美与物理学
物理学中的美
物理学中的美物理学固然不是美学,但物理学中包含着美。
由于物理学所反映的是自然界丰富多彩的运动形式及规律性,因而它也就同时展现了自然界在结构上的对称、和谐与韵律美。
由于科学理论的首要目的是表达人们发现的自然界中存在的和谐。
所以,我们一眼就能看到这些理论具有美学价值。
对于一个科学理论的成功与否的衡量,事实上就是对它的美学价值的衡量,因为这就是衡量它给原本是混乱的东西带来了多少和谐。
自然科学美的主体成分理性美,是自然界的固有结构与人的认识、人类心灵深处的渴望在本质上的吻合。
它是通过科学的理想化、抽象化,以概念、定理、公式、理论的方式显示出来的。
由历代物理学家所精心雕琢的物理学大厦,可谓是一座辉煌壮丽的科学殿堂。
它集诸种基本形式美与内容美于一体,不仅向人们提供了对物质世界规律性的认识,同时也把一种令人心旷神怡的美景奉献给了人类。
只要步入这个“和谐的宇宙”,就一定能使具有一定科学素养的人领略和体味到这种理性美。
物理学所描述的对象是非常广泛的,因而它的美也在多方面有所体现。
从浩瀚无边的宇宙到微观世界的基本粒子,无不是物理学家的研究对象;从星系到夸克,全部都遵循着基本的物理规律。
结合美学的基本原则以及科学美的评价和判断标准,我们可以从以下几方面来欣赏物理世界的美:物理学中的逻辑简单性;物理定律的内在对称性;物理规律的复杂整体性;物理原理的并协互补性;物理理论的普遍性;物理学中的延伸性。
一个科学理论体系,“首要的是它的前提的简单性”,“唯一事关紧要的是基础的逻辑简单性。
”表达物理规律的语言是数学,而且往往是非常简单的数学。
这也正是一种微妙的美。
2000多年来,“以严格的数学关系来表示自然界一切事物的简单性与和谐性”一直绵延不断地支配着物理学家的头脑,被后人称为“物理学之父”的阿基米德,从数学上证明了杠杆原理、浮力定律等,从而使他的静力学闪烁着数学美的曙光。
哥白尼的日心说体系,由于提供了用圆周运动和匀速运动解释天体现象的最简单、最经济的方案,使得天文学上的测算变得更加容易,并且在他巧妙的构思下,“宇宙里有一种奇妙的对称,轨道的大小与运动都有一定的和谐关系。
美学、物理
物理、美学一、起源物理学(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。
美学是一门既古老又年轻的科学。
从古代到现代,随着人类思维能力的发展和审美领域的扩大,人们开始对审美经验进行思考;于是美学思想便逐步形成。
西方美学思想亦发源于古希腊;但是早期的美学思想大都依附于自然科学,往往是在探究宇宙本源时涉及美的问题。
其代表人物就是柏拉图和亚里士多德。
亚里士多德关于美的理论是建立在对柏拉图唯心主义理式论的批判基础上的,他认为美不存在于超感性的理式世界;美只存在于具体的美的事物中。
物理学固然不是美学,但物理学中包含着美。
物理美应包含三部分:自然物理现象的美;物理创造的美;物理学作为一门科学的美——物理学美。
由于物理学所反映的是自然界丰富多彩的运动形式及规律性,因而它也就同时展现了自然界在结构上的对称、和谐与韵律美。
物理美的主要表现形式是用其具有的性质来表现的,这种表现反映了物理世界、物理学内部的规律性,这就使得这些性质之间具有相互联系,因而没有非常明显的界限,也就是说物理学美蕴涵了简单美,对称美,和谐美的统一二、美、延伸简单深刻美在一个艺术家眼里简单是一种美。
自然现象错综复杂,物理学则力求用简单的方程或定律去概括自然规律,但其反映的内在规律确是非常深刻的。
如能量的转化和守恒定律反映了各种不同形式的能量的转化,牛顿的三大定律更是概括了宏观低速条件下各种机械运动的规律,麦克斯韦电磁方程组将复杂的电磁现象统一其中,爱因斯坦相对论中的基本原理简单凝练,但其中内涵确是丰富而深刻的。
对称守恒美对称是自然界中广泛存在的也是人们很乐于接受的一种美学形式,物理学在对自然的表述中处处显现出了这种对称的美:引力和斥力,“电生磁”与“磁生电”,粒子与反粒子,物质与反物质、圆孔或单缝衍射图样的对称、无限长直导线周围磁场的轴对称等等。
美与物理学【打印】
【教学目的】1、学会用研究和讨论的方法,探究创新精神的内涵。
2.学习科学家孜孜屹屹探求真理的精神,领略科学家石破天惊的创造才能。
【教学重点】了解科学家们孜孜矿务局探求真理的精神,领略到科学家们石破天惊的创造才能,欣赏到物理世界基本结构的非常之美、非常之妙,认识到创新的动力很大程度上来自对美的执着追求【教学难点】学会用研究和讨论的方法,解读文章丰富而深刻的内涵。
【教学方法】讨论法【教学课时】2课时第一课时一、导入课文这篇文章也是谈科学创新的有关问题的。
阅读这篇文章要了解科学家们孜孜探求真理的精神,领略到科学家们石破天惊的创造才能,欣赏到物理世界基本结构的非常之美、非常之妙,认识到创新的动力很大程度上来自对美的执着追求。
文章涉及了物理学方面的一些专业知识,学生在阅读时可能看不懂,但这不妨碍我们理解整篇文章的精髓。
二、预习指导本课的教学以研究和讨论为主。
教师可以先布置一些题目,让学生带着问题去研究教材,去展开讨论。
下边的问题可供参考。
1.科学家的创新精神表现在哪些方面?2.科学家的创新精神以及对美的追求,在科学研究中有什么意义?对我们每个人有什么启示?三、通读课文思考问题1、科学家的风格不同,但可以发现他们的共同之处,风格有何不同,又有何共同之处?2、物理学是美的,它的美表现在哪里呢?3、科学家的创新精神表现在哪些方面?第二课时一、研读讨论(一)科学家的风格不同,但可以发现他们的共同之处,风格有何不同,又有何共同之处?文章从科学家的风格谈起。
"狄拉克的简洁",显示出他最独特的风格,谈他的文章,你会"惊叹他的独创力",又有一种"秋水文章不染尘"的感受。
海森堡的风格是在独创力之中又有一种"朦胧、不清楚"的感觉。
从他们不同的风格中,可以发现他们的共同之处。
那就是他们的独创力以及探求真理的精神。
狄拉克"于1928年以后四年间不顾玻尔、海森堡、泡利等当时的大物理学家的冷嘲热讽,始终坚持他的理论,而最后得到全胜,正合'风骨超常伦…;海森堡1925年夏在"雾中"摸索前进,"开创了一个摸索前进的方向";写出了300年来物理学史上继牛顿《自然哲学的数学原理》以后影响最深远的一篇文章,"引导出了量子力学的发展"。
美与物理学观后感
美与物理学观后感引言美和物理学是两个互不相干的领域,前者涉及我们对事物的审美感受,后者则研究物质、力、运动等自然现象。
然而,在我深入学习物理学的过程中,我发现美和物理学之间存在着一种微妙的联系。
本文将探讨美与物理学之间的关系,并以个人的观后感进行述述。
美学与物理学的联系美学是一门研究审美的学科,而物理学则是一门关于自然界规律的学科。
尽管这两个领域看似没有太多交集,但当我们深入研究物理学,探索自然现象的规律时,我们不禁会对大自然的美丽和奥妙感到惊叹。
对称性与美物理学中的对称性概念是美学中的一个核心要素。
对称性在自然界中无处不在,无论是花朵、水晶、建筑物还是海浪,都呈现出各种形式的对称性。
物理学研究对称性的规律,而这些对称性的存在赋予了自然界独特的美感。
数学与美的奥妙物理学是一门数学工具重要的学科,数学在物理学中扮演着至关重要的角色。
数学的美感来源于它的简洁性、逻辑性和完备性。
而物理学中的数学模型则赋予了我们理解自然界的能力,从而将美学和数学联系在一起。
能量与美的共振物理学研究能量的传递与转化的规律,而美学关注的是物体所散发的能量带来的感受。
当我们欣赏一幅画作或是一首音乐时,我们往往会感受到其中蕴含的能量与情感,这与物理学所研究的能量规律相呼应。
美学和物理学都以能量为基础,它们共同带给我们情感上的满足。
个人观后感在学习物理学的过程中,我深深感受到美和物理学之间的联系。
物理学世界的规律和美学的审美感受并不是完全隔离的,它们相互影响、相互交织,共同构成了世界的奇妙之处。
通过学习物理学,我开始更加注重对自然界的观察和感受。
我发现,大自然中存在着各种形式的对称性,它们展现出一种纯粹而完美的美。
这种美让我感受到自然界的秩序和和谐。
物理学为我打开了一扇数学的大门,让我更加深入地理解了数学的美妙和重要性。
数学的逻辑性和严谨性给了我对事物的抽象思维和分析能力,使我能够更好地理解和欣赏艺术作品中的美。
在我学习物理学时,我也意识到能量的重要性。
《美与物理学》观后感
杨振宁博士是大家熟知的诺贝尔奖金获得者,举世闻名的物理学家。
近三百年来,物理学上留下九个划时代的里程碑般的方程式,涉及十二位科学家。
这十二位科学家至今还健在的就是杨振宁和他的学生密尔斯,而划时代的九个物理方程式中的第九个就是杨振宁和密尔斯的共同场。
如果再考虑杨振宁还有获得诺贝尔奖金的宇宙不守恒定律,那么杨振宁理所当然是当代物理学的泰斗了。
然而,这只是一面,许多人并不知道杨振宁对音乐、诗歌、绘画等艺术方面也有极高的造诣。
这篇妙笔生花的《美与物理学》,虽然是管中窥豹,但确实可以让我们领略他在人文素质方面的风采。
本世纪初,是物理学界人才荟萃,群英辈出的年代,是一个窥视宇宙奥秘翻天覆地的创新年代。
不仅涌现一批著名的物理学家,而且都有鲜明的个性与风格,比如狄拉克。
杨振宁博士一直想把他的风格写给文、史、艺术方面的朋友们看,但不知如何下笔。
一次偶然看到香港大众报上的一篇文章,其中引用了高适《答侯少府》的两句诗:“性灵出万象,风骨超常伦”,觉得非常高兴,认为用这两句话来描述狄拉克方程和反粒子理论再合适不过了,于是写了这篇文章。
他在这篇文章中指出,每个科学家的研究都是有风格的,正如一位音乐家听到几个音节后,就能辨认出莫扎特、贝多芬或舒伯特的音乐。
同样,一位数学家或物理学家也能在读了数页文字后辨认出柯西、高斯、雅可比或克尔期豪夫的工作。
这是因为,他以物理学为例,物理学的原理有它的结构。
这个结构有它的美和妙的地方。
而各个物理学工作者,对于这个结构不同的美和妙的地方,有不同的感觉。
所以,他会形成自己的风格。
从这个观点出发,他认为狄拉克的文章有一种“秋水文章不染尘”的清新,有一种充满数学的简洁美和逻辑美,“独抒性灵,不拘格套”是他的风格。
而海森伯的文章有惊人的独创性,但朦胧有渣滓。
因为狄拉克的灵感来自对数学美的直觉欣赏,而海森伯的灵感来自实验物理和唯象物理。
他认为牛顿的运动方程、麦克斯韦方程、爱因斯坦狭义与广义相对论方程、狄拉克方程、海森伯方程和其他五、六个方程是物理学理论架构的骨干,可以说它们是造物者的诗篇。
美与物理观后感
美与物理学观后感《美与物理学》是一部非常优秀的影片,它给了我们一个全新的视角,以物理学的眼镜去审视美。
通过一系列精彩的切入物理学中的八大基本力,从结构性、动态性、空间性、层次性等几个角度,让观众深入到物理学概念之中,从中获得更加宏观的视角去发现世界的魅力。
影片中首先介绍了物理学的基本概念,包括斥力、引力、动量守恒、能量守恒、物质的性质以及它的物理特性,并深入到物理学的每一个角落,从宇宙的无穷尽头,到蚁群的众多智慧,再到地球上每一处细微的美。
从这些宏观与微观之间的相互关系,我们能够发现物理学的神奇与美丽。
由于物理学研究的范围如此广泛,影片最后提出,物理学的最终挑战是发现物理学的普遍原理,即解决象征智慧和自然之间最大的不解之谜:为什么物理学律如此坚强,能够以这么准确的方式世界的一切?通过影片的解说,我们可以看到,美与物理学的关系是十分微妙的,它能够从物理学研究中提炼出美的精髓,从而帮助我们更好地发现世界美妙的另外一面。
同时也让我们重新审视物理学,从物理学的角度能够发现大自然隐藏的一些细节,看到一切都是多么精巧与美妙。
《美与物理学》这部影片对于我们对物理学与美的理解起到了重要作用,它能够让我们用物理学的角度去审视美,而不是仅仅看到美的表面,让我们能够更好的理解与欣赏大自然的美。
另外,它也引起了我们对物理学的兴趣,看到了物理学的精妙与神奇,令我们对物理学有了更深入的认识。
总的来说,《美与物理学》是一部具有里程碑意义的影片,它能够让我们从物理学的视角去看待美,同时也使我们更好地理解物理学,从而开始探索普遍原理,也让我们走进了一个全新的领域,去探索它的真正意义与价值。
因此,我非常感谢《美与物理学》这样的影片,让我们对物理学的理解有了新的改变,让我们有机会从物理学的角度去发现世界的魅力。
观看美与物理学并给出1000字观后感作文
观看美与物理学并给出1000字观后感作文After watching "Beauty and Physics", I was deeply inspired by the intricate connection between beauty and physics that exists in our world. The documentary explored various aspects of beauty, from art and nature to the underlying scientific principles that govern them. It shed light on how physics plays a fundamental role in shaping our perception of beauty.观看完《美与物理学》之后,我深受其中关于美与物理学之间密切关联的启迪。
这部纪录片探索了美的各个方面,从艺术和自然到潜在影响它们的科学原理。
它揭示了物理学在塑造我们对美的认知中起着根本性的作用。
The documentary emphasized how principles such as symmetry and proportion, which are derived from physics, influence our perception of aesthetics. Seeing examples from architecture, fashion, and even human faces, I realized how these mathematical concepts play a crucial role in creating beauty. For instance, buildings with symmetrical designsexude elegance and harmony, while faces with well-proportioned features appear more attractive.该纪录片强调了来自物理学的对称性和比例等原则如何影响我们对审美的认知。
物理中的美学
物理与美学美的内涵是对能引起人们美感的客观事物的共同本质属性的抽象概括,其本质是审美客体合目的性和合规律性的统一。
美的存在是客观事物的一种表现,我们能够认识美的规律,按照美的规律去创造美。
而物理学是一门揭示物质存在与运动规律的自然科学。
它科学地揭示了自然规律,同时也展示了自然、人类与科学的艺术魅力。
物理中有自然的美,也有科学和艺术的美:第一,狭义的物理世界是自然界的一部分,这部分物理世界具有的美也是自然美的一个组成部分。
第二,人造的物理世界是人类发挥了自己的主观能动性,以美的规律创造的物理世界,比如激光、无线电、计算机、超导、航天飞机等以及为了重复和模拟自然现象而创造的实验条件,这一部分是物理学对人类提供的不朽的物质财富,它所产生的美感是自然美所不能包含的;第三,物理学是人类为研究物理世界而创造的一门科学,它是人类认识世界、改造自然的智慧结晶。
而科学的本质是“真、善、美”,这种科学美,历来为科学大师所推崇,法国数学家彭加勒曾说:“一个名符其实的科学家,尤其是数学家,他在自己的工作中体验到和艺术家一样的印象。
他的乐趣和艺术家的乐趣具有同样的性质,是同样伟大的东西。
”这种科学美在物理学中表现尤为明显,物理学所揭示的真理就是真与美的统一。
物理美学除了具备科学美普遍的特征外,还有自己独有的一些特性。
物理美是属理性的美。
物理美应包含三部分:(1)自然物理现象的美;(2)物理创造的美;(3)物理学作为一门科学的美—物理学美。
1.物理现象的自然美物理涉及力、声、热、光、电、磁和原子物理等内容,物理现象千姿百态、美妙无穷。
如星移斗转、日夜交替、春秋轮回、物态互变等自然规律,因有序而美;光的反射与倒影、折射与海市蜃楼、色散与彩虹、日食和月食都有奇异的美。
人类在研究和应用物理方面创造的辉煌成果,是美的精品。
蒸汽机、发电机、激光器、电子对撞机的发明,步步促进人类生产、生活和高科技的发展;众多的航天器和卫星正在全球通讯、气象观测、国防和科研等方面建功立业;电磁技术、激光技术、能源开发技术突飞猛进;核电站、太阳能电站的相继林立充分展示了物理前景无限美好。
美与物理学读后感
美与物理学读后感物理学是一门研究自然界中各种现象和规律的科学,它涉及到宇宙中所有的物质和能量,包括运动、力、热、光、声、电磁现象等。
而美是一种对人类感官的愉悦和享受,是一种审美的体验。
这两者看似毫不相关,但在我最近的阅读中,我发现了它们之间的奇妙联系。
在物理学中,我们学习了很多关于光的知识。
光是一种电磁波,它对我们的视觉产生了影响。
我们所看到的颜色、亮度、透明度等都是由光的特性决定的。
在物理学中,我们学习了光的折射、反射、色散等现象,这些现象在我们的日常生活中无处不在。
而这些现象也正是美的基础。
当光线穿过水晶玻璃,折射出五彩斑斓的光芒;当光线反射在湖面上,形成美丽的倒影;当光线穿过彩色的玻璃,产生绚丽的色彩。
这些都是物理学中光的特性所带来的美的表现。
此外,在物理学中,我们还学习了声音的传播和共振现象。
声音是一种机械波,它通过空气的振动传播到我们的耳朵中,产生听觉的感受。
而音乐正是声音的美的表现。
音符的高低、音量的大小、音色的变化,都是由声音的物理特性所决定的。
在音乐中,我们可以感受到音乐家们通过对声音的掌控和运用,创造出了美妙的乐曲,带给我们愉悦和享受。
物理学还涉及到了力的作用和运动的规律。
在自然界中,一切都在不断地运动着。
从微观的原子分子到宏观的星球行星,都在遵循着物理学的规律运动着。
而这种运动也正是我们所见到的美的表现。
在自然中,我们可以看到树木摇曳的舞姿、瀑布飞流的奔腾、星空中行星的轨迹,这些都是物理学中运动规律的体现。
而这种运动所带来的美,让我们感受到了自然的力量和魅力。
通过对物理学的学习,我深刻地体会到了美与物理学之间的联系。
物理学不仅仅是一门严谨的科学,它也是一门充满美的科学。
在物理学中,我们可以看到自然界中无穷无尽的美,感受到自然界中的神奇和奇妙。
通过对物理学的学习,我们可以更深刻地理解自然界的美,更加珍惜自然界的美。
因此,我对物理学的热爱也更加深厚了。
希望在未来的学习和工作中,我能够更加深入地探索物理学的奥秘,感受到更多来自自然界的美的魅力。
世纪大讲堂美与物理观后感
世纪大讲堂美与物理观后感一开始啊,我想着物理和美,这俩能有啥大关系?物理在我印象里就是那些复杂的公式、难懂的理论,什么牛顿定律啦,爱因斯坦相对论啦,感觉离生活中的美老远了。
可是这个节目就像一个神奇的魔法师,一下子把这两者之间那神秘的联系给揭开了。
节目里提到物理学中的对称美,哇塞,这可太酷了。
就像我们看到的雪花,每一片雪花都有着精致的对称结构,而在物理世界里,很多微观粒子的性质也有着这种对称的美妙之处。
我当时就想,大自然可真是个鬼斧神工的艺术家啊,它在创造微观世界的时候,居然也遵循着这种像艺术品一样的对称法则。
这让我对物理一下子就有了新的认识,原来物理不是那些干巴巴的数字和符号,它背后隐藏着大自然的美学密码呢。
还有啊,物理学家们对美的追求就像是一群执着的探险家在寻找宝藏。
他们不是仅仅满足于找到一个答案,而是要找到那个最美的答案。
就像爱因斯坦,他提出相对论的时候,不仅仅是为了解决当时物理界的一些难题,也是因为相对论在他眼里是一种简洁而又美妙的理论。
这种对美的执着追求,真的有点像诗人追求最美的诗句一样浪漫。
我以前觉得物理学家都是那种整天埋头在实验室里,对着仪器皱眉头的严肃形象,现在看来,他们的内心充满了对美的向往,和艺术家也没差多少嘛。
从这个节目里我还感受到,美与物理的关系就像是一面镜子的两面。
美可以引导物理学家去探索物理世界的奥秘,而物理的发现又反过来让我们看到更多大自然中隐藏的美。
这就好比你在森林里看到了一只漂亮的蝴蝶,然后你好奇它为什么这么美,于是你开始研究它的翅膀结构、飞行原理等等,最后你发现这背后有着一套复杂而又有序的生物物理知识。
这个过程就像是一场奇妙的冒险,美是那个引诱你踏上冒险之旅的魔法钥匙。
而且啊,这个节目讲得特别通俗易懂。
主持人和嘉宾就像是两个老朋友在聊天一样,把那些高深的物理知识和美学概念讲得绘声绘色。
没有那些让人听得云里雾里的专业术语大轰炸,就算像我这样物理知识半吊子的人也能跟着他们的思路一路走下去,还能时不时地发出“哦,原来是这样啊”的感叹。
美与物理学
美与物理学杨振宁【教学目标】知识目标:学会用研究和讨论的方法,解读文章丰富而深刻的内涵。
能力目标:学会用研究和讨论的方法,探究创新精神的内涵。
德育目标:学习科学家孜孜矻矻探求真理的精神,领略科学家石破天惊的创造才能。
【教学重点】1、学会用研究和讨论的方法,探究创新精神的内涵。
2、学习科学家孜孜矻矻探求真理的精神,领略科学家石破天惊的创造才能。
【教学难点】对课文中一些高科技名词、概念的理解。
【教学方法】这篇文章也是谈科学创新的有关问题的。
阅读这篇文章要了解科学家们孜孜矻矻探求真理的精神,领略科学家石破天惊的创造才能,欣赏到物理世界基本结构的非常之美、非常之妙,认识到创新的动力很大程度上来自对美的执着追求。
【课时安排】二课时。
【板书设计】【教学步骤】第一课时【教学要点】1、了解讲话稿的特点。
2、介绍作者,写作背景。
3、整体感知,理清文章的思路。
【教学过程】一、导语设计这篇文章也是谈科学创新的有关问题的。
阅读这篇文章要了解科学家们孜孜矻矻探求真理的精神,领略科学家石破天惊的创造才能,欣赏到物理世界基本结构的非常之美、非常之妙,认识到创新的动力很大程度上来自对美的执着追求。
(板书文题)二、作者简介杨振宁,西南联大毕业,美国芝加哥大学数学博士,历任美国普林斯顿研究所研究教授,现任美国石溪大学理论研究所所长。
安徽省合肥县人,民国十一年八月二十二日出生。
一九二八年就读厦门国小、一九三三年就读北平崇德中学、一九三八年插班昆明昆万中学高中二年级、一九四二年西南联大毕业、一九四四年西南联大研究所毕业、一九四五年在西南联大附中教学后赴美、一九四八年夏完成芝加哥大学博士学位一九四九年秋天普林斯顿大学研究、一九五七年获诺贝尔物理奖、一九五八年当选中央研究院院士、一九六五年应纽约州立大学校长托尔邀请筹备创立石溪分校研究部门、一九六六年离普林斯顿赴纽约州立大学石溪分校主持物理研究所,担任教授至今。
杨氏于一九三八年以高二的同等学历,考取当时由清华、北大、南开三个大学合并的西南联大的化学系,后来改念物理系。
物理之美与美的物理教学
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美
的
物
理
教
学
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美 的 物 理 教 学
(4) 从研究法上去体现 )
如: ①平抛运动与电场中带电粒子的运动均可采用 合成、分解法去研究; 合成、分解法去研究; ②人造卫星绕地球的运动,电场中电子绕核作 人造卫星绕地球的运动, 圆周运动等都可用相同的研究方法; 圆周运动等都可用相同的研究方法; ③在解题方法上,有整体法与隔离法的统一; 在解题方法上,有整体法与隔离法的统一; 综合法与分析法的统一等。 综合法与分析法的统一等。
的
◎ ◎ ◎ 物 理 之 美 ◎ ◎ ◎
5.艺术美 .
如果说艺术创造美,那么物理也在创造着艺术, 如果说艺术创造美,那么物理也在创造着艺术, 它为艺术的创造提供必要的物质基础和一定的 理论依据。 理论依据。各种乐器之所以具有不同的音色和 韵律,其中物理学的贡献是很大的, 韵律,其中物理学的贡献是很大的,尤其是电 子乐器和各种音响设备的出现, 子乐器和各种音响设备的出现,更能体现这一 绘画艺术中色彩的搭配更是离不开物理: 点。绘画艺术中色彩的搭配更是离不开物理: 现 画 物理学中 律创 造艺术 的 , 彩 , ,更是离不开 一 现 一 体物体 这 能 以 艺术美 的 。
二、物理之美的几种形式
1、新奇美; 、新奇美; 2、简洁美; 、简洁美; 3、统一美; 、统一美; 4、和谐美; 、和谐美; 5、艺术美; 、艺术美; 6、适用美。 、适用美。
◎ ◎ ◎ 物 理 之 美 ◎ ◎ ◎
1、新奇美 、
科学把独创性定义为一种最高的价值, 科学把独创性定义为一种最高的价值, 因为只有通过具有独创性的科学研究成果, 因为只有通过具有独创性的科学研究成果, 科学才能进步。 科学才能进步。独创性的理论成果给人以 新奇美。当我们初次接触到相对论(提出 新奇美。当我们初次接触到相对论( 时间和空间的相对性” 了“时间和空间的相对性”、“四维时 空间” 空”、“ 空间” 新的 。 、 学( 学( 、 的 理科学 、 理论 ( 最 时, 有 种美 。
物理与美
物理与美——论物理中美的存在物理学作为自然科学的基础学科之一,其中蕴含的科学知识不言而喻,可是物理中却有许多美学的知识。
这似乎可以说明,美是无处不在的,更说明,物理不仅仅是可以传达科学知识的学科,更是一个充满魅力的学科。
物理学不是美学,但物理学中包含着美。
首先从物理学的内容来看:物理学所反映的是自然界丰富多采的运动形式及规律,因而它展现的内容就是自然界的美。
科学探索的任务就是发现和解释自然界的本质,物理学家们探索物理规律的同时也在探求自然的美,其首要目的是表达人们发现的自然界中存在的美。
只是它研究的美是深层次的美,不象看一个人漂亮与否那么简单。
其次从物理学的研究方法来看:物理学家研究物质运动最基本、最普遍的规律,物质的结构及其相互作用时,正是运用观察、实验、物理思维等物理手段寻找客观世界的规律。
这种求真求实的态度,正是求美的态度,许多物理学家都深信正确的物理理论必然是美的,真和美是统一的。
西方的物理学家们一直相信一句话:上帝只会用美的方程来设计宇宙,这无一不说明了物理与美的不可分离。
而作为自然学科的物理,审美已经成为其理论研究的驱动力之一,诺贝尔物理学奖获得者杨振宁先生在清华大学90华诞时说到:“每一个画家、音乐家、作家都有他自己独特的风格,也许有人会以为,科学与文艺不同,科学是研究事实的,事实就是事实,什么叫做风格,要讨论这一点,让我们拿物理学来讲,物理学的原理有它的结构,这个结构有它的美跟妙的地方,而各个物理学工作者对于这个结构的不同的美跟妙的地方的感受,有不同的了解,因为大家有不同的感受,所以每一个工作者就会发展他自己独特的研究方向跟研究方法,也就是说他会形成他自己的风格。
”这也证明了物理与美有着不可分离的关系。
自然界是美的,千百年来,无数的物理学家披荆斩棘,为我们开辟一条绚丽的真理之路更是美的,可以说每个伟大的发现、发明都是这条路上的美丽风景。
然而物理的美还包括物理自身的美。
物理学中常见的几种美包括简洁美、对称美、统一美等等。
美与物理学
2、物理学是美的,它的美表现在哪里呢? 、物理学是美的,它的美表现在哪里呢? 物理学是从表面向深层发展的, 物理学是从表面向深层发展的,表面 有表面的结构,有表面的美。 有表面的结构,有表面的美。 有了这许许多多科学家这种对美的执 着的追求, 着的追求,才能一步步地发现更深层次的 美。 就如对"虹 的认识 就如对 虹"的认识
也译作“迪拉克” 也译作“迪拉克”,(19021984)是英国物理学家。 )是英国物理学家。 1902年8月8日诞生在英格兰 年 月 日诞生在英格兰 布里斯托尔。 布里斯托尔。量子力学的创 始人之一。 始人之一。 狄拉克对物理学 的主要贡献是发展了量子力 学,提出了著名的狄拉克方 程,并且从理论上预言了正 电子的存在。 电子的存在。狄拉克青年时 代正好是原子物理学实验积 累了大量材料、 累了大量材料、量子理论处 于急剧变革的时代。 于急剧变革的时代。
海森堡,德国物理学家。 海森堡,德国物理学家。 1901年12月5日生于维尔兹 年 月 日生于维尔兹 堡,1976年2月1日卒于慕尼 年 月 日卒于慕尼 年在慕尼黑大学A. 黑。1923年在慕尼黑大学 年在慕尼黑大学 索末菲的指导下获博士学位, 索末菲的指导下获博士学位, 同年赴格丁根随N.玻尔研究 玻尔研究3 同年赴格丁根随N.玻尔研究3 年。1927~1941年任莱比锡 ~ 年任莱比锡 大学教授。 大学教授。1942~1945年任 ~ 年任 柏林威廉物理研究所所长。 柏林威廉物理研究所所长。 第二次世界大战后任普朗克 物理和天体物理研究所所长。 物理和天体物理研究所所长。
“狄拉克的简洁”,显示出他最独特的风格, 狄拉克的简洁” 显示出他最独特的风格, 谈他的文章,你会“惊叹他的独创力” 谈他的文章,你会“惊叹他的独创力”,又有一种 秋水文章不染尘”的感受。 “秋水文章不染尘”的感受。 朦胧、 海森堡的风格是在独创力之中又有一种"朦胧 海森堡的风格是在独创力之中又有一种"朦胧、不清 的感觉。 楚"的感觉。 的感觉 从他们不同的风格中, 从他们不同的风格中,可以发现他们的共同之 那就是他们的独创力以及探求真理的精神。 处。那就是他们的独创力以及探求真理的精神。他 们创新的动力很大程度上来自于对美的执着追求, 们创新的动力很大程度上来自于对美的执着追求, 就是他们对那一个领域里的美和妙有更高的判断能 力和更大的喜爱。 力和更大的喜爱。
美与物理学
美与物理学杨振宁19世纪物理学的三项最高成就是热力学、电磁学与统计力学。
其中统计力学奠基于麦克斯韦、波尔兹曼与吉卜斯的工作。
波尔兹曼曾经说过:一位音乐家在听到几个音节后,即能辨认出莫扎特、贝多芬或舒伯特的音乐。
同样,一位数学家或物理学家也能在读了数页文字后辨认出柯西、高斯、雅科比、亥姆霍兹或克尔基霍夫的工作。
对于他的这一段话也许有人会发生疑问:科学是研究事实的,事实就是事实,哪里会有什么风格?关于这一点我曾经有过如下的讨论:让我们拿物理学来讲吧。
物理学的原理有它的结构。
这个结构有它的美和妙的地方。
而各个物理学工作者,对于这个结构的不同的美和妙的地方,有不同的感受。
因为大家有不同的感受,所以每位工作者就会发展他自己独特的研究方向和研究方法。
也就是说他会形成他自己的风格。
今天,我的演讲就是要尝试阐述上面这一段话。
我们先从两位著名物理学家的风格讲起。
狄拉克的简洁狄拉克狄拉克是20世纪一位大物理学家。
关于他的故事很多。
譬如:有一次狄拉克在普林斯顿大学演讲。
演讲完毕,一位听众站起来说:“我有一个问题请回答:我不懂怎么可以从公式(2)推导出来公式(5)。
”狄拉克不答。
主持者说:“狄拉克教授,请回答他的问题。
”狄拉克说:“他并没有问问题,只说了一句话。
”这个故事所以流传极广是因为它确实描述了狄拉克的一个特点:话不多,而其内含有简单、直接、原始的逻辑性。
一旦抓住了他独特的、别人想不到的逻辑,他的文章读起来便很通顺,就像“秋水文章不染尘”,没有任何渣滓,直达深处,直达宇宙的奥秘。
狄拉克最了不得的工作是1928年发表的两篇短文,写下了狄拉克方程:狄拉克方程这个简单的方程式是惊天动地的成就,是划时代的里程碑:它对原子结构及分子结构都给予了新的层面和新的极准确的理解。
没有这个方程,就没有今天的原子、分子物理学与化学。
没有狄拉克引进的观念就不会有今天医院里通用的核磁共振成像技术,不过此项技术实在只是狄拉克方程的一项极小的应用。
杨振宁美与物理学读后感
杨振宁美与物理学读后感篇一杨振宁美与物理学读后感最近读了杨振宁先生关于美与物理学的论述,真的是让我感触颇深啊!说真的,一开始我以为这会是那种特别枯燥、让人昏昏欲睡的学术文章。
但没想到,读着读着,我居然被深深吸引了!也许是杨振宁先生的语言魅力,也许是物理学中隐藏的美让我惊叹不已。
在文中,杨振宁先生用他那深入浅出的方式,讲述了物理学中的美。
这让我这个原本对物理学没啥兴趣的人,都开始觉得物理学好像也没那么可怕啦!就像他说的,物理学中的对称美,那简直就是一种神奇的存在。
我就在想,难道这就是大自然的“时尚密码”?是不是大自然也在追求美,所以才有了这些让人惊叹的对称现象?还有啊,他提到的简洁美,我觉得这可能是物理学最迷人的地方之一。
谁能想到,那么复杂的世界,居然能用几个简洁的公式和定律来描述?这难道不是一种奇迹吗?我不禁反问自己,如果没有这些简洁的理论,我们又该如何去理解这个纷繁复杂的世界呢?不过,读的过程中我也有点纠结。
也许物理学的美并不是每个人都能欣赏和理解的,那这是不是一种遗憾呢?我觉得可能是吧。
但又一想,就算我们不能完全理解,能稍微感受一下那种美,不也挺好的吗?总之,读完这篇文章,我对物理学的看法真的改变了好多。
我觉得,以后我可能会更愿意去探索物理学中的那些奇妙之处,说不定还能发现属于自己的“美”呢!篇二杨振宁美与物理学读后感嘿,朋友们!我刚读完杨振宁先生写的美与物理学,心里那叫一个五味杂陈!刚开始读的时候,我心里还嘀咕:“物理学能有啥美?不就是一堆公式和实验嘛!”可随着深入阅读,我发现我大错特错啦!杨振宁先生说物理学中的对称美,就像是上帝精心设计的一样。
我就在想,这上帝得有多厉害,才能设计出这么精妙的东西?难道他也是个“超级设计师”?比如说牛顿定律,简单几个式子就能解释万物的运动,这难道不是一种极致的简洁美吗?也许这就是物理学的魅力所在,看似复杂的世界,背后却有着如此简洁的规律。
但我又在想,我们普通人能真正感受到这种美吗?可能对于那些物理学家来说,这是他们的宝藏,但对于我们这些门外汉,是不是有点遥不可及呢?不过,就算我们不能像专业人士那样深刻理解,偶尔能窥探到一点皮毛,是不是也能让我们的生活变得更有趣呢?还有啊,物理学中的那些实验和发现,有时候感觉就像是一场刺激的冒险。
美与物理学
美与物理学
物理学是关于研究物质的性质和其空间和时间之间的关系的科学,它深刻地影响着我们的世界,从人类的宇宙观到细微的生活习惯。
尽管它可能不会让我们赞叹,但它仍然是一个令人兴奋的课程,可以让我们更深入地理解这个世界,并受益于它。
同样,美也是一个深刻影响着我们的世界的概念。
美不仅体现在物质上,也体现在人们心中。
美可以定义为某种形式或模式以及其表现形式的完美结合,例如音乐和艺术。
当可以看到物质世界中的美时,例如某些全息图,我们就可以看到物质世界与无形的美的相互作用。
在讨论美和物理学的关系时,首先应该提到的是它们之间的显而易见的联系:物理学是解释物质世界的科学,而美是物质的形式完美结合的一种表现形式,这两者之间具有明显的联系。
其次,如果说美是学习物理学的动力,那么物理学也可以提供美一种更为深刻的理解。
显而易见的例子是观察宇宙,从星空到星球,每一个都受物理学的规律所驱动,这驱使人们欣赏它们的美,也让我们对形成它们的物理现象有更深的理解。
此外,物理学也有一些无法被可视化为审美之美的研究结果,如各种定律,例如牛顿力学,以及较新的研究成果,如量子力学。
物理学家不仅要研究它们,而且要在理解它们的运作机制上努力,最终使其形成可用于实践的定则。
因此,他们对物理学中的理论进行深入的研究并追求其精确性,是为了让形式确立,并使研究成果更加完善。
最后,可以说,没有美,人类的宇宙观就不会有太多的赞叹,更
不用说这是物理学这门学生研究的最深奥的部分,但是,如果没有物理学,我们依然可能会赞叹美的本质,但对它的理解却受到了限制。
因此,美与物理学完全可以被认为是相互交织的基本概念,他们相互包容并深深地影响着我们看待世界的方式。
美与物理学ppt课件
• “性灵出万象,风骨超 常伦”出处?反映了哪 位科学家的风格?
• 高适《答侯少府》
•狄拉克
• 本文的语言特点:
•深入浅出,优美生动。
• 重点阅读51页(1925年夏天--• 这一部分最后)思考: • 顺便点出周培源这一博士后 • 得乒乓冠军,意在说明什么?
• 中国人并不比外国人差
• “朦胧”一词在文中的含义是什么?
• 不可以
• 因为事物是不断发展的, 科学研究是无止境的。
1978年7月30日,邓 颖超会见原国民党高 级将领杜聿明(前左 二)和夫人曹秀清 (前右二)、女婿杨 振宁(前右一)、女 儿杜致礼(前左一)。
• 思路不清楚,有渣滓。
• 最后一段,作者用对比 • 的写法,写出海森堡和 • 狄拉克文章的异同,试 • 分析 • 同:都具有令人惊叹的 • 独创力 • 异: • 狄的文章“完美”,一切到了尽头,似乎
不需要发展。 • 海的文章朦胧,需要进行发展。
• “狄拉克的文章似乎把一 切都发展到了尽头,没 有什么再可以做下去的 了”一句中“似乎”可 不可以去掉?
• 毕业院校:西南联大,美国芝加哥大学主 要成就:1957年获得了诺贝尔物理学奖代
表作品:《对弱相互作用中宇称守恒的质 疑》
背景:2001年清华大学建校90周年,杨振 宁以《美与物理学》为题,作首场报告。
• 文体:演讲稿
• 物理学的美主要表现在 • 哪里? • 1、表面的美 • 2、深一层的美 • 3、极深层的理论架构美
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美与物理学杨振宁杨振宁,当代物理学大师,在基本粒子理论和统计力学方面都曾作出许多卓越贡献。
他在1956年和李政道共同提出在弱衰变过程中宇称性不守恒的可能,跟着这革命性观点由实验证明,整个物理学界为之轰动,杨、李二位在翌年因此获得诺贝尔物理学奖。
杨教授在1954年和米尔斯提出的广义规范场理论,今日已经成为讨论一切相互作用的基础语言和工具,其重要性与广义相对论可相比拟。
杨教授早年先后在西南联合大学和芝加哥大学攻读物理学,1949年受聘于普林斯顿高等学术研究所,1966年出任纽约大学石溪分校理论物理所所长迄今,1986年起兼任香港中文大学的博文讲座教授。
19世纪物理学的三项最高成就是热力学、电磁学与统计力学。
其中统计力学奠基于麦克斯韦、波耳兹曼与吉布斯的工作。
波耳兹曼曾经说过:“一位音乐家在听到几个音节后,即能辨认出莫扎特、贝多芬或舒伯特的音乐。
同样,一位数学家或物理学家也能在读了数页文字后辨认出柯西、高斯、雅可比、亥姆霍兹或克尔斯豪夫的工作。
”对于他的这一段话也许有人会发生疑问:科学是研究事实的,事实就是事实,哪里会有什么风格﹖关于这一点我曾经有过如下的讨论:让我们拿物理来讲吧,物理学的原理有它的结构,这个结构有它的美和妙的地方。
而各个物理学工作者,对于这个结构的不同的美和妙的地方,有不同的感受。
因为大家有不同的感受,所以每位工作者就会发展他自己独特的研究方向和研究方法,也就是说他会形成他自己的风格。
今天我的演讲就是要尝试阐述上面这一段话。
我们先从两位著名物理学家的风格讲起。
狄拉克狄拉克是20世纪一位大物理学家,关于他的故事很多。
比如:有一次狄拉克在普林斯顿大学演讲。
演讲完毕,一位听众站起来说:“我有一个问题请回答:我不懂怎么可以从公式2推导出来公式5。
”狄拉克不答。
主持者说:“狄拉克教授,请回答他的问题。
”狄拉克说:“他并没有问问题,只说了一句话。
”这个故事所以流传极广是因为它确实描述了狄拉克的一个特点:话不多,而其内含有简单、直接、原始的逻辑性。
一旦抓住了他独特的、别人想不到的逻辑,他的文章读起来便很通顺,就像“秋水文章不染尘”,没有任何渣滓,直达深处,直达宇宙的奥秘。
狄拉克最了不起的工作是1928年发表的两篇短文,写下了狄拉克方程。
这个简单的方程式是惊天动地的成就,是划时代的里程碑,它对原子结构及分子结构都给予了新的层面和新的极准确的了解。
没有这个方程,就没有今天的原子、分子物理学与化学。
没有狄拉克引进的观念就不会有今天医院里通用的核磁共振成像技术,不过此项技术实在只是狄拉克方程的一项极小的应用。
狄拉克方程“无中生有,石破天惊”地指出为什么电子有“自旋”,而且为什么“自旋角动量”是1/2而不是整数。
初次了解此中奥妙的人都无法不惊叹其为“神来之笔”,是别人无法想到的妙算。
当时最负盛名的海森伯看了狄拉克的文章,无法了解狄拉克怎么会想出此神来之笔,于1928年5月3日给泡利写了一封信描述了他的烦恼:“为了不持续地被狄拉克所烦扰,我换了一个题目做,得到了一些成果。
” 按:这成果是另一项重要贡献:磁铁为什么是磁铁。
狄拉克方程之妙处虽然当时立刻被同行所认识,可是它有一项前所未有的特性,叫做“负能”现象,这是大家所绝对不能接受的。
狄拉克的文章发表以后三年间关于负能现象有了许多复杂的讨论,最后于1931年狄拉克又大胆提出“反粒子”理论来解释负能现象。
这个理论当时更不为同行所接受,因而流传了许多半羡慕半嘲弄的故事。
直到1932年秋安德森发现了电子的反粒子以后,大家才渐渐认识到反粒子理论又是物理学的另一个里程碑。
20世纪的物理学家中,风格最独特的就数狄拉克了。
我曾想把他的文章的风格写下来给我的文、史、艺术方面的朋友们看,始终不知如何下笔。
去年偶然在香港大公报大公园一栏上看到一篇文章,其中引了高适在《答侯少府》中的诗句:“性灵出万象,风骨超常伦。
”我非常高兴,觉得用这两句诗来描述狄拉克方程和反粒子理论是再好没有了。
一方面狄拉克方程确实包罗万象,而用“出”字描述狄拉克的灵感尤为传神;另一方面,他于1928年以后四年间不顾玻尔、海森伯、泡利等当时的大物理学家的冷嘲热讽,始终坚持他的理论,而最后得到全胜,正合“风骨超常伦”。
可是什么是“性灵”呢﹖这两个字联起来字典上的解释不中肯。
若直觉地把“性情”、“本性”、“心灵”、“灵魂”、“灵感”、“灵犀”、“圣灵”等加起来似乎是指直接的、原始的、未加琢磨的思路,而这恰巧是狄拉克方程之精神。
刚好此时我和香港中文大学童元方博士谈到《二十一世纪》1996年6月号钱锁桥的一篇文章,才知道袁宏道和后来的周作人、林语堂等的性灵论。
袁宏道说他的弟弟袁中道的诗是“独抒性灵,不拘格套”,这也正是狄拉克作风的特征。
“非从自己的胸臆流出,不肯下笔”,又正好描述了狄拉克的独创性海森伯海森伯是20世纪另一位大物理学家,有人认为他比狄拉克还要略高一筹。
他于1925年夏天写了一篇文章,引导出了量子力学的发展。
38年以后科学史家库恩访问他,谈到构思那个工作时的情景。
海森伯说:爬山的时候,你想爬某个山峰,但往往到处是雾……你有地图,或别的索引之类的东西,知道你的目的地,但是仍堕入雾中。
然后……忽然你模糊地,只在数秒钟的功夫,自雾中看到一些形象,你说:“哦,这就是我要找的大石。
”整个情形自此而发生了突变,因为虽然你仍不知道你能不能爬到那块大石,但是那一瞬间你说:“我现在知道我在什么地方了。
我必须爬近那块大石,然后就知道该如何前进了。
”这段谈话生动地描述了海森伯1925年夏摸索前进的情形。
要了解当时的气氛,必须知道自从1913年玻尔提出了他的原子模型以后,物理学即进人了一个非常时代:牛顿力学的基础发生了动摇,可是用了牛顿力学的一些观念再加上一些新的往往不能自圆其说的假设,却又可以准确地描述许多原子结构方面奇特的实验结果。
奥本海默这样描述这个不寻常的时代:“那是一个在实验室里耐心工作的时代,有许多关键性的实验和大胆的决策,有许多错误的尝试和不成熟的假设。
那是一个真挚通讯与匆忙会议的时代,有许多激烈的辩论和无情的批评,里面充满了巧妙的数学性的挡架方法。
”“对于那些参加者,那是一个创新的时代,自宇宙结构的新认识中他们得到了激奋,也尝到了恐惧。
这段历史恐怕永远不会被完全记录下来。
要写这段历史须要有像写奥迪帕斯或写克伦威尔那样的笔力,可是由于涉及的知识距离日常生活是如此遥远,实在很难想像有任何诗人或史家能胜任。
”1925年夏天,23岁的海森伯在雾中摸索,终于模到了方向,写了上面所提到的那篇文章。
可是这篇文章只开创了一个摸索前进的方向,此后两年间还要通过玻恩、狄拉克、薛定谔、玻尔等人和海森伯自己的努力,量子力学的整体架构才逐渐完成。
量子力学使物理学跨入崭新的时代,更直接影响了20世纪工业发展,举凡核能发电、核武器、激光、半导体元件等都是量子力学的产物。
1927年夏,25岁尚未结婚的海森伯当了莱比锡大学理论物理系主任。
前面提到狄拉克的文章给人“秋水文章不染尘”的感受。
海森伯的文章则完全不同。
二者对比清浊分明。
我想不到有什么诗句或成语可以描述海森伯的文章,既能道出他的天才的独创性,又能描述他的思路中不清楚、有渣滓、有时似乎茫然乱摸索的特点。
物理学与数学海森伯和狄拉克的风格为什么如此不同﹖主要原因是他们所专注的物理学内涵不同。
为了解释此点,请看图1所表示的物理学的三个部门和其中的关系:唯象理论2是介乎实验1和理论架构3之间的研究;1和2合起来是实验物理2和3合起来是理论物理,而理论物理的语言是数学。
物理学的发展通常自实验1开始,即自研究现象开始。
关于这一发展过程,我们可以举很多大大小小的例子。
先举牛顿力学的历史为例。
布拉赫是实验天文物理学家,活动领域是1。
他做了关于行星轨道的精密观测。
后来开普勒仔细分析布拉赫的数据,发现了有名的开普勒三大定律。
这是唯象理论2。
最后牛顿创建了牛顿力学与万有引力理论,其基础就是开普勒的三大定律。
这是理论架构3。
再举一个例子:通过18世纪末、19世纪初的许多电学和磁学的实验1,安培和法拉第等人发展出了一些唯象理论2,最后由麦克斯韦归纳为有名的麦克斯韦方程 即电磁学方程 ,才进入理论架构3的范畴。
另一个例子:19世纪后半叶许多实验工作1引导出普朗克1900年的唯象理论2。
然后经过爱因斯坦的文章和上面提到过的玻尔的工作等,又有一些重要发展,但这些都还是唯象理论2。
最后通过量子力学之产生,才步入理论架构3的范围。
海森伯和狄拉克的工作集中在图1所显示的哪一些领域呢﹖狄拉克最重要的贡献是前面所提到的狄拉克方程D。
海森伯最重要的贡献是海森伯方程,是量子力学的基础。
这两个方程都是理论架构3中之尖端贡献,二者都达到物理学的最高境界。
可是写出这两个方程的途径却截然不同:海森伯的灵感来自他对实验结果1与唯象理论2的认识,进而在摸索中达到了方程式。
狄拉克的灵感来自他对数学4的美的直觉欣赏,进而天才地写出他的方程。
他们二人喜好的、注意的方向不同,所以他们的工作的领域也不一样,如图2所示。
此图也标明玻尔、薛定谔和爱因斯坦的研究领域。
爱因斯坦兴趣广泛,在许多领域中,自2至3至4,都曾做出划时代的贡献。
海森伯从实验1与唯象理论2出发:实验与唯象理论是五光十色、错综复杂的,所以他要摸索,要犹豫,要尝试了再尝试,因此他的文章也就给读者不清楚、有渣滓的感觉。
狄拉克则从他对数学的灵感出发:数学的最高境界是结构美,是简洁的逻辑美,因此他的文章也就给读者“秋水文章不染尘”的感受。
让我补充一点关于数学和物理的关系。
我曾经把二者的关系表示为两片在茎处重叠的叶片图3。
重叠的地方同时是二者之根,二者之源。
比如微分方程、偏微分方程、希尔伯特空间、黎曼几何和纤维丛等,今天都是二者共用的基本观念。
这是惊人的事实,因为首先达到这些观念的物理学家与数学家曾遵循完全不同的路径,完全不同的传统。
为什么会殊途同归呢﹖大家今天没有很好的答案,恐怕永远不会有,因为答案必须牵扯到宇宙观、知识论和宗教信仰等难题。
必须注意的是在重叠的地方,共用的基本观念虽然如此惊人地相同,但是重叠的地方并不多,只占二者各自的极少部分。
比如实验1与唯象理论2都不在重叠区,而绝大部分的数学工作也在重叠区之外。
另外值得注意的是即使在重叠区,虽然基本观念物理与数学共用,但是二者的价值观与传统截然不同,而二者发展的生命力也各自遵循不同的茎脉流通,如图3所示。
常常有年轻朋友问我,他应该研究物理,还是研究数学。
我的回答是这要看你对哪一个领域里的美和妙有更高的判断能力和更大的喜爱。
爱因斯坦在晚年时1949年 曾经讨论过为什么他选择了物理。
他说:在数学领域里,我的直觉不够,不能辨认哪些是真正重要的研究,哪些是不重要的题目。
而在物理领域里,我很快学到怎样找到基本问题来下功夫。