物理学中的美教案资料

物理学中的美

《审美与人生》题目：物理学中的美

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学院物理科学与技术学院

物理学中的美

摘要：物理学在各个科技领域，包括生命科学在内，都有着极其重要的作用，在科技发展进程中物理学是一门常新的科学，犹

如一株枝繁叶茂的长青树。物理学中不仅包含着历史唯物主

义和辩证唯物主义的哲理，而且从美学的角度来分析，物理

学中又处处洋溢着美的意境。如果说自然美体现了自然界的

现象美，而物理学之美则体现了自然界的内在美，诸如物理

学中运用定理、定律、公式、实验、假说等手段所创造的科

学美，同样能使人产生神往与迷恋的美感，给人以美的享

受。—代代物理学家对物理学的执着追求与奋力探索，推动

了物理学的发展，使之不断焕发出真理的芬芳。

关键词：物理学美学和谐简洁

物理学（physics）一词起源于古希腊，拉丁文原意是“自然”。自公元前七世纪，物理学就以自然哲学的形式从人类的生产劳动中萌芽出来，先后经历了古代物理学、经典物理学、近代物理学和现代物理学四个阶段。然而物理学在这近三千年的发展历程中却存在着一些起过作用的、科学之外的，并且在一定程度上为非理性的、有价值的动力因素，它们与美学有关。

物理学的美学意义在于它对世界美的反映。世界是美的，因为世界是一个完美的物质结构，体现出和谐、简洁、统一的形态、秩序、节奏。它具有为大的力量和美丽的规律。它不停地运动、变化、发展。它充满了丰富的、活跃的和生动的美。物理学的

美蕴含着真，并且闪耀着形式美的光辉。物理学理论的美是有形式的；因为无形式就无内容；没有情感，没有丰富的想像力，任何创造，任何认识都是不可能的。物理学家是有感情的；物理学家的感情可以激励他们去创造最完美的理论、最完美的成果、最完美的表达。这样物理学就不仅显示出内容的美、理性的美、逻辑的美；而且还显示出形式的美、情感的美、形象的美。

在物理学理论中，美与真的关系历来为物理学家所重视，并做出过许多有益的探索。一些物理学家相信，一个具有非常强的美的感性的物理学家所创立的历来最终总可能是真的，在需要对美与真作出选择时，他们宁愿选择美。过去人们在科学活动中判断科学的真理性时，历来坚持逻辑标准和经验标准；而现在，越来越多的自然科学家提出并探讨了科学真理的美学标准问题。这样，美学标准就与逻辑标准、经验标准一起，参与了科学真理的检验，使得科学真理中的真与美两个方面紧密的结合起来。也正是真理的这种美成为了科学家们热衷于探索自然的一种驱动力。

艺术创造是美的创造，科学创造也同样是一种美的创造。人类认识世界和改造世界的实践活动是一种自由的、自觉的，创造性的活动。这种活动本身就包含着人类对美的执著追求。正因为这样，当布鲁诺发展了哥白尼的天体理论提出宇宙是无限的，太阳也是运动的正确猜测时，从泛神论出发认为作为世界灵魂的普遍的世界形式照耀着整个世界，使万物处于这么一个惊人的和谐秩序中，这种普遍的世界形式本身就是内在的艺术家。被认为可与哥白尼的

《天体运行论》想媲美的不朽著作，是康德在前批判时期发表的《自然通史和天体论》；它在僵化的自然观上打开了第一个缺口，否定了牛顿的第一推动的观念，甚至激情满怀地声称，“给我物质，我就能用它造出一个宇宙来”。这是一种强烈的美的敏感性的创造从动和愿望。

形式杂乱、烦琐又难一自恰的理论称为“木头”，他们凌乱、杂散难以把握。所以他一生都在追求建立一个他所为的“大理石”的宇宙；一个和谐、简洁、统一的理论。在广义相对论的引力场方程中，包含引力场的一端是美的，像大理石雕成的；而方程的另一端，包含物质的那一端，仍然是丑的，像木头做的。物理学家狄拉克充分肯定了爱因斯坦相对论的美学价值，认为信仰这个理论的真正理由就是在于它的本质上的美。

宇宙向人类展现的是一幅无穷无尽的高深莫测的现实图案，人类认识世界的每一次新的发现、发明，都是人类智慧借助抽象的理性形式在实践中的间接反映，亦即理性美的表现。从物理学的发展历程来看，理论上的每一次进步都标志着人类对自然界认识中的一个里程碑；都是一次理论美的闪光。牛顿力学理论所概括的是宏观低速运动的规律；爱因斯坦在更高的层次上以光速不变和相对型原理为基础建立了狭义相对论，它反映了宏观高速运动的过程；量子力学揭示了微观低速运动现象，而现代量子场论、相对论量子力学则考察的是微观高速领域。这些严密优美的理论体系无疑具有真理的性质，又具有审美的意义。