物理学中的美
物理中的美学
物理中的美学物理学是一门揭示物质存在与运动规律的自然科学。
它科学地揭示了自然规律,同时也展示了自然、人类与科学的艺术魅力。
物理中有自然的美,也有科学和艺术的美。
一．物理学的美表现在以下几个方面：1.物理学发展过程中的精神美在物理学发展的过程中，物理学家在探索物理学规律的艰辛旅程中，一方面总是伴随着对美的热烈追求，另一方面又强烈的表现出他们精神上的种种美德。
哥白尼与托勒密地心说的决裂，就是有其执着追求美的因素，他深信完美的理论在数学上应该是“和谐与简单”的。
托勒密为了解释天文观测的现象，引入了许多“均轮”、“本轮”，使得天文理论既复杂又失洽。
因此，在极端困难的条件下，研究了三十多年，终于建立了不朽的日心说。
后来，开普勒深切感受到日心说的美，毅然地抛弃了从他的老师第谷那接受的地心说观点。
他说：“我从灵魂的最深处证明它是真实的，我以难以想象的心情去欣赏它的美。
”布鲁诺面对罗马教廷的熊熊烈火，用响彻环宇的“火并不能把我征服”的宣言，宣告了神学的毁灭，真理的永存，其捍卫真理的英名和美德，万世流芳。
还有牛顿、哈雷、伽利略、施士元、吴健雄、钱学森等等，每一位科学家名字的背后不知隐藏了多少可歌可泣、感人肺腑的故事。
他们坚忍不拔的毅力、默默无私的奉献、废寝忘食的工作、不惜以生命为代价、这些高尚的人格与情操、为真理奋斗不息的精神之美，正是站在我们面前的榜样，也是在教学中培养学生高尚品质的典范，可以启迪学生的智慧，引发学习兴趣，激励成功的意志，养成献身科学的良好品质。
2、物理现象的自然美中学物理涉及力、声、热、光、电、磁和原子物理等内容,物理现象千姿百态、美妙无穷。
如星移斗转、日夜交替、春秋轮回、物态互变等自然规律,因有序而美;光的反射与倒影、折射与海市蜃楼、色散与彩虹、日食和月食都有奇异的美。
人类在研究和应用物理方面创造的辉煌成果,是美的精品。
蒸汽机、发电机、激光器、电子对撞机的发明,步步促进人类生产、生活和高科技的发展;“阿波罗”登月成功,“嫦娥奔月”的传说变成了现实美谈,“神五神六”畅游太空再次实现人类超载地球之梦;众多的航天器和卫星正在全球通讯、气象观测、国防和科研等方面建功立业;电磁技术、激光技术、能源开发技术突飞猛进;核电站、太阳能电站的相继林立充分展示了物理前景无限美好。
形容物理学科的唯美句子
形容物理学科的唯美句子1.物理学让我们能够看到自然界的奥秘，就好像打开了一扇窗户，让我们可以看到更广阔的世界。
2.物理学家用数学的语言描述着自然界，这是一种无比唯美的艺术表达。
3.物理学家们探究着物质的本质，就像是探险家在逐渐揭开世界的奥秘。
4.物理学中的各种定律和公式是如此的简洁、优美，让人不禁感叹自然的神奇。
5.物理学中的力学规律，仿若宇宙的音乐，诉说着自然的旋律。
6.物理学的研究让我们更加了解能量的转化，就像是体验着自然的欢愉。
7.物理学家们用精密的实验装置和深入的理论探究科学的边界，具有无穷的浪漫情怀。
8.物理学家在实验室中的探险，就像是古典音乐里的一首华美交响乐。
9.物理学这门学科，让我们看到了自然界的奥秘，透过物质的表面看到了宇宙的真相。
10.物理学的研究深切关注着自然的规律和秩序，它比任何一门艺术更加美妙、更加宏伟。
11.看着一片盛开的花海，我们仿佛领悟了物理学中的各种力学规律，这是自然的奇妙。
12.物理学家用数字与图形描述着自然界，这是一种最为深刻的审美体验。
13.物理学家们用尖端的技术阐述着科学的精髓，就像是在欣赏最美妙的美术品。
14.物理学家们研究着自然现象和物理定律，其中蕴含着深刻的哲学意义，是一种高贵的追求。
15.物理学是人类智慧的结晶，不仅代表了数学的精深，更展示了自然的神奇。
16.物理学的研究涉及着自然界的方方面面，是一种至臻至美的科学探究。
17.物理学中的空间、时间和物质相互关联，构成了一种宏大而唯美的物理世界。
18.物理学家们试图描绘出自然不可分割的统一性，它是一种深邃而唯美的学科。
19.物理学的研究涉及着宇宙中的能量和物质，表现出了一种最为浑然天成的美学形式。
20.物理学家们探索着人类认识自然的极致，这是一种最为纯粹、最为追求真理的美学形式。
21.物理学证明了万物互联的本质，它是一种宏伟而唯美的科学领域。
22.物理学揭示了宇宙的奥秘，让我们感受到了自然界的巨大，更为我们的心灵带来了美妙的享受。
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。
为什么说物理学很美？
物理学作为一门自然科学，对于人类来说具有无比的吸引力和魅力。
它揭示了世界的本质和规律，让我们能够更好地理解和解释我们所处的宇宙。
为什么说物理学很美？让我们一起来探讨。
物理学之美在于其深入剖析事物的本质和运行机制。
通过物理学的研究，我们能够洞察事物背后的规律和原理，从微观到宏观，从微观粒子到宇宙的演化，物理学为我们提供了一种独特的视角，让我们能够更好地理解世界。
比如，牛顿的经典力学揭示了物体运动的规律，爱因斯坦的相对论揭示了时空的结构和相互关系，量子力学揭示了微观粒子的奇妙行为。
这些理论和原理的发现和解释，让我们对世界有了更加全面和深刻的认识。
物理学之美在于其简洁和优雅的数学表达。
物理学是一门依赖于数学的科学，通过数学的语言，我们能够准确地描述和预测物理现象。
物理学中的方程和公式，往往能够用简洁和优雅的方式概括复杂的现象和规律。
比如，爱因斯坦的著名方程E=mc²，简洁地表达了质能转化的关系；薛定谔方程则描述了量子力学中粒子的行为。
这些数学表达的美妙之处在于它们能够准确地描述自然界的规律，并且能够通过计算和实验进行验证。
物理学之美还体现在其对于人类生活的影响和应用。
物理学的发展和应用，推动了人类社会的进步和发展。
从电力到通信，从医学到材料科学，从能源到环境保护，物理学在各个领域都发挥着重要的作用。
比如，电磁学的发展使得我们能够实现电力的传输和应用；光学的研究推动了光通信和激光技术的发展；核物理的应用使得我们能够利用核能来满足能源需求。
物理学的应用不仅改善了人类的生活，也为解决社会问题提供了科学的依据和解决方案。
物理学之美在于其深入剖析事物的本质和运行机制，简洁和优雅的数学表达，以及对于人类生活的影响和应用。
通过物理学的研究，我们能够更好地理解世界的本质和规律，从微观到宏观，从微观粒子到宇宙的演化。
物理学的数学表达简洁而优雅，能够准确地描述和预测物理现象。
物理学的应用推动了人类社会的进步和发展，改善了人类的生活。
物理教学中的四种美
关键词 ： 物理教 学 理论 美 规律 美 实验 美 品德 美
中 图分 类 号 ： Ｇ ６ ３ ３ ． ７ 文献标识码 ： ｃ ＤＯＩ ： １ ０ ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ — ８ １ ８ １ ． ２ ０ １ ４ ． ２ ０ ． １ ３ ５
在某 种特定 的环境 中， 将物理规律 和 自然现象结 合 ， 再 通过 奥古斯 特 ・ 罗丹 曾说过 “ 生活中并不 缺少美 ， 而是缺少美 的发 显现出来结果就是物理实验的整个过程 。物理实验是 现” 。物理教学也是 如此 。虽然 物理本身并非美学 ， 但 如果想把 人 的创造 ， 物理教程从原本单一 的黑 白字变成光鲜亮丽的彩色笔 ， 还是需要 物 理学发展 的基 础 。物理 中所遇到 的难题 往往通过一 个实验就 并且还能使人 类进步 ， 完成一个 实验期 间所产 生的美感 教师 具备发 觉物理 科学美 的能力 ， 并 且能 够充分展 现美 学 的特 能化解 ， 征， 提供创设美 的环境 。让 学生深刻感受 到物理美的存在 ， 这 才 无 法用语 言形容 。 著名物理学 家伽利 略层 成功研究 出匀 变速运动 。 当时科学 是真正 的教学艺术 。教育学家蔡元培说过“ 美育 为近代教育 之骨 干” 。所谓美育教育是指学校培养学生具备正确的审美观点 技术还没有这么发达 ， 想要通过直接测定来验证一个物 体是 否能 学 校美育教育 ， 是培养 学生具有正确 的审美观点 和鉴赏美 、 够作 匀变 速运 动 几乎 是不 可能 的 。但 是他应 用 数学 方法 得 出 ｃｔ ２ 然后 设计 一 个美 妙 的实 验对 Ｓ ｏ ｃ ｔ ２ 进 行 验证 。在他 写 的 创造美 的能 力。我们不能凭说教 的指点去追求美好 的事物 ， 而应 ｓ。 以一种 自由方 式 ， 通 过美的形象 给学 生以情感教育 ， 帮助学生养 《 两 种新科学 的对话 》 一书 中说 ， “ 像这样 的实验 ， 我们重复了整整 成 完美 的心 理结 构 ， 实现全面和谐 的发展 ， 从而使他们 自然而然 百次 ， 结果 总是 经过的距离 Ｓ 与时 间ｔ 的平 方成 比例 ……” 再后 来， 人们重复 了很多次他 的实验 ， 结果均与他 相同 。正是伽 利略 地 懂得 什么是美 ， 什么是丑 ， 养 成高尚的品德 和情操 。 在物理 教学 中， 只要我们 留心去发现 ， 它也是一 个五彩缤纷 的这种 “ 先假设 ， 再推论 ， 再实验” 的研究方法 ， 为后来 的科学研究 充分显现 了物 的美的世界 。如能用物理美来增加学生的学习情趣 ， 对物理教学 做 出巨大 贡献 。开创 了近代 物理学所使用 的方 法 ， 理实验 的新奇美 和创造美 。 和美育培养会有积极 的促进作用 。 １ 物 理 理 论 美 ４ 物理学家品德 美 中学物理中涉及上百个 物理学家 ， 尽管这些物理学 家的生活 物 理理论美是物理 规律美 的升华 ， 是物 理学家 的再创 造 ， 是 物理 自然美和物理创造美 的统一 。 年代 和经历不同 ， 但他们都具有共 同的美德 。教学 中应该 多列举 让学生更 多的 了解他们 ， 并 仿效物理学 家 科 学认识 的成 果 ， 都是通 过形 成各种 概念加 以总结 和概括 物理学家 的美 德事例 ， 的。正 如列 宁所说 ， “ 自然科学 的成果是概念 ” 。物理学家们根据 培养 自己的优秀美德 。 求实是科学家最基本 的美德 。研究科学事业要有勇于探索 ， 实验、 观察 、 推理 、 判断 ， 得 到物 理概念及原理 、 定理 、 公式 ， 形成一 个 和谐 的内部结构 ， 从而形成物理科学理论体系。在这整个过程 实事求是 的精神 。意大利物理学家 托里拆利 曾在导师卡斯 特里 中都充满着美的创造 ， 包含 了科学家 的审美活动 。 身边工作 ， 卡斯特里出版了一本有关流体力学著作 。托里拆利仔 力学 中的基本概念是力 、 质量 、 位移 、 时 间等 ， 由这 些又产生 细研读 了导师 的著作 ， 并逐一实验验证书中的重要结论 。通过实 ＇ ， Ｔ Ｌ 离液 了速度 、 加速度 、 动量 、 冲量等 。牛顿集前人之 大成 ， 将 互不联系 验他 发现书 中关 于流体从容器底 部小孔流 出的速度和４ 的力学知识 ， 将 天体和地球上纷乱 复杂 的各种 机械运动 ， 用他 的 面高度成正 比的结 论与实 际实验不符 。虽然 他非常尊敬 和崇拜 四个定律 ， 通 过数 学方法 ， 把它们 的相互关系 ， 非 常正确 、 简洁 、 概 自己的导师 ， 但 面对 实验结果他选 择不盲从 ， 并把 自己的发现写 括 地 表 达 出来 。 成文 章发 表出来 ， 以此纠正导师 的错误 。而且他 的导师一 向坚持 求 实精神 的卡 斯特看过他 的这 篇文章后 ， 并未 生气 ， 反而十分 高 ２ 物理 规律 美 所谓 的物理规律美 ， 其实就是一种 自然美。当我们 认真观察 兴 。而且他 觉得托里拆利 绝对是个人才 ， 需要 重点培养 ， 还让 他 这对 师生的求实精 神被人们相 互传承 ， 每一项物理规律时 ， 不难发现跟 自然界一样它也会 带给人类 各式 做 了 自己的秘书 。后来 ， 各样 的美感 。例如生活 中常见 的磁铁 ， 它可以将一些铁 的物质吸 流传至今 。气体定律 的发 现者波意耳 “ 空谈无 济于事 ， 实验决 定 起 。无论 把磁 针 以怎样 的方式 悬挂起 来 ， 它将 始终保 持一 端指 切。 ” 的座右铭就体现 了他 的求实美德 。 南， 另一端指北 。也正是这一物理规律美深深 吸引了年仅 ５ 岁的 当然 ， 科学 美是一种抽象 的理性美 ， 对科 学美的鉴赏需 要训 爱 因斯坦 。当课堂上为 同学们演示磁铁独特之处时 ， 一个个好奇 练 和培养 ， 一 个没有 体验过 科学美 的人 在学 习科 学理 论和 实验 心被 吊起 ， 感受着它所带来 的美丽 。我们 的祖先也正是利用这项 时 ， 会觉得实 验 中的符号 、 公式 和机件是枯燥 无味 。在物 理教学 物理规律研发出四大发明之一—— 指南针 。 中， 我们应鼓励学生去发现 自 然界中和谐美， 认识物理学精彩绝 以前 ， 人类认 为天体运动非常诡 异 、 神秘 。而 牛顿 将前人 的 妙 的科学美 ， 培养学生对科学美的鉴赏能力 。它不仅能让学生更 工作记 录进行 详细 的总结 ， 经过长 时间研究 ， 最终把地 球上物体 加深入 的了解 自 然 界的奥秘 ， 也能更好 的体验到物理学家们崇 尚 的运动和天体 的运动统一起来 ， 提 出了万有 引力定律 。正 因这项 理性 、 追求实践 的科学境界 ， 学习他们的探索求实精神 ， 不 断充 实 定律 的诞生 ， 人类发现原来 天体 之间的运 动与“ 圆” 有着 巧妙地联 自己 ， 发挥 自己的创造才能 。 系 。于是 ， 人类 发现 了物理规 律所 展现 出的美 景“ 海王星和冥王 星” 。 作者简介 ： 何 当阳 ， 西藏 日喀则地 区南木林县 第一 中学 ， 西藏 南木
浅议物理学中的“美”
浅议物理学中的“美”郑玉香【摘要】物理学中的美主要体现在精神美、简洁美、对称美、和谐美、统一美等方面,物理教学工作者要培养学生的审美能力,引导他们自觉地追求科学美。
【关键词】物理美;精神;简洁;对称;和谐;统一“生活中并不缺少美,而是缺少美的发现”,物理教学也是如此。
物理学中美的例证比比皆是,但物理学本身并不是美学,能否把摆在我们面前的物理教材从僵硬的铅字变成闪烁着美的光彩的画册,从抽象的概念、公式变成动人的诗篇,关键要靠教师从教学内容中挖掘出美的因素,并通过美的设计,在课堂教学中充分展示出物理学科的美学特征和美的意境,使学生潜移默化地受到美的熏陶和美的培养。
一、伟大科学家的精神之美在物理学发展过程中,物理学家在探索规律的艰辛旅程中,一方面伴随着对美的追求,另一方面表现出他们精神上的种种美德。
这些都是美学因素,物理学家对美的追求和他们的人生美德,可以启迪学生的智慧,引发学生的兴趣,激励成功的意志,养成他们良好品德。
哥白尼与托勒密“地心说”的决裂,就是他深信完美的理论在数学上应该是“和谐与简单”的。
托勒密为解释天文观测的结果,引入“均轮”“本轮”,使得天文理论又复杂又失真。
因此,在极其困难的情况下,哥白尼不畏艰难险阻,研究三十年,建立了“日心说”。
后来,开普勒深切感受到“日心说”的真,毅然抛弃“地心说”的观点。
电磁学的发展在很大程度上得益于对称美的启示。
法拉第深信电与磁是对称的,他认定既然电能生磁,那么磁也能省电。
他坚持奋斗十年,终于发现了电磁感应现象。
二、简洁之美在千姿百态的物理世界里,尽管各种现象千差万别,但在本质上都可归结为若干基本的物理规律,这就是物理学上的简洁之美。
例如:运动和力的关系,曾经困惑人类几千年,但一旦揭开其面纱,呈现出的关系“F=ma”却如此简单;爱因斯坦的质能方程E=mc2,形式十分简单,内容却极其丰富———用最精炼的语言、最少的符号,揭示了奥妙无比的自然规律,所表现的简洁美令人叹为观止;开普勒行星运动第三定律:R3PT2=常量,其形式如此简单,太阳系中所有行星的运动都符合这一规律,奇妙的“2”和“3”使一切井然有序,开普勒不愧为“天空立法者”的称号。
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。
物理学之美
十大最美物理实验
• • • • • • • • • • 米歇尔· 傅科钟摆实验 （排名第十） 卢瑟福发现核子实验 （排名第九） 伽利略的加速度实验 （排名第八） 埃拉托色尼测量地球圆周长 （排名第七） 卡文迪许扭矩实验 （排名第六） 托马斯· 杨的光干涉实验 （排名第五） 牛顿的棱镜分解太阳光 （排名第四） 罗伯特· 米利肯的油滴实验 （排名第三） 伽利略的自由落体实验 （排名第二） 托马斯· 杨的双缝演示应用于电子干涉实验 （排名第一）
物理学之现象美
物理学之现象美
物理学之实验美
物理学是实验科学，实验是物理学的基础。凡物理学 的概念、规律及公式等都是以客观实验为基础的，即物理 理论绝不能脱离物理实验结果的验证。此处所指的实验是 近代科学实验，是有目的地去尝试实践，是对自然的积极 探索。科学家提出某些假设或预见，为对其进行证明筹划 适当的手段和方法，根据由此产生的现象来判断原设计假 设或预见的真与否即为科学实验。从认识主体所起的作用 来看，科学实验同被动的经验、单纯的观察之间有很大的 不同。仅仅停留在观察试验上还不能称为科学实验和方法， 还必须使观察试验和理论研究结合起来。可以说科学实验 是人类文明发展的积极推动力之一
十大最美物理实验
10.米歇尔· 傅科钟摆实验
1851年法国科学家傅科 在公众面前做了一个实验，用 一根长220英尺的钢丝将一个 62磅重的头上带有铁笔的铁球 悬挂在屋顶下，观测记录它前 后摆动的轨迹。发现钟摆每次 摆动都会稍稍偏离原轨迹并发 生旋转。傅科的演示说明地球 是在围绕地轴自转的。在巴黎 的纬度上，钟摆的轨迹是顺时 针方向，30小时一周期。在南 半球，钟摆应是逆时针转动， 而在赤道上将不会转动。在两 极，转动周期是24小时。
物理学中的美，就是一种科学美。 著名物理学家杨振宁先生把物理学之美分为三类：即现 象之美，理论描述之美，理论结构之美。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《审美与人生》题目：物理学中的美姓名学号年级专业学院物理科学与技术学院物理学中的美摘要：物理学在各个科技领域，包括生命科学在内，都有着极其重要的作用，在科技发展进程中物理学是一门常新的科学，犹如一株枝繁叶茂的长青树。
物理学中不仅包含着历史唯物主义和辩证唯物主义的哲理，而且从美学的角度来分析，物理学中又处处洋溢着美的意境。
如果说自然美体现了自然界的现象美，而物理学之美则体现了自然界的内在美，诸如物理学中运用定理、定律、公式、实验、假说等手段所创造的科学美，同样能使人产生神往与迷恋的美感，给人以美的享受。
—代代物理学家对物理学的执着追求与奋力探索，推动了物理学的发展，使之不断焕发出真理的芬芳。
关键词：物理学美学和谐简洁物理学（physics）一词起源于古希腊，拉丁文原意是“自然”。
自公元前七世纪，物理学就以自然哲学的形式从人类的生产劳动中萌芽出来，先后经历了古代物理学、经典物理学、近代物理学和现代物理学四个阶段。
然而物理学在这近三千年的发展历程中却存在着一些起过作用的、科学之外的，并且在一定程度上为非理性的、有价值的动力因素，它们与美学有关。
物理学的美学意义在于它对世界美的反映。
世界是美的，因为世界是一个完美的物质结构，体现出和谐、简洁、统一的形态、秩序、节奏。
它具有为大的力量和美丽的规律。
它不停地运动、变化、发展。
它充满了丰富的、活跃的和生动的美。
物理学的美蕴含着真，并且闪耀着形式美的光辉。
物理学理论的美是有形式的；因为无形式就无内容；没有情感，没有丰富的想像力，任何创造，任何认识都是不可能的。
物理学家是有感情的；物理学家的感情可以激励他们去创造最完美的理论、最完美的成果、最完美的表达。
这样物理学就不仅显示出内容的美、理性的美、逻辑的美；而且还显示出形式的美、情感的美、形象的美。
在物理学理论中，美与真的关系历来为物理学家所重视，并做出过许多有益的探索。
一些物理学家相信，一个具有非常强的美的感性的物理学家所创立的历来最终总可能是真的，在需要对美与真作出选择时，他们宁愿选择美。
过去人们在科学活动中判断科学的真理性时，历来坚持逻辑标准和经验标准；而现在，越来越多的自然科学家提出并探讨了科学真理的美学标准问题。
这样，美学标准就与逻辑标准、经验标准一起，参与了科学真理的检验，使得科学真理中的真与美两个方面紧密的结合起来。
也正是真理的这种美成为了科学家们热衷于探索自然的一种驱动力。
艺术创造是美的创造，科学创造也同样是一种美的创造。
人类认识世界和改造世界的实践活动是一种自由的、自觉的，创造性的活动。
这种活动本身就包含着人类对美的执著追求。
正因为这样，当布鲁诺发展了哥白尼的天体理论提出宇宙是无限的，太阳也是运动的正确猜测时，从泛神论出发认为作为世界灵魂的普遍的世界形式照耀着整个世界，使万物处于这么一个惊人的和谐秩序中，这种普遍的世界形式本身就是内在的艺术家。
被认为可与哥白尼的《天体运行论》想媲美的不朽著作，是康德在前批判时期发表的《自然通史和天体论》；它在僵化的自然观上打开了第一个缺口，否定了牛顿的第一推动的观念，甚至激情满怀地声称，“给我物质，我就能用它造出一个宇宙来”。
这是一种强烈的美的敏感性的创造从动和愿望。
形式杂乱、烦琐又难一自恰的理论称为“木头”，他们凌乱、杂散难以把握。
所以他一生都在追求建立一个他所为的“大理石”的宇宙；一个和谐、简洁、统一的理论。
在广义相对论的引力场方程中，包含引力场的一端是美的，像大理石雕成的；而方程的另一端，包含物质的那一端，仍然是丑的，像木头做的。
物理学家狄拉克充分肯定了爱因斯坦相对论的美学价值，认为信仰这个理论的真正理由就是在于它的本质上的美。
宇宙向人类展现的是一幅无穷无尽的高深莫测的现实图案，人类认识世界的每一次新的发现、发明，都是人类智慧借助抽象的理性形式在实践中的间接反映，亦即理性美的表现。
从物理学的发展历程来看，理论上的每一次进步都标志着人类对自然界认识中的一个里程碑；都是一次理论美的闪光。
牛顿力学理论所概括的是宏观低速运动的规律；爱因斯坦在更高的层次上以光速不变和相对型原理为基础建立了狭义相对论，它反映了宏观高速运动的过程；量子力学揭示了微观低速运动现象，而现代量子场论、相对论量子力学则考察的是微观高速领域。
这些严密优美的理论体系无疑具有真理的性质，又具有审美的意义。
真理性是物理学美的最基本的特点。
它来自事物各部分的和谐秩序，并能为纯粹的理智所理会。
正是这种内在的美给了满足我们感官的五彩缤纷的世界。
没有这一支持，这种易逝如梦的美景是不完善的；因为它们是动摇不定的，甚至难以捉摸。
相反，理智美是完善自恰的。
物理学美的第二个特点是它的间接性。
彭加勒说过，“因为简洁性和深远性二者都是美的，所以我特别原意寻求简单之事实以及深远之事实”。
自然界的表现形式纷繁复杂，甚至杂乱无章，如果把这些现象一一罗列，那就无所谓简洁及简洁美可言了。
物理学的任务不在于描绘或复述这些现象，而在于对它作从表及里的分析和去粗取精的筛选、加工，以揭示事物的本质，在繁杂中概括出一种简洁明了的规律和理论。
在构造一种理论时，目的在于求简洁性的美；公式是物理学简洁性的集中体现。
面对成百上千个杂乱的数字不会有美的感觉，可一看到牛顿的万有引力定律: ；开普勒的行星运行定律: ；麦克斯韦方程组：或是爱因斯坦的质能方程：E=MC2 等等，就会感到一种简洁的快感，这就是简洁性带来的美感。
物理学的第三个特点是它的和谐性和统一性。
自然界本身就是和谐统一的，自然美反映到物理学理论中，就显示出统一与和谐的物理学美的规范。
物理学规律的统一、有序与神秘的和谐、自恰常常使一些物理学家感到狂喜和惊奇。
而物理学家们创造出来的系统的思想所表现的统一与和谐之美又使更多的人感到愉快。
我们可疑在门捷列夫的元素周期表中感到这一体系结构的“诗意”。
在牛顿对天地间运动规律的统一之中；在焦耳迈尔对热功的统一之中；在法拉第、麦克斯韦对电与磁的统一之中；在E=MC2所表示的质能统一之中；在广义相对论的引力、空间、物质的统一之中；我们都会感到一种和谐的满足。
守恒与对称和统一、和谐的观念紧密相连。
守恒和对称会给人一种圆满、完整、均匀的美感。
从阿基米德的杠杆原理到开普勒第二定律表现的角动量守恒，以及动量守恒、能量守恒等，都符合守恒的审美标准。
在数学中，方程与图形的对称处处可见，这也是数学美的重要标志。
中心对称、轴对称、镜像对称等，都是诗人愉悦的形式。
笛卡尔建立的解析几何学是在数学方程与几何图形之间建立的一种对称。
爱因斯坦于1905年提出了具有革命性意义的狭义相对论，从其新思想的来源看，不仅是逻辑的，而且具有美学的性质，是一种对称美的追求。
电磁场的基本方程――麦克斯韦方程组就具有一定程度的优美的数学对称性。
它确定了电荷、电流、电场、磁场的普遍规律与联系，用完美而对称的数学形式奠定了经典电动力学的基础。
对称性原理简单说就是从不同角度看某个事物都是一样的。
在所有这样的对称中，最简单的是左右对称。
例如：从镜子里看左右颠倒了的脸，它都是一样的。
有些事物比人脸有着更大的对称性。
立方体从六个相互垂直的不同方向看，或者颠倒它的左右来看，都是一样的。
球从任何方向来看都是相同的。
这样的对称性千百年来愉悦和激发着艺术家和科学家。
但对称性在物理学中最重要的不在于事物的对称，而是物理定律的对称。
当我们改变观察物理现象的角度时，我们看到的物理定律的形式不会改变，这样的对称性通常称为不变性原理。
不论我们的实验室在什么方向，我们发现的物理定律都有着相同的形式；不论我们面向南方，还是北方，向上还是向下去测量，都不会有什么不同。
应当指出，我这里所说的对称并不是说上与下是一样的，从地球表面向上和向下测量的观察者对下落的物体会作出不同描述，但他们发现的定律却是相同的，物体都是因为大质量的地球的吸引而下落的。
以上我们说的是空间的对称性，现在我们再来看时间的对称性。
不论我们怎样调节时间，物理定律也都有着相同的形式；这并不是说事物不随时间变化，而是说在不同时间和不同地方发现的定律是相同的。
可以想像，如果没有这种对称性，那么在任何一个新的地方，任何一个新的时刻，我们的物理定律都得重新建立。
自然定律的对称性在经典物理学中当然很重要，但更重要的还是在量子力学中。
电子的能量、动量、自旋，除了这些以外，宇宙中的每一个电子都是一样的。
正是电子的这些性质，描述了电子的量子力学波函数在对称变换下的响应。
这使得物质在物理学中失去了中心的地位，留下的只有对称性原理和波函数在对称变换下可能的不同行为方式。
比那些简单的平移或旋转运动更不易觉察的还有时空的对称性。
以不同速度运动的观察者看到的物理定律仍然具有相同的形式不论文明在什么地方做实验，都不会有什么不一样。
这种对称性被称为相对性原理。
在牛顿的经典力学理论中已有了相对性原理的概念；不过牛顿认为相对性原理是理所当然的；而爱因斯坦则把相对性原理与一个实验事实协调起来，即光速不变原理。
他在狭义相对论中把对称性作为一个物理学问题来强调，这标志着现代对称性思想的开始。
在牛顿和爱因斯坦的理论中，观测者的运动都会影响观测者在时空中的位置，两者最重要的差别在于牛顿力学理论是以绝对空间和绝对时间作为理论框架，而运动是相对的。
狭义相对论则是以光速不变原理作为理论框架，而时间和空间是相对的。
在狭义相对论中，说两件事物是同时发生是没有任何意义的。
“美是真理的光辉”这句拉丁格言深刻地反映了美与真之间的内在统一性。
物理学理论的真理性与其形式的对称、和谐、简洁是互为表里的，美的直觉和高超的审美鉴赏力引导着物理学家们去叩开科学真理的大门。
参考文献：[1]杨振宁．美与物理学．文汇报，2001．5．8[2][美]R．瑞斯尼克著，上海师大物理系译．相对论和早期量子论中的基本概念．上海：上海科学技术出版社，1978．11[3]陈筑芳，邹延肃编．物理学史简明教程．北京：北京师范大学出版社，1986．72011年11月18日（学习的目的是增长知识，提高能力，相信一分耕耘一分收获，努力就一定可以获得应有的回报）。