论物理学的美育价值(探索物理教学活动中的意境(2)
时间:2016-11-12 20:52 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
1.物理学中蕴含的美据辩证唯物主义美学观：美的本质就是合乎规律性与合乎目的性的统一，通俗一点说就是在主体与客体统一的审美活动中，能满足主体需要的而且符合客观规律的可感形象[1]。美有两种基本形态：自然美和社会美。随着人类文明的不断发展，又出现了一种美，那就是科学美，这里的科学美指的是自然科学的美，它建立在自然美的基础上，是自然界内在的、本质的美。如：反物质、物质波的概念，正反粒子相撞而湮灭的观念等，都能令人体验到奇异之美[2~4]。物理学研究的对象是自然界的运动变化规律因而物理知识首先便体现出与之相对应的自然美，反映了物理世界、物理学内部的规律性[5~6]。物理学家们在研究物体运动的基本规律、物质的结构及其相互作用时，通过观察、实验、物理思文等手段，努力寻找客观世界的规律，以达到认识世界和改造世界的目的，也就是达到既符合客观规律又符合人的目的性的可感形象使物理学蕴含美的本质，因此物理学属于自然美的范畴。物理学蕴含着美的本质，本质要通过形式来反映，通过一代代科学家的不懈努力，物理学的大厦已变得相当完善。归结起来，主要有“对称美、简洁美、和谐美、多样统一美”。 1.1对称美由于物理学所揭示的自然界物质的存在、构成、运动及其转化等规律的对称性而产生的美感，就是物理学的对称美[4]。这种对称性在物理中主要表现为时空对称、数学对称和抽象对称。这里我举几个常见的例子。关于时空对称，分为时间对称、空间对称、时间空间同时对称。时间对称如周期性变化的体系只对以周期 T 及周期整数倍的时间平移变换时对称。这样的体系如，弹簧振子、单摆。又如某些理想的物理过程，如自由落体，具有时间反演不变性。例如牛顿定律 有相同的规律。所以，牛顿定律具有时间反演对称性。空间对称如：电荷的正负、磁场的两极、平面镜的成像、杠杆的平衡等都显示了自然界的物质在空间上的对称。时间空间同时对称如：不随时间变化的匀强电场和磁场。 关于数学对称，它表示物理中的许多公式都具有数学形式（图形或式子）的对称美。物理内容在数学图形上的对称如：简谐振动的振动图形、简谐波的波形图线；物理内容在数学表达式上的对称如： 抽象对称，它表示以抽象的方式所反映出的物理内容的对称，如处于平衡态的气体分子的热运动在三文空间各个自由度上发生的几率相等；CP对称、CPT对称。 1.2简洁美自然界的现象是许多错综复杂的，然而自然界本身却是简单和谐的。物理学家揭示自然界物质的存在、组成、运动及其转化等规律的简单性而产生的美感称为物理学的简洁美[7]。下面将从物理理论和物理方法两个方面阐述物理学的简洁美。从物理理论的整体来看，虽然物理世界姹紫嫣红，物理现象和过程错综复杂，但却可归结为几个基本概念和原理，如在宏观低速条件下各种机械运动的规律都可以用表 达。万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力就可以概括纷乱的种种作用力，复杂的电磁规律用麦克斯韦方程组就可以将其概括，行踪飘忽的微观粒子可用量子力学理论加以诠释，这些都体现了物理学理论整体的简洁美，此外，物理理论的的简洁美还表现在：物理规律和物理概念的表达方面，如法拉第电磁感应定律 ，它不仅能够科学、准确的确定感应电动势的大小，还能确定其方向。又如力是“物体间的相互作用”，温度是“处于热平衡的物体所具有的共同的宏观性质”都用简洁的语言反映了物理事物的本质属性和共同特征，具有简洁、精炼的特征。 (责任编辑：qin) |