感受物理之美(课堂PPT)

1、1感受物理之美2燧人钻木取火燧人钻木取火第一次工业革命（标志是蒸第一次工业革命（标志是蒸汽机的发明汽机的发明 ）第二次工业第二次工业革命革命（标志：电（标志：电力的广泛应用即力的广泛应用即电气时代电气时代) 第三次第三次科技革命科技革命以原以原子能、子能、电子计算机电子计算机和和空间技术空间技术的广泛应用的广泛应用为主要标志为主要标志3物理学与美学物理学与美学hysics and esthetics 美是一种感觉,但有其客观存在的功效，使人高尚，使人智慧，使人快乐。1 1、何为美？、何为美？2 2、 何为理性美？何为理性美？1)直接：通过思索探求从疑惑中得到解脱；通过归纳和积累使思想和精神得到

2、升华。2)间接：通过联想，将规律或过程与有类同特点的感性美的体验相联系。4 谈到美，联想到自然美和艺术美，而谈到美，联想到自然美和艺术美，而对科学美，大多数人则不易感受到，这是因对科学美，大多数人则不易感受到，这是因为科学美与艺术美是两种不同形式的美，从为科学美与艺术美是两种不同形式的美，从美学的角度来讲，一种是事物外在形式所呈美学的角度来讲，一种是事物外在形式所呈现的美，如自然景色的美，音乐的美，雕塑现的美，如自然景色的美，音乐的美，雕塑的美，绘画的美，建筑物的美等。另一种是的美，绘画的美，建筑物的美等。另一种是事物内在结构的和谐、秩序而具有的美，这事物内在结构的和谐、秩序而具有的美，这种美

3、比较抽象，是要经过大脑整理、加工形种美比较抽象，是要经过大脑整理、加工形成美的意识或美的观点。这是一种较高层次成美的意识或美的观点。这是一种较高层次上的审美。上的审美。物理之美：物理之美：1 1、现象之美、现象之美2 2、理论描述之美、理论描述之美3 3、理论结构之美、理论结构之美5物理学美在哪？物理学美在哪？ 一、多样性的统一美。 二、简单美。 三、和谐美。 四、对称美。 五、守恒美。 六、有序美。艺术美在哪？艺术美在哪？ 一、 稳定感(家园感)。 二、延伸感。 三、节奏(层次)感。6在物理学中，简单的规律可以概括出大自然中纷繁的现象在物理学中，简单的规律可以概括出大自然中纷繁的现象 一、多

4、样性的统一美大自然的一种神奇的大自然的一种神奇的“支配力支配力”，使得一切井井有条，使得一切井井有条 电可以生磁，磁可以生电，而电磁波则是两者统一的完美象征电可以生磁，磁可以生电，而电磁波则是两者统一的完美象征7二、简洁美8三、和谐美 匀速运动匀速运动 简谐振动简谐振动 共振（共振（音障音障是一种是一种物理现象物理现象，当当物体物体（通常是（通常是航空器航空器）的速度）的速度接近接近音速音速时，将会逐渐追上自己时，将会逐渐追上自己发出的发出的声波声波。声波叠合累积的结果，。声波叠合累积的结果，会造成会造成震波震波的产生，进而对飞行器的产生，进而对飞行器的加速产生障碍，而这种因为音速造成提升速度

5、的障碍称为音障。的加速产生障碍，而这种因为音速造成提升速度的障碍称为音障。）9四、对称美 10科学求真，艺术求美科学揭示宇宙的奥秘，艺术揭示情感的奥秘 自然界里的对称美：11 古代建筑的对称美：12地磁场南北极地磁场南北极正电荷与负电荷正电荷与负电荷13五、守恒美动量守恒动量守恒光速不变光速不变质量守恒质量守恒核电荷数守恒核电荷数守恒能量守恒能量守恒14 光色散光色散 太阳系行星太阳系行星轨道轨道 元素周期表元素周期表雪花六、有序美六、有序美15物理之美物理之美 三种美感三种美感: :1)稳定感(家园感):对封闭,独立,可控体系的向往,对绝对客体(权威)的崇拜,皈依和敬畏.16 延伸感延伸感:

6、 :“落霞与孤鹜齐飞,秋水共长天一色”- -王勃王勃伽利略的斜面思想实验伽利略的斜面思想实验: :牛顿的万有引力牛顿的万有引力: :任一热循环分解成无数个卡诺循任一热循环分解成无数个卡诺循环环: : 熵熵无数子波合成无数子波合成-惠更斯原理惠更斯原理“欲穷千里目欲穷千里目, ,更上一层楼更上一层楼” 17节奏节奏( (层次层次) )感感: :“死亡意味着什么?” 爱因斯坦脱口而出:“意味着再也听不莫扎特的音乐了”.把握大自然的脉搏-h,振动与波是物质世界的基本存在方式.玻尔的氢原子镨线图(层次),的人物关系树图电子在一维势井里运动,在几率大处有节奏地停顿. 尤如跳三步舞.多视角仕女图(唐寅,大

7、千,逸飞,马蒂斯) 18物理与艺术 1920Art and physics as parallel pathways to knowledgeManReality21尽管尽管艺术家和科学家很少彼此关注对方的工作，艺术家和科学家很少彼此关注对方的工作，但艺术经常预期科学真理的发展，反之亦然。但艺术经常预期科学真理的发展，反之亦然。毕加索和爱因斯坦从未谋面，对彼此的工作毕加索和爱因斯坦从未谋面，对彼此的工作也互无兴趣，但他们对人类生存的时间与空也互无兴趣，但他们对人类生存的时间与空间结构具有相同的认识和理解。间结构具有相同的认识和理解。22现代现代物理学物理学 空间空间, 时间时间, 能量能量,

8、物质物质客观客观世界世界的的框架框架客观客观世界世界的的表现表现共同共同的媒介的媒介 =光光空间空间时间时间 光光 23“科学、宗教与艺术是一个金字塔的三面，科学、宗教与艺术是一个金字塔的三面，当人们站在塔的不同侧面的底部时，他们当人们站在塔的不同侧面的底部时，他们之间相距很远，但当他们爬到塔的高处时，之间相距很远，但当他们爬到塔的高处时，他们之间的距离就近多了。他们之间的距离就近多了。” 萨顿萨顿 ( G. Sarton, 1884-1956，历史学家，科学史的奠历史学家，科学史的奠基人基人）2425262728伽利伽利略亲略亲手做手做的望的望远镜远镜29显显微微镜镜下下的的螨螨虫虫真真容容

9、显微镜下的沙子，比宝石还好看显微镜下的沙子，比宝石还好看3031金（111）表面重构的扫描隧道显微镜图像 32长征长征5 5号模型号模型美国亚特兰蒂斯航天飞机绝唱之旅美国亚特兰蒂斯航天飞机绝唱之旅33中卫一中卫星照片34哈勃太空望远镜35哈勃太空望远镜拍摄的美丽太空神5视频36物理学的间简谐美物理学的间简谐美物理学的自然之美物理学的自然之美物理学的探索之美物理学的探索之美物理学的人格之美物理学的人格之美物理学的哲学之美物理学的哲学之美37 在物理学中首先体现的是自然美，自然美随处可见：声音，如回声、共鸣、音乐声；色彩，如光的色散、干涉图像、衍射图像、稀薄气体放电；还有海市屋楼，日食，月食.等等

10、无处不体现物理学的自然美。自然美的魅力是吸引我们观察自然、研究自然规律的动因之一。38解薛定谔方程得到的原子结构声障是声波叠合累积的结果，看似漂亮，实际上对飞机有很大的损害呢！ 从平常现象中引出不平常的道理，从已知现象中得到意想不到的结果，都给人以探索美。 39外祖母悖论 按照相对论，如果物体运动速度超过光速，时间就可以倒流。如果一个人真的“返回过去”，并且在其外祖母怀他母亲之前就杀死了自己的外祖母，那么这个跨时间旅行者本人还会不会存在呢？显然这已经从一个物理问题成为一个哲学问题了还有薛定谔的猫难怪许多物理学家都是优秀的哲学家 。蝴蝶效应薛定谔的猫40 在物理学发展史上，物理学家对科学的不懈追求和为捍卫真理而献身的精神无不显示出人格美。