第9讲-物理学与美学

1、第9讲,物理学与美学,物理学 与 美学（physics and aesthetics) 1何为美？(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。 2. 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.,3.物理美学的几个要点： *大自然是美的，大自然的规律也是美的。物理学研究的是物质世界中最普遍最基本的规律,所以她应该是最美的. *物质世界在原始的层面上是按美学原理构筑的。 *当实验同样支持几个理论时，人们是通过美学标准进行筛选的。 *真理的光芒就是美

2、，沿着美的路径就能找到真理。,4美学三性 1） 简洁性：描述同样的经验资料，具有最少量的定义和模型的那个理论为好。 2） 普遍性：应用经验范围广，适应性强的那个理论框架为好（亦称“空筐”性） 3） 对称性：如果对一系统，作某种操作后，系统状态不变，则称系统对该操作对称。他是人类最原始的审美心态。,简洁性: 1)物理模型: 质点 ,波-尤如灿烂的群星 2)光电效应: 截止频率,出功,饱和电流,截止电压,延迟时间,- 爱因斯坦公式: mv2/2=h-A 3) “惜秦王汉武,略输文采;唐宗宋祖,稍逊风骚;一代天娇成吉斯汗,只识弯弓射大雕.” 4)传统的京昆(沪剧,修脸) 5)国画:八大,吴伟,齐白石

3、,林风眠.,朱 耷(da),普遍性(空筐性) 1)数学的抽象:1+1=2 2)音乐的“空筐”:贝多芬的, 华彦君的 3)普朗克黑体公式的诞生 4)开普勒苦苦追求天体运动的普遍规律 5)爱因斯坦-“统一场”,爱因斯坦对“普遍性”的追求: 所有力学规律的等价(伽利略) 惯性系 所有物理规律的等价(爱氏),非惯性系(引力场) :所有物理规律的等价,广义相对论,电磁场- 微观:强弱相互作用-,统一场论,?,狭义相对论,对称性 图例: 1)电磁场理论: 2)李杨的演说: 3)爱氏的相对论:,诺特尔(德国女数学家)定理证明了对称操作与守恒定律的联系，对称意味着操作使对象前后状态等价，也就意味着该操作中一定

4、隐含有某个合作用(量)为零，也就意味着某个物理量在该过程前后守恒,举例，空间旋转对称(各向同性)对应着角动量守恒:如图：一对粒子O与A，固定O，将A沿圆弧S移到A，互相势能改变U-（FOA）.S， 而按旋转知UOAUOA， U0，则力的切向分量FOar=0，即O、A(A)的作用只能在质心连线上，因而合力矩为0，角动量守恒。,o,s,A,A/,F切,关于相对论，爱因斯坦是如何进行对称性思维的呢？ (1) 面对著名的迈克尔逊莫雷实验结果：既然可以讨论究竟有没有绝对空间(以太)，那么也就可以讨论究竟有没有绝对时间；有没有绝对的空间对时间的变化率绝对速度。 (2) 既然对于两惯性系，所有力学规律都是等

5、价的，那么对于两惯系是否所有物理规律也是等价的？ (3) 对于两个惯性系，所有力学规律经伽利略变换是对称的，那末同样对于两惯性系，所有物理规律要经过什么样的变换才也是对称的呢？,(4) 一惯性系的物理规律可以等价于另一惯性系，那么一个加速系的物理规律又可以等价于一个什么体系呢？ (5) 两惯性系的物理规律的对称性可通过洛仑兹变换，那么一个加速系与一个引力场系的物理规律的等价又应该通过什么变换呢？ (6) 即然广义协变性的操作能使加速系与引力场对称，那么当然我们如果要了解重力对电磁学的影响，或是黑洞附近的物理学，只要做个假想实验，回答已知的物理学在作匀加速运动的观察者看来会是什么样的就可以了，而

6、不必去黑洞旅行。,“if such asymmety is indeed found, the question could still be raised whe ther there could not exist corresponding elementary particles exhibiting opposite symmetry ,such that in the broader sense there will still be overall right left symmetry.” “如果发现了这种不对称,那么我们又要问,是否相应地还存在着另一种表象相反不对称的基本粒子

7、行为,从而在更广泛的意义上,仍然保持着总的左右对称.” _李,杨,永,对称,平衡,和谐,流畅. 气韵生动 中国书法,柳公权(唐),赵孟頶(元),宋徽宗,王羲之(晋),黄庭坚(宋),文征明(明),苏东坡(宋),王羲之(晋),蔡襄(东汉),米芾 (北宋 湖北襄阳),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. 2)延伸感:无穷,无边,无数,无限,无穷,无数,无限-,人类思维活动本能的惯性,引人进入高远明志的梦境. 3)节奏感:需要韵律的享受-这也许起于生命的律动:心跳和呼吸.宇宙的脉搏,天地的吐纳有其固有的节奏和频率,稳定感:(家园感) 1

8、,长期农业文明在人类审美心理上留存的厚厚的积淀. 2,中国的长城,莱茵河畔的古堡,北京的四合院,- 3,“这位先生给人以安全感-” 4,从笛卡儿的守恒观-牛顿的守恒定律-宇宙的有限-电荷,质能的恒定-.使人深感物质世界的实在,可知和稳定. 世纪宝鼎:古朴,浑厚,可靠.,新建教堂(法),5,人类太需要有个绝对的永恒的“岩石”“权威”供灵魂攀附和皈依.: 那怕是虚的: “上帝”,佛祖“,真主”,“太极”- 物理学家喜欢实的: 普朗克常数,光速,引力常数,电子电荷,-. 6,当爱因斯坦用绝对光速取代牛顿的绝对时空时,人们最终还是接受了,因为人们觉得这只不过是以一个绝对的“最快”替代了原来心目中的绝对

9、“最大”.而“皈依“尚存,”绝对”依旧.,延伸感: “落霞与孤鹜齐飞,秋水共长天一色”-王勃 伽利略的斜面思想实验: 牛顿的万有引力: 任一热循环分解成无数个卡诺循环: 熵 无数子波合成-惠更斯原理 “欲穷千里目,更上一层楼”,节奏(层次)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,大千,逸飞,马蒂斯),唐寅(明),马蒂斯,红楼梦主要人物树图:,林黛玉,妙玉(出家),秦可卿(性关系) 晴雯(丫环没靠山) 紫鹃(丫环有靠山) 香菱(被拐买,同乡) 小红(戏子,相象),薛宝釵,袭人(丫环,性关系) 平儿(二房) 惜春(小管家) 王熙凤(大管家) 宝琴(保留的纯真),麝月,李萨如图形,巴赫,莫扎特,贝多芬,舒曼,斯特劳斯,肖邦,柴可夫斯基,李斯特等人的经典名曲尤如一服服精神抚慰剂:放松你的神经,抚摸你的灵魂. 每当你静下心来,聆听这些