物理与美和我同行

谢名华

写下这个标题的时候，我心里面想起了我的学生和我的物理教师.在我的印象中我的很多学生都对我说：教师，为什么物理那么难学？受力老是出错、物理量总是混淆，物理过程是那么的抽象与难懂.总觉得物理枯燥、无味.在这里我要向我的学生道歉，我想究其原因某方面肯定是教师能力还有待提高，我还没有像我的物理教师一样，让我的学生感受到物理的美，没有让美与物理和他同行.因为我坚信当他感受到物理艺术之美时，他会快乐，会有浓厚的兴趣主动投入到物理的世界.

静下心来重走一遍物理学前辈的探索之路，你会发现物理的世界风景很美、很丰富.哥白尼、开普勒.伽利略、笛卡尔、牛顿等这些近代科学舞台上的巨匠都相信自然界是按照和谐优美的数学方式设计的，自然界是合理的、简单的和有秩序的.因此，在探索自然界奥秘的过程中，他们往往是以科学美作为追求的目标，为此而不惜付出任何代价.通过努力而形成的物理理论在内容上、形式上也必然放射着科学美的光辉.

物理学之美还突出而集中的表现在牛顿的力学理论和麦克斯韦的电磁学理论等经典物理理论之中.物理学之美和其他实践领域里的美一样都以真为基础，理论真才美，不真则不美.牛顿理论体系之美首先表现在它的真上.其次表现在这个体系的严密逻辑上.再次体现出自然规律的简单性和统一性.他正是在这样的美学思想指导下，去寻找万物运动的最简单的原因的.这一点在近现代物理研究中得到了继承和发扬.如伟大的物理学家麦克斯韦建立了电磁场理论，并预言了电磁波的存在、光压的存在，创立了光的电磁波说.这些学说和语言，都为后来的实践所证实.麦克斯韦方程组，除了它内容的理性美之外，还充分显示了形式上的对称、统一、简洁与和谐之美.作为物理学基础的实验也不乏其美.在经典物理学的创立进程中，伽利略的理想实验，卡文迪许测定万有引力恒量的实验，安培、法拉第、欧姆、焦耳等物理学家的许多实验；现代物理学中，汤姆逊确定电子的实验，密立根测定最小电荷电量的实验等，从设计思想之精巧，实验技术之精湛，都给人以美的享受.特别是迈克耳孙实验的美使许多物理学家为之激动不已，交口称赞.爱因斯坦多次赞美“迈克耳孙的地球转动实验是多么美呀.”“我总认为迈克耳孙是实验中的艺术家，他最大的乐趣似乎来自实验本身的优美和所用方法的精湛.

作为一个应试教育高中生，在开始的阶段显然无法接触并感受到以上所述的物理美.所以让我们回到前文高中物理之美.我的物理教师告诉我的第一个物理之美在于掌控之美.想象一下，一个物体在你给它的受力条件和初速条件下，只能遵从你希望的运动形式运动下去；或者只要让你看到物体外在的一点表现形式，就能分析出它为什么会这样表现.整个就是魔术揭秘啊！为什么会这样呢？因为我享受发现的过程.所以每次看到一个问题在那等着我去解决，都有一种新的期待.第二个物理之美在于简洁深刻美.简洁深刻美就是以简洁的表现形式，反映出深刻的物理含义.当我在讲解运动学追及相遇问题的时候，我常常会先让学生用语言叙述两物体的运动过程和临界状态并写出函数式.这个时候往往会有很多学生不知从哪下手.此时我会和他们一起用运动情境图和速度时间图象将复杂的过程简洁化.学生告诉我有种豁然开朗的感觉.再如欧姆定律的表达式，就以其简洁的表现形式反映出电路中的交通规则，欧姆花费了十年的心血研究出这一规律，可以说它在解决电路问题上是非常深刻的；密度表达式为我们认识物质、鉴别物质提供了方法，虽然形式简洁，但却能给不同的物质确立了一个身份证，因此它又是深刻的；用速度来描述物体的运动快慢等.这种简洁的表达方式能给人以美的享受.物理美的简洁性并不是指物理内容本身简单，而是物理理论体系的结构和物理规律的表达形式简洁.简洁的形式如同简洁的诗句一样，反映出深刻的内涵. 科学美中的对称和谐美不仅指自然界物质形态的对称和谐美，而且还包含其规律和思维所具有的广泛对称和谐美.如能量之间的转化，竖直上抛、简谐等运动中都具有对称性，有时利用对称性可以简化物理过程的研究.让学生在利用这种对称之美将复杂问题简单化的过程中产生喜悦心情.高中物理具有多样统一美.即指物理所研究是从不同事物运动变化的多样性中找出它们的内在联系和共性，通过这种联系和共性构成一个统一的理论体系，这就是科学美中的多样统一美.也指高中物理美的多样性.高中物理有各种各样之美，它们各自独立、各有特点，又相互联系、相互依存.感受这些，养成从不同角度分析研究问题，在不知不觉之间、在快乐学习中学生不仅理解了各个知识点，而且从更高视野建立了高中物理知识的体系.

什么是物理之美？就是在我们研究各种物理现象，追寻新的物理规律的过程中所看到和体会到的让我们愉悦甚至震撼的情感.这些情感必将促使我们与物理的关系更加的紧密，让我们在物理的道路上走的更远.什么是物理之美？物理之美就是在我们认识物理知识的每一个阶段都能有不同的美的感受.我们所走过的每一个阶段，都会让我们对世界有更本质的认识，有趣的问题出现让我们永远不失探索的目标.物理与美永远与我们同行.