張益

一、物理現(xiàn)象的自然美

中學物理涉及力、聲、熱、光、電、磁和原子物理等內(nèi)容，物理現(xiàn)象千姿百態(tài)、美妙無窮。如星移斗轉、日夜交替、春秋輪回、物態(tài)互變等自然規(guī)律，因有序而美；光的反射與倒影、折射與海市蜃樓、色散與彩虹、日食和月食都有奇異的美。人類在研究和應用物理方面創(chuàng)造的輝煌成果，是美的精品。蒸汽機、發(fā)電機、激光器、電子對撞機的發(fā)明，步步促進人類生產(chǎn)、生活和高科技的發(fā)展；“阿波羅”登月成功，“嫦娥奔月”的傳說變成了現(xiàn)實美談，“神五神六”暢游太空再次實現(xiàn)人類超載地球之夢；眾多的航天器和衛(wèi)星正在全球通訊、氣象觀測、國防和科研等方面建功立業(yè)；電磁技術、激光技術、能源開發(fā)技術突飛猛進；核電站、太陽能電站的相繼林立充分展示了物理前景無限美好。

二、物理理論的科學美

現(xiàn)代物理學家楊振寧教授說過：“科學中存在美，所有的科學家都有這樣的感覺”。物理學具有簡單、對稱、和諧與新奇方面的科學美感，是“審美者通過理解、想象、邏輯思維所體驗到的美?！?/p>

1.簡單美。愛因斯坦認為評價一個理論美不美的標準是原理上的簡單性。揭示自然規(guī)律，物理學具有高度概括性和簡明美麗的特點。“寧可尋求簡單”是科學家研究物質(zhì)世界的邏輯和手段。在范疇廣泛、現(xiàn)象規(guī)律復雜的物理領域中，物理學家把龐大的物理空間縮小為“場”，把紛繁各異的物質(zhì)稱為“粒子、質(zhì)點”，借助文字和數(shù)學表述其內(nèi)在規(guī)律，充分突出簡單美的觀點。

2.和諧美。和諧是指由于相互之間恰到好處在整體上顯示出的協(xié)調(diào)，它給人以統(tǒng)一、自洽、 對應的美感。科學理論、規(guī)律的簡單形式要與其深廣科學內(nèi)涵和諧統(tǒng)一才美。物理中的和諧美主要體現(xiàn)在物理理論形式與內(nèi)容的統(tǒng)一，各個研究領域理論的協(xié)調(diào)以及物理與其他學科理論和諧方面。牛頓力學被譽為科學美的典范，主要歸功于牛頓定律形式簡單，內(nèi)涵豐富，和諧統(tǒng)一。

3.對稱美。對稱性給人的美感是“圓滿、均衡和協(xié)調(diào)”。人們這樣描述對稱性：若圖形通過某種操作（如時空坐標系的改變，尺度的放大和縮?。┯只氐剿旧?，則這樣的圖形具有對稱性。對稱性的概念應用于物理，研究對象不僅是圖形，還有物理量和物理規(guī)律?！皩ΨQ美”在物理中顯而易見。從空間角度看，原子的核式結構、晶體的空間點陣、磁體的兩極是對稱的；物體的上升下落，圓周運動是對稱的；物體的平衡、彈性形變、簡諧振動具有對稱性；平面鏡成像、光與波的反射、電磁場的力線分布更具有對稱美。從時間角度看，行星的公轉與自轉、理想單擺和簡諧振動、波的傳播都具有時間周期性的對稱美。對稱性的美學意境引起很多科學家的心馳神往，從伽利略時代開始，物理學家就把追求理論上的對稱性作為一種有效的研究手法，并取得了成功。

4.新奇美?！靶缕妗币彩俏锢砻赖奶攸c。物理學發(fā)展到今天，無論是理論方面還是實踐方面都是碩果累累，新穎的發(fā)明創(chuàng)造和新奇的理論成果層出不窮。象脈沖星、重輕子的發(fā)現(xiàn)；蒸汽機、激光器、電子對撞機的發(fā)明；牛頓力學理論、麥克斯韋電磁學理論、愛因斯坦相對論的創(chuàng)立等等都是體現(xiàn)新奇美的物理成就。尤其是物理理論提出的是關于自然界的新知識，具有獨創(chuàng)和新穎的特點，這正是其審美價值的所在?！靶缕嬷员豢醋魇强茖W美的重要特征，因為它體現(xiàn)了科學理論發(fā)現(xiàn)中的藝術因素?！睘g覽牛頓著作，我們可以體會到他的力學體系理論所包含的新奇和獨創(chuàng)魅力。

三、物理學家的精神美

物理理論的科學美具有很高的審美價值，而物理學家的精神美堪稱無價之寶。中學生無論是從哥白尼的故事、愛迪生的發(fā)明，或者法拉第的發(fā)電機、周光召的原子彈，還是牛頓定律、麥克斯韋方程與愛因斯坦理論都能領略到偉人美的風范?；仡櫸锢韺W的發(fā)展史，可知這座輝煌的殿堂，凝聚了多少人的智慧和心血。其中牛頓和愛因斯坦這兩位科學巨人，永遠是中學“德育”和“美育”的典范。牛頓（1642—1727）：英國物理學家和數(shù)學家，是17世紀科學革命的頂峰人物，因發(fā)現(xiàn)力學三大定律和萬有引力被譽為“科學之父”。愛因斯坦（1879—1955）：德國物理學家，被公認為人類歷史上最具創(chuàng)造才智的人物之一，他獨創(chuàng)的“相對論”家喻戶曉，他的一生對人類認識宇宙的貢獻是巨大的。物理學家被自然中的新奇吸引，激發(fā)奇妙的設想，在壯美奇觀中進行智力探險，經(jīng)歷曲折艱辛和生死攸關，通過優(yōu)美的實驗以及科學的推理驗證假設，從而得出完美的理論。他們這種艱苦卓越的探索過程所包含的藝術創(chuàng)造與獻身科學的精神美是無與倫比的。所有的科學家，都具有偉大的思想和天才的智慧，不餒的精神和高尚的品格。他們給人類留下了豐富的物質(zhì)和精神財富?？茖W是美的，創(chuàng)造科學的人更美。