物理美的丰富内蕴 杨润荣

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1、物理美的丰富内蕴（二）辽宁省铁岭市第三中学杨润荣摘要：物理中蕴含着美，它体现在物理实验和物理现象中。物理实验即展示出人的认识与自然界的和谐美，又实现了人的认识与自然规律的统一破坏后，在更高层次上达到新的和谐统一美。物理现象呈现了愉悦的形式美。物理现象中，有一种最简单最普遍的美，即对称美。关键词：物理实验、物理现象、和谐美、对称美物理中蕴含着美，它体现在物理知识中，体现在物理的研究方法中，体现在科学探索的过程中，体现在物理学家的精神中。一、物理实验美物理实验充分体现新奇美和创造美。伟大的物理学家伽

2、利略成功研究了自由落体运动的规律。最早亚里斯多德认为：物体越重，下落越快。人们一直信奉他的观点。伽利略首先用简单明了的科学推理巧妙地揭示了亚里士多德的理论内部包含的矛盾，并做了著名的比萨斜塔实验，论证了自由落体运动快慢一样。接着他提出假说：自由落体运动是一种简单的变速运动即匀变速运动。他所处的时代，技术比较落后，通过直接测量即时速度来验证物体是否做匀变速运动是不可能的。他先用数学方法推出匀变速运动物体遵循S∝t2的规律，然后设计了一个巧妙实验，论证了不同质量的小球在同一倾角的光滑斜面所做的运动都

3、是匀变速直线运动的加速度随倾角的增大而增大。更巧妙的是伽利略进一步将这些实验结果做了合理的外推，把结论推广到斜面倾角增加到90.的情况，这时小球自由下落，成为自由落体，仍会保持匀变速运动的性质。伽利略对自由落体运动的研究，从巧妙推理、推出假说、数学推导到实验验证的研究方法，对后来的科学研究具有巨大的启蒙作用，开创了研究自然规律的科学方法，即抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法。伽利略的一系列巧妙推理和实验设计，不正充分显现了物理实验的新奇美和创造美吗？在历史上很长一段时间里，人们一直认为光的

4、传播不需要时间。直到十七世纪，物理学家才开始测定光的速度的尝试。早先物理学家测定光速，必须利用很大的距离，用精巧的办法测出很短的时间间隔，得到的结果误差较大。后来迈克尔逊设计了一个十分巧妙的实验，非常准确地测出了光的速度。他选择了两个山峰，测出两山峰间的距离。在第一山峰上安装一个强光源和一个正八棱镜及一个望远镜，另一个山峰安装一面凹透镜和一个平面反射镜，通过调节八面棱镜的转速，测出了光速。爱因斯坦称赞这一实验方法的优美和精湛时说：“迈克尔逊是科学的艺术家。”是的，他的实验装置和方法是美好的，他使

5、用的仪器是普通的，原理是众所周知的，然而得到的结果却是完美的。物理学中的基本常数电子电量e和阿伏加德罗常数N的测定实验，也充分体现了物理实验美。从公式e=F／N(式中F为法拉第恒量)可以看出，在e和N这两个常数的测定中，如果有一个常数有了新的测定数据，另一个数据就要随着变化，二者的数据测定明显地有着互相推动作用。从1865年开始，物理学家们努力测定N，直到1917年密立根用油滴测出了e，得到了当时准确度较高的N。1928年贝克林用X射线法测得了N，反过来又求出了e。他们两人的结果有比较大的差别，

6、物理学家们争相探讨原因。1936年才把两种方法的测量结果，在实验的基础上重新取得一致。可见,物理实验即展示出人的认识与自然界的和谐美，又实现了人的认识与自然规律的统一破坏后，在更高层次上达到新的和谐统一美。当我们步入物理实验室，那些千姿百态的仪器和装置，那些神奇的实验现象和测量结果，总能给人们以形式和内容上直接的美感，把人们带入奇异美妙的思维境界。二、物理现象美美的事物总是赏心悦目的，有色彩线条、形体声响等形式因素构成的美在人们心中引起诸如庄严的、神圣的、活泼的、优美的、苍劲的、热烈的、冷峻的感

7、觉，使人们感受到各种不同形式的美，物理现象呈现了愉悦的形式美。大自然中宇宙万物浩瀚无际、气象万千、五彩缤纷。放大镜下的雪花，呈现了一种晶莹细致的美，电子显微镜下的晶体和分子呈现出奇异多姿的美。由于色散现象形成的彩虹显示出七彩缤纷的美，由于全反射现象产生的海市蜃楼给人以虚无缥缈的梦幻之美。各种乐器由于它们的泛音的多少、泛音的频率和振幅的大小决定了它们具有不同的音色，它们发出的悦耳动听的乐音给人以节奏之美。正负电荷相遇时的闪电驱散黑暗，雷声震耳欲聋；引力作用下的钱塘江潮排山倒海，这两者都给人以惊心动

8、魄之美。行星探测器发回的照片和登月宇航员目击的情景显示出一种寂寞壮观的苍凉之美。氢弹爆炸的壮丽场景闪烁人类智慧的力量之美。物理现象之美，举不胜举。美国女天文物理学家琳达·威廉斯说得好：“天文物理是最美丽的，还有什么比宇宙的诞生更美丽?还有什么比黑洞、多重宇宙和交响共鸣着的宇宙流更美丽?”是啊，不仅天文物理美，微观粒子世界同样美，还有什么比原子中“云深不知处”的电子云更具朦胧美?还有什么比生命之源的“绿色秘密”更具神秘美?还有什么比“生命之梯”DNA回旋曲折的双螺旋结构更具活力美?还有什么比“纳米