物理思维存在系统化地表达吗?
物理是一门古老又重要的学科,作为一门学科,物理学有没有物理思维,又可不可以系统地表达出来呢?当然可以,以下是一些较为典型的物理思维。
1、系统思维
物理的发展是连续统一的有机结合体,每一个重大突破背后都少不了有机的系统性框架。如果说物理发展的历程是一条大河,那渺沧海之一粟的个人不会控制整条河流的动向及流量,我们所能做的是开拓分支流以及增大河流的流量。若想要有一些突破进展,只通过某一时刻的某一空间点是不现实的,我们需要溯源以流远。这其中少不了对整体分支流的掌握,如果说从某一时空点出发,通过逻辑推理思考可以得到大量的“虚位移”,但只有结合经验历史才能得到“实位移”。因此,在物理的发展中,对整个系统的掌握是不可少的,从系统整体的角度出发,思考全局,后续的工作才会有效。不过,从系统的角度出发只是第一步,有序化的进程还需要结构化的架构,而这些框架可以总历史经验中总结出来,也可以假设猜想验证来得到。以系统思维为着眼点,以框架为背景,将知识点与点有机地结合起来,此河流才可拓宽,源远流长。
2、继承思维
世界的发展是连续的,是渐变的,没有从0到100的突破,我们如今的工作都是在前人的基础上不断地将已有的“数”上面一步步地加上一些“数”,都是在他们的努力的成果上加以努力以产出。因此,学会站在巨人的肩膀上是符合发展规律且非常必要的。在科研或学习过程中,我们需要充分的利用前人的成果,形式上表现为通过查找文献及相关资料,虚心向前辈请教。在继承前人的成果中,最大的困难是继承的充分性和最优选择性。不过,物理的大厦不是一日建成的,总需要后人来继承前人的工作,世代的努力方可建成这座通天之塔。
3、发散思维
任何事物的发展都是多元路径的,而从一因到一果的因果链也不是单一的。到达终点的道路是多条的,而每条道路的难易取决于初始条件。很多时候我们很难改变初始条件以使其简化路径,但道路的选择相对而言更容易做到,选择一条适合于初始条件以致花费精力成本最小化的路径是必要且重要的。在这里发散的方向是多样性的,并不是每一天路径都值得尝试,一般综合考虑时间、成本、精力等因素的存在,会有一些规律在其中的,即重要的路径会有一些共性。在这里主要有逆向思维、纵向思维、横向思维、迂回思维,分别对应从反向、不同维度、同一级别、反复横跳来进行思考。这些特殊路径因其特性的特殊性而在很多场合下比较实用。
4、创新思维
物理发展的本质是创新,而创新进一步可以按照程度、频率等参数来分开。在很多时候,重复工作时常会有,有意重复也时常会有,在此,我认为拥有创新意识十分必要,不求为创新而创新,但求按发展历程规律而创新。一般的,首先会在和前人同一的维度上创新,若苦苦搜寻而无果,接着应跨越到其它维度以进行创新,在此过程中,程度、频率等参数的考虑是十分必要的。创新思维的实质是加减思维,即在已知的基础上通过组合或拆减来得到新事物。因此有时通过思考将此物和其他事物有机组合起来,可能会有灵光一闪的创意。
5、化归思维
事物的发展是事物之间的组合,这其中必定有一些关系的发生,这些点与点之间连接成线式的关系连接本质上是联想。联想是相互的,不过在时间上有先后区别而已,因此联想是非定常单向的,即通常可认为联想是有方向的。一般地,处理问题的本质是从已知信息到未知信息的联系,在其中可能需要在一些已知信息的基础上加上一些其它的东西以产生新的组合,而从初始的已知信息通过加入其它东西并加以运算以此得到未知信息这一方式,在处理大部分问题时未免有些困难。另一种方式就是,先在已知信息的基础上通过简单运算加以转化,以此得到另一种等价的模型,以此模型做为起点,加以上述步骤得到结果。这一种方式虽然从宏观上看,比起初始的方式多了一道步骤,但两步骤加起来的路径可能比前一种方式的路径短得多。简而言之,从一种模型通过一些运算处理得到另一种更易得到结果的模型,这是一种化归思维,即转化和归结。这种思维的原理即为不同方向上的多条路径选择,而其具有优势的条件即为1+1>2。
6、收敛思维
处理问题时一条路径或许难得多,此时需要转化思路,进而发散,考虑多条路径,即发散思维。很多时候使用发散思维习惯了进而使用过度,这反而使得问题不能得到很好地解决。此时就需要与发散思维相对的收敛思维来平衡。一般的,欲使问题的解决方案具有框架结构,思维发散后还需收敛到一个或几个点上。问题的解决方案组成的路径集合也会有最小路径,不过可能不具有单一性。当思维发散过后,会得到多条解决方案路径,这时通过一些类似准确性、精确度、简单性等标准来进行一定的判断,选出一些有特色或有特殊意义的解决路径。在这些路径上进一步进行深入思考探究,进而拓深深度。发散思维与收敛思维之间类似于拓展广度与深度,而欲有效的解决问题还需将广度与深度进行有机结合。