理量和物理规律。“对称美”在物理中显而易见。从空间角度看,原子的核式结构、晶体的空间点阵、磁体的两极是对称的;物体的上升下落,圆周运动是对称的;物体的平衡、弹性形变、简谐振动具有对称性;平面镜成像、光与波的反射、电磁场的力线分布更具有对称美。从时间角度看,行星的公转与自转、理想单摆和简谐振动、波的传播都具有时间周期性的对称美。对称性的美学意境引起很多科学家的心驰神往,从伽利略时代开始,物理学家就把追求理论上的对称性作为一种有效的研究手法,并取得了成功。例如牛顿发现万有引力(F=Gm1m2/r2)和库仑的静电力(F=Kq1q2/r2)非常对称;法拉弟受奥斯特“电生磁”现象的启发之后发现了“磁生电”的现象,进一步揭示了电磁联系;后人还发现电场和磁场在规律上有许多惊人的对称关系。
4、新奇美
“新奇”也是物理美的特点。物理学发展到今天,无论是理论方面还是实践方面都是硕果累累,新颖的发明创造和新奇的理论成果层出不穷。象脉冲星、重轻子的发现;蒸汽机、激光器、电子对撞机的发明;牛顿力学理论、麦克斯韦电磁学理论、爱因斯坦相对论的创立等等都是体现新奇美的物理成就。尤其是物理理论提出的是关于自然界的新知识,具有独创和新颖的特点,这正是其审美价值的所在。“新奇之所以被看作是科学美的重要特征,因为它体现了科学理论发现中的艺术因素。”浏览牛顿着作,我们可以体会到他的力学体系理论所包含的新奇和独创魅力。牛顿致力于探索宇宙系统的结构、万物运动的规律。他以惊人的开拓精神和独特的思维方式建立了运动三大定律和万有引力定律,为人类今天对宇宙的认识开辟了道路。伟大的爱因斯坦一生中创立了很多新奇的物理理论,其中“相对论”是新奇美的典范,它富有独创性,开创了物理学的新纪元,成为未来科学发展的理论基础。
三、物理学家的精神美
物理理论的科学美具有很高的审美价值,而物理学家的精神美堪称无价之宝。中学生无论是从哥白尼的故事、爱迪生的发明,或者法拉第的发电机、周光召的原子弹,还是牛顿定律、麦克斯韦方程与爱因斯坦理论都能领略到伟人美的风范。回顾物理学的发展史,可知这座辉煌的殿堂,凝聚了多少人的智慧和心血。其中牛顿和爱因斯坦这两位科学巨人,永远是中学“德育”和“美育”的典范。牛顿(1642—1727):英国物理学家和数学家,是17世纪科学革命的顶峰人物,因发现力学三大定律和万有引力被誉为“科学之父”。爱因斯坦(1879—1955):德国物理学家,被公认为人类历史上最具创造才智的人物之一,他独创的“相对论”家喻户晓,他的一生对人类认识宇宙的贡献是巨大的。物理学家被自然中的新奇吸引,激发奇妙的设想,在壮美奇观中进行智力探险,经历曲折艰辛和生死攸关,通过优美的实验以及科学的推理验证假设,从而得出完美的理论。他们这种艰苦卓越的探索过程所包含的艺术创造与献身科学的精神美是无与伦比的。所有的科学家,都具有伟大的思想和天才的智慧,不馁的精神和高尚的品格。他们给人类留下了丰富的物质和精神财富。科学是美的,创造科学的人更美。
总之,物理现象五彩缤纷,其中有直观亮丽、奇特美妙的自然景观;也有简洁优美、博大精湛的理论科学;还有千古留芳、永不磨灭的艺术足迹。把“物理美”延续下去,我们责无旁贷。
参考文献:
《素质教育全书》,舒达、蒋长好,1997年经济日报出版社出版。
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