物理学中的美学研究
物理中的艺术与美学
物理中的艺术与美学物理学作为一门自然科学，研究的是物质、能量和它们之间的相互作用。
然而，除了深入探索自然规律和物质世界的本质，物理学也蕴含着许多令人惊叹的艺术与美学。
本文将探讨物理学中的艺术性和美学价值，以及它们如何与科学研究融为一体。
一、优雅的数学美学物理学与数学密不可分，数学作为物理学的语言和工具，为研究者提供了一种优雅的表达方式。
物理学中的公式、方程和推导都借助于各种数学原理和方法，这些数学工具的运用使得物理学的推理过程更加精确且可靠。
菲涅耳的衍射理论和麦克斯韦方程组是物理学中的两个重要例子。
菲涅耳的衍射理论通过数学上的复杂积分和波动方程，描述了光的衍射和干涉现象。
这些理论的数学形式十分优美，将自然现象与纯粹的数学相结合，给人留下了深刻的印象。
同样，麦克斯韦方程组也体现了一种宏伟的数学美感，并为电磁学的发展奠定了基础。
二、实验与观察的视觉艺术在物理学的研究过程中，实验与观察在发现新现象和验证理论方面起着重要的作用。
实验仪器的设计和搭建往往需要物理学家充分发挥他们的创意和想象力，以确保实验过程的准确性和可重复性。
举个例子，电子显微镜是一种非常重要的实验工具，它能够通过电子束来观察样品的微观结构。
在使用电子显微镜观察时，科学家不仅可以清晰地看到物质的微观形态，还能欣赏到其令人叹为观止的美丽。
比如光的干涉与衍射现象在电子显微镜下的呈现，以及金属晶体的纹理、多层石墨烯结构的奇特图案等，都展示了物质世界的独特之美。
除了实验观察，大自然本身也以其奇特的景象和自然现象展示着物理的艺术美。
闪电的瞬间、日落的余晖、彩虹的霞光等自然景观以及天文现象如星系的演化、黑洞的吞噬等，都使我们领略到了宇宙万物的壮丽与奥秘。
三、理论和模型的美学构建物理学研究的重要目标之一是建立一个能够解释和预测各种现象的理论或模型。
优秀的理论或模型不仅需要具备很高的科学价值，还需要在美学上具备一定的魅力。
例如，爱因斯坦的广义相对论是描述引力现象的理论，这个理论不仅在科学上引起了巨大的变革，而且其数学形式和几何观念的创新也令人惊叹。
浅谈初中物理教学中的美学教育
浅谈初中物理教学中的美学教育作者：王俊华来源：《中学物理·初中》2014年第02期师者，传道授业解惑也.初中物理教师要使学生在学到物理知识的同时，还要使学生从物理学习中受到美的熏陶、汲取美学的营养.笔者认为，这样的物理教师一定很受学生爱戴.世上万物都是美的，物理是一门自然科学，自然科学其实更美.“三种基本色光按不同的比例混合可以得到千万种颜色”是物理的繁华之美，“力的平衡”是物理的和谐之美.“静止状态”是物理的凝固之美，“物态变化”是物理流动之美；“光的直线传播”是物理直观之美，“声和光的反射现象”是物理婉转之美.只要你有一双发现美的眼睛，有一颗感悟美的心灵，初中物理教学处处洋溢着美.1感受物理的规范美、严谨美规范的格式、准确的措辞、美观整洁的书写既有利于培养学生严谨的治学态度，又能给人以美的享受.物理公式要用到许多的希腊字母，教师要指导学生如何写好希腊字母，否则物理公式很难写漂亮.比如密度用ρ表示，是八年级学生遇到的第一个难写的希腊字母.笔者让学生从下往上起笔，并带有一定弧度，收笔圆润干脆，不拖泥带水.教师亲自示范，学生互相评比.选书写最佳的到黑板前示范.一定要让初中生写出的物理公式美观整洁.初学物理，许多物理专有词语对八年级学生而言，是模糊不清的.教师一定要把这些易混淆的词语收集到一起，让学生仔细区别.比如“溶化、熔化、融化”三个词，用法是不同的，在学习物理之前，学生们通常容易混淆.“溶化”指固体溶解在水或其它液体里.九年级化学“溶液”这一章用得较多.例如：“盐放进水里，很快就溶化了.”“两块冰糖搁进杯子里的水中，慢慢就在水里溶化了.”“一勺鸡精放到汤里，搅拌几下就溶化了.”“这种胶块儿放进酒精里溶化得比较快.”“熔化”指物质由固态变成液态.八年级物理“物态变化”这一章用得较多.例如：“当铁被加热到1535 ℃，且不断吸热，铁块就会慢慢熔化成铁水.” “激光产生的高温，能在瞬间熔化钢铁.”“大块状的沥青倒进大锅，加热后就熔化了.”“融化”这个词，在文学作品中用得较多，文学色彩较浓.在语文上专特指冰、雪、霜受热后化成水.例如：“初春，太阳照在桑干河上，冰开始融化了.”“太阳照射不到的地方，积雪融化得比较慢.”“太阳升起来后，花坛上的霜慢慢融化了.”“时间、时刻”这两个词，在学完机械运动这一章，就要让学生明白，这两个词在物理上其实有着严格的区别.时刻一定是某个时间点，1点整就是时刻. 时间是两时间点中的一段，比如“在滨江公园里，我们玩了20分钟”，这个“20分钟”就是指时间.如果借用数学语言表示，时刻是数轴上的一个点，时间是数轴上的一个线段.“烟、雾”：“烟”指的是固体小颗粒悬浮在空气中.“雾”指的是悬浮在空气中的许许多多的小液滴.比如说浓硝酸，浓盐酸的挥发，能在空中看到白雾.而一般化学反应生成的固体小颗粒就叫做烟.比如说白磷在空气中燃烧.金属钠与氯气发生化学反应，生成了氯化钠小颗粒固体，漂浮在空气中就叫做白烟.所以烟其实是固态，雾是液态.它们都不是气态.“物质、物体”：“物体”是由“物质”组成的.没有不是由物质组成的物体！但是物质不一定都能够组成物体，比方说，磁场是物质，但没有由磁场组成的物体.物体可以由不同物质组成，比如说桌面、桌腿可以是木头的，连接处可以是金属的.我们常用这样一句话让学生来体会“物质”、“物体”的区别：“铁锤和铁钉是两个不同的物体，但它们都是由同一种物质…铁‟构成的.”区分了以上词语以后，学生会从内心里觉得：物理是一门很严谨的学科，规范和严谨其实就是一种美.2体会物理的思想美初中主要的物理思想方法有观察法、比较法、控制变量法、等效替代法、转换法、类比法、理想化物理模型法、放大法、图像法等.在实际解题时，还要有能量意识和整体思想.从能量角度考虑，不必考虑过程中的细节，因而具有一定的优越性.有时能将题目运算大大简化，甚至不必计算就能将难题解决.如图1所示，把一个质量分布均匀不可伸长的绳子的两端悬挂在天花板A、B两点上，如果在绳的最下端c处用一个竖直向下的拉力缓慢向下拉成如图1所示的“V”字形，则绳子的重心将A.下降B.升高C.不变D.无法确定即便绳子质量均匀，绳子的重心对初中生来说，还是难以确定.当用力将c往向下拉时，拉力对绳子做功，天花板对绳子的两个拉力由于没有在力的方向上移动距离，所以天花板对绳子不做功，而绳子在拉之前和拉之后，绳子的动能均为为零.所以，做功的结果只能是绳子的重力势能增加，绳子的重心升高.或者反过来，当撤消外力后，绳子会上下跳动许多次才能停下来，这是因为重力势能和绳子的动能在相互转化的缘故.也就是说，撤消外力后绳子的重心会下降.故拉绳子c处时，绳子的重心是升高的.系统是由相互作用、相互依赖的各部分组成的有机整体，用系统观点分析、处理问题的方法称为整体法.从整体考虑，可以使问题处理得到简化.如图2所示，静止在光滑水平面上的小车，受到手持磁铁的吸引，整个系统的运动情况是A.向左运动，越来越快B.向右运动，越来越快C.运动状态不会发生变化D.条件不足，无法判断分析小车和磁铁之间力的作用是相互的，对于小车和磁铁整个系统而言，在水平方向上是不受力的，原来静止的还将保持静止.如果单独对小车或磁铁进行受力分析，都将麻烦而难以解决.通过这两道题，学生一定会感到物理思想之美.3体会物理的真实美流体在流速大的地方压强小，在流速小的地方压强大.在处理这个知识点时，笔者常常采取这样的实验引入新课：取一个吹风机，让它竖直向上只吹冷风，然后将乒乓球放置于风口，左右移动吹风机，乒乓球一边随着吹风机左右移动一边跳舞.甚至我们还可以用一只铁圈从左向右凭空套过乒乓球.学生会很惊奇，为这种奇妙的物理现象所叹服.物理之美已经将学生牢牢地征服.这时，再来分析乒乓球为什么不会掉下来，学生就会很感兴趣，水到渠成.学习物态变化时，我们把固体分为两类，晶体和非晶体.为什么取这样一个名字呢？书上没有讲，笔者借机给学生补充并进行美的熏陶：晶体是原子、离子或分子按照一定的周期性在空间排列，在结晶过程中形成具有一定规则的几何外形的固体.晶体在天然状况下通常呈现规则的几何形状，比如食盐呈立方体；冰花呈六角棱柱体；明矾呈八面体等.雪花是冰的天然结晶，所以会有规则的外形.其实雪花的个体是极其微小的，大约5000颗雪花总质量不过才1克，所以，很多同学并没有仔细观察过.教师适时推出一组雪花图片（见图3），学生大呼过瘾.大自然的神奇、物理的对称美，已经深深印入学生脑海中.4领略物理的和谐美、统一美给学生心灵上切实的震撼、意想不到的感觉就是物理的和谐统一之美，它会激发学生学习物理的兴趣.例如，一个地质勘探小分队，在野外河边休息时发现了一种矿石，他们非常想尽快知道这种矿石的密度大约是多少，但是手中只有皮尺、直木棍和针线包中缝衣服用的针和细线，请你帮助他们利用现有的物品，设计一个测定矿石密度的方案，并推导出计算矿石密度的表达式.操作步骤如下：（1）在直木棍上选一固定点作为支点，用细线把直木棍悬挂起来；（2）如图4，使木棍在水平位置平衡；（3）分别量出悬挂矿石和石块的点到支点的距离为l1和l2；（4）将矿石浸没在水中，移动石块直到木棍再次水平平衡；（5）量出悬挂石块的点到支点的距离为l3（如图5）；（6）计算矿石密度ρ矿=l2 l2-l3ρ水.解析如下：F1l1=F2l2.第一次杠杆平衡得G矿l1=G石l2，即ρ矿gV矿l1=G石l2（1）第二次杠杆平衡得（G矿-F浮）l1=G石l3，即（ρ矿gV矿-ρ水gV矿）l1=G石l3（2）由（1）和（2）可解得ρ矿=l2 l2-l3ρ水.这时，引导学生回忆浮力一个固定知识块：一个实心物体在空气中的重力为G，浸没在水中时受到的拉力为F拉，那么物体的密度为：G G-F拉ρ水.解析如下：因为F浮=ρ水gV排，所以V物=V排=F浮ρ水g=G-F拉ρ水g，ρ物=m物 V物=m物 V物=G/g G-F拉ρ水g=G G-F拉ρ水.笔者再次引导学生：图4和图5的装置可理解为是一把秤，一把测重力的秤，在空气中的示数为l2，浸没在水中的示数为l3，这样两个题目的结果就实现了完美统一.和谐和统一在这道题中得到完美的诠释，美再次在物理教学中得到体现.5在物理习题教学中渗透美学教育物理规律肯定是美的，运用物理规律解决问题同样蕴含着美.比如在物理习题课上，教师可以让学生在美学思想的指导下，从美的角度思考，有时可以帮助学生理解，减少错误的发生.如图6所示的电路，三个电阻是串联、并联还是混联？一直以来，笔者发现学生对这种类型的题目比较头疼.笔者处理这道题的方法之一就是先把三个电阻用不同的颜色区别开来，然后将电路进行等效转化，转化过程如下图所示：学生觉得物理原来可以这么美，不必听老师枯燥的讲解，只要将图形变换竟然也能把复杂的题目弄懂.可以预见，学生一定会被物理所折服，并深深爱上物理.物理的美还表现在很多方面，比如物理的简洁之美：牛顿只用看似简单的三条定律就概括了物质世界纷繁复杂的力和运动现象，麦克斯韦只用四个方程组就让电和磁实现完美统一等.在初中物理教学中，我们也要引导学生巧妙运用物理规律，简单直接地解决繁杂问题，用巧劲解难题.在初中物理教学中，教师要是能有意识地挖掘物理这门学科美的因素，对初中生进行美的教育，不仅能使初中生更好地掌握双基，还能使初中生在受教育的同时体验到美、享受到美，把物理学习变为一种高级的审美享受，让初中物理学习不再是负担，而是短暂人生中的一段快乐旅程.使得初中生能充分发挥主观能动性，真正意义上从被动学习转为主动地学习.。
物理美学原理
3.物理美学的几个要点：
*大自然是美的，大自然的规律也是美的。 物理学研究的是物质世界中最普遍最基本的 规律,所以她应该是最美的.
*物质世界在原始的层面上是按美学原理构 筑的。
*当实验同样支持几个理论时，人们是通过 美学标准进行筛选的。
*真理的光芒就是美，沿着美的路径就能找 到真理。
4．美学三性
1)数学的抽象:1+1=2 2)音乐的“空筐”:贝多芬的<命运><田 园>, 华彦君的<二泉印月> 3)普朗克黑体公式的诞生 4)开普勒苦苦追求天体运动的普遍规律 5)爱因斯坦-----“统一场”
爱`因斯坦对“普遍性”的追求:
狭
惯性系
义
所有力学规律的等价(伽利略)
相 对
所有物理规律的等价(爱氏) 论
苏东坡(宋)
蔡襄(东汉) 王羲之(晋)
米芾 (北宋 湖北襄阳)
三种美感:
1.稳定感(家园感):对封闭,独立,可控体系的向 往,对绝对客体(权威)的崇拜,皈依和敬畏.
2)延伸感:无穷,无边,无数,无限,无穷,无数,无限-----,人类思维活动本能的惯性,引人进入高远 明志的梦境.
3)节奏感:需要韵律的享受----这也许起于生命 的律动:心跳和呼吸.宇宙的脉搏,天地的吐纳有 其固有的节奏和频率
广 义 相
对统
论一
非惯性系(引力场) :所有物理规律的等价
场
电磁场--------
论?
微观:强弱相互作用--------
对称性
图例:
1)电磁场理论:
2)李杨的演说:
3)爱氏的相对论:
B
诺特尔(德国女数学家)定理证明了对称操作与守恒定 律的联系，对称意味着操作使对象前后状态等价，也 就意味着该操作中一定隐含有某个合作用(量)为零， 也就意味着某个物理量在该过程前后守恒
美与物理学观后感
美与物理学观后感引言美和物理学是两个互不相干的领域，前者涉及我们对事物的审美感受，后者则研究物质、力、运动等自然现象。
然而，在我深入学习物理学的过程中，我发现美和物理学之间存在着一种微妙的联系。
本文将探讨美与物理学之间的关系，并以个人的观后感进行述述。
美学与物理学的联系美学是一门研究审美的学科，而物理学则是一门关于自然界规律的学科。
尽管这两个领域看似没有太多交集，但当我们深入研究物理学，探索自然现象的规律时，我们不禁会对大自然的美丽和奥妙感到惊叹。
对称性与美物理学中的对称性概念是美学中的一个核心要素。
对称性在自然界中无处不在，无论是花朵、水晶、建筑物还是海浪，都呈现出各种形式的对称性。
物理学研究对称性的规律，而这些对称性的存在赋予了自然界独特的美感。
数学与美的奥妙物理学是一门数学工具重要的学科，数学在物理学中扮演着至关重要的角色。
数学的美感来源于它的简洁性、逻辑性和完备性。
而物理学中的数学模型则赋予了我们理解自然界的能力，从而将美学和数学联系在一起。
能量与美的共振物理学研究能量的传递与转化的规律，而美学关注的是物体所散发的能量带来的感受。
当我们欣赏一幅画作或是一首音乐时，我们往往会感受到其中蕴含的能量与情感，这与物理学所研究的能量规律相呼应。
美学和物理学都以能量为基础，它们共同带给我们情感上的满足。
个人观后感在学习物理学的过程中，我深深感受到美和物理学之间的联系。
物理学世界的规律和美学的审美感受并不是完全隔离的，它们相互影响、相互交织，共同构成了世界的奇妙之处。
通过学习物理学，我开始更加注重对自然界的观察和感受。
我发现，大自然中存在着各种形式的对称性，它们展现出一种纯粹而完美的美。
这种美让我感受到自然界的秩序和和谐。
物理学为我打开了一扇数学的大门，让我更加深入地理解了数学的美妙和重要性。
数学的逻辑性和严谨性给了我对事物的抽象思维和分析能力，使我能够更好地理解和欣赏艺术作品中的美。
在我学习物理学时，我也意识到能量的重要性。
物理学教育与美学教育的整合研究
系列审美心理活动直接感 受得 到的； 四是美 的非功 含 的理性美 （ 内在 的、 学美 ） 物理现象美具有 自然 科 。
利性 ； 等等。 这里探讨美 的意义和特征 ， 并不在于要弄 美 的特征 ，从 这一视角看物 理学美与 自然美 是统一
・１ ４・ ３ 源自从不 同意识的观察美 的角度来探讨美 ， 要对美给 而促 进素质教育 ， 提升教育教学质量 。 出一个确切的统一定义是比较难 的。比如 ， 国哲学 德
家康德在 《 判断力批判 》 中认为审美判断是 “ 文 凭借
完全无 利害观念 的快感 和不快感对某一对象 或其表 然事 物 ， 也是指 自然发生而不依存于人或社会关 系的 现方法 的一种判断力 ”， “ 是 惟一的独特 的一 种不计 纯 自然 的事 物 。”自然 美具 有 区别 于 其 他 类 型 的美 的
“ 正是 概念在它 的客观存在 里与它本 身 的这 种协调 具有多面性 、 变换性。 同一 自然物从不同的角度 、 不同
一
致才形成美的本质”。 以上对美的种种认识可 以 的距离去欣赏 ， 从 甚至不同的审美者去审视往往都会 得
物理学是研究物质运动 中最普遍、 最基本 运动形
看出， 美在康德表现为 自由， 郎吉弩斯 、 在 博克表现为 到不同的美感 。 崇高 ， 在黑格 尔表现为和谐 ， 等等 。因此 ， 要对美下一
工作 者在教学过程 中结合物理教学实践 ， 以物理教学 好 、 生活更充实 ， 提升人们的生活质量 ， 实现人 与 自然 内容为载体 ， 以著名物理学家对物理科学美的追求为 和谐 ， 达到所谓 “ 天人合一”的境界 ； 在于如何更好地 素材 ， 充分挖掘物理 学中 的美学 内涵 ， 向学生展示物 挖 掘 物理 学 中 的美 ， 物理 学 教 育 工 作 者 实施 文理 整 为
物理学中的美学探索
［ 摘
要 ］ 从 “ 型化 、 模 简洁化 、 和谐化 、 多样 统一化 ” 几方 面介绍 了物理 学 内在 的美， 等 激
发人们在 美感的引导 下， 以良好 的心态 ， 的心情 ， 愉悦 自觉、 主动地去 学习和 掌握物理 学知识 。
［ 关键词 ］ 物理 学 ； 美学 ； 激发
［ 中图分类号 ］ ６２０ ［ Ｇ４ ． 文献 标识码］ ［ Ａ 文章编 号］０８— ０９ ２ １）３— ０３— ３ １０ ８５ ｛０００ ０６ ０
探索者们 最初往 往是 在 美 的光 辉 照 耀 下 ， 去认 识
具有 本 质特征 的主要 表象 ， 次要 表象 ， 出主 舍弃 突 题 的新形 象 。如 质点 ： 当物体 的大小 和形 状对 其 运动 的影 响很小 时 ， 不考虑其 大小 和形状 ， 就 从而
把物 体看作 一 个 具 有质 量 的点 。这 就 是说 ， 考 不 虑其 次 要表 象 ， 略其 形状 、 寸 大小 ， 忽 尺 而突 出其 主要 特征 ： 点和 质量 ， 而形成 了极具个 性 的新形 从 象 。例如研 究地 球 绕 太 阳公 转时 ， 由于 地球 至 太 阳的平均距 离 约 为地 球半 径 的 １４倍 ， 地 球 上 ０ 故
［ 作者简介 ］ 汪涛（９ ２～） 男， １７ ， 湖北成宁人， 宁职业技 术学院电子信 息工程 系副教授 。 成 ６３
思茅师范高等专科学校学报
审美 理论认为 ： 那些在特定 条件下 ， 激物被组织 刺 得 最 好 、 规 则 和 具 有 最 大 限 度 的简 单 明 了 的 最 “ ， 给人 以相 当愉 悦 的 感 受 。物 理学 的美 ， 形” 会
物理学是一 门 自然 科 学 ， 规 律是 对 客 观世 其
浅谈物理学中的美学
浅谈物理学中的美学笔者以物理学中的美感入手，探究物理之美对大家的作用与对学习物理的促进作用。
在许多人心中，科学和艺术是风马牛不相及的两个领域学追求的是严谨，是理性的演繹；而艺术追求的是美感，是灵感的发挥。
两者南辕北辙，毫不相干，真是这样吗？标签：和谐奇异美；简单对称美；审美观；热情；情操一、物理学中的美物理教育是为了培养学生认识宇宙，让学生从繁杂、混乱无序之中，整理出统一的、简洁的秩序和规律。
这里所谓的“秩序”意味着真理与和谐。
而审美教育是为了让学生从零散、无序的艺术哲学之中整理出令人神往的秩序和规律。
可见，物理教育与审美教育都是为了秩序，追求“规律”，只是学科不同，相应的教育方式和方法不同而已。
以下我们看看物理学中美的体现与作用。
1.和谐奇异美古代思想家把美与和谐画上等号，希腊古典时代的大哲学家们认为，美在于和谐，美应当是完美的，千百年来，这些观点深刻地影响了一代又一代的科学家，所以无论是地心说还是日心说都认为天体运动是最完美，最和谐的匀速圆周运动。
又如海市蜃楼现象，在风平浪静的海面上，有时会突然出现亭台楼阁、城郭古堡、村庄小岛等幻影，虚无飘缈、变幻莫测、宛若仙境，给我们呈现了奇异的美。
2.简单对称美在美学中，“对称”是形式美的表现，如空间上的对称，体现为：在运动学中，如机械振动，又如在物体竖直上抛运动与自由落体中的对称；在光学中的镜像对称。
在时间上的对称，体现为：单摆运动中的时间，交变电流与电磁振荡中的时间对称。
物理学公式、定律表达方式上和理论结构上所反映的对称性更是不胜枚举。
如电磁学中静电力的库仑定律就是追求跟万有引力平方反比定律的对称而获得的。
也正是由于对称性，让法拉第在奥斯特发现“电生磁”后，坚信“磁也能产生电”，并坚持实验了十年，终于取得了成功，才有了我们现在的电气化时代。
物质世界的运动形式最简单，比如：光沿着最简单的直线传播；行星沿着简单的几何曲线──圆、椭圆运动。
物质世界的组成也最简单，由基本粒子组成。
物理教学中渗透美育的理论探讨.doc
物理教学中渗透美育的理论探讨（一）美育的概述美育又叫审美教育或美感教育，它是把教育学与美学相结合的一门交叉学科。
“在理论上，它涉及教育学、美学、心理学、文艺学等多种学科；在实践方面，它涉及教育史、美学史、教学论、教育心理学、各科教学法等多种学科。
”1美育主要培养人们发现美、感受美、创造美的能力，在人的全面发展中起到了重要作用。
1.美育的发展审美教育与社会的进步密切相关，早在古希腊时期，审美教育作为人类思想的重要组成部分，审美教育发挥着越来越重要的作用。
“柏拉图教育“理想国”中的守护者的基本指导思想是‘对于身体用体育，对于心灵用音乐，而音乐应该在体育之前’；亚里士多德则把文学艺术作为‘自由教育’的主要组成部分，认为学习音乐等艺术不仅可以净化人的心灵，使人享受理智的快乐，还能使人在劳动后得到精神上的放松和身体上的休息。
”2此后，经历中世纪、文艺复兴时代、启蒙运动、德国古典美育、俄国革命民主主义和现代美学的过渡，审美教育在西方得到了长足的发展。
西方近现代美育越来越受到到重视，美育的理论体系也更具备系统性和科学性。
19世纪末20世纪初，西方美学思想开始传到中国。
近代王国维、蔡元培、鲁迅等先后提出了关于美育的主张。
在我国第一次明确提出“美育”概念的是王国维，王国维在1906年发表的《论教育之宗旨》中明确提出要把美育列入全面发展的教育宗旨之中。
第一次提出把美育与德育、智育、体育并列。
此后，我国建立起了美育学科。
几经波折，到改革开放后，我国美育教育已出现了良好的态势。
美育的理论研究从数量质量上都得到了很多发展，美育的研究开始系统化。
涌现出很多研究美学思想的专家学者。
特别是近些年，国家大力发展素质教育，推行课程改革，美育越来越得到广泛的重视。
2.美育的作用1钟仕伦，李天道.中国美育思想简史[M]．北京：中国社会科学出版社，2008.2李天道.西方美育思想简史[M]．北京：中国社会科学出版社，2007：2.人生来就有追求美好事物的心理。
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物理学中的美学研究
【摘要】几乎没有人怀疑过自然科学与"美"这个字有着紧密的关系,无论是从表面上的,还是深入地讨论自然科学与哲学的联系。
物理学作为一个自然科学中的核心学科,对人类社会文明的发展与进步有着不可忽视的作用,无论是文艺界,或是自然科学界都认为它与美有很深的渊源。
【关键词】美学和谐简洁对称奇异
物理学作为一个自然科学中不容忽视的学科,对人类社会文明的发展与进步有着不可忽视的作用,无论是文艺界,或是自然科学界都认为它与美有很深的渊源。
从教高中物理十余年,才发现物理之美并不仅仅局限在一些现象一些与生活的联系,更深层地体现在与文明,历史,哲学甚至生命的意义。
物理学演化和进步的过程中，从以下几个方面体现出了与美学吻合：
1.和谐美
物质及其运动作为物理学的研究对象,其和谐布仅仅呈现整体和局部的有机统一,而且呈现在过去,现在,未来的因果关系种,物质世界由于质和量上的区别,使物质结构整体上形成一个多层次的可以无限分化的邮寄层次系统,即为官,宏观宇宙观。
进一步又可以分为夸克,基本粒子,原子核,原子分子;岩石圈, 水圈,生物圈,大气圈;太阳系,银河系,总星系。
物质世界表现了间断性和连续性,间断性表现了层次性,连续性表现为统一性。
这些统一,除了呈现出空间的统一,还表现在时间上的变化和演化。
对象的和谐美还体现在研究主题与研究对象的和谐统一上,对于无限的宇宙客体,观察主体本身就是其中的一部分,必然同宇宙处于不可分割的联系种,而且作为有智慧,有认知能力的人,还是特定宇宙环境演化一定的产物,也可以说是宇宙和谐的产物。
统一和谐就是多样性的综合,是一种崇高的美。
在物理学中,物质是实物与场两种形式的统一。
物质的运动是机械运动,热运动,电磁运动,核与粒子运动的总和。
电磁感应定律统一了法拉第定律和楞次定律,统一了动生和感生两种不同本质。
在对影原理中,牛多力学被爱因斯坦的广义相对论所整合。
从表面看来,似乎相对独立的电场和磁场,却被最终表现为整齐而和谐的maxwell方程组。
这些例子,都无疑让我门感觉那些伟大的物理学家眼中看到的东西我们是难以想像的,物理学在我们眼前好似一座瑰丽宏伟的大山,无法超越,也很难看清楚,而有了他们的这些探索,发现,展现在我们面前的似乎就是一幅多么美丽的风景了,如同登上了泰山顶峰,"一览众山小了
2.简洁美
所谓简洁,由于物理学揭示了自然界物质的存在,构成,运动及其能量转化等规律的简单性而体现出来,如同罗丹的现代艺术般简约的美。
最典型的莫过于著名的爱因斯坦的质能方程E=mc2,仅用三个物理量之间的简单关系,就揭示了物体具有能量和它质量的关系,又解释了核反应堆反映过程的质量亏损。
尽管这一发现给人类带来了可见的灾难,但是我们数遍一切自然科学,除了物理学之外,我们找不到哪一个式子给人类带来了如此巨大的影响。
或许这就如同我们生存的宇宙,一切归于简单。
我们高中物理就已经学过的牛顿三大定律就以空前精炼的语言以及最简单的公式揭示自然界一切物体最机械运动的规律。
F合=ma,这个简单的式子里,包含了多少人类的梦想啊。
古希腊哲学家亚里士多德认为,力是维持物体运动的原因,这个谬误的观点一直持续到了伽利略的出现,伽利略提出了,力是改变物体运动状态的原因,于是物理学似乎一瞬间从黑暗迈进了光明。
时间长河慢慢流逝,争论,叫喊,喧嚣都渐渐沉寂的时候,牛顿的F合=ma让物理学界关于力和运动的语言完全宁静了,一切声音都嘎然而止。
F合=ma这一简约的式子,里面凝结了无数代人的谬误,失败,奋斗,冥思还有面对残暴政治的勇气,这时,简约就不等于简单了,更不会是简陋,里面有太多太多的东西。
3.对称美
几乎所有的关于物理学与美的研究都会提及"对称"这一词汇。
我们生活中可以发现如此多的对称现象:我们身体的左边与右边对称,我们与镜子里的自己对称等等,但是物理学里的对称也许并没有那么的肤浅。
我们在高中物理中就接触过的物体在重力作用下的竖直上抛运动,若以物体到达的最高点为分割点,物体上抛的过程与自由下落的过程无疑是对称的,这体现在速的的均匀减少和增大;作用力与反作用力电荷的正负对称,磁极的正负对称等等。
在高中物理的力学里也提到过对称性。
将美学的对称性概念应用于物理之中,研究的对象就不仅仅是图形,还是物理量或者物理定律。
时空坐标系的改变,尺度的放大缩小均可视为操作。
例如,质点的加速度为一物理量,伽利略变换可视为一种操作,因为经伽利略变换后加速度保持不变,于是质点加速度对伽利略变换的不变性就可以称作加速度对伽利略变换具有对称性。
以及近年来一直在争论的反粒子的概念,这也是一种对称,如果证实了反粒子的存在,那么"湮
灭"这一现象便会成为物理学上最美的对称。
4.奇异美
除了前面提及的和谐,简约,对称美,物理学还存在这一种奇异美。
这无疑让我联想到书法的篆刻艺术,在篆刻艺术中,有"残破美"一说,也就是在一个印章完成篆刻之后,工匠们往往会用刻刀在章面上随意地敲打,让它不规则地被微微破损,这样做的目的是让作品去掉过于工整带来的呆板而更具有韵味。
物理学中的奇异美就有一点类似于这种感觉。
古希腊人和已经消失了的古玛雅文明一直认为,圆是世间万物中最完美的图形,因为将它绕直径旋转任意角度仍与之重合；将它相对于过球心的平面镜作镜像仍与之重合；将它上的每一点与球心连线并在延长线上取到球心距离与该点到球心距离相等的点组成的图形仍与之重合。
于是在天体物理学的开始,科学家们如托勒密,哥白尼都用圆形来建立天体的运行轨道,试图建立一个完美和谐的宇宙图像。
但是自然科学是尊重客观的,后来开普勒发现了行星运动三大定律,提出了行星运动轨道是椭圆的,这就是一个奇异,就是因为这个奇异,椭圆比圆更美了。
再后来,爱因斯坦又用广义相对论解释了行星的椭圆轨道会发生进动的变化,这相对于规则的椭圆又是一个奇异。
奇异与规则的鬼斧神工的结合,正是美学范畴里的一个重要原则----"对称与破缺",也许奇异就是更高层次的和谐。
这时,我们想起了培根的一句:"没有一个极美的东西不是在调和中有着某些奇异。
"
其实在物理学的发展上,量子力学的出现以及被承认无疑也是一种奇异。
量子力学的出现改变了整个物理学的风格,好像一个规规矩矩的走路的孩子突然间学会了飞翔。
总之，如黑格尔所说的，美，是人的本质力量的客观感观形式的外在表现。
物理学中处处都体现了这种力量，处处都体现了美。
而这种力量，往往通过两种相反的形式体现出来。
如同艺术一样，美往往体现建设性的一面，也体现破坏性的一面。
就有人荒诞地认为二战希特勒对犹太人毁灭性的大屠杀是20世纪最伟大的一次行为艺术。
同样的，爱因斯坦提出了质能方程，看到了核电站一个一个的被建立起来用于造福社会，却没有想到西太平洋日本岛上的那两次爆炸。
我们去欣赏物理学的美，是欣赏物理学本身所体现出来的一种魅力。
【参考文献】
1.
《魔鬼出没的世界》（美）卡尔·萨根著，李大光译，吉林人民出版社
《美学》（德）格奥尔格·威廉·弗里德利希·黑格尔，商务印书馆《物理学史》郭奕玲、沈慧君，清华大学出版社
-全文完-。