综合教育COMPREHENSIVEEDUCATION浅议物理学中的美赵宇摘要:科学中存在美,物理学中的美主要体现在简单美、奇异美、真理美、对称美、和谐美、统一美等方面,在物理教学中将物理学中的美展现在学生面前,培养学生对物理美的鉴赏力,在物理美的熏陶和探索中造就高素质人才。关键词:物理美科学素质杨振宁在美和理论物理学一文中指出:科学中存在美。自然之美在诗人、作家笔下展现,让人心旷神怡,而源于自然之美的科学美,特别是物理美范畴体系的简单美、奇异美、真理美、对称美、和谐美、统一美等更让人陶醉。物理学是一门闪耀着美的光辉的科学,它的美体现在物理学理论的内容和形式上,也体现在物理学研究的过程中。作为以追求宇宙的和谐为目的的科学,物理学家们在探索自然界物质运动的规律时,无论他们所运用的巧妙的思想方法、他们的勤劳和智慧的结晶简单、和谐的物理理论,还是他们在追求真理的过程中所体现出严谨求实、锲而不舍的科学精神,无不向人们展示科学自身的至美。美是科学的本性之一,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,产生对大自然和对科学由衷热爱的强烈感情,并随着学习的不断深入使这种感情不断升华,进而成长为一个既有较高的科学素养,又有一定审美能力的和谐发展的健全人才,是贯穿物理教学始终的重要任务。物理学中的美可以从以下几方面展现。一、简单美简单美是物理学的重要标志,历代物理学家无不崇尚。牛顿说过:自然界喜欢简单,而不爱以什么多余的原因以夸耀自己。的确,尽管我们面前的物理世界看似纷繁复杂,但它们所遵循的???律却是简单的,物理学家则无不力求用简单的语言来描述它,而物理学也在对简单的追求中逐步发展起来,这样的例子在物理学发展史中不胜枚举。公元2世纪,古希腊天文学家托勒密建立了地球中心的宇宙模型。为了能够说明复杂的天体运动,托勒密不得不在他的模型中增加一系列均轮和本轮,因而使他的宇宙模型复杂不堪。崇尚简单的天文学家哥白尼认为,天体的运动应当是简单的,托勒密的宇宙模型不符合数学原理,因而是不正确的。他从天体运动的简单性出发,而且更精确、更简洁的解释了天体运动的规律,把人类对天体运动的认识引入了科学的轨道。爱因斯坦毕生的心血结晶:质能方程E=mc2,形式十分简单,但内容极其丰富用最精练的语言、最少的符号,提示了奥秘无比的自然规律,称得上是叹为观止的简洁美,而方程中出现的自然界极限速度光速,又在简单之中勾起人们对神秘的无限遐想。开普勒行星运动第三定律:R3T2=常量,其形式如此简单,太阳系中所有行星的运动都符合这一53收稿日期:2005.01.11作者简介:赵宇(1978-),男,河南西平人,大学本科毕业,现任职于河南驻马店教育学院数理系,讲师。第8卷第2期(总第50期)Vol.8No.2GeneralNo.50新疆石油教育学院学报JOURNALOFPETROLEUMEDUCATIONALINSTITUTEOFXINJIANG2005年第2期No.22005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。简单美,这古老的科学美给人以集中、明快感,同时简单性也是一个科学方法论的原则。在美国物理学世界2002年9月刊登了在美国物理学家中作的调查,评出历史上最美丽的物理实验,它们绝大多数由科学家独立完成,采用自制??简单仪器,方法直接,结论清楚。如中学物理教材中伽利略的自由落体实验,牛顿的棱镜分解太阳光、托马斯杨的双缝干涉实验等都是最少的人用最简单的仪器和设备,发现了最根本、最单纯的科学概念,科学的简单美蕴藏其中。二、奇异美日常教学及教材注重物理概念的建立,物理规律的理解和应用,但每一个物理概念的建立,新理论的形成,总包含某种奇异,展现奇异之美,是提高学生创新能力的有效途径。奇异之所以美,首先在于它体现了科学理论中的艺术因素,在本质上是科学审美现象的结晶。单纯的观察、实验事实无论积累了多少,都不能直接地、必然地导出独创性的科学思想,在教材中玻尔氢原子理论中引入了量子概念,由经典物理向外发散,突破连续的概念,神奇的提出量子的设想,从而演进成壮观的量子物理学。物理学史,既是一部探索物质结构???历史,也是一部捕捉奇异美,发展奇异美的历史。1924年,德布罗意向巴黎大学科学院提交了一份令人十分惊奇的博士论文,德布罗意从爱因斯坦光的波粒二象性得到启示,用类比的方法,推广到物质实体,德布罗意的导师郎之万把这篇论文推荐给了爱因斯坦,德布罗意实物粒子和光具有对称性,被爱因斯坦所欣赏,物质波(德布罗意波)的诞生,奇异中体现了科学理论中的艺术因素,本质上是科学审美现象的结晶,是独创性的科学思想。三、真理美真理美是科学美的最基本特征