一、美在物理學(xué)中的表現(xiàn)

美普遍存在于物質(zhì)和精神世界中。物理學(xué)是研究物質(zhì)世界的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)及其變化規(guī)律的科學(xué)，是自然科學(xué)的重要組成部分，研究范圍大到宇宙天體，小到微觀粒子。一句話(huà)，是反映我們身邊這個(gè)世界的科學(xué)。物理之美表現(xiàn)在物理現(xiàn)象、科學(xué)原理和研究精神等幾方面。

1物理現(xiàn)象之美

晝夜交替、日月同輝、海市蜃樓、彩虹繽紛、回聲繞梁、水光倒影，這些現(xiàn)象給人們展現(xiàn)了大自然的浪漫之美。臺(tái)風(fēng)、海嘯、地震、火山噴發(fā)給人類(lèi)造成巨大災(zāi)難，從人文道德角度看，它們是丑陋的惡魔，除了令人恐懼和憎惡，沒(méi)有給人任何美感。然而，從物理的角度上看，它們卻是一種讓人敬畏的美麗，是巨大的能和力的爆發(fā)，是一種大自然的震撼之美。人類(lèi)生產(chǎn)與生活的每一次革命性的飛躍，都與物理規(guī)律的重大發(fā)現(xiàn)和物理技術(shù)的應(yīng)用密切相關(guān)。人類(lèi)進(jìn)入工業(yè)社會(huì)以來(lái)，先后出現(xiàn)了三次意義深遠(yuǎn)的偉大變革，從而推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的迅速發(fā)展，影響和改變了人們的生活方式。這三次工業(yè)革命分別以18世紀(jì)蒸汽機(jī)的發(fā)明、19世紀(jì)初發(fā)電機(jī)的發(fā)明和20世紀(jì)中葉電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明為重要標(biāo)志，物理原理在科技、生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用，體現(xiàn)了人類(lèi)智慧所創(chuàng)造的物理現(xiàn)象現(xiàn)實(shí)之美。

2物理科學(xué)之美

自然界紛繁復(fù)雜的物質(zhì)之間相互作用，相互依存，遵循各自的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，形成有序、協(xié)調(diào)、對(duì)稱(chēng)、統(tǒng)一的整體，顯現(xiàn)出自然規(guī)律的和諧美。描述這些自然規(guī)律的物理理論，則相對(duì)應(yīng)的體現(xiàn)了物理科學(xué)之和諧美。天體運(yùn)動(dòng)理論、熱力學(xué)定律、分子擴(kuò)散理論、光的波粒二象性描繪了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的有序性；質(zhì)量、能量、電量守恒體描繪了協(xié)調(diào)統(tǒng)一性；圓周運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、拋體運(yùn)動(dòng)描繪了運(yùn)動(dòng)時(shí)間對(duì)稱(chēng)性；電荷、磁極描繪了性質(zhì)的對(duì)稱(chēng)性。

愛(ài)因斯坦曾經(jīng)描述說(shuō)，物理學(xué)是至善至美的科學(xué)，他還特別把物理的美歸納為“簡(jiǎn)單、和諧、完善、統(tǒng)一”。歷史上的科學(xué)家更多是把自己所發(fā)現(xiàn)的科學(xué)規(guī)律描繪得美不勝收。物理科學(xué)美體現(xiàn)在其簡(jiǎn)單性、和諧性、完善性和統(tǒng)一性中。牛頓也曾經(jīng)說(shuō)：“把簡(jiǎn)單的事情考慮得很復(fù)雜，可以發(fā)現(xiàn)新領(lǐng)域；把復(fù)雜的現(xiàn)象看得很簡(jiǎn)單，可以發(fā)現(xiàn)新定律”。物理中各種各樣物理模型的建立和方法的運(yùn)用，變復(fù)雜為簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)潔合理地概括出物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)的某一特征，體現(xiàn)出物理科學(xué)的簡(jiǎn)潔之美。

3科學(xué)精神之美

求美是物理學(xué)家研究物理學(xué)的動(dòng)機(jī)，許多科學(xué)家研究物理學(xué)的動(dòng)力就是來(lái)自于對(duì)美的追求。如愛(ài)因斯坦說(shuō)：“照亮我的道路，并且不斷給我新的勇氣去愉快正視生活的理想，是善、美和真。”科學(xué)研究的道路是艱辛而漫長(zhǎng)的，正是一種求真、求善、求美的精神，支持著科學(xué)家耗費(fèi)畢生精力，為追求真理而勇敢探索，無(wú)私奉獻(xiàn)。如布魯諾為宣傳日心說(shuō)而被教會(huì)燒死；伽利略為維護(hù)哥白尼學(xué)說(shuō)而被終身監(jiān)禁；居里夫人為科學(xué)而終生視苦為樂(lè)等，體現(xiàn)了科學(xué)精神之美。

二、在物理教學(xué)中體現(xiàn)美

展示物理美的目的，不僅僅是為了讓學(xué)生想像和認(rèn)識(shí)物理科學(xué)之美，更重要的是，要通過(guò)美的教育，培養(yǎng)學(xué)生的審美能力和審美情趣，將對(duì)美的認(rèn)識(shí)，轉(zhuǎn)化為追求美、發(fā)現(xiàn)美和創(chuàng)造美的自覺(jué)行動(dòng)。對(duì)科學(xué)美的審美能力產(chǎn)生的基礎(chǔ)，是學(xué)生對(duì)物理知識(shí)學(xué)習(xí)所抱的態(tài)度，激起學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣是培養(yǎng)學(xué)生審美能力的前提。物理科學(xué)的美往往不能僅靠視覺(jué)辨析，更要靠心智去體驗(yàn)。因此，在教學(xué)中要?jiǎng)?chuàng)造機(jī)會(huì)，讓學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)踐，去發(fā)現(xiàn)和探索物理科學(xué)之美。

比如在學(xué)習(xí)高中教學(xué)《萬(wàn)有引力》時(shí)，可以參考各種衛(wèi)星、行星、恒星的數(shù)據(jù)，描繪人類(lèi)從天圓地心說(shuō)走向太陽(yáng)中心說(shuō)，然后再認(rèn)識(shí)到太陽(yáng)系的各個(gè)行星在銀河中沿一條美麗的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的歷史，進(jìn)一步以萬(wàn)有引力所引發(fā)的橢圓軌道和圓軌道的美，激發(fā)學(xué)生探索這些美的科學(xué)規(guī)律和源泉，使學(xué)生對(duì)這些知識(shí)有更深的理解，感受到人類(lèi)探索“真”與“美”的科學(xué)精神之美。

又如在研究庫(kù)侖力的教學(xué)中，回顧萬(wàn)有引力的規(guī)律，對(duì)比公式F＝kQ1Q2/r1和F＝Gm1m2/r2可以發(fā)現(xiàn)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的靜電場(chǎng)跟萬(wàn)有引力場(chǎng)具有統(tǒng)一的規(guī)律，通過(guò)進(jìn)一步對(duì)比研究，還可發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力加速度g＝G/m和電場(chǎng)強(qiáng)度E＝F/q規(guī)律的統(tǒng)一；當(dāng)萬(wàn)有引力和電場(chǎng)力對(duì)物體或電荷做功時(shí)，都能引起勢(shì)能的變化。其中，力做正功，則勢(shì)能減小。這種統(tǒng)一性體現(xiàn)了物理科學(xué)的美。那么還有哪些現(xiàn)象能反映自然界的統(tǒng)一美呢?這個(gè)問(wèn)題給學(xué)生留下探索的空間，從中培養(yǎng)學(xué)生的審美能力和審美情趣，提高學(xué)生的物理美育素質(zhì)。

總之，“美感是智慧的品質(zhì)”，物理美育就是要求通過(guò)審美實(shí)踐和美的創(chuàng)造實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生美的感受力、鑒賞力和創(chuàng)造力。當(dāng)每一個(gè)學(xué)生都作為一個(gè)參與者，直接投身于審美創(chuàng)造的實(shí)踐活動(dòng)中時(shí)，才會(huì)對(duì)物理學(xué)有深刻的認(rèn)識(shí)和強(qiáng)烈的感覺(jué)，產(chǎn)生對(duì)美的追求的積極行動(dòng)，自覺(jué)地投入到物理的學(xué)習(xí)之中，進(jìn)而為物理科學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。