〔關(guān)鍵詞〕 物理學(xué)；理性；美學(xué)；自然規(guī)律

〔中圖分類(lèi)號(hào)〕 Ｇ633.7

〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕 Ｃ

〔文章編號(hào)〕 1004—0463（2007）1１（Ａ）—0052—01

說(shuō)起美，人們常想到的是繪畫(huà)、雕塑、山水風(fēng)光等，這些是直接作用于人的感官使人感受到的美；另一種美則是必須通過(guò)人的感官反映到意識(shí)中去，而這些信息必須經(jīng)過(guò)理性加工才能感覺(jué)到它的美。而物理學(xué)之美體現(xiàn)的就是這后一種理性美，概括來(lái)講物理學(xué)具有以下幾種美。

一、真實(shí)美

從物理學(xué)的研究對(duì)象來(lái)看，它研究的是物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和運(yùn)動(dòng)形式之間的相互關(guān)系，無(wú)論物質(zhì)還是物質(zhì)所具有的運(yùn)動(dòng)規(guī)律都是客觀事實(shí)，不以人的意志為轉(zhuǎn)移，都是真實(shí)的，而“真實(shí)的才是美的”，從物理學(xué)的發(fā)展來(lái)看，也是一個(gè)去偽存真的過(guò)程：從“力是維持運(yùn)動(dòng)的原因”到“力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”，從“波的微粒說(shuō)”到“波的波動(dòng)說(shuō)”再到“波具有波粒二象性”，從“原子不可分”到現(xiàn)在的“夸克理論”等一系列的進(jìn)步，都說(shuō)明人類(lèi)在向真理靠近。而這個(gè)發(fā)展過(guò)程中，物理學(xué)家們那種不畏艱險(xiǎn)、探索真理的精神更是體現(xiàn)一種深層次的美。從物理學(xué)理論建立過(guò)程來(lái)看，也是求真務(wù)實(shí)的過(guò)程。因?yàn)槿魏我粋€(gè)理論的建立都需要經(jīng)過(guò)觀察—實(shí)驗(yàn)—抽象—假說(shuō)—實(shí)踐—理論—實(shí)踐的過(guò)程。而這一過(guò)程中，實(shí)踐的檢驗(yàn)至關(guān)重要。不論理論本身多么完美，提出的人多么權(quán)威，只要經(jīng)受不了實(shí)踐的檢驗(yàn)，就不會(huì)被人們所接受。麥克斯韋電磁場(chǎng)理論可以說(shuō)完美、嚴(yán)密，但如果不是赫茲用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁場(chǎng)的存在，這一理論也不會(huì)被人們所認(rèn)同；而牛頓在當(dāng)時(shí)科學(xué)界的地位可謂無(wú)人與之匹敵，然而他支持的“光的微粒說(shuō)”因?yàn)榕c實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相矛盾而終不被人們采納。

所以物理學(xué)，無(wú)論從研究對(duì)象來(lái)看，還是研究方法、研究過(guò)程都是在追求一種真實(shí)、一種完美。

二、和諧美

自然界本身是一個(gè)和諧統(tǒng)一的整體，支持其運(yùn)行的自然規(guī)律也應(yīng)具有和諧性與統(tǒng)一性。從物理學(xué)的發(fā)展角度來(lái)看，最初的物理知識(shí)是零散的，學(xué)者的研究也是斷斷續(xù)續(xù)的，因此不能成為一門(mén)獨(dú)立的科學(xué)。當(dāng)人們將這些知識(shí)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，發(fā)現(xiàn)了它的共性之后，才建立了物理學(xué)的基礎(chǔ)。而在此之后，又經(jīng)歷了熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)的統(tǒng)一；電、磁規(guī)律的統(tǒng)一；時(shí)間與空間的統(tǒng)一；物質(zhì)與能量的統(tǒng)一；實(shí)物粒子與場(chǎng)的統(tǒng)一等幾次大的綜合與統(tǒng)一，才建立起如今的物理學(xué)大廈。

從物理學(xué)內(nèi)容來(lái)看，則無(wú)一不是在追求一種和諧與統(tǒng)一。牛頓第二定律解決了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系；焦耳測(cè)定了熱功當(dāng)量使人們認(rèn)識(shí)到熱與功的實(shí)質(zhì)并無(wú)差別；愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程將物質(zhì)與能量聯(lián)系在一起。所以物理學(xué)家的工作可以說(shuō)是在發(fā)現(xiàn)自然界中統(tǒng)一的規(guī)律。

三、對(duì)稱(chēng)美

對(duì)稱(chēng)是一種美。物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，而許多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中都有對(duì)稱(chēng)存在。干涉和衍射條紋都是關(guān)于中央亮條紋對(duì)稱(chēng)的；單擺和彈簧振子都以平衡位置為對(duì)稱(chēng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的。當(dāng)學(xué)生觀察到這些現(xiàn)象時(shí)都會(huì)為其體現(xiàn)的規(guī)律而吸引，教師應(yīng)予以引導(dǎo)，讓其感受到這種美。從物質(zhì)結(jié)構(gòu)與組成上來(lái)看，正電荷與負(fù)電荷對(duì)應(yīng)；磁鐵上N極與S極相對(duì)。從物理量上看，有些物理量是矢量，有正負(fù)之區(qū)別。如：向上的力為正，則向下的力就為負(fù)；向左的位移為正則向右的就為負(fù)；加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度取正，減速運(yùn)動(dòng)加速度就取負(fù)。物理學(xué)中這類(lèi)例子還可以舉出許多，所以對(duì)稱(chēng)美在物理學(xué)中有充分的體現(xiàn)。

四、簡(jiǎn)潔美

自然界本身是簡(jiǎn)單的、和諧的，因此研究方法和規(guī)律的表述方式也應(yīng)是簡(jiǎn)單的?？茖W(xué)上正確的東西都是簡(jiǎn)單的?？茖W(xué)家的工作概括來(lái)說(shuō)就是從紛繁復(fù)雜的萬(wàn)千事物中尋找其內(nèi)部存在的簡(jiǎn)單規(guī)律，并用最簡(jiǎn)練的語(yǔ)言、最少的符號(hào)、最簡(jiǎn)單的形式來(lái)表達(dá)知識(shí)。例如：牛頓第二定律F=ma，一個(gè)簡(jiǎn)單的表達(dá)式，解決了人們上千年?duì)幷摰牧εc運(yùn)動(dòng)的關(guān)系問(wèn)題：力與運(yùn)動(dòng)速度并沒(méi)有直接的關(guān)系，所以亞里士多德的“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”的論述是不正確的。愛(ài)因斯坦描述質(zhì)最與能量的關(guān)系時(shí)只用了E=mc2這一關(guān)系式；描述光子能量與頻率的關(guān)系只用了E=hυ。這包含了眾多物理思想與內(nèi)容的規(guī)律，在科學(xué)家的筆下竟只是這么簡(jiǎn)單的幾筆，突出了物理規(guī)律的簡(jiǎn)潔性。

物理學(xué)中包含的大量美學(xué)思想都值得我們?cè)谡n堂教學(xué)中給予充分體現(xiàn)。這樣既可以培養(yǎng)學(xué)生的美學(xué)素養(yǎng)，同時(shí)又可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性，更符合素質(zhì)教育的要求。