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26【艺理第八讲】形式美之“形”及其基本因素张法四川大学文学与新闻学院【摘要】形是形式美理论的两大方面（形和色）之一。
形在理论上与视觉之看相连。
中、西、印艺理的不同方式，产生了对形的基本因素的不同强调。
形的基本因素是点、线及由面和体构成的形状。
中、西、印艺理对其的强调各有侧重。
在点上，西方是实点，中国是气点，印度是空点；在线上，西方是外形线，中国是气韵线，印度是情昧线；在形上，西方在方、圆、三角的结合中讲究实体一区分的景象，中国在方、圆与s曲线的结合中突出气韵生动的境界，印度在方、圆、三角的结合中彰显是一变~幻一空的情味。
【关键词】形式美之形；中、西、印比较；点一线一形任何艺术达到自己的本质，即呈现为aesthetic object (美），都 有形式美的因素在其中因此，古往今来对形式美的研究，成为艺 理的重要内容形式美主要有形和色两大内容但在西方的实体一区分型思维中.色难以明晰地区分和定义，从古希腊开始就被摒除 在形式美的理论之外，在文艺复兴时期方进入绘画的技术体系，到牛顿在光学研究上取得重大突破时，才被提升至科学和哲学的领域. 但由此引起的争论一直持续到相对论一量子论时代，其演进的结果，导致视觉艺术上现代派的各种转变色的问题在世界美学中更为复 杂在中国和印度，色彩的言说，一开始就与哲学紧密关联：在中 国，从色在五行理论中占据应有的位置开始；在印度，从色（rQpa)成为物质世界的总名开始因此.以中、西、印的互鉴来讲形式美，可以分成两个方面讲，即形和色这一讲围绕形展开一、形式美理论：从视觉之“看”开始不从形与色的区分，而从形式美的整体来看，形式美作为一种 在西方兴起的理论.首先与视觉相关，由视觉中得出美的基本原理，再扩大到一切艺术之美，最后遍及宇宙万物之美因而.形式美这一西方概念，在词意上就与视觉相连在古希腊，form (形式）之美 就是i5知（理式）之美，脱a (理式）其词根iS是视觉之“看”作 为宇宙之道的logos同时体现为视觉形象上的美的比例毕达哥拉斯 学派从《持矛者》雕塑中，发现了具有宇宙普遍性的美的比例，并 将之提升为数的原则，这一数之美又通于音乐在毕达哥拉斯看来. 宇宙间天体的运行就是一种音乐演奏，这种天体的音乐以数的形式 呈现出来，音的行进转换为数的比例亚里士多德的《诗学》主要 讲有叙事性的戏剧，却用了视觉性的人体的头、身、尾来讲叙事之美的结构：“一个美的事物------个活东西或一个由某些部分组成之物——不但它的各部分应有一定的安排，而且它的体积也应有一 定的大小；因为美要倚靠体积与安排，一个非常小的活东西不能美，形式美之“形”及其基本因素I27因为我们的观察处于不可感知的时间内，以致模糊不 清；一个非常大的活东西，例如一个万里长的活东西，也不能美，因为不能一览而尽，看不出它的整一性。
物理学的美与审美素质教育梁贵平董继斌（甘肃省文县城关中学甘肃文县 746400）摘要良好的审美素质有助于学生追求真理，发扬善性，开发智力，增进健康。
本文拟从开发物理学中的美对学生进行物理教学中的审美素质教育，以培养学生良好的审美素质。
关键词物理学美审美素质教育素质教育是面向全体学生的全面发展的教育，其中审美素质教育非常重要，良好的审美素质有助于学生追求真理，发扬善性，增进健康，还有助于学生智力的开发，是少年儿童按照美得规律来塑造自己完美人格的必要条件，对促进学生全面发展有着不可替代的作用。
审美素质包括良好的审美意识，健康的什么情趣，一定的审美创造能力等。
物理是很美的，包括简洁美、和谐美、对称美，相似美、普遍美、奇异美等。
在教学过程中，学生与物理知识、老师与物理知识，学生与老师之间，除了认识与被认识，教育与被教育的关系外，还存在欣赏与被欣赏的关系，因此，主体审美感对教学有直接的影响，也为教师进行审美素质教育提供了广阔的空间。
一、物理学的美科学美和艺术美一样，都是对世界美的反应。
恩格斯把人脑的意识称作“地球上最美的花朵”，科学美也是人脑的意识，他也是“地球上最美的花朵”之一。
科学美是自然美得反应和概括，不仅蕴含针真，而且闪耀着形式的光辉。
物理学充满了美，例如初中物理课本中光的色散，放电现象的奇异美，平面镜成像，磁感应线分布，杠杆原理F1L1=F2L2，的对称美，阿基米德原理F浮=G排，牛顿第一定律等定律、公式的抽象、概括、等效、假说的简洁美，能量转化和守恒定律、多题一解、一题多解的统一美。
“思维是最美的花朵”，物理学中的模型是思维的产物，如原子模型体现着思维之美。
物理学中的对称方法、守恒方法、系统化方法、类比方法等体现着自然界对称和谐统一之美。
在教学中教师要善于战士和挖掘物理课本中的美，充分利用课本内容进行审美素质教育。
二、审美欣赏的必要条件美感，是由对美的事物的欣赏产生的。
在审美欣赏中，主体是欣赏者，客体是欣赏对象。
欣赏物理学之美宁波市鄞州中学 陈 前一提到物理学咱们就会想到爱因斯坦的那张照片：满头白发，满脸皱纹（见图一）。
好象做科学的人只知道研究，不知道生活，其实这个熟悉是片面的，爱因斯坦不但在物理学上成绩伟大，而且他的小提琴演奏水平很高，还能弹一手好钢琴，在美学上也有独到的熟悉。
请看下面这幅照片（图二），这幅照片的名称叫dance 。
这是哈勃望远镜铺获到的一场宇宙中的出色“舞会”，左侧的“舞者”是较大的星系（ngc2207），“依偎”在旁的是较小的星系（ic2163），ngc2207的“吸引力”（壮大的万有引力作用）使得ic2163“翩翩起舞”，它“掷”出的气体、恒星形成约十万光年长的“彩带”。
这场“舞会”将在数十亿年后结束。
最后两个星系将成为“一体”。
这是形式美，它的本质也是美的，因为它们的作用遵守万有引力定律，咱们还可以预见它们的未来是如何的。
再举一个例子，英国的卢瑟福用实验证明了原子是由原子核与电子所组成，原子核居中，电子在外。
但原子的结构究竟是如何的呢？最初以为原子的结构和太阳系相仿，原子核就比如太阳，而电子就像行星那样在各自的轨道上绕原子核旋转。
但与经典的电磁理论发生了矛盾：绕核运动的电子应该辐射出电磁波，因此它的能量要不断减少，电子绕核运动的轨道半径也会减小，于是电子将沿着螺旋线的轨道落入原子核，这样看来，原子应当是不稳定的，而实际上原子是稳定的。
幸而不久迎来了量子力学，对电子这样的微观粒子的行为作了完全不同的描述。
原来电子根本没有必然的位置，也没有必然的运动轨道。
原子中的电子就恍如云雾般迷漫在原子核外的空间，形成所谓“电子云”。
电子到底在哪儿？科学家们众口纷纭，仍是诗人说得好：“只在此山中，云深不知处。
”你看，电子云的意境很朦胧飘逸的吧！确实物理学是很美丽的。
在物理学的发展进程中，物理学家在探索物理学规律的艰辛旅程中，老是伴随着对美的热烈追求。
例如，哥白尼与托勒密地心说的决裂，就是有其执着追求美的因素，他坚信完美的理论在数学上应该是“和谐和简单的”；托勒密为了解释天文观察的结果，引入了许多“均轮”、“本轮”，使得天文学既复杂又失恰；因此，在极端困难的条件下，哥白尼苦心孤诣，研究了三十连年，终于成立了不朽的日心说；后来，开普勒深切感受到日心说的美，毅然抛弃了从他的老师第谷那儿接受的地心说观点，他说“我从灵魂的最深处证明它是真实的，我以难以想象的心情去欣赏它的美。
经验交流196作者简介：韦丹（1968— ），男，壮族，广西东兰人。
主要研究方向：中学物理教学。
教育是培养人的活动，教育的目的是促进人的全面发展。
爱美之心，人皆有之，人的一生就是对美（美好生活）的追求的过程。
《物理课程标准》明确指出物理教学要使学生“能保持对自然界的好奇，能初步领略自然现象中的美妙与和谐，对大自然有亲近、热爱、和谐相处的情感”。
根据新标准的要求，物理教学应注重美育的渗透。
因此，物理教师应了解美育的意义和课堂教学中美育的实施。
一、物理教育中美育的意义（一）美育能陶冶人的情操、静化人的心灵，促进人的全面发展20世纪最伟大的科学家爱因斯坦说：“用专业知识教育人是不够的。
要使学生对价值有所理解并且产生热烈的情感……必须对美和道德上的善有鲜明的辨别力”。
孔子曾说：“兴于《诗》，立于礼，成于乐”。
意思是诗使人从伦理上受到感发，礼是把这种感发变为一种行为的规范制度，而乐是陶冶人的性情、德性。
物理学是一门自然科学，在物理教学中渗透美育，能使学生学会感受、领悟自然之趣和美，尝试发现自然的神奇奥妙，在审美活动中建立起与自然的亲和关系。
（二）美育能激发学生的学习兴趣，促进学生智力的发展法国数学家庞加莱认为，是自然之美引起的愉悦情感使科学家孜孜不倦地探求着。
在物理教学中渗透美育，使学生感知到知识的美妙，激发他们学习兴趣，激励他们主动学习、刻苦钻研。
美育有助于完善和促进学生观察能力、思维能力、想象能力、记忆能力和操作能力的发展。
美育对智力的完善作用是与人的大脑的特点分不开的。
左脑以抽象思维为主，右脑以形象思维为主，中学生的特点是形象思维胜于抽象思维。
地质学家李四光创作了中国第一首小提琴独奏曲；钱学生会吹圆号和弹钢琴；爱因斯坦会拉小提琴；量子力学的创始人普郎克会弹钢琴等事例足以说明审美教育对大脑左右半球的平衡、协调发展很有益处。
二、初中物理教学中美育的实施美育的最终目的是培养学生的审美能力，促进人的全面发展。
浅谈物理学中的美学笔者以物理学中的美感入手，探究物理之美对大家的作用与对学习物理的促进作用。
在许多人心中，科学和艺术是风马牛不相及的两个领域学追求的是严谨，是理性的演繹；而艺术追求的是美感，是灵感的发挥。
两者南辕北辙，毫不相干，真是这样吗？标签：和谐奇异美；简单对称美；审美观；热情；情操一、物理学中的美物理教育是为了培养学生认识宇宙，让学生从繁杂、混乱无序之中，整理出统一的、简洁的秩序和规律。
这里所谓的“秩序”意味着真理与和谐。
而审美教育是为了让学生从零散、无序的艺术哲学之中整理出令人神往的秩序和规律。
可见，物理教育与审美教育都是为了秩序，追求“规律”，只是学科不同，相应的教育方式和方法不同而已。
以下我们看看物理学中美的体现与作用。
1.和谐奇异美古代思想家把美与和谐画上等号，希腊古典时代的大哲学家们认为，美在于和谐，美应当是完美的，千百年来，这些观点深刻地影响了一代又一代的科学家，所以无论是地心说还是日心说都认为天体运动是最完美，最和谐的匀速圆周运动。
又如海市蜃楼现象，在风平浪静的海面上，有时会突然出现亭台楼阁、城郭古堡、村庄小岛等幻影，虚无飘缈、变幻莫测、宛若仙境，给我们呈现了奇异的美。
2.简单对称美在美学中，“对称”是形式美的表现，如空间上的对称，体现为：在运动学中，如机械振动，又如在物体竖直上抛运动与自由落体中的对称；在光学中的镜像对称。
在时间上的对称，体现为：单摆运动中的时间，交变电流与电磁振荡中的时间对称。
物理学公式、定律表达方式上和理论结构上所反映的对称性更是不胜枚举。
如电磁学中静电力的库仑定律就是追求跟万有引力平方反比定律的对称而获得的。
也正是由于对称性，让法拉第在奥斯特发现“电生磁”后，坚信“磁也能产生电”，并坚持实验了十年，终于取得了成功，才有了我们现在的电气化时代。
物质世界的运动形式最简单，比如：光沿着最简单的直线传播；行星沿着简单的几何曲线──圆、椭圆运动。
物质世界的组成也最简单，由基本粒子组成。
物理学中的“三美”作者：何建东来源：《新一代》2012年第12期摘要：随着人类社会的进步与文明的进一步发展，各学科间相互渗透、影响更趋广泛和深入，当今知识的日趋统一和学科朝各自专业化纵深进展，已成为人类文明发展的大趋势。
美育不断渗透进物理教育，日益综合，正是顺应了人类知识大统一的大潮，而探索物理学的美由此展开。
关键词：物理学；和谐美；对称美；简洁美中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1003-2851（2012）-12-0156-01物理学家是物理科学美的探索者，他们所从事的科学活动总是和追求物理科学美联系在一起，物理学家海森堡曾指出：“科学的探索者们最初往往是在美的光辉照耀下，去认识和发现真理。
”物理学家在探索自然奥秘的过程中，把主观目的的追求和客观规律的发现统一起来，创造了物理科学美。
那么，物理美具体体现在哪些方面，枯燥的物理公式和概念何谈美感？从物理学的学科特点、交叉特点的动态特点来看，它主要体现在其和谐、简洁和对称。
一、物理的和谐美和谐是美的基本特征，它是指事物的各部分分配得当、协调一致、有序、均衡舒畅及多样统一。
物理中它包括物理对象的和谐美和物理理论的和谐美。
第一，物理对象的和谐美。
物理学研究的对象是物质及其运动规律。
其和谐美既呈现整体和局部的统一，又呈现在过去、现在、未来的因果链中。
比如，物质世界由于质和量的区别使物质结构从整体上形成一个多层次的可以无限分化的有机层次系统。
即微观、宏观、宇观。
微观可分为夸克、基本粒子、原子核、原子、分子；宏观可分为岩石圈、水圈、生物圈、大气圈；宇观可分为太阳系、银河系、总星系。
物质世界表现了间断性和连续性，间断性表现了层次性，连续性则表现了统一性，统一性又呈现在空间的有序结构和时间上的变化和演化，而有机的和谐统一是由于物质世界的开放性和自组织性决定的。
物理对象的和谐美还表现在研究者与研究对象之间的统一和谐。
对于无限的宇宙客体，观察者本身就是其中的一部分，必然和宇宙处于不可分割的联系中，而且是特定的宇宙环境演化到一定阶段的产物，也就是说人是宇宙和谐的产物。
物理学中的形式美
美可以使人赏心悦目，从而陶冶人们的性情，激励人们的情感，启迪人们的思想。
如自然界中的高山流水、茂林修竹、奇花异草等形式美。
科学美着重揭示自然规律的内含美，同样具有愉悦人身心的可感形象。
科学的形象，不仅具有具体的直观性，而且有抽象的概括性。
如数学中的函数图象，几何图形，物理学中的电力线，理想模型等。
形式美的主要内容是平衡对称，简洁和谐，多样统一。
以物质的基本运动和结构为研究对象的物理学理论体系，存在着异乎寻常的对称、和谐、简洁、多样统一。
这种理论体系的形式美，根植于客观物理世界的有序和协调。
挖掘物理学理论体系中的形式美，即有助于物理教学的研究，又可推动物理学的发展。
一、物理学中的对称美
1.与时空坐标有关的对称
在中学物理课本中，涉及到许多有关对称的问题。
例如，平面镜的成像问题，平面镜里的像与物的关系就
具有典型的对称性。
甚至，在求解物理学问题时，也利
用到了这种对称性。
如在求解静电场问题中运用的“电
象法”，它是把导体面或介质分界面认为一面镜子，假想
电荷（象电荷）就是原来电荷的像。
（见图1）此外还有
轴对称，点对称等空间对称形式，以及周期、节奏、旋律等时间对称性。
例如，单摆、声源的振动具有时间和空间的对称性。
有时，空间的对称性往往伴有时间的对称性，平面简谐振动的规律就具有这种对称关系，数学表达式是x=Acos （ωt+α），其振动图像如图2所示。
2.与时空坐标无关的对称
所谓对称，用数学语言来说，就是某一现象（或
体系）在某一变换下不改变，则该现象（或体系）
具有该变换下所对应的对称性。
这种对称性有极其
重要的意义，自从二十一世纪初以来，物理学的主
流几乎全是寻求这种对称性原理。
爱因斯坦1905
年的论文“关于运动物体的电动力学”含有理论物理学的新的主导方向：一切理论必须服从相对原理（洛仑兹不变性）。
现在，还有许多其它对称原理，如规范不变性、相同粒子交换对称性（弗米和玻色统计法）。
当今物理学家研究表明：自然界中有待发现的可能就是那些“潜在”的对称性。
物理学的内容存在着丰富的深刻的对称美。
如麦克斯韦根据他所推导的电磁波动方程：22
2210E E C t ∂∇-⋅=∂、222210B B C t ∂∇-⋅=∂，确认了光是电磁波，并用电和磁的常数计算出了这种波的速度。
这里的波动方程就具有严格的对称形式。
物理学中的对称形式是多种多样的，各有其变换下的对称美。
例如，均匀系统的热力学基本微分方程
dU=TdS －PdV
dF=－SdT －PdV
dH=TdS ＋VdP
dG=－SdT ＋VdP 可认为具有如下对应变换的对称性。
F=U －TS
H=U ＋PV
G=U ＋PV －TS
此外，量子力学中的波函数、力学量的对应算符、自旋、全同粒子体系中的波色子和费密子等基本原理和理论体系均含有对称美的内容。
随着物理学的发展，这种对称性在微观领域里越来越显示其重要地位。
二、物理学中的多样统一
根据内特尔定理，如果运动规律在某变换下具有不变性，必然相应存在一个守恒定律，各种对称性在一定条件下也会受到破坏（对称性破坏），这时，守恒量就会变为不守恒，同时，一般会有新的现象出现，体现了物质结构和运动形式的多样性和统一性，而多样统一正是形式美的形态特征。
对称会产生平衡、协调的美感，不完全对称又会使形象生动灵活，多彩多姿，富有美的感染力。
被誉为“美学上真正美的对称形式”的麦克斯韦方程组，实际也是不很对称的。
B E t
∂∇⨯=-∂ 00
0E B J t μεμ∂∇⨯=+∂ 0
E ρε∇= 0B ∇=
方程虽然描述了电场和磁场具有美妙的对称性形式，但这种对称又是不完全的，电荷和传导电流的存在破坏了E B
和的完全对称性。
只有在真空中ρ=0，J=0的情况下，电场和磁场的完美对称才得以充分显示。
若引入电磁势，麦克斯韦方程组又可等效为如下形式：
22000002A A A J t t ϕμεμεμ∂∂⎛⎫∇--∇∇⋅+=- ⎪∂∂⎝⎭ 22
0000201A t t t ϕϕϕμεμερε∂∂∂⎛⎫∇-+∇⋅+=- ⎪∂∂∂⎝⎭ 利用电磁势的规范不变性，采用洛仑兹条件，电磁势方程又可变为：
22
0221A A J C t μ∂∇-⋅=-∂ 22
22011C t ϕϕρε∂∇-⋅=-∂ 若引入电磁张量，还可写成协变形式的麦克斯韦方程
0F J X μυ
μυμ∂=∂
0F F F X X X μυ
λμυλλμυ
∂∂∂++=∂∂∂ 在这里，麦克斯韦方程组真正体现了多样性和统一性的形态特征。
在物理学中，我们可以说正是洛仑兹不变性与规范不变性，统一了经典和量子电动力学。
量子电动力学可认为是麦克斯韦电动力学的推广，如果通过对称原理的调整，在经典领域里还可恢复麦克斯韦理论。
这些都充分说明了形式美的多样统一。
三、物理学中的和谐美
姹紫嫣红的物理世界中，各种物理现象和过程千差万别，但本质上可以逻辑地归为为数不多的若干基本概念和原理，使物理学的理论体系呈现出高度的和谐与简洁美。
例如，哥白尼深信完美的理论在数学上应该是“和谐与简单”的。
因此，他在很困难的条件下，苦心孤诣，终于冲破神学的迷雾，宗教的桎梏，建立了不朽的日心说。
牛顿又在哥白尼、伽利略、开普勒的基础上，总结出运动三定律、万有引力定律，将天上、人间的物体运动统一在牛顿力学（低速宏观物理世界里）的严密理论体系之中。
在揭示了“热、机械、电化学”各种运动形式之间的统一性之后，继而，麦克斯韦电磁理论使得复杂的电磁现象和规律建立在一个和谐圆满的家庭里。
“以太”危机的出现导致了爱因斯坦相对论的建立，揭示了时间、空间、物质运动之间的联系和本质的统一性。
“紫外灾难”的出现，导致普朗克量子论的建立，使行踪飘忽的微观粒子眉目清晰，如此等等，不一而足。
物理体系不仅在总体结构上呈现了圆满、协调、和谐、对称、简洁、多样统一等各种形式的科学美，而且在各个局部的不同部分也同样表现着那种深邃的，内含的科学美。
例如，在研究黑体辐射问题时，维恩作了一些特殊的假设以后，用热力学的方法，导出了如下的辐射公式：()231c T d c e d υ
ρυυυυ-=（c 1、c 2为常数）
此式与实验结果比较，发现在高频（短波）区域相符，但在低频（长波）区域却相差很大；而瑞利—琼斯根据经典电动力学和统计物理学推出的黑体辐射公式：
()2
38d KTd C
πυρυυυ= 却发现在低频（长波）区域与实验相符，在高频（短波）区域相差很大。
两者各有千秋，但都不很完美。
后来，普朗克引入量子概念后，和谐统一了维恩和瑞利—琼斯公式，并提出了如下辐射公式：
()23
11
c T c
d d
e υ
υρυυυ=- 即黑体辐射的普朗克公式。
当今物理学家正在研究所谓“大统一规范理论”，致力于用更深入、更普遍的理论，把宇宙间归结为的四种基本作用力，即核力、电磁力、弱力、万有引力统一起来，显示了对真理和美的追求。
四、探讨物理学中美的意义
物理学这门科学不是冷漠的智慧堆积，对真理的追求必然伴随着对美的追求。
克服美学因素上的不足，往往会给物理学带来新的发现。
而新现象、新规律的出现，又会推动物理学的发展。
例如，法拉第深信：“电”与“磁”应该是对称的，于是认定既然“电”能够变成“磁”，那么“磁”必然可以转变为“电”。
这样经过他的不懈努力和实验，终于发现了电磁感应现象。
物理学中类似这样的事例，不胜枚举。
在进行物理教学的过程中，有必要进行一些审美活动，既要挖掘物理学内容的内在美，又要向学生揭示物理世界里“对称、和谐、简洁、多样统一”等学科的形式美。
我们教学的对象是一群天真浪漫、活泼可爱、好奇敏感的青少年，如果运用适当的教学形式和手段，使他们置身于美的环境中，给他们以美的感受，就会极大地调动学生对学习和研究物理问题的兴趣，那么，教学就会取得事半功倍之效。
对于我们每一个教育工作者来说，在这里，教学活动不仅是任务的完成，而且是精神的陶冶和享受，何乐而不为呢？
刊登于《教育教学文论汇编》1999年第八卷。
