物理探索中的机智运筹

目录
第一章 观察——探索世界的窗户
§1 寻求·捕捉·验证——观察对物理学的作用
1 系统观察促成了物理学的诞生
2 物理学研究在观察中进行
3 观察是导致物理重大发现的途径
§2 目的·方案·工具——物理观察的方法
1 观察的前期准备阶段
2 实际观察阶段
§3 真实·全面·典型——物理观察的原则
1 真实性原则
2 全面性原则
3 典型性原则
§4 多思·善疑·细察——物理学家的观察艺术
1 处处留心——伽利略发现摆的等时性
2 精细入微——瑞利发现氩元素
3 抓住机遇——查德威克发现中子
4 矢志不渝——约里奥—居里夫妇发现人工放射性
第二章 实验——发现奥秘的钥匙
§1 纯化·强化·重复——物理实验的特点
1 什么是物理实验
2 物理实验的特点
§2 发现·验证·完善——物理实验在物理学研究中的作用
1 发现物理规律，建立物理理论
2 验证物理假说，检验物理理论
3 完善理论体系，发展物理理论
4 测定常数
§3 定量·探索·对比——物理实验的基本类型
1 定性实验、定量实验和结构分析实验
2 探索性、验证性及判决性实验
3 对比实验与模拟实验
§4 选题·设计·控制——物理实验的基本程序
1 实验课题的选择
2 实验的构思与设计
3 实验的具体实施
4 实验的观测与记录
5 实验结果的数据处理与理论解释
§5 机智·巧妙·独特——物理实验的设计方法
1 周密思考，分解课题，精心设计
2 原理正确，实际可行
3 明确物理实验的三个基本组成部分
4 实验应尽可能在“纯化”的条件下进行
5 善于改变实验的条件
6 熟悉测量物理量常用的基本方法
7 物理实验中消除误差的巧妙方法
§6 列表·图像·解析——物理实验的数据处理方法
1 列表法是采集、记录数据的一种常用方法
2 误差理论是进行实验数据处理的依据
3 处理实验数据的几种方法
4 对实验结果作出恰当的评价
第三章 假说——科学理论的先导
§1 概括·预见·特证——物理假说的特征
1 概括性和抽象性
2 预见性和特证性
3 并存性和竞争性
4 演变性和发展性
§2 归纳·总结·判断——物理假说的形成
1 形成假说的客观要求
2 形成假说的基本过程
3 形成假说的具体方法
§3 论证·比较·结论——物理假说的验证
1 验证假说的长期性和复杂性
2 验证假说的直接方法和间接方法
§4 警觉·洞察·远见——物理学家建立假说的艺术
1 敏于发现问题
2 善于解决矛盾
3 敢于突破旧理论
4 勇于接受新观点
第四章 数学——描写规律的诗行
§1 计算·分析·推理——数学方法的作用
1 发现物理定律的工具
2 表达物理规律的语言
3 预见物理事实的途径
4 分析物理数据的手段
5 建立物理体系的方法
§2 提炼·抽象·对应——数学模型的建立
1 数学模型的基本特征
2 建立数学模型的步骤
§3 必然·突变·模糊——数学模型的类别
1 必然现象的数学模型
2 随机现象的数学模型
3 模糊现象的数学模型
4 突变现象的数学模型
§4 准确·均衡·优美——物理学家应用数学方法的艺术
1 简化的几何图景与哥白尼的日心说
2 伽利略与物理学的数学——实验方法
3 哈密顿的四元数及其在物理学上的作用
第五章 理想化——突出本质的抽象
§1 忽略·简化·排扰——理想化的意义
1 突出本质
2 近似逼近
3 超越现实
§2 实体·系统·过程——物理学的理想模型
1 理想模型的概念
2 理想模型的分类
3 理想模型的作用
§3 思维·逻辑·客观——物理学的理想实验
1 理想实验的概念
2 理想实验与实际实验的关系
3 理想实验的作用
§4 深刻·严密·合理——物理学家理想化的艺术
1 麦克斯韦的神奇构想
2 爱因斯坦的天才设计
3 爱因斯坦的机智诘难与玻尔的有力反驳
第六章 类比——通向创新的桥梁
§1 相似·推移·或然——类比的概念
1 类比的逻辑意义
2 类比的两个基本特征
§2 解释·启发·模拟——类比在物理学中的应用
1 类比的解释作用
2 类比的启发作用
3 类比的模拟作用
§3 并存·因果·对称——类比的基本类型
1 并存类比
2 因果类比
3 对称类比
4 协变类比
§4 参照·构造·过渡——物理学家的类比艺术
1 敏锐发现相似性
2 大胆预言可能性
3 坚信结论正确性
第七章 综合——创建体系的总结
§1 归并·融汇·升华——物理规律大综合的意义
1 构建完整体系
2 确立重要概念
3 变革中心思想
§2 萌芽·体系·顶峰——经典物理的三大综合
1 物理学的第一次大综合
2 物理学的第二次和第三次大综合
§3 危机·革命·新生——现代物理的两大综合
1 物理学的第四次大综合
2 物理学的第五次大综合
§4 广博·深邃·奇崛——物理学家的综合艺术
1 把握全局，重点突破
2 异曲同工，互相印证
3 彼此启发，协同攻关
第八章 悖论——引起风暴的“乌云”
§1 命题·推演·矛盾——悖论的概念
§2 前提·过程·范围——悖论的产生
1 “无限”是悖论产生的重要诱因之一
2 逻辑错误导致悖论
3 推理所依据的前提有问题而造成佯谬
4 悖论与一定历史条件下人的认识水平密切相关
5 由于语义学方面的原因造成悖论
§3 惊讶·思考·突破——悖论的作用及其方法论意义
1 悖论在物理学研究中的作用
2 悖论在物理学研究中的方法论意义
§4 谜妖·灾难·鬼魂——佯谬欣赏
1 芝诺佯谬
2 落体佯谬
3 阿拉果之谜
4 电子引出的佯谬
5 负能态之谜
§5 导致悖论教学法
1 佯谬对中学物理教学的作用
2 什么是导致悖论教学法
3 导致悖论的方法
4 导致悖论教学法的心理学基础
第九章 科学想像——飞向真理的翅膀
§1 储备·积累·猜测——科学想像
1 想像的概念和意义
2 产生科学想像的机理
3 科学想像是形象思维与逻辑思维相结合的产物
§2 神奇·跳跃·超然——科学想像的特征
1 科学性
2 形象性
3 神奇性
4 逻辑过程中断的跳跃性
5 理想化和超现实性
§3 无意·再造·幻想——想像的类别
1 有意想像与无意想像
2 再造想像与创造想像
3 理想和幻想
§4 设计·诱导·预见——科学想像的作用
1 科学想像是物理学理论的设计师，对物理学的发展表现出极大的创造功能
2 科学想像能帮助人们建立新的物理学概念，对于逻辑思维有一种启动、诱导、促进作用
3 科学想像能使物理学家把已有的科学观点、方法和工具运用到新领域，作出新发现
4 科学想像在物理学理论的发展中起到巨大的激励作用
5 科学想像在物理学理论发展中起到预见作用
6 科学想像对物理学方法的建设作用
§5 广博·立体·发散——科学想像的艺术
1 端正想像的方向是关键
2 渊博的知识和丰富的记忆表象储备是进行科学想像的基础
3 掌握思维的技巧方法是进行科学想像的重要途径
§6 解困·简化·提速——猜想方法的应用
1 猜想方法概述
2 猜想方法在物理解题中的作用
3 运用猜想应注意的问题
附录1 姆潘巴的故事
2 反西格马负超子的发现
3 费米和“超铀元素”猜想
4 原子核结构的液滴模型、壳层模型和综合模型
5 电子自旋概念的建立
6 哈恩和铀裂变的发现
7 数学方法的开创者——笛卡儿
8 比值特性在建立物理概念中的应用
9 黎曼几何与广义相对论
10 完全弹性碰撞与完全非弹性碰撞模型
11 理想实验与测不准关系
12 台风旋转方向的奥秘
13 不等臂天平与光具测量
14 电话机的发明
15 牛顿的一生
16 麦克斯韦的一生
17 爱因斯坦的一生
18 玻尔的一生
19 历年诺贝尔物理学奖
主要参考书目