物理之美学年论文

物理学和量子力学的美

摘 要

罗丹有一句名言：“生活中并不缺少美，而是缺少发现美的眼睛。”生活中是这样，学习科学的过程中也是这样。美是自然属性，审美是人类的天性，那么我们这些学习物理的人，不应该只是关注物理学的各个公式的物理含义，也应该从中发现物理之美，从简单、对称、和谐中感受物理之美。我们要坚信美与真并存，美与真相伴，一个正确的物理公式一定是美丽的。

物理学是美得建构，是美的科学，它具有明快简洁美、均衡对称美、奇异相对美、和谐统一美。杨振宁也告诉人们：高不可攀的物理与处处存在的“美”息息相关，而物理学就是去发掘这些美，那么量子力学作为现在物理学研究的最前沿的课题，它也必然是美的。欣赏物理学的美，会让我们领略到物质世界奥妙无穷的内在美；欣赏物

理学的美，会让我们感到物理学的神圣和美好；欣赏物理学的没，会激发我们无边无际的思考。 本文将从简单、对称、和谐等几个方面阐述物理学的美，介绍量子力学的美，并

介绍一些大物理学家：狄拉克、海森堡所坚持的物理学的美，并因为他们所坚持的物理之美，从而坚定自己的思维，维护住正确的物理学公式。

关键词：量子力学；美；物理之美

The beauty of quantum mechanics Physics ABSTRACT

Rodin has a famous saying: "Life is not the lack of beauty, but a lack of eyes to discovery beauty." Life is like that,process to learning scientific is also in this way.Beauty is natural attributes ,aesthetic is human nature.Then we these to study physics should not just be concerned the physical meaning of each formula of physics. We should also discovery the beauty of physics. From simple,symmetry, harmony to feel the beauty of physics. We firmly believe that the coexistence of beauty and truth ,beauty and truth company each other, a correct physical formula must be beautiful. Physics is a beautiful construction, a beautiful science.It has a crisp lively and concise beauty, balanced symmetrical beauty, Singular relative beauty,and the beauty of harmony

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and unity.Chen Ning Yang also told the people: the unattainable physics and the beautiful thing everywhere is closely related.Physics is exploring these beauty. Quantum mechanics, as is now the forefront subject of physical research, it must be beautiful.Appreciate the beauty of physics, let us taste the infinite subtleties of the material world and the inner beauty; appreciate the beauty of physics, let us feel the divine and beauty of physics; appreciate the beauty of physics, will inspire us a infinite thinking .

This article will introduce the beauty of physics from simple ,symmetry, harmony, and several other aspects of physics.Introduce the beauty of quantum mechanics. Introduce some famous physicist:Dirac, Heisenberg who insisted that physic is beautiful,.Because they insist on physical beauty, so strengthen their own thinking, to maintenance the correct physical formulas.

Key words ：Quantum mechanics; beauty; the beauty of physics

目录

1.量子力学中的美 (1)

1.1量子力学的简约之美 (1)

1.2量子力学的对称美 (2)

1.3量子力学的和谐美 (2)

2.大物理学家所诠释的物理之美 (4)

2.1 狄拉克 (4)

2.2爱因斯坦 (4)

参考文献 (6)

致谢 (7)

1 量子力学中的美

量子力学是物理学进步中的伟大的一步，是现代物理学的两大基本支柱之一，通过量子力学，人们对物质的结构以及相互作用的见解发生了革命性的变化，许多现象得以真正的被解释，新的无法直觉想象出的现象被预言，但是这些现象可以通过量子力学被精确地计算出来，而且后来也获得了非常精确的实验证明。那么量子力学作为物理学现今最前沿的课题他必定是正确的，一个正确的学术也应该是美的，下面我们就从简约，对称，和谐等几个方面来探讨一下啊量子力学美的地方，并延伸到物理学美的地方。

1.1 量子力学的简约之美

简约之美，自然科学的定义，就是从复杂的现象中看出简单的规律，一步一步简化，最后得到一组最为简单的定律。[1] 那么量子力学是否做到了简约之美呢？首先我们来看看黑体辐射中的普朗克公式：

（1）很简单的几个字母就可以把黑体辐射中吸收和放射的辐射能是量子化的意思表达出来。完全符合爱因斯坦那句话：世界是简单的，世界有一个简单的规律，这个规律可以用简单的公式表达出来。所以这个简约的普朗克公式特别容易被人们接受，它不仅是一个简单的公式，同时也是一个真理。把一个复杂的理论用一种简单的公式表示出来，也有利于人们的理解。

作为对比我们把曾经很繁琐的物理学唯象学定律给出，我们以马吕斯定律为例，线偏振光透过检偏器后的投射光光强：

（2）虽然这个公式也是对的，但是比起量子力学中的简单的相乘，马吕斯定律不仅需要余弦函数，而且还要进行二次平方运算。尽管他所进行的运算也不是特别繁琐，但是我们知道余弦函数并不全都是整数，所以在一些精确度要求较高的实验中，马吕斯定律就会对函数取值有很高的要求，相比之下具有简约之美的物理学公式完胜。而量子力学不仅解释了许多无法想象的现象，它也是简约的，它总在追求举重若轻，深入浅出的方式，让世界变得更容易被理解。[2]这不仅是量子力学的进步，也是整个物理学的进步。