感受物理学之美

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的和应有 的一切公式与定 律。遗憾的是直 至离 开这个让他痴迷 的世界 , 爱因斯坦也 没有完成这项工作 , 不过一 辈辈的后来者沿 着他 的足迹 , 循着 他描绘 的蓝 图寻找心 中的梦想 。弱 电相 互作 用、 电磁相互作用 、 弱相互作用 、 强相互 作用 的大统一 吸引着物理 学家的 目光 , 人们希望用一组为数很少 的原理 和数学公式描述整 个 自然 界的所有现象 , 并用辛勤的劳动推动着这个理想 的实现 。 我们相信终有一 天我们会揭开 自然神秘的面纱 , 找到那个终极理 论 , 到 支 配 自然 界 统 一 和谐 运转 的那 个 原 理 。 找 物理学 的美不仅体现在物理理论上 , 还体现在物理实验 中。
例, 打破了亚里 士多德物体 的速度不变 的预言 。亚里士多德的影 响还 表现在 光学领 域 , 他认 为 白光是 一种纯 的没有其 他颜色 的 光, 而牛顿用三 棱镜把太 阳光 的光谱 展现给 了人们 , 解释 了彩 虹 产生 的原 因 。马德堡半球 实验有力地 向人们 揭示 了大气压强 的 存在。卡文迪许用 自制的扭秤测出了万有 引力 常数 , 并计算 除了 地球的密度和质量。托马斯 ・ 的双缝干涉实验 向人们证 明牛顿 杨 也并不总是正确的 , 证实 了光 的波动性 。密立根的油滴实验巧妙
DOI1 . 6 /in17 — 1 1 000 . 9 :0 99js .62 88 . 1 . 0 3 .s 2 86
受 到 市 场 经 济 和 实 用 主 义 的 影 响 , 础 学 科 面 临 着 前 所 未 有 基
的挑战 , 在这个 背景 下 , 理无用论甚 嚣尘上 。一些理工 科的大 物
物理学 的简约之美 。物理学 家以寻求 自然 现象的本质为 己 任, 拨开繁芜的表象探究 事物的本 源。物理 学中轻描淡写一句话 的定 理就可 以描述 出最广泛 的物理 现象 。l ̄ : 的反射定 理 : : n光 L 入射 光线和 出射光线 在一个平 面上 , 分居 法线两侧 , 入射角等 于 出射 角。这个定理把 我们 看到的各 种 由光 的反射 形成的现象都
长 。卢瑟福通过实验证实了核子的存 在 , 虽然这并不在他 预料之
题, 都蕴含在这样一个小学生都熟知 的看似简单 的公式里 。 物理学 的和谐与统一之美 。物理学 家都坚信 自然 界是和谐 的、 统一的 , 坚信 自然界 中的各种现象都 是以人们 了解 或 尚未 了 解的方式相互联系着的。开普勒在《 宇宙 的和谐》 中讲 到 , 宇宙杂
乱 中有统一 , 协调 中有 协调 , 行星 的运动有 某种数 的和谐 。 不 各 在这本 书中 , 开普勒 公布 了和谐定 律 : 星公转周期 的平方同它 行 们 到 太 阳 的平 均 距 离 的立 方 成 正 比 。它 表 明 各 个 行 星 的 运 动 速 度 和轨道大小 之 间很 有节 奏的 比例 关系 , 像音乐 中 的和声一 就
伽利 略的 自由落体实验人人 皆知 , 1 世纪末 , 在 6 受到亚里士多德
的影 响 , 们认 为重量大 的物体 比重量小 的物理 下落的快 , 人 而伽
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
利略用 比萨斜塔上扔下的一轻一重两个物体 , 向人们展示 了自然 的本原 , 打破了盲 目相信 的权威 。伽利略还用简陋的仪器进行了 加速度实验 , 实了物体在斜 面上运动 的路程和实践的平方成 比 证

No . 8 T ME D C T O I E U A I N A
感 受 物 理 学 之 美
邱文 兵 闫红霞 葛桂 贤
摘要: 在物理 无用论 的背景下 , 我们描 述 了所感受到的物理 学简约, 和谐 , 统一的美 , 同时讲述 了物理实验设 计的精巧。以期激发 青年人及 大众对物理 学的兴趣 。 关键词 : 物理学 简约 和谐 统一 中 图分 类 号 : 6 0 G 4 文献标识 : c
概括 了, 清晨露珠反射 的太 阳光 , 阳光下洪湖水上的鳞鳞波光 , 镜 子 中的熟悉而又陌生的 自己, 这些 曾被诗人 和画家用优美 的文字 绚丽 的色彩描绘过 的意境 都遵守这个定 理 。我们 不得不提的是 速度 的公式 :=/ v r。这 个看似简单的公式阐述 了时间空间和运动 t 之 间的关系 。运动是世界鲜活的原因 , 万事万物都在 以 自己的方 式 和节奏运 动着 , 描述 事物必然 要说 明它运动 的速度 v这 个量 , 非常有 助于我们 了解事物 的过去与将来 。另外两个 物理量——
学生们认为学习大学物理对 自己的专业 不能提供直接的帮助 , 是
在浪费时间 , 以致学 习丧失学习动机 , 学习兴趣低下 。其 实 , 物理
学不仅描绘着 世界 , 物理学不管是在形式还是 内容上都处处蕴含 着闪光 的智慧 和无与伦 比的美 。向大学生 以及民众宣传物理 学
对社会的贡献 , 展示物理学的美成 了物理教育工作者及物理学家 们义不容辞的责任 。本文将讲述我们感受 到的物理学 的美 , 我 在 们看来 , 物理学简约而不简单 , 和谐 的统一 , 美不胜收。
的 得 出 了基 本 电 荷 值 , 实 了 电荷 的分 立 性 。公 元 前 二= 年左 右 证 百 的 古 埃 及 , 拉 托 色 尼 通 过 几 年 的 观 察 和 测 量 , 得 了地 球 的周 埃 测
时间与空间是物理学界至今 尚无 定论的课 题 , 我们从哪里来将到
哪里去 ?时间开始于哪里 又将在何 处终 止?宇宙有 多大?宇宙 何 时产生 ?何 时消亡 ?这些 涉及 宗教 、 哲学 和天 文学 的重 大问
内, 但是他尊敬科学 , 尊重事实 , 接受 了实验结果。这些实验都是 在最简 单 的工具下完 成 的 , 直接 的向人们展示 了 自然界的原 却 理 , 除了人们 的误解 。 破
物含妙理 总堪寻 , 物理学既有实 验的实事求是 , 又有理论 的 逻辑严密 , 还有诗乐 的和谐统一 , 追求朴 素真实简约 的美 。物理 学 的 发 展 必 将 推 动 各 个 学 科 和 社 会 的发 展 与 进 步 。 世 界 上 从 来