格物致理-批判性科学思维

内容简介

教育部高等学校物理学本科指导性专业规范人才培养提出了"素质、能力和知识"三个基本要求，其中在创新能力方面，次强调了培养学生应具备"批判性思维能力"。本书目的在于使理工科学生更富于批判性地思考我们周围的这个科学世界。探讨了批判性思维的几个核心要素：解读、分析、评价、推理的意义；对论辩、悖论和博弈论进行了深度解读；列举了大量物理实例来阐明科学发现中质疑、逻辑和想象的作用；设计了一些思维能力测试选择题目。全书共8章。本书适合于普通高等院校理工科各专业的素质教育用书，可选为文科物理教材，本科生学习力学、热学及统计物理的辅导材料；对大学新生入学教育有积极作用，亦不失为一般读者了解物理学背后故事的有益读本。

目录

目录
前言第1章 批判性思维//1
1.1 思维的种类//2
1.2 逻辑学的基本概念//13
1.3 客观、美学和想象力//25
1.4 认识批判性思维//34
1.5 基本技能和态度//36
1.6 学术范畴的批判性思维//39
1.7 运用批判性思维的障碍//41
1.8 批判性阅读、做笔记及写作//43第2章 论辩、悖论和博弈//48
2.1 什么是论辩？//49
2.2 论辩的特征和识别//54
2.3 认识悖论//56
2.4 从经典到量子悖论//61
2.5 博弈论//65第3章 科学家如何运用批判性思维//72
3.1 科学发现始于问题//73
3.2 物理定律的本性//76
3.3牛顿的批判性思维之路 // 78
3.4爱因斯坦的突破性 // 80
3.5费曼风格 // 84
3.6霍金喜欢打赌 // 88
3.7杨振宁 “兴趣 —准备 —突破 ”三部曲 // 90
3.8科学方法贴近教育 // 91第 4章批判性思维在科学事件中的作用 // 95
4.1自然法则胜过基本假设 // 96
4.2模型在于解释自然而不是赋予自然 // 102
4.3物理学中的意外实验 // 105
4.4不存在与图像或理论无关的实在 // 106
4.5科学的诡辩：电子双缝实验 // 108
4.6实在问题： EPR佯谬和贝尔不等式 // 115
4.7量子力学给人类社会带来巨大影响 // 120
4.8共振：粒子是如何探测出来的？ // 126第 5章让逻辑纠正错觉 // 130
5.1力学和它的黄金律则 // 131
5.2混沌破灭了拉普拉斯梦想 // 134
5.3质量是什么？ // 137
5.4大尺度力学效应 // 140
5.5和谐的力学世界 // 148第 6章“不可能性”体现正面价值 // 153
6.1能量转换与守恒 // 154
6.2可逆与不可逆过程 // 159
6.3猜测与推理并举 // 166
6.4热力学时间之箭 // 170
6.5无处不在的熵变 // 175
第 7章连接微观和宏观世界的桥梁 // 181
7.1从“砸蛋中奖”谈起 // 182
7.2用微观状态解释宏观现象 // 188
7.3经典和量子的分界线 // 196
7.4当代科学方法论 // 198
第 8章 思维能力训练 // 209
8.1需关注的问题 // 210
8.2力学 // 214
8.3热学与热力学 // 238
8.4. 统计物理学 // 259
话 // 277

摘要与插图

第 1 章 批判性思维
两位中世纪思想家如是说：“我疑故我知”(安塞姆)；
“我思故我在”(笛卡儿)。
一位旅居北美的华裔学者比较了他在国内念本科生、国外读研究生的经历，写下了如下一段文字：
在国内做学生时，我经常看到书里说，认识、实践和继承前人的经验传统的过程，就是“去伪存真、去粗取精、由此及彼”的
过程。但是，到底怎么去进行这些工作呢？直到在英国和加拿大的研究生课堂上，我才不断地、而且是痛苦地体会到自己缺乏
的东西：对思想和论证的合理分辨、解释、挖掘和扩展的能力。在聆听西方同学们的分析发言时，我坐在那里，不知怎么提出
合适的问题、有新意的推断、有根据的反驳，……多半时间里我只是一个讨论班上的听众，对讨论的主题没有贡献。
这个故事表明，缺乏认知发展和批判性思维基本功训练的学生们，在开放、
求真和反思面前会显得无力和迷茫。那么，什么是批判性思维？如何提高批判性思维能力？让我们就此在科学的世界里开始充
满奇趣和挑战的批判性思维之旅吧！
…… ……
第 2 章 论辩、悖论和博弈
“非常肯定的一条真理是，当我们没有能力确定怎样做才对时，那我们应按最有可能是对的去做。”
——笛卡儿(René Descartes，1596—1650)法国哲学家和数学家
批评之前先了解。完美的辩论家能够总结出对手的观点，而且通常做得会比那些人原本做得更好。同样地，批判性思考者在
对某个见解发表意见前会花时间去了解它。
注意热点问题。很多人都有自己认为的“热点问题”，即那些能引起强烈情绪和争论的问题。要记住我们可以改变甚至放弃
自己的观点，你可以运用批判性思考技巧，在检验不同观点上变得更加熟练。
乐于怀疑。在快餐式的社会中，花时间停下来、看看、核查、思考、细想多种想法，接受不确定性这种意愿会使我
们继续探索。
…… ……
第 3 章 科学家如何运用批判性思维
“让想象力在正确判断力与基本信条指导下自由翱翔吧，但还要通过实验对它加以限制与指导”
——法拉第语，摘自《探求万物之理》
为什么我们要关注科学事件中的批判性思维及科学家如何运用这一思维呢？科学史上流传着太多我们耳熟能详的故事，它们带
着强烈的传奇色彩，在孩提时代曾那样打动我们的心灵，唤起对于天才们的深深崇敬和对于科学的无限向往。例如：阿基米德
的浴缸，牛顿的苹果，瓦特的茶壶，爱因斯坦的小板凳……然而时至今日，我们再度回头审视这些传说，却会发现许多时候，
它们的象征意义过分浓厚，从而不可避免地掩盖了历史的本来面目，掺入了太多情感的成分。令人吃惊的是，大家从小所熟悉
的那些科学家的故事，若是仔细推敲起来，几乎没有多少是站得住脚的，传奇最终变成了神话，而我们也终究长大。长大后的
我们对科学还虔诚吗？扪心自问！我们遇事儿是情感思维还是逻辑思维占了上风？