淺析物理學中的美及其在物理學習中的體現(xiàn)

范雅律

摘要：本文將對物理學概念和物理學主要研究內(nèi)容進行簡單的敘述，同時對物理學研究過程中的自然美、科學美進行充分的解析，尤其對物理學中的美感在物理學習中的具體表現(xiàn)進行重點闡述。

關鍵詞：物理學；美感；物理學習

引言：

在各門學科飛速發(fā)展的今天，物理學作為最精密的一門自然科學學科之一，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)最基本最一般的運動規(guī)律和基本結構。物理學本身所包含的自然美、和諧美和科學美，體現(xiàn)在物理學研究的物質(zhì)中，體現(xiàn)在物理學的科學研究過程中，也體現(xiàn)在物理學的學習過程中。

一、物理學概念及其研究內(nèi)容

物理學是研究物質(zhì)運動最一般規(guī)律和物質(zhì)基本結構的學科，也是各自然學科的帶頭學科。而作為一門自然學科，其理論依據(jù)的來源必然離不開科學實驗。物理學的主要研究對象是大自然規(guī)律，對自然中的各種現(xiàn)象進行科學的探索和分析以了解自然規(guī)律，是物理學的主要科學任務之一。

物理學的研究內(nèi)容包括物理現(xiàn)象、物質(zhì)結構、物質(zhì)相互作用、物質(zhì)運動規(guī)律。而其研究對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、風起云涌，物質(zhì)的各種變化形態(tài)、物質(zhì)變化過程中蘊含的自然規(guī)律等等，都是物理學的研究對象。具體到我們身邊的事物就是——力、熱、光、電、聲等。

二、物理學研究過程中的自然美、科學美

物理學因其研究事物的多樣性和變化性，其中蘊含的變化規(guī)律和各類物質(zhì)的變化形態(tài)導致學科本身就具備一種美。水結冰、霧化雨、潮起潮落、太陽黑子和月球隕石坑，這些自然界中的現(xiàn)象和物質(zhì)，無論從物理視角還是美學視角來看，都是大自然通過漫長的演變過程所呈現(xiàn)出來的一種美。

（一）自然美

大自然中各種奇特的景觀與現(xiàn)代社會中通過人工制作或者創(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制性。例如：中國西南特有的喀斯特地貌、美國黃石公園的噴泉、非洲的東非大峽谷、北歐的極光、日本的富士山、中國西北的風蝕地貌等等。這些由自然演變，沒有任何人工參與的獨特風景，其形成都可以用物理知識解釋[1]。水蝕、風蝕、地質(zhì)運動、光的折射與反射，物理知識充斥著整個大自然界，存在于大自然的任何事物都蘊含著自身的運動規(guī)律和物理內(nèi)涵。物理研究就是揭示其運動規(guī)律，對其演變過程進行科學解釋的過程。

（二）科學美

科學美從某種意義上來說和藝術美一樣，是人類在長期的社會活動和實踐中產(chǎn)生和發(fā)展起來的?？茖W美和藝術美一樣，在感官上給人以愉悅的感受，在意識上給人以震撼的沖擊力。萬有引力、電磁感應、質(zhì)量守恒、能量守恒等，這些都是人類通過長期的物理實驗才發(fā)現(xiàn)的事物運動的內(nèi)在定律?？茖W家從錯綜復雜的自然現(xiàn)象和事物運動規(guī)律中，發(fā)現(xiàn)并總結出簡潔易懂的規(guī)律性的東西，這些規(guī)律從另一方面印證了物理學包含的簡單明了而又繁雜深沉的科學美。這種科學美與物理學研究相互作用，后者利用前者不斷地發(fā)現(xiàn)和探索未知的世界和領域，前者在后者不停的研究中被反復印證和充實。這種不斷的往復循環(huán)中，物理學內(nèi)含的科學美被完美詮釋。

三、物理學中的美在物理學習中的體現(xiàn)

（一）發(fā)現(xiàn)美

牛頓被蘋果砸中發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，伽利略發(fā)現(xiàn)了自由落體定律，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象。上述物理學定律和現(xiàn)象，是科學家們偶然發(fā)現(xiàn)的，這些物理學定律和現(xiàn)象的被發(fā)現(xiàn)都有偶然性和歷史必然性，而物理學中的美也需要被發(fā)現(xiàn)。比如極光，需要人類抬頭去看天空；比如流沙，需要深入沙漠腹地；比如太空，需要人類不斷發(fā)展科技；比如“光沿直線傳播”，需要“小孔成像”實驗[2]。這些物理學中的美，需要幾代物理研究者，不斷地去實驗去探索才有可能被發(fā)現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)的過程和結果，就是一種美。

（二）感受美

物理中的美學是一種客觀的存在，并不是所有人都能感受到它的存在，感受物理學的美需要具備一定的科學素養(yǎng)和物理專業(yè)素質(zhì)。思考，對于感受美來說極為重要，沒有思考就沒有深層次的感受，沒有思考就沒有對美的“嗅覺”。我們的生活時而風和日麗，時而風雨雷電交加，時而大霧彌漫伸手不見五指，如果不具備一定的專業(yè)素養(yǎng)，這些情景可能就只是季節(jié)特征或者生活景象。太多的物理學現(xiàn)象和問題等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)和解決，所以我們對于物理學中的美不能只是停留在感官上，應該上升到思維的高度去思考，從而帶動自己的大腦對美的背后進行探索和分析，迸發(fā)出創(chuàng)造性的東西。

（三）探索美

在發(fā)現(xiàn)和感受到物理學的美之后，接下來就是探索美，也就是對美進行思考后進行更深層次的追尋。物理是一門自然學科，它的每一個結論都建立在嚴謹?shù)目茖W實驗上，任何沒有經(jīng)過實驗考證的憑主觀經(jīng)驗或者慣性思維臆斷的結論在物理學面前都不成立。亞里士多德就曾提出“重的物體比輕的物體下落得快”的說法，這一主觀臆斷一直到兩千年之后才被伽利略通過著名的比薩斜塔上的鐵球實驗給推翻。所以，探索物理學的美的唯一途徑和方法就是，通過真實有效的實驗來獲得確鑿的實驗結論。在不斷探索的過程中對美加以優(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)律對美進行創(chuàng)造創(chuàng)新，是學習物理學的最終目的[3]。創(chuàng)造美是對物理學學習的更高境界的追求，是幾代人類孜孜不倦追求自然規(guī)律的最終目的，是物理學家科學探索和科學精神的最終歸宿。我們學習物理學的目標也是以通過物理知識對人類社會進行科學改造，為人類生產(chǎn)和生活提供順應自然規(guī)律、迎合自然發(fā)展進程的工具和必要條件。當物理與人類社會有機結合，自然與人類和諧共生，物理學的科學美、和諧美、科學美最終才能真正體現(xiàn)[4]。

四、結束語：

當科學與美學邂逅，就像手藝與工藝相遇，兩者必定存在一定差異。而這種差異并不會影響二者的有機結合和互存關系，物理存在于社會的各個方面，無論是學習還是生活，這種美注定會被發(fā)現(xiàn)，就像牛頓被蘋果砸中，或許存在偶然性，但是這件事在人類社會的發(fā)展進程中必定會被發(fā)現(xiàn)，這就是物理學，科學與美和自然共生共存。

參考文獻：

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

[2]蔣超生.探究性學習在高中物理教學中的應用淺析[J].文理導航，2017（29）：37-37.