淺析物理學(xué)中的美及其在物理學(xué)習(xí)中的體現(xiàn)

范雅律

摘要：本文將對(duì)物理學(xué)概念和物理學(xué)主要研究?jī)?nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單的敘述，同時(shí)對(duì)物理學(xué)研究過(guò)程中的自然美、科學(xué)美進(jìn)行充分的解析，尤其對(duì)物理學(xué)中的美感在物理學(xué)習(xí)中的具體表現(xiàn)進(jìn)行重點(diǎn)闡述。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)；美感；物理學(xué)習(xí)

引言：

在各門(mén)學(xué)科飛速發(fā)展的今天，物理學(xué)作為最精密的一門(mén)自然科學(xué)學(xué)科之一，其所研究的事物，大到宇宙，小到基本粒子等一切物質(zhì)，探索這些物質(zhì)最基本最一般的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和基本結(jié)構(gòu)。物理學(xué)本身所包含的自然美、和諧美和科學(xué)美，體現(xiàn)在物理學(xué)研究的物質(zhì)中，體現(xiàn)在物理學(xué)的科學(xué)研究過(guò)程中，也體現(xiàn)在物理學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中。

一、物理學(xué)概念及其研究?jī)?nèi)容

物理學(xué)是研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)最一般規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學(xué)科，也是各自然學(xué)科的帶頭學(xué)科。而作為一門(mén)自然學(xué)科，其理論依據(jù)的來(lái)源必然離不開(kāi)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。物理學(xué)的主要研究對(duì)象是大自然規(guī)律，對(duì)自然中的各種現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)的探索和分析以了解自然規(guī)律，是物理學(xué)的主要科學(xué)任務(wù)之一。

物理學(xué)的研究?jī)?nèi)容包括物理現(xiàn)象、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)相互作用、物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。而其研究對(duì)象是自然界的所有物質(zhì)，包括自然界本身。自然界的陰晴雨雪、風(fēng)起云涌，物質(zhì)的各種變化形態(tài)、物質(zhì)變化過(guò)程中蘊(yùn)含的自然規(guī)律等等，都是物理學(xué)的研究對(duì)象。具體到我們身邊的事物就是——力、熱、光、電、聲等。

二、物理學(xué)研究過(guò)程中的自然美、科學(xué)美

物理學(xué)因其研究事物的多樣性和變化性，其中蘊(yùn)含的變化規(guī)律和各類(lèi)物質(zhì)的變化形態(tài)導(dǎo)致學(xué)科本身就具備一種美。水結(jié)冰、霧化雨、潮起潮落、太陽(yáng)黑子和月球隕石坑，這些自然界中的現(xiàn)象和物質(zhì)，無(wú)論從物理視角還是美學(xué)視角來(lái)看，都是大自然通過(guò)漫長(zhǎng)的演變過(guò)程所呈現(xiàn)出來(lái)的一種美。

（一）自然美

大自然中各種奇特的景觀與現(xiàn)代社會(huì)中通過(guò)人工制作或者創(chuàng)造出的工藝品的美感不同，它的魅力在于偶然性和不可復(fù)制性。例如：中國(guó)西南特有的喀斯特地貌、美國(guó)黃石公園的噴泉、非洲的東非大峽谷、北歐的極光、日本的富士山、中國(guó)西北的風(fēng)蝕地貌等等。這些由自然演變，沒(méi)有任何人工參與的獨(dú)特風(fēng)景，其形成都可以用物理知識(shí)解釋[1]。水蝕、風(fēng)蝕、地質(zhì)運(yùn)動(dòng)、光的折射與反射，物理知識(shí)充斥著整個(gè)大自然界，存在于大自然的任何事物都蘊(yùn)含著自身的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和物理內(nèi)涵。物理研究就是揭示其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)其演變過(guò)程進(jìn)行科學(xué)解釋的過(guò)程。

（二）科學(xué)美

科學(xué)美從某種意義上來(lái)說(shuō)和藝術(shù)美一樣，是人類(lèi)在長(zhǎng)期的社會(huì)活動(dòng)和實(shí)踐中產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的。科學(xué)美和藝術(shù)美一樣，在感官上給人以愉悅的感受，在意識(shí)上給人以震撼的沖擊力。萬(wàn)有引力、電磁感應(yīng)、質(zhì)量守恒、能量守恒等，這些都是人類(lèi)通過(guò)長(zhǎng)期的物理實(shí)驗(yàn)才發(fā)現(xiàn)的事物運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在定律。科學(xué)家從錯(cuò)綜復(fù)雜的自然現(xiàn)象和事物運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，發(fā)現(xiàn)并總結(jié)出簡(jiǎn)潔易懂的規(guī)律性的東西，這些規(guī)律從另一方面印證了物理學(xué)包含的簡(jiǎn)單明了而又繁雜深沉的科學(xué)美。這種科學(xué)美與物理學(xué)研究相互作用，后者利用前者不斷地發(fā)現(xiàn)和探索未知的世界和領(lǐng)域，前者在后者不停的研究中被反復(fù)印證和充實(shí)。這種不斷的往復(fù)循環(huán)中，物理學(xué)內(nèi)含的科學(xué)美被完美詮釋。

三、物理學(xué)中的美在物理學(xué)習(xí)中的體現(xiàn)

（一）發(fā)現(xiàn)美

牛頓被蘋(píng)果砸中發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律，伽利略發(fā)現(xiàn)了自由落體定律，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。上述物理學(xué)定律和現(xiàn)象，是科學(xué)家們偶然發(fā)現(xiàn)的，這些物理學(xué)定律和現(xiàn)象的被發(fā)現(xiàn)都有偶然性和歷史必然性，而物理學(xué)中的美也需要被發(fā)現(xiàn)。比如極光，需要人類(lèi)抬頭去看天空；比如流沙，需要深入沙漠腹地；比如太空，需要人類(lèi)不斷發(fā)展科技；比如“光沿直線傳播”，需要“小孔成像”實(shí)驗(yàn)[2]。這些物理學(xué)中的美，需要幾代物理研究者，不斷地去實(shí)驗(yàn)去探索才有可能被發(fā)現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)的過(guò)程和結(jié)果，就是一種美。

（二）感受美

物理中的美學(xué)是一種客觀的存在，并不是所有人都能感受到它的存在，感受物理學(xué)的美需要具備一定的科學(xué)素養(yǎng)和物理專(zhuān)業(yè)素質(zhì)。思考，對(duì)于感受美來(lái)說(shuō)極為重要，沒(méi)有思考就沒(méi)有深層次的感受，沒(méi)有思考就沒(méi)有對(duì)美的“嗅覺(jué)”。我們的生活時(shí)而風(fēng)和日麗，時(shí)而風(fēng)雨雷電交加，時(shí)而大霧彌漫伸手不見(jiàn)五指，如果不具備一定的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)，這些情景可能就只是季節(jié)特征或者生活景象。太多的物理學(xué)現(xiàn)象和問(wèn)題等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)和解決，所以我們對(duì)于物理學(xué)中的美不能只是停留在感官上，應(yīng)該上升到思維的高度去思考，從而帶動(dòng)自己的大腦對(duì)美的背后進(jìn)行探索和分析，迸發(fā)出創(chuàng)造性的東西。

（三）探索美

在發(fā)現(xiàn)和感受到物理學(xué)的美之后，接下來(lái)就是探索美，也就是對(duì)美進(jìn)行思考后進(jìn)行更深層次的追尋。物理是一門(mén)自然學(xué)科，它的每一個(gè)結(jié)論都建立在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)實(shí)驗(yàn)上，任何沒(méi)有經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)考證的憑主觀經(jīng)驗(yàn)或者慣性思維臆斷的結(jié)論在物理學(xué)面前都不成立。亞里士多德就曾提出“重的物體比輕的物體下落得快”的說(shuō)法，這一主觀臆斷一直到兩千年之后才被伽利略通過(guò)著名的比薩斜塔上的鐵球?qū)嶒?yàn)給推翻。所以，探索物理學(xué)的美的唯一途徑和方法就是，通過(guò)真實(shí)有效的實(shí)驗(yàn)來(lái)獲得確鑿的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。在不斷探索的過(guò)程中對(duì)美加以?xún)?yōu)化和整合。

（四）創(chuàng)造美

發(fā)現(xiàn)規(guī)律，理解規(guī)律，探索規(guī)律，最后利用規(guī)律對(duì)美進(jìn)行創(chuàng)造創(chuàng)新，是學(xué)習(xí)物理學(xué)的最終目的[3]。創(chuàng)造美是對(duì)物理學(xué)學(xué)習(xí)的更高境界的追求，是幾代人類(lèi)孜孜不倦追求自然規(guī)律的最終目的，是物理學(xué)家科學(xué)探索和科學(xué)精神的最終歸宿。我們學(xué)習(xí)物理學(xué)的目標(biāo)也是以通過(guò)物理知識(shí)對(duì)人類(lèi)社會(huì)進(jìn)行科學(xué)改造，為人類(lèi)生產(chǎn)和生活提供順應(yīng)自然規(guī)律、迎合自然發(fā)展進(jìn)程的工具和必要條件。當(dāng)物理與人類(lèi)社會(huì)有機(jī)結(jié)合，自然與人類(lèi)和諧共生，物理學(xué)的科學(xué)美、和諧美、科學(xué)美最終才能真正體現(xiàn)[4]。

四、結(jié)束語(yǔ)：

當(dāng)科學(xué)與美學(xué)邂逅，就像手藝與工藝相遇，兩者必定存在一定差異。而這種差異并不會(huì)影響二者的有機(jī)結(jié)合和互存關(guān)系，物理存在于社會(huì)的各個(gè)方面，無(wú)論是學(xué)習(xí)還是生活，這種美注定會(huì)被發(fā)現(xiàn)，就像牛頓被蘋(píng)果砸中，或許存在偶然性，但是這件事在人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程中必定會(huì)被發(fā)現(xiàn)，這就是物理學(xué)，科學(xué)與美和自然共生共存。

參考文獻(xiàn)：

[1]李昱.高中物理教學(xué)中的美學(xué)發(fā)現(xiàn)[J].教育科學(xué)：引文版，2017（2）：47-47.

[2]蔣超生.探究性學(xué)習(xí)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用淺析[J].文理導(dǎo)航，2017（29）：37-37.