文档介绍：2015-2016学年第二学期
《自然辩证法概论》期末课程论文
自然辩证法对理解电磁学与流体力学及其关系的帮助
——对麦克斯韦方程组与流力基本方程组的再认识
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完成时间:
2016年 4 月 5 日
自然辩证法对理解电磁学与流体力学及其关系的帮助
摘要
电磁学是研究电磁力(电荷粒子之间的一种物理性相互作用)的物理学的一个分支。流体力学是研究流体(包括气体、液体和等离子体)现象以及相关行为的科学。这两门学科都是物理学的某一分支在发展过程中理论与实践相结合的结晶,它们是现代社会许多发明成就的坚实理论基础,是人类社会发展进步的重要推动力量。这两门学科在其各自发展过程中,蕴涵着深刻的哲学原理,包括了自然辩证法的许多原理,如辩证唯物主义的世界观和方法论、质量互变规律、矛盾论、可持续发展论等。不管是电磁学还是流体力学,作为自然界和科学技术发展的一般规律以及人类认识自然改造自然的一般方法的科学门类,它们的研究目的都是为了合理地解决人与自然的矛盾,从而得出对人类有益的方法与技术。
电磁学与流体力学之间有许多类似之处,它们之间有不仅对应的物理现象,还有着在形式上相同的数学表示式,其核心部分分别是麦克斯韦方程组与流体力学基本方程组。本文通过在学习完自然辩证法后,运用自然辩证法的相似类比方法对大学物理所学电磁学与专业课流体力学的基本概念进行梳理,对这两门学科的概念进行链接对比,以及对两门学科相对应的物理量及相关方程组内涵及形式进行分析。
关键字:自然辩证法、电磁学、流体力学
引言
辩证唯物主义认为,整个世界是统一于物质的,一切事物、现象之间是相互联系、相互依赖、相互制约的,并在一定条件下相互转化。人类对自然界的研究愈深入,就愈认识到各种事物之间相互联系、相互影响的密切性,在现代科学的发展过程中,虽然各学科有其相对独立的内容,但同时也应看到各学科之间的相互交叉、渗透的关系。从哲学的意义上来讲,对于电磁学与流体力学的研究和发展过程是唯物辩证法的思维方法在相应的科学技术对应分支上的运用。
科学技术属于哲学范畴,科学技术与哲学之间的关系不是两个事物之间相互外在的关系,而是事物自身内在的关系,即科学技术与哲学的其他构成因素之间的关系,以及作为部分的科学技术与作为整体的哲学的关系。科学技术与哲学之间的关系也不是一般的相互影响、相互作用的关系,而是决定与被决定、作用与反作用的关系。
哲学范畴的自然辨证法就可以指导我们认识梳理我们大学物理中学过的电磁学以及专业课里的流体力学。我们来注意一下连续介质流动和电磁物理之间许多惊人的相似特点, 电磁学研究的物理现象和连续介质力学研究的物理现象有许多相似之处。这一点我们可以在在自然界看到许多例子,比如静电场和不可压流体场的相似,有这个相似性,人们才可以把不同性质的实验用来相互类比,比如长江的流动如果用无粘流来近似估算它的流线的话,就可以用静电场的测量来代替水力学实验,为什么呢?这是因为它们都满足拉普拉斯方程, 然而这些都是静态的定常方程,对于动态的情况,我们可以从另一个角度来观察电磁场的有关物理现象和连续介质场变化的相似性,如电场对时间的变化产生了磁场的旋度(磁场的涡),而磁场对时间的变化产生电场的旋度(电场的涡)这些现象,在连续介质力学中,正好有类似的例子。连续介质力学中力(也就是加速度)对时间的变化是能够产生涡的旋度的,比方我们在游船上把船桨在水里一划,于是在我们加力的桨叶周围,就生成了一个涡环,涡环的所在平面法向和作用力方向一致,也就是说力产生了涡的旋度,然而我们也熟悉霍姆赫兹定律,涡强的随体导数的变化将产生力的环量,力产生涡的旋度,涡的变化也产生加速度的旋度. 看起来,这和电磁场里面的电生磁,磁生电,很相似。
一、自然辩证法指导科学研究的思想内涵
自然辩证法是马克思主义哲学的重要组成部分,是关于自然界和科学技术发展的一般规律以及人类认识和改造自然的一般方法的科学。它是马克思主义关于认识自然和改造自然已有成果的概括和总结,是随着科学技术的发展而不断丰富和发展着的开放的理论体系。
自然辩证法包括三部分:自然界发展的一般规律,即自然界发展的辩证法;科学技术发展的一般规律,即科学技术发展的辩证法;人类认识自然和改造自然的一般规律,即科学技术研究的辩证法,亦即辩证唯物主义的自然观、科学技术方法论和科学技术观。它和各门具体科学技术一样,都是研究自然界、科学技术及其研究方法的规律性探索,这表明了它具有科学技术特性。
自然辩证法是自然界和自然科学发展的普遍规律的科学,是人们认识自然和改造自然的方法论。学习自然辩证法有助于我们抵制和批判各种伪科学和反科学,有助于净化社会环境,推进社会主义精神文明建设。内容涉及自然观、自然科学观、自然科学方法论及各门自然科学中的哲学问题