為什么說物理學很美?
[日期:2019-02-27] | 作者:物理組 次瀏覽 | [字體:大 中 小] |
如果我說,物理很美!很多中學生朋友們肯定會感覺很奇怪,物理又不是美術啥的,怎么還有美?只有難吧?初中物理相對來說較為簡單一些,可是高中物理就顯得難很多。但是即便是最難的物理也幾乎都是有最簡單的物理公式綜合而成的。其實,物理學作為一門非常注重理論與實踐相結合的學科,具有以下三種“美”!
一、簡單美!
1.內容的簡單美。
物理學家們往往用最簡單的理論表達作為研究問題的標準,比如牛頓用牛頓第二定律把機械運動簡單的表達出來。
2.結構的簡單美。
物理學主要包括力、熱、電、光、原等非常豐富多彩的內容。比如牛頓運動定律、動量定理、動能定理、力的平行四邊形法則構成了質點運動學的基本結構。現代物理學試圖用統一場理論來解釋一切力作用下的運動。這都說明了追求結構簡單美是科學家們一直遵守的準則。
3.方法的簡單美。
物理定律一般建立在實驗的基礎之上,這種實驗加理論推導的科學研究方法非常簡單且及其具有說服力和權威性。一般這種方法是通過幾次、幾個實驗之后得出個別判斷,再推廣到一般同類失誤而得到的物理定律,然后通過實踐證明是正確的,從而認定為客觀的規律。這體現了方法的簡單美。
二、對稱美!
1.空間對稱美。
比如說光的干涉與衍射條紋、振動、杠桿的平衡等都具有空間對稱美!
2.時間對稱美。
比如圓周運動的周期性,振動的周期性,勻強電場、恒定電流等對時間變現出穩定性和周期性。
3.數學對稱美。
所謂的數學對稱美,主要是指用數學表達公式來表示物理規律的對稱美感。比如功和沖量,動能和動量,麥克斯韋方程組中的電場與磁場的對稱,簡單振動和交變電磁場圖線的對稱等等。
三、和諧美!
和諧也有美?這主要是指物理學中所研究的事物各要素、部分之間配合得當,協調有序所表現出來的一種美感!
1.自洽美。這里是指不會產生矛盾的內部邏輯關系一致性。比如光的波粒二象性達到了最為完美的自洽。
2.協變美。舉個例子,牛頓力學中的相對性原理在非慣性系中或廣義相對論力學中都是協變的。看似有局限性的低級理論,其實只是高級理論在一定條件下的特例或者極限形式而已。
3互補美。比如物體內部每一個分子都在做無規則運動,而大量分子運動具有統計規律性,而波粒二象性中,連續性和量子性都體現了互補和諧美。
中學生朋友們在平時通過觀察演示實驗和學生實驗,從而建立起物理規律、形成物理概念,同時應用知識解決實際問題,掌握知識結構等,從而認識物理美、感受物理美。
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