浅析物理学中的美及其在物理学习中的体现

范雅律

摘要：本文将对物理学概念和物理学主要研究内容进行简单的叙述，同时对物理学研究过程中的自然美、科学美进行充分的解析，尤其对物理学中的美感在物理学习中的具体表现进行重点阐述。

关键词：物理学；美感；物理学习

引言：

在各门学科飞速发展的今天，物理学作为最精密的一门自然科学学科之一，其所研究的事物，大到宇宙，小到基本粒子等一切物质，探索这些物质最基本最一般的运动规律和基本结构。物理学本身所包含的自然美、和谐美和科学美，体现在物理学研究的物质中，体现在物理学的科学研究过程中，也体现在物理学的学习过程中。

一、物理学概念及其研究内容

物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科，也是各自然学科的带头学科。而作为一门自然学科，其理论依据的来源必然离不开科学实验。物理学的主要研究对象是大自然规律，对自然中的各种现象进行科学的探索和分析以了解自然规律，是物理学的主要科学任务之一。

物理学的研究内容包括物理现象、物质结构、物质相互作用、物质运动规律。而其研究对象是自然界的所有物质，包括自然界本身。自然界的阴晴雨雪、风起云涌，物质的各种变化形态、物质变化过程中蕴含的自然规律等等，都是物理学的研究对象。具体到我们身边的事物就是——力、热、光、电、声等。

二、物理学研究过程中的自然美、科学美

物理學因其研究事物的多样性和变化性，其中蕴含的变化规律和各类物质的变化形态导致学科本身就具备一种美。水结冰、雾化雨、潮起潮落、太阳黑子和月球陨石坑，这些自然界中的现象和物质，无论从物理视角还是美学视角来看，都是大自然通过漫长的演变过程所呈现出来的一种美。

（一）自然美

大自然中各种奇特的景观与现代社会中通过人工制作或者创造出的工艺品的美感不同，它的魅力在于偶然性和不可复制性。例如：中国西南特有的喀斯特地貌、美国黄石公园的喷泉、非洲的东非大峡谷、北欧的极光、日本的富士山、中国西北的风蚀地貌等等。这些由自然演变，没有任何人工参与的独特风景，其形成都可以用物理知识解释[1]。水蚀、风蚀、地质运动、光的折射与反射，物理知识充斥着整个大自然界，存在于大自然的任何事物都蕴含着自身的运动规律和物理内涵。物理研究就是揭示其运动规律，对其演变过程进行科学解释的过程。

（二）科学美

科学美从某种意义上来说和艺术美一样，是人类在长期的社会活动和实践中产生和发展起来的。科学美和艺术美一样，在感官上给人以愉悦的感受，在意识上给人以震撼的冲击力。万有引力、电磁感应、质量守恒、能量守恒等，这些都是人类通过长期的物理实验才发现的事物运动的内在定律。科学家从错综复杂的自然现象和事物运动规律中，发现并总结出简洁易懂的规律性的东西，这些规律从另一方面印证了物理学包含的简单明了而又繁杂深沉的科学美。这种科学美与物理学研究相互作用，后者利用前者不断地发现和探索未知的世界和领域，前者在后者不停的研究中被反复印证和充实。这种不断的往复循环中，物理学内含的科学美被完美诠释。

三、物理学中的美在物理学习中的体现

（一）发现美

牛顿被苹果砸中发现了万有引力定律，伽利略发现了自由落体定律，法拉第发现了电磁感应现象。上述物理学定律和现象，是科学家们偶然发现的，这些物理学定律和现象的被发现都有偶然性和历史必然性，而物理学中的美也需要被发现。比如极光，需要人类抬头去看天空；比如流沙，需要深入沙漠腹地；比如太空，需要人类不断发展科技；比如“光沿直线传播”，需要“小孔成像”实验[2]。这些物理学中的美，需要几代物理研究者，不断地去实验去探索才有可能被发现。发现的过程和结果，就是一种美。

（二）感受美

物理中的美学是一种客观的存在，并不是所有人都能感受到它的存在，感受物理学的美需要具备一定的科学素养和物理专业素质。思考，对于感受美来说极为重要，没有思考就没有深层次的感受，没有思考就没有对美的“嗅觉”。我们的生活时而风和日丽，时而风雨雷电交加，时而大雾弥漫伸手不见五指，如果不具备一定的专业素养，这些情景可能就只是季节特征或者生活景象。太多的物理学现象和问题等待我们去发现和解决，所以我们对于物理学中的美不能只是停留在感官上，应该上升到思维的高度去思考，从而带动自己的大脑对美的背后进行探索和分析，迸发出创造性的东西。

（三）探索美

在发现和感受到物理学的美之后，接下来就是探索美，也就是对美进行思考后进行更深层次的追寻。物理是一门自然学科，它的每一个结论都建立在严谨的科学实验上，任何没有经过实验考证的凭主观经验或者惯性思维臆断的结论在物理学面前都不成立。亚里士多德就曾提出“重的物体比轻的物体下落得快”的说法，这一主观臆断一直到两千年之后才被伽利略通过著名的比萨斜塔上的铁球实验给推翻。所以，探索物理学的美的唯一途径和方法就是，通过真实有效的实验来获得确凿的实验结论。在不断探索的过程中对美加以优化和整合。

（四）创造美

发现规律，理解规律，探索规律，最后利用规律对美进行创造创新，是学习物理学的最终目的[3]。创造美是对物理学学习的更高境界的追求，是几代人类孜孜不倦追求自然规律的最终目的，是物理学家科学探索和科学精神的最终归宿。我们学习物理学的目标也是以通过物理知识对人类社会进行科学改造，为人类生产和生活提供顺应自然规律、迎合自然发展进程的工具和必要条件。当物理与人类社会有机结合，自然与人类和谐共生，物理学的科学美、和谐美、科学美最终才能真正体现[4]。

四、结束语：

当科学与美学邂逅，就像手艺与工艺相遇，两者必定存在一定差异。而这种差异并不会影响二者的有机结合和互存关系，物理存在于社会的各个方面，无论是学习还是生活，这种美注定会被发现，就像牛顿被苹果砸中，或许存在偶然性，但是这件事在人类社会的发展进程中必定会被发现，这就是物理学，科学与美和自然共生共存。

参考文献：

[1]李昱.高中物理教学中的美学发现[J].教育科学：引文版，2017（2）：47-47.

[2]蒋超生.探究性学习在高中物理教学中的应用浅析[J].文理导航，2017（29）：37-37.