VIII. Cấu trúc của đề tài
2.1.2 Cấu trúc của thuyết vật lí
* Cơ sở của thuyết vật lí:
Sự ra đời của một thuyết vật lí thƣờng đƣợc bắt đầu từ khi xuất hiện những sự kiện mới không giải thích đƣợc bằng hệ thống lí thuyết cũ. Những sự kiện mới đó xuất hiện một cách rời rạc, ít ỏi, đặc biệt là chúng mâu thuẫn với đặc điểm của thuyết cũ đã biết. Mâu thuẫn này đƣợc các nhà bác học phân tích, kiểm tra kĩ lƣỡng và bổ sung những sự kiện mới nữa. Những sự kiện mới này đƣợc sắp xếp tạo thành cơ sở vững chắc cho sự ra đời của một thuyết mới. Đó là cơ sở thực nghiệm của thuyết. Thành phần cơ bản nhất của cơ sở thực nghiệm là những thí nghiệm nền tảng, trong đó bộc lộ rõ sự mâu thuẫn giữa hiện tƣợng mới và lí thuyết cũ. Bên cạnh cơ sở thực nghiệm, còn có cơ sở kinh nghiệm của thuyết. Đó là những kinh nghiệm mà ngƣời nghiên cứu đã tích lũy đƣợc trong khi làm việc, sử dụng những tƣ tƣởng, quan niệm, ý kiến, kĩ thuật có liên quan đến thuyết cũ. Cơ sở thực nghiệm và cơ sở kinh nghiệm đó buộc ta phải từ bỏ hệ thống lí thuyết cũ, đồng thời cũng tạo ra khả năng chín muồi để đƣa ra một thuyết mới thay thế cho thuyết cũ.
Những sự kiện thực nghiệm mới phải đƣợc mô tả bằng những khái niệm mới, những định luật thực nghiệm mới, cần phải thực hiện những phép đo các đại
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
lƣợng vật lí mới. Những phép đo các đại lƣợng mới đó cũng là một phần của cơ sở thuyết vì nó cho phép ta đối chiếu lí thuyết với thực tế.
Thông thƣờng, để giải thích những định luật thực nghiệm, ngƣời ta đƣa ra những mô hình lí tƣởng nhƣ mô hình cấu trúc vật chất hay mô hình chức năng. Những mô hình này có những tính chất cơ bản giống vật thật, chúng vận động theo những qui luật của vật thật. Nhờ những mô hình lí tƣởng mà ta có thể dự đoán đƣợc một số tính chất, hiện tƣợng mới.
Nhƣ vậy, cơ sở của một thuyết vật lí gồm: Cơ sở thực nghiệm, cơ sở kinh nghiệm, các khái niệm, định luật thực nghiệm, các mô hình lí tƣởng nhƣ mô hình cấu trúc, mô hình chức năng. [16]
* Hạt nhân của thuyết vật lí:
Hạt nhân của thuyết vật lí là thành phần quan trọng nhất của một thuyết vật lí. Nhờ hạt nhân này, ngƣời ta có thể giải thích đƣợc trọn vẹn những hiện tƣợng mới nằm trong cơ sở của thuyết và còn dự đoán đƣợc, giải thích đƣợc một lớp hiện tƣợng rộng rãi hơn mà ta gọi là những hệ quả của thuyết. Hạt nhân của thuyết gồm: Những tƣ tƣởng cơ bản, những định luật, nguyên lí cơ bản, những phƣơng trình cơ bản, những hằng số cơ bản.
Tƣ tƣởng cơ bản của thuyết là những phán đoán chung nhất, tổng quát nhất về bản chất bên trong của các hiện tƣợng. Nó cho phép ta giải thích đƣợc cơ chế của hiện tƣợng, cấu trúc của sự vật. Nó giúp ta xây dựng đƣợc mô hình của sự vật, hiện tƣợng. Tƣ tƣởng cơ bản của thuyết chi phối toàn bộ quá trình xây dựng thuyết. Nó làm cho thuyết mới một màu sắc đặc biệt, khác hẳn các thuyết cũ. Có thể coi tƣ tƣởng cơ bản nhƣ một trụ cột của thuyết. Các định luật cơ bản là những định luật biểu thị mối liên hệ giữa các hiện tƣợng mới chủ yếu nằm trong cơ sở của thuyết. Các định luật này đƣợc diễn tả dƣới dạng các phƣơng trình toán học liên kết các đại lƣợng vật lí mới với nhau.
Các phƣơng trình cơ bản của thuyết có thể xem nhƣ những mô hình toán học của thuyết. Trong các phƣơng trình cơ bản của thuyết vật lí, thƣờng chứa những hằng số cơ bản nhƣ vận tốc ánh sáng c, lƣợng tử tác dụng h, điện tích của electron e,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
hằng số hấp dẫn G, hằng số Bôndơman k... Việc đƣa ra những hằng số cơ bản này vào một thuyết vật lí là thể hiện cụ thể việc vận dụng tƣ tƣởng cơ bản của nó vào thực tế.[16]
* Những hệ quả của thuyết:
Những hệ quả của thuyết là tất cả những hiện tƣợng mà thuyết có thể giải thích đƣợc, những định luật mới suy ra từ những định luật cơ bản của thuyết, những giả thuyết khoa học mới xây dựng đƣợc, những hiện tƣợng mới dự đoán đƣợc. Các thuyết vật lí phải có khả năng làm cho nhận thức của ta rộng hơn, sâu hơn, bản chất hơn, bao hàm một lớp hiện tƣợng lớn hơn nhiều so với những cơ sở của thuyết. Từ hạt nhân của thuyết, muốn suy ra đƣợc những hệ quả, ta phải thực hiện các phép suy luận logic và những suy luận toán học. Nhờ những suy luận toán học này mà các thuyết vật lí không những tiên đoán đƣợc mặt định tính mà cả mặt định lƣợng của hiện tƣợng.[16]
H2.1. Sơ đồ cấu trúc của một thuyết vật lí HẠT NHÂN + Tƣ tƣởng cơ bản + Định luật cơ bản + Mô hình toán học + Các hằng số cơ bản CƠ SỞ - Các định luật thực nghiệm - Các khái niệm cơ bản
- Các đại lƣợng vật lý và các quy tắc đo
Vật lý tƣởng hóa-Mô hình cấu trúc - Cơ sở kinh nghiệm
- Cơ sở thực nghiệm HỆ QUẢ -Các hiện tƣợng mới - Các định luật mới - Các ngành học mới - Các lý thuyết vật lý mới - Bức tranh vật lý mới
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn