物理学中的艺术美

《物理学中的艺术美》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、物理学中的艺术美物理学是研究自然界最基本的物质运动规律的科学，是一们闪耀着美的光辉的学，它的美体现在物理学的内容和形式上，也体现在物理研究的过程屮。几百年来，经过丿力代物理学家的探索和实践，物理学己经建成了一个包括经典和近代物理学在内的宏伟完整的理论体系，这些理论在表述和结构上是那样严谨和完美，它的美是能够反映客观世界本质的科学美，美是科学的本性，也是进行科学研究的方法。因此，用科学美熏陶学生使他们在对真善美的追求中能够对大自然和对科学由衷热爱，并且随着学习的不断深入使这种感情不断深华，进而成长成为一个既有较高的科学素养，又有一定的审美

2、能力的和谐发展的健全人才，是贯穿物理教学始终的垂要任务。物理学的美可以从下面几个方面來展现：一、简约美简约美是物理学的重要标志，简单性也一直是物理学家们长期追求的一个目标。牛顿曾说过：“自然界喜欢简单而不爱以什么多余的原因以夸耀自己爱因斯坦也认为“一切科学的伟大目标，即要从尽可能少的假说或公理出发，通过逻辑的演绎，概括尽可能多的实验事实其著名的质能公式E=mc2就非常深刻的体现了理论的简单美，从形式上看这个公式极其简洁，但是它却深刻的揭示了自然界从宏观到微观的全部物质质量和能量之间的变化规律，而其方程中出现的自然界的极限速度一一光速，乂

3、在简单中勾起人们对自然界的无限遐想。现代的物理学家们已经把简单性原则作为一个重要的方法论思想，因为理论提的越简单，它所设计的事物就越多，使用的范围也就越广，也就越接近真理，越能给人美的感染力。二、和谐美“美是和谐的”是物理学的普遍观点。物理的和谐美主要表现在对称性和不对称性的辨证关系上。自然界和科学都有很多对称性的例子。蝴蝶如果失去其一边的翅膀将无法生存，再比如人体美也要讲究对称，对称美已经自然而然的融入了人们的生活屮，成为一种基本的市美意识。而随着近代物理学的发展，人们发现物理学中的存在着大量的对称现象。物理学中所谓的对称，是指描述客

4、观事物的运动变化的基木规律的对称。比如说成对出现的理论成果就向人们展示了物理学理论的对称美，如作用力和反作用力，正负电荷，正物质和反物质等等。还冇能量守恒，动量守恒，电荷守恒，基本粒子世界中的粒子数守恒及宇称守恒等，无一不与对称性有着密切关系。物理规律的任何一种对称性，必然导致一种守恒规律。所谓对称性就是指物理规律在某种变换下的不变性。物理理论的对称美还常常用数学形式表达出来，因为通过实验和观察得到的结论，都必须应用数学进行抽象、概括和描述。很多时候，物理学成果都被表述成那种简单而优美的数学形式让那些不具备深厚物理学修养的人同样也能够欣

5、赏。正如任何事物都必然具有两重性一样，对称性和不对称性一起表现出了二者在自然界演化过程中的辨证关系，与对称的相比不对称的东西更多。蝴蝶的两只翅膀是对称的但是它却只有一个头和身体，彩虹是美的但是构成它的色彩排列也不呈对称性，假如这世界的一切都是对称的那么这个世界将单调的可怕。“对称性赋予自然界以同意的共性使整个自然界和谐而有序；而对称破缺则给自然界以差异，使自然界有了活力和变化，打破了对称性造成的平衡、静止、单调和不变的秩序，使自然界变的更加多彩多姿，现实世界的存在和演化正是对称性和对称破缺的辨证统一。”在物理学领域从上个世纪60年代开始

6、物理学家们对于不对称性的重要性就开始有了清醒和深刻的认识。最早是李政道和杨振宁首先提出宇称在弱相互作用中可能是不守恒的，后来的物理学家们不仅证实了这一点，还有了许多新的发现，特别是“自发对称破缺”的发现，在弱-电统一理论中起了很大的作用，促成了规范场理论的成功建立。这样“对称破缺思想”作为一种重要方法，开始显示出它的巨大威力和强烈的美感。事实证明，在我们所居住的宇宙里绝大多数的和谐美都存在于对称破缺效应之中。事实上也正是因为冇了对称和不对称的存在，口然界才能够显示出它的丰富、博大、深邃和美丽。三、有序美物理现象和规律在排列上由杂乱到整齐

7、，由无序到有序而且按照一定的规律进行，着就是能够给人以美感的有序性。太阳光透过棱镜形成的连续光谱，晶液凝固形式的空间点阵，太阳与行星的轨道排列，原子内电子的壳层的分布，都体现了外型排列的有序性。有序美最光辉的例子非门捷列夫的元素周期表莫属了。门捷列夫把不同数目的质子和中子结合成各种元素，按照起质子数的多少和化学性质的周期性进行有序的排列，成为了一张表格。而表格上的某处的缺陷则启示人们去发现以使其更完美。人们了解自然以改造自然。反映了自然界秩序的科学理论不仅是美的，它的功能同样也是美好的。随着人们对宇宙秩序的深刻了解，随着一个个科学理论的

8、建立所带來的科学技术上的进步，将不断的改善和美化人类的物质文明和精神生活。四、统一美统一性是理论美的一个重要标准。世界物质的统一性既是唯物主义的哲学命题也是物理学的方法论原理之一，无论牛顿是否认识到了这一点