首先 ，任何 悖論 總是相 對于一定的 理 論體 系而言的。其次， 個(gè) 幸 論的 最終表 現(xiàn)總 是體現(xiàn)為 一定 邏輯矛 盾的 揭示。 基于這種 思想 ，我 們認(rèn)為 A . A · 弗 蘭克 爾 關(guān)于悖論的 陳述是 精確的( 即 上述第 4種說 法) 。 一個(gè)理 論之 所以 被認(rèn)為是包含 有悖論， 不是由于 它已 經(jīng)明 顯地暴 露出了 錯(cuò)誤， 而是 在于看起 來 它是沒 有問 題的，然 而卻在 其中得出了 矛盾， 使人

9、的 思想 陷入混亂 乙中 ，這 種思想上的矛盾與沖突就是悖論。到目 前為 止， 對悖 論的定 義雖然并沒 有一個(gè) 統(tǒng)一的、 嚴(yán) 格的說 法， 但就其 把悖論視 為一 種思維 矛盾而言，是 基本 一致的 。這 就為洲門 研究問 題 提供了一個(gè) 基礎(chǔ)。 實(shí)際上關(guān)于悖論許多方面的問題都仍處在爭論之中，但這不應(yīng)成為限制我們研究工作的理由。在處理問題時(shí)，我們應(yīng)求同存異，抓住不同觀點(diǎn)的共同之處，把研究工作扎扎實(shí)實(shí)地搞起 來， 這也 有助于悖論問 題

10、的完善 和明確。最后， 關(guān)于悖論的稱呼問 題， 在物理學(xué)中 它被稱 為 “ 佯謬” : 在哲學(xué)中 被叫做 “ 二 律背反”有時(shí)還被稱為 “ 逆論”或 “ 反論”等。( 二) 悖 論的 種類:對于悖論的分 類問 題，也 存在著 許多種不同 的 觀點(diǎn):1 9 2 6年拉姆塞把悖論區(qū)分為兩種類型:一種是語義學(xué)悖論，即它是與真假、意義 等語 義學(xué)的概念有關(guān)的 悖論，如“ 說謊 者悖論， ’ :另一種是 邏輯學(xué) 悖論， 它是一種與類集合、關(guān)系等邏

11、輯學(xué)和集合論的概念有關(guān)的一種悖論.如 “ 羅素悖論， ’ o另外， 有的人認(rèn)為悖論有兩種類型: 一是 謬誤型悖論，即 單純山 于主觀認(rèn)識上的 錯(cuò) 誤 而 造 成的 悖論 ， 其 結(jié) 論 是 否 定 的。 因 為 這 類 悸 論 的 主 要 特 征 是 在 它 的 構(gòu) 造 中 包 含了 某個(gè) ( 或某 些) 直接錯(cuò) 誤性的 前提。 二是非 謬 誤型悖論， 即 所涉及的 前提并不 包含錯(cuò)誤 的 結(jié) 論， 如集 合論悖論。 他們 認(rèn)為 只有這

12、 類悖論 才是真正 意 義上的 悖論。還有的人認(rèn)為 悖論可分為 四種:集合論 - 一語型悖論、語 義悖論、 哲學(xué)悖論、具體悖論。除 此以 外， 《 悖論與科 學(xué)發(fā) 現(xiàn)》一書中. 提出了 一種比 較新 穎的 看法。它 從形式邏 輯與 辯證 邏輯的 角度把思 維矛 盾區(qū)分為兩 種不同的 情況: 一是 違反形 式邏輯規(guī) 律的 思維矛 盾。二是 } } 1 反形式 邏輯規(guī) 律亦即 遵循辯 證邏 輯規(guī)律的 思 維矛盾。 這樣， ’ 就 把悖論分