物理學欣賞
最偉大物理學家前二十名分別是艾薩克-牛頓,愛因斯坦,焦耳,沃納·海森堡,歐內斯特·盧瑟福,保羅·狄拉克,理查德·費曼,邁克爾·法拉第,亨利-卡文迪許,埃爾溫·薛定諤,保羅-狄拉克,馬克斯·普朗克,麥克斯韋,玻爾,蓋爾曼,魯賓,伽利略,安培,歐姆,奧本海默。
3、焦耳
由於焦耳在熱學、熱力學和電方面的貢獻,皇家學會授予他最高榮譽的科普利獎章。後人為了紀念他,把能量或功的單位命名為「焦耳」,簡稱「焦」;並用焦耳姓氏的第一個字母「J」來標記熱量以及「功」的單位。焦耳在研究熱的本質時,發現了熱和功之間的轉換關系,並由此得到了能量守恆定律,最終發展出熱力學第一定律。
B. 有關物理學上的歷史故事
牛頓
被譽為近代科學的開創者牛頓,在科學上作出了巨大貢獻。他的三大成就——光的分析、萬有引力定律和微積分學,對現代科學的發展奠定了基礎。
牛頓為什麼能在科學上獲得巨大成就?他怎樣由一個平常的人成為一個偉大的科學家?要回答這些問題,我們不禁要聯想到 他刻苦學習和勤奮工作的幾個故事。
「我一定要超過他!」
一談到牛頓,人們可能認為他小時候一定是個「神童」、「天才」、有著非凡的智力。其實不然,牛頓童年身體瘦弱,頭腦並不聰明。在家鄉讀書的時候,很不用功,在班裡的學習成績屬於次等。但他的興趣卻是廣泛的,游戲的本領也比一般兒童高。 平時他愛好製作機械模型一類的玩藝兒,如風車、水車、日晷等等。他精心製作的一隻水鍾,計時較准確,得到了人們的贊許。 有時,他玩的方法也很奇特。一天,他作了一盞燈籠掛在風箏尾巴上。當夜幕降臨時,點燃的燈籠借風箏上升的力升入空中 。發光的燈籠在空中流動,人們大驚,以為是出現了彗星。盡管如此,因為他學習成績不好,還是經常受到歧視。
當時,封建社會的英國等級制度很嚴重,中小學里學習好的學生,可以歧視學習差的同學。有一次課間游戲,大家正玩得興 高采烈的時候,一個學習好的學生借故踢了牛頓一腳,並罵他笨蛋。牛頓的心靈受到這種刺激,憤怒極了。他想,我倆都是學生 ,我為什麼受他的欺侮?我一定要超過他!從此,牛頓下定決心,發奮讀書。他早起晚睡,抓緊分秒、勤學勤思。
經過刻苦鑽研,牛頓的學習成績不斷提高,不久就超過了曾欺侮過他的那個同學,名列班級前茅。
籬笆下的樂趣
世界上有許多著名的科學家的家境是清貧的。他們在通往成功的道路上,都曾與困苦的境遇作過頑強的斗爭。牛頓少年時代的境遇也是十分令人同情的。
牛頓一六四二年出生在英國一個普通農民的家裡。在牛頓出生前不久,他的父親就去世了。母親在他兩歲那年改嫁了。當牛頓十四歲的時候,他的繼父不幸故去了,母親回到家鄉,牛頓被迫休學回家,幫助母親種田過日子。母親想培養他獨立謀生,要他經營農產品的買賣。
一個勤奮好學的孩子多麼不願意離開心愛的學校啊!他傷心地哭鬧了幾次,母親始終沒有回心轉意,最後只得違心地按母親的意願去學習經商。每天一早,他跟一個老僕人到十幾里外的大鎮子去做買賣。牛頓非常不喜歡經商,把一切事務都交託老僕人經辦,自己卻偷偷跑到一個地方去讀書。
時光漸漸流逝,牛頓越發對經商感到厭惡,心裡所喜歡的只是讀書。後來,牛頓索性不去鎮里營商了,僅囑老僕人獨去。怕家裡人發覺,他每天與老僕人一同出去,到半路停下,在一個籬笆下讀書。每當下午老僕人歸來時,再一同回家。
這樣,日復一日,籬笆下的讀書生活倒也其樂無窮。一天,他正在籬笆下興致勃勃地讀書,趕巧被過路的舅舅看見。舅舅一看這個情景,很是生氣,大聲責罵他不務正業;把牛頓的書搶了過來。舅舅一看他所讀的是數學書,上面畫著種種記號,心裡受到感動。舅舅一把抱住牛頓,激動地說:「孩子,就按你的志向發展吧,你的正道應該是讀書。」
回到家裡後,舅舅竭力勸說牛頓的母親,讓牛頓棄商就學。在舅舅的幫助下,牛頓如願以償地復學了。
在暴風中研究和計算風力
時間對人是一視同仁的,給人以同等的量,但人對時間的利用不同,而所得的知識也大不一樣。
牛頓十六歲時數學知識還很膚淺,對高深的數學知識甚至可以說是不懂。「知識在於積累,聰明來自學習」。牛頓下決心靠自己的努力攀上數學的高峰。在基礎差的不利條件下,牛頓能正確認識自己,知難而進。他從基礎知識、基本公式重新學起,扎扎實實、步步推進。他研究完了歐幾里德幾何學後,又研究笛卡兒幾何學,對比之下覺得歐幾里德幾何學膚淺,便悉心鑽研笛氏幾何學,直到掌握要領、融會貫通。遂之發明了代數二項式定理。傳說中牛頓「大暴風中算風力」的佳話,可為牛頓身體力學的佐證。有一天,天刮著大風暴。風撒野地呼號著,塵土飛揚,迷迷漫漫,使人難以睜眼。牛頓認為這是個准確地研究和計算風力的好機會。於是,便拿著用具,獨自在暴風中來回奔走。他踉踉蹌蹌、吃力地測量著。幾次沙塵迷了眼睛,幾次風吹走了算紙,幾次風使他不得不暫停工作,但都沒有動搖他求知的慾望。他一遍又一遍,終於求得了正確的數據。他快樂極了,急忙跑回家去,繼續進行研究。有志者事竟成。經過勤奮學習,牛頓為自己的科學高塔打下了深厚的基礎。不久,牛頓的數學高塔就建成了,
二十二歲時發明了微分學,二十三歲時發明了積分學,為人類科學事業作出了巨大貢獻。
萬有引力和光的秘密
牛頓二十三歲時,鼠疫流行於倫敦。劍橋大學為預防學生受傳染,通告學生休學回家避疫,學校暫時關閉。牛頓回到故鄉林肯郡鄉下。在鄉下度過的休學日子裡,他從沒間斷過學習和研究。萬有引力、微積分、光的分析等發明的基礎工作,都是這個期間完成的。那時,鄉下的孩子是常常用投石器打幾個轉轉之後,把石拋得很遠。他們還可以把一桶牛奶用力從頭上轉過,而牛奶不掉下來。
這些事實使他懷疑起來:「什麼力量使投石器裡面的石頭,以及水桶里的牛奶不掉下來呢?對於這個問題,他曾想到刻卜勒伽利略的思想。他從浩瀚的宇宙太空,周行不息的行星,廣寒的月球,直至龐大的地球,進而想到這些龐然大物之間力的相互作用。這時,牛頓一頭扎進「引力」的計算和驗證中了。牛頓計劃用這個原理驗證太陽系各行星的行動規律。他首先推求月球距地球的距離,由於引用的資料數據不正確,計算的結果錯了。因為依理推算月球圍繞地球轉,每分鍾的向心加速度應是十六英尺,但據推算僅得十三點九英尺。在失敗的困境中,牛頓毫不灰心和氣餒,反而以更大的努力進行辛勤地研究。整整經過了七個春秋寒暑,到三十歲時終於把舉世聞名的「萬有引力定律」全面證明出來,奠定了理論天文學、天體力學的基礎。
這時期牛頓還對光學進行了研究,發現了顏色的根源。一次,他在用自製望遠鏡觀察天體時,無論怎樣調整鏡片,視點總是不清楚。他想,這可能與光線的折光有關。接著就實驗起來。他在暗室的窗戶上留一個小圓孔用來透光,在室內窗孔後放一個三棱鏡,在三棱鏡後掛好白屏接受通過三棱鏡折進的光。結果,大出意外,牛頓驚異地看到,白屏上所接受的折光呈橢圓形,兩端現出多彩的顏色來。對這個奇異的現象,牛頓進行了深入的思考。得知光受折射後,太陽的白光散為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色。因此,白光(陽光)是由紅、橙、黃、綠、藍、 靛、紫七色光線匯合而成。自然界雨後天晴,陽光經過天空中余圍的雨滴的折射、反射,形成五彩繽紛的虹霓,正是這個道理。經過進一步研究,牛頓指出世界萬物所以有顏色,並非其自身有顏色。太陽普照萬物,各物體只吸收它所接受的顏色,而將它所不能接受的顏色反射出來。這反射出來的顏色就是人們見到的各種物體的顏色。這一學說准確地道出顏色的根源,世界上自古以來所出現的各種顏色學說都被它所推翻。
牛頓所以能取得如此巨大的成就,早年苦學所打下的深厚數學基礎起了重要作用。
進入忘我的境界
在一個崎嶇的山路上,一位白發蒼蒼的老人牽著一匹馬在緩緩登山。人在前面慢慢地走,馬在後面一步步地跟,山谷中響著單調的馬蹄聲。走啊,走啊,馬突然脫韁而跑,老人由於沉浸在極度的思索之中,竟沒有發覺。老人依然不畏艱難地登著山,手裡還牽著那根馬韁繩。當他登到較平坦的地方想要騎馬時 一拉韁繩,拽到面前的只是一根繩,回頭一看馬早已沒有了。
牛頓每天除抽出少量的時間鍛煉身體外,大部分時間是在書房裡度過的。一次,在書房中,他一邊思考著問題,一邊在煮雞蛋。苦苦地思索,簡直使他痴呆。突然,鍋里的水沸騰了,趕忙掀鍋一看,「啊!」他驚叫起來,鍋里煮的卻是一塊懷表。原來他考慮問題時竟心不在焉地隨手把懷表當做雞蛋放在鍋里了。
還有一次,牛頓邀請一位朋友到他家吃午飯。他研究科學入了迷,把這件事忘掉了。他的傭人照例只准備了牛頓個人吃的午飯。臨近中午,客人應邀而來。客人看見牛頓正在埋頭計算問題,桌上、床上擺著稿紙、書籍。看到這種情形,客人沒有打攪牛頓,見桌上擺著飯菜,以為是給他准備的,便坐下吃了起來。吃完後就悄悄地走了。當牛頓把題計算完了,走到餐桌旁准備吃午飯時,看見盤子里吃過的雞骨頭,恍然大悟地說:「我以為我沒有吃飯呢,我還是吃了。」
這些故事究竟是真是假,並不關重要,不過表明了牛頓是一個怎樣沉思默想,不修邊幅,虛己斂容的人,他對科學極度的專心,總是想著星辰的旋轉,宇宙的變化,而進入了忘我的境界。
謙虛謹慎、一絲不苟的學風
「寬闊的河流平靜,學識淵博的人謙虛。」凡是對人類發展作出巨大貢獻的偉大人物,都有謙虛的美德。牛頓每當在科學上獲得偉大成就時,從不沾沾自喜,自以為很了不起,急忙出版著作,以揚名於世。
當牛頓費盡心血算出「萬有引力定律」後,沒有急於發表。而是繼續孜孜不倦地深思了數年,研究了數年,埋頭於數字計算之中,從未對任何人講過一句。後來,牛頓的朋友,大天文學家哈雷(彗星的發現者),在證明一個關於行星軌道的規律遇到困難時,專程登門請教牛頓。牛頓把自己關於計算「萬有引力」的書稿交給哈雷看。哈雷看後才知道他所要請教的問題,正是牛頓早已解決、早已算好了的問題,心裡欽羨不已。
在一六八四年十一月某一天,哈雷又到牛頓的寓所拜訪。當談到有關天文學的學術問題時,牛頓拿出寫好的關於論證「萬有引力」的論文,請哈雷提意見。哈雷看後,對這一巨著感到非常驚訝。他欣喜地對牛頓說:「這真是偉大的論證、偉大的著作!」他再三奉勸牛頓盡快發表這部偉大著作,以造福於人類。可是牛頓沒有聽信朋友的好意勸告,輕易地發表自己的著作。而是經過長時間的一絲不苟的反復驗證和計算,確認正確無誤後,才於一六八七年七月將《自然哲學的數學原理》發表於世。
牛頓是個十分謙虛的人,從不自高自大。曾經有人問牛頓:「你獲得成功的秘訣是什麼?」牛頓回答說:「假如我有一點微小成就的話,沒有其它秘訣,唯有勤奮而已。」他又說:「假如我看得遠些,那是因為我站在巨人們的肩上。」這些話多麼意味深長啊!它生動地道出牛頓獲得巨大成就的奧妙所在.
故事之一:簡朴生活
1895年,居里夫人和比埃爾·居里結婚時,新房裡只有兩把椅子,正好兩人各一把。比埃爾·居里覺得椅子太少,建議多添幾把,以免客人來了沒地方坐,居里夫人卻說:「有椅子是好的,可是,客人坐下來就不走啦。為了多一點時間搞研究,還是算了吧。」
從1913年起,居里夫人的年薪已增至4萬法郎,但她照樣「吝嗇」。她每次從國外回來,總要帶回一些宴會上的菜單,因為這些菜單都是很厚很好的紙片,在背面寫字很方便。難怪有人說居里夫人一直到死都「像一個匆忙的貧窮婦人」。
有一次,一位美國記者尋訪居里夫人,他走到村子裡一座漁家房舍門前,向赤足坐在門口石板上的一位婦女打聽居里夫人的住處,當這位婦女抬起頭時,記者大吃一驚:原來她就是居里夫人。
故事之二:淡泊名利
居里夫人天下聞名,但她既不求名也不求利。她一生獲得各種獎金10次,各種獎章16枚,各種名譽頭銜107個,卻全不在意。有一天,她的一位朋友來她家做客,忽然看見她的小女兒正在玩英國皇家學會剛剛頒發給她的金質獎章,於是驚訝地說「居里夫人,得到一枚英國皇家學會的獎章,是極高的榮譽,你怎麼能給孩子玩呢?」居里夫人笑了笑說:「我是想讓孩子從小就知道,榮譽就像玩具,只能玩玩而已,絕不能看得太重,否則就將一事無成。」
故事之三:「教女有方」
居里夫人有兩個女兒。「把握智力發展的年齡優勢」是居里夫人開發孩子智力的重要「訣竅」。早在女兒不足周歲的時候,居里夫人就引導孩子進行幼兒智力體操訓練,引導孩子廣泛接觸陌生人,去動物園觀賞動物,讓孩子學游泳,欣賞大自然的美景。孩子稍大一些,她就教她們做一種帶藝術色彩的智力體操,教她們唱兒歌、講童話。再大一些,就讓孩子進行智力訓練,教她們識字、彈琴、搞手工製作等等,還教她們騎車、騎馬。 繼居里夫人和她的丈夫獲諾貝爾獎之後,由居里夫人培養成才的兩對後輩也相繼獲得諾貝爾獎:長女伊倫娜,核物理學家,她與丈夫約里奧因發現人工放射物質而共同獲得諾貝爾化學獎。次女艾芙,音樂家、傳記作家,其丈夫曾以聯合國兒童基金組織總幹事的身份榮獲1956年諾貝爾和平獎。
伽利略(Galileo Galilei,1564-1642),義大利物理學家、天文學家和哲學家,近代實驗科學的先驅者。
1590年,伽利略在比薩斜塔上做了「兩個鐵球同時落地」的著名實驗,從此推翻了亞里斯多德「物體下落速度和重量成比例」的學說,糾正了這個持續了1900年之久的錯誤結論。
1609年,伽利略創制了天文望遠鏡(後被稱為伽利略望遠鏡),並用來觀測天體,他發現了月球表面的凹凸不平,並親手繪制了第一幅月面圖。1610年1月7日,伽利略發現了木星的四顆衛星,為哥白尼學說找到了確鑿的證據,標志著哥白尼學說開始走向勝利。藉助於望遠鏡,伽利略還先後發現了土星光環、太陽黑子、太陽的自轉、金星和水星的盈虧現象、月球的周日和周月天平動,以及銀河是由無數恆星組成等等。這些發現開辟了天文學的新時代。
伽利略著有《星際使者》、《關於太陽黑子的書信》、《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》和《關於兩門新科學的談話和數學證明》。
為了紀念伽利略的功績,人們把木衛一、木衛二、木衛三和木衛四命名為伽利略衛星。
人們爭相傳頌:「哥倫布發現了新大陸,伽利略發現了新宇宙」。
19世紀,隨著物理學界一系列偉大發現相繼產生,許多科學家宣稱物理學的大廈已基本建成,留給後人的只是補充與完善。然而,20世紀初,一位年輕的物理學家幾乎僅靠單槍匹馬之力便讓這座經典物理學大廈轟然倒塌。他就是偉大的理論物理學家,相對論的創始人阿爾伯特·愛因斯坦。
愛因斯坦1879年3月14日出生在德國巴登-符騰堡州烏爾姆市一個猶太人家庭。次年,全家遷往慕尼黑。愛因斯坦幼年並未表現出過人的才華。他先在慕尼黑讀高中,未畢業就退學,後轉入瑞士阿勞市的州立中學。1896年,愛因斯坦進入瑞士蘇黎世聯邦工業學院學習數學和物理學,畢業後成為一名老師。愛因斯坦喜愛教書育人,但成為一名物理學家卻是他無法放棄的夢想。
1902年,愛因斯坦在瑞士首都伯爾尼當上了一名專利局的審查員。專利局工作的輕松讓愛因斯坦得以繼續致力於科學研究。1905年,年僅26歲的愛因斯坦發表了三篇論文,在物理學三個不同領域取得了歷史性成就,特別是狹義相對論的提出,使人類對於空間、時間和物質運動的認識發生了革命性變化,標志著物理學新紀元的到來。
1914年,愛因斯坦返回德國,進入普魯士科學研究所從事科學研究,兼任柏林大學教授。1915年,愛因斯坦發表廣義相對論。這是繼狹義相對論之後,近代科學的又一個重大成就。1919年,英國天文學家愛丁頓的日全食觀測結果證實了愛因斯坦所作的光線經過太陽引力場會彎曲的預言。愛因斯坦由此聲名鵲起,相對論成為人們家喻戶曉的名詞。
1921年,愛因斯坦因在光電效應方面的研究而被授予諾貝爾物理學獎。1933年由於納粹德國反猶太主義狂潮,愛因斯坦被迫移居美國,1940年獲得美國國籍。1955年4月18日,愛因斯坦在美國普林斯頓辭世。
愛因斯坦除在光電效應、相對論等方面作出舉世皆知的傑出貢獻外,他關於布朗運動的研究成果,由於對大量無序因子的規律性把握,成為當今最熱門的金融數學的基礎;他提出的激光受激輻射的概念,在幾十年後的今天得到了廣泛的應用;他與玻爾進行的論戰中提出的EPR佯謬,至今仍是理論物理學和科學哲學界不斷探討的話題……
愛因斯坦不僅是一位偉大的科學家,還是一位和平主義者。他目睹了兩次世界大戰中對人類文明的摧殘,認為和平是人類的首要問題。1955年4月,彌留之際的愛因斯坦簽署了《羅素—愛因斯坦宣言》,呼籲人們團結起來,防止新的世界大戰爆發。
C. 美國舊金山大學天文物理學家琳達·威廉姆斯的四首科學詩,以及鑒賞!如果你知道的話,麻煩幫幫忙!
Heartbreak On Pliars Ridge
The Looking Glass
Differences
Thief Of Smiles
____Linda Williams
原文太長,自己搜哦
D. 最欣賞物理好的人了
- 讀書、學習要有「目標」、「志向」
偉大的科學家愛迪生,童年時被視為「低能兒」,只上過三個月學便離開了學校。十二歲那年,他當上了火車上的報童。火車每天在底特律停留幾小時,他就抓緊時間到市裡最大的圖書館去讀書。不管刮風下雨,從不間斷。當時,他隨著興致所至,任意在書海里漫遊,碰到一本讀一本,既沒有方向,也沒有目標。有一天,愛迪生正在埋頭讀書,一位先生走過來問:「你已讀了多少書啦?」愛迪生回答:「我讀了十五英尺書了」。先生聽後笑道:「哪有這樣計算讀書的?你剛才讀的那本書,和現在讀的這本完全不同,你是根據什麼原則選擇書籍的呢?」愛迪生老老實實地回答:「我是按書架上圖書的次序讀的。我想把這圖書館里所有的書,一本接著一本都讀完。」先生認真地說:「你的志向很遠大。不過如果沒有具體的目標,學習效果是不會好的。」這席話對愛迪生觸動很大,成為他確立學習方向的一個轉機。他根據自己的愛好、興趣和專業目標,把讀書的范圍逐步歸攏到自然科學方面,特別注重電學和機械學。定向讀書,終於使他掌握了系統而扎實的知識,成為偉大的科學發明家。
學習要有志向,目標要明確。作為正邁入二十一世紀的大學生,學習目標應更加明確和遠大。
實踐證明:學習的成功,關鍵在於方向正確,目標明確,朝著一個既定目標,鍥而不舍地追求。而朝三暮四,見異思遷,是很難做成學問的。
2、 陶淵明「指點迷津」
-- 學習沒有捷徑
有位書生一心想具有淵博的知識,卻又不願下苦功夫讀書,於是他就去向當時著名的詩人陶淵明請教學習的捷徑,說明來意後,陶淵明把這位書生領到自己耕種的稻田邊,指著稻子說:「你仔細看看稻子是不是在長高?」書生看了半天,眼睛都瞅酸了也沒有看出稻子的變化。陶淵明說:「那為什麼春天的稻苗會變成現在尺把高的稻子呢?」
陶淵明又把這位書生領到河邊的一塊磨刀石旁問;「磨刀石為什麼中間出現像馬鞍形狀的凹面呢?」書生說:「磨下去的。」陶淵明接著又問:「它可是哪一天磨成的嗎?」
陶淵明說:「你是否從這兩件事情上明白了學習的道理呢?勤學如春起之苗,不見其增,日有所長;輟學如磨刀石,不見其損,日有所虧啊!」
的確,學習是沒有捷徑可走的。這正如我國偉大的文學家、思想家、革命家魯迅先生所說:「偉大的成績和辛勤的勞動是成正比例的,有一分勞動就有一分收獲,日積月累,從少到多,奇跡就會創造出來。」
3 、富蘭克林的成才之路
-- 學習應堅定毅力和信心
在大學生生活中,時常也聽到這樣或那樣的抱怨:怨生不逢時,怨沒有個好家庭,怨過去學習基礎沒有打好,等等。這樣的想法對嗎?讓我們看看偉大的物理學家富蘭克林的成才經過吧。
E. 大多數物理學家都喜歡音樂,兩者之間有哪樣的聯系
許多物理學家對音樂有著不解之緣,甚至音樂這個愛好也幫助他們達到事業的頂峰。當然,對於大多數物理學家來說,音樂還只是一種愛好。他們不同於專業音樂家,也就是說,物理學家經常從物理學的角度來欣賞音樂和理解音樂。
從物理的角度理解音樂「世界可以由音符或數學公式組成。」事實上,物理研究不僅是理性的,而且需要情感。在某些情況下,情感因素尤其重要。
F. 公選課物理欣賞是學什麼內容的請具體說明一下,謝謝!
高中物理相對來說算是簡單的,從頭到尾其實就是幾個定律外加幾個公式。
物理的難度在於需要把物理知識與很多自然現象或應用結合起來,也就是需要把很多問題模型化,然後再給出解決方法,需要做很多題目才能牢固掌握。
在難度大小上面,物理跟化學和生物很接近,都需要解決實際問題。
G. 尋求"物理學欣賞"論文的題材和資料
大自然是美的,大自然的規律也是美的,物理學,她所研究的是自然界最基本最普普遍的規律,因此,她應該是最美的。
1、距離產生美感
人們喜歡秩序,厭惡混亂;喜歡簡潔,厭惡繁雜,大千世界,千變萬化盤根錯節,如何理出頭緒,顯出框架呢?每當秋夜人靜獨自遙望星空,深邃的天際布滿了星星,她們是那麼的遙遠、神秘,而又那麼的清晰、實在,你會體驗到一種無法替代的美感,這要歸功於「遙望」,因為「遙望」使你能從總體上把握萬物的真諦,蘇東坡的名句:「不識盧山真面目,只緣身在此山中。」《物理學》就是要識大自然的真面目,那隻有站在理性的高度「遙望」、鳥瞰宇宙萬物,從中抽象出各種模型:質點、剛體、黑體、諧振子、理想氣體等,使人感受到大千世界的顆顆「星星」在閃爍,在《物理學》的天地里,小到原子大到太陽都可以有同一名稱――質點;帕伐羅帝的歌聲和朦朧的月光可以有相同的稱呼――波,這是何等的簡練何等的氣魄,使人想起八大山人山水畫,廖廖幾筆,遼闊而幽深;想起林風眠的《鷺鶩》,瀟酒、氣;想起傳統京劇,有形而又無形。
2、對稱、平衡、各諧乃是人類共通的審美標准
古希臘對勻稱、豐滿人體美的仰慕;古羅馬的建築;哥德式的教堂;中國的宮殿和廟宇;乃至人性中最不可忽略的性愛也被認為是出於追求完整的本能,相傳人本是男女(雌雄)合一的,有四手、四腳、二頭,而且無比智慧、有力,上帝怕人動搖他的權威,就下令硬把人一分為二,從此分開的男女都有了恢復原來完整本型的渴望,即性愛,《物理學》中的對稱、平衡的理念更是處處可見:作用力與反作用力;正負電荷:S極與N極;粒子的左旋、右旋;正物質與反物質,黑洞與白洞;等等,而最為典型要數電磁場理論:
電場強度E=F/q 磁感應強度B=M/p
電位移D=εE 磁場強度H=B/μ
電通量 磁通量
電容C=q/u 電感L=Φ/I
電場能量 1/2CU2 磁場能量
電場高斯定理 穩恆磁場安環定律
靜電場環流定理 磁場高斯定理
就連為電磁場理論最後潤筆的Mexwell在為變化的磁場假設了感應電場後,也沒忘了為變化的電場假設了感應電場後,也沒忘了為變化的電場假設一個位移電流,以求平衡。
如此工整的對稱就象一幅上乘的對聯,難怪有人驚呼這樣完美的規律究竟是物質世界所固有的,還是人類發明的?
1927年,魏格納指出了宇稱的守恆,1956年楊振寧和李政道指出,有些基本粒子在左右手系統中會有不對稱行為,不久,實驗證實了這個預言,在李、楊的震驚物理學界的論文中有一段富有濃厚哲理性的文字:「If such asymmetry is indeed found, the question could still be raised whether there could not exist corresponding elementary particles exhibiting opposite symmetry such that in the broader sense there will still be overall right-left symmetry.」(如果發現了這種不對稱,那麼我們又要問,是否相應地還存在著另一類表現相反不對稱的基本粒子行為,從而在更廣泛的意義上,仍舊保持著總的左右對稱)二位因發現某些不對稱而一鳴驚人的物理學家,在他們的成名論文中所想到的所追求的卻仍然是對稱和平衡,更大范圍的對稱、平衡,這種對大自然的和揩所懷有的堅定信念僅僅說是出自對實驗數據的忠誠,恐怕是不夠的,與二位懷有同樣堅定信念的前輩們牛頓、萊布尼茨、麥克斯偉、愛因斯坦、普郎克、玻爾、海森伯,如能讀到這段文字,定會感到由衷的欣慰。
3、穩定感乃是人類審美心態中又一要素
她表現為對封閉、獨立系統的向(想)往;表現為絕對客體的皈依和崇拜,也許是長期的農業文明在人類審美心態上留下了厚厚的積淀,一個獨立、封閉系統,自給自足的系統比一個無邊界、無制約的開放系統更有安全感、穩定感,萊茵河畔的古堡,北京的四合院,中國的長城乃至聯合國憲章規定的一百多個大小國家的邊界不可侵犯,互不幹涉內政等等都體現了這類心態,經典物理學所受到的影響也是明顯的:在合外力為零的系統內,動量守恆;在合外力作功為零,非保守內力作功為零的系統里機械能守恆;在合外力矩為零的系統內,角動量守恆,乃至整個宇宙(有限)中,質量(能量)守恆,電荷守恆,卻很少有人懷疑:為何宇宙的質量、電荷從一開始(如果有開始的話)就是恆定了的?以後不可改變?而這個恆量又是誰來定的呢?這恐怕已經不僅是個實驗物理學的問題,而更是個信念問題:人們相信這一點,人們願意相信這一點。「守恆」,可使人深感物質世界的實在、可知和穩定,讓人想起中國贈送給世界的禮物――世紀寶鼎,古樸、渾厚、可靠。
二千多年前孔子望著川流不息的江河感慨:「逝者如斯夫,不舍晝夜」。每個人都被時空的急流裹卷著不息向前,每個人都渴望這川流中出現幾塊永恆的岩石可供攀附、依靠,於是「上帝」出現了,「真主」、「佛祖」出現了,因為人類太需要一個永恆的絕對的權威供靈魂皈依,盡管這些「岩石」都只是幻想中的虛象,科學家、物理學家更喜歡實象,經過幾代優秀物理學家的智慧和努力,一塊塊實在的「岩石」出現了,這就是宇宙普話常數:真空中光速;普朗克常數;引力常數;電子電荷;電子靜止質量;質量靜止質量;中子靜止量;阿伏加德羅常數;波爾半徑;電子磁矩;核磁子;摩爾氣體常數;玻爾茲曼常數;精細結構常數;里德伯常數等。這些自然常數是大自然有意無意泄露的最高機密,不過大自然只泄露給用全部生命與之擁抱的人,如玻爾茲曼、普朗克、愛因斯坦等,在愛因斯坦前,人們相信絕對參照系――「以太」,光就在其中傳播,誰也沒有認真懷疑過尋找過她,直到本世紀初的邁克爾遜――莫雷實驗,倆位物理學家的著名實驗沒有得到予期的結果――沒有「以太」,試圖解釋這一實驗現象的人們絞盡腦汁、千方百計,但始終不肯放棄「絕對」的信念其中包括愛因斯坦:既便沒有一個絕對慣性系,也該有個絕對的變化率――絕對速度――光速,愛因斯坦成功了,相對化誕生了,人們也接受了,因為人們覺得這只不過是以一個絕對的「最快」代替了原來心目中的絕對「最大」,而「絕對」依舊,「岩石」仍在,皈依沒變!
4、韻律與節奏
曾經有人問愛因斯坦「死亡意味著什麼」?愛因期坦脫口而出:「死亡意味著再也聽不到莫扎特的音樂了」,17、18世紀德意志不朽的節奏和旋律,激勵並哺育了這個時期西方幾乎所有偉大的靈魂,並久久地震撼著整個世界;在東方,每當傳來京劇唱腔,納涼的老人們一個個搖頭晃腦用蒲扇拍著大腿,享受著韻味、韻律、節奏和層次感――全人類不可忽缺的精神食糧,這也許是出於生命的律動――呼吸和脈搏,《物理不》要把握的是大自然的脈搏;宇宙的運行是平平穩滑動的、無級變化的還是跳躍的分立的?宇宙是否也有本身的節奏?天地是否也有其內在的節拍?1900年12月26日,普朗克響亮地給予肯定的回答,他從黑體輻射的「紫外災難」中找到一個「小精靈」――普朗克常數(h),接著,愛因斯坦解釋光效應,康普頓解釋電子散射,玻爾解釋氫原子結構――乃至整部量子理論、量子力學都還真離不開她(h),她告訴人們原來這個世界(能量、質量、電量、動量、角動量……)不是連續的,而是一節一節、一段一段、一級一級分立的、量子化的,最小的單元就是h,她為譜寫宇宙奏明曲立好了節後,定好了基調,接著我們看到玻爾的氫原子譜線圖:相對基態能級(n=1)有賴曼系;相對第二能級(n=2)有巴耳末系;相對第三能級(n=3)有帕邢系……。他給人的層次感、韻律感簡直就象《紅樓夢》豐富多彩的人物關系圖。再看波函數,他把粒子的波動性(幾率波)展現得如此完美,在定態一維勢 井裡的電子(n=3)在三個幾率最大處有節奏的停頓,簡直就是在跳華爾茲――蓬,擦,擦;……於是一幅電子幾率分布圖出現了,普朗克常數問世紀近一個世紀了,但以她為序曲的宇宙奏明曲可能還只剛剛演奏了第一樂章,人們期待著物理學家們為下一世紀譜寫更壯麗的新樂意。
5、「無限」,「無窮」――本能的想往
「落霞與孤鶩齊飛,秋水共長天一色」,唐代神童五勃的千克絕句把視野引向朦朧的天邊,把思緒引向無窮、無盡、無限和無數,我們彷彿看到在一塊無比光滑的無限大平板上,放著一剛球,伽利略一推,剛球保持初速直線向前,向前……直到無邊,「外力只能改變速度,而不能維持速度」:一個引向無限的「思想實驗」否定了近二千年來亞力斯多德的經驗結論,牛頓力學三大定律從這里開始了,將實驗(經驗)現象合乎邏輯地引向無限、無窮和無數,這是王勃帶給我們的深遠意境,也是伽利略帶給我們的博大美感,可以說整個經典物理學就是從這里開始的:牛頓從蘋果有引力,地球有引力,月亮有引力……引向無數――萬有力力(他並沒對萬物作過實驗);將輻射體的單色吸收比引向無限(1) ,我們得到「黑體」;將一熱循環分解為無限多個卡諾循環,我們得到「熵」;將子波數引向無數,我們得到惠更斯原理……等等,所有這些究竟是我們看到的,還是我們想到的?也許都是,「欲究千里目,更上一層樓」,直到看到的和想到的融為一體;直到人們的思想、觀念和大自然的客觀存在融為一體;直到「天、地、人」三者渾然一體!
追求簡潔和秩序,喜愛勻稱和諧,皈依「絕對」和「永恆」,情系節奏和韻律,想往「無限」和「無窮」,這些全人類真實的精神本性,共同的審美情感,在物理學家們全身心投入探索物質世界的真締時,不可能無所流露,盡管《物理學》是一門實驗性科學,實驗為其出發點和歸宿點,然而從起點至終點的漫長過程呢?這不能不是個經受人們群體意志(共同審美標准)比較篩選的過程,不能不是個淘汰那些缺乏美感和時代感的學說的過程,不能不是個人們按自己的審美觀從全部宇宙真理中挑選部分真理的過程。普朗克說:「所有物理學的真理都是可以商榷的」。誰來商榷?當然是人(們)與人(們)商榷,那麼商榷的結果就不能不帶有群體審美意志的深深烙印,群體意志是意志,但又不是任何個人的意志,她對於任何一個人來說是客觀存在的、物質的。從這個意義上說她也是物質世界的一部分。
中國傳統山水畫中常會出現二、三個人的,比例很小、著墨不多,與山水融為一體,使人回味無窮:人(包括人們的意志)不是宇宙的主宰,而是宇宙的一部分,大自然的真締乃是包括群體意志在內的所有客觀存在的總和。
人們總是按照美的原則來認識世界,改造世界的,「判天地之美,析萬物之理。」這就是《物理學》。
H. 中國大學mooc課程 欣賞物理學互評時間
就是去評價別人的作業,這個必須是在電腦上進行。如果沒錯的話,首先有一個試評,讓你先嘗試一下,然後是互評 評你們老師要求的份數就行,然後還有一個自評,給你自己的評分,最後等老師出分。
I. 物理學的小作文
無聲的世界
幻想一下無聲的世界將怎樣
在我們這個充滿著絢麗色彩的世界中,聲音起到著重要的作用。沒有聲音的世界將會怎樣。讓我們來幻想一下那將會是一個怎樣的世界呢?是有趣的?陰冷的?安靜的?還是……
人類是世界的主宰者,首先聲音會對人類怎樣呢?那就讓我們先來談談聲音對人類的影響吧!如果沒有聲音,人類會怎樣呢?如果沒有聲音人們說話發不出聲音,就像是那些失聲的人打著啞語來交談。人又為什麼要耳朵呢?又沒有聲音能聽,難道是用來裝飾的嗎?現在的那些優美的音樂又怎麼會有呢?如果沒有聲音整個世界都死寂在死一般寧靜的宇宙中有何意義呢?如果沒有聲音,學生們上學如何讀書、識字呢?又怎麼會有音樂、英語、信息……課程呢?又將如何表達想要表達的意思,難道靠手語嗎?我實在無法想像那時的教學會是怎樣的。
中國的祖先盤古製造出人類就是他覺得世界太安靜了,太缺少生氣了,但現在如果沒有聲音,沒有那歡聲笑語。那為什麼又要有人類呢,有了人類又有何意義呢。我們不是貝多芬,也沒有貝多芬的本領,即使聽不見,也能夠用牙咬住木棍,根據振動顱骨感到聲音,但如果沒有聲音,連聲波也沒有,即使是貝多芬也不能感受到聲音,更別說彈鋼琴了。假如沒有聲音又怎麼會有現在的電話呢,如果親人在遠方,他們又將如何交談呢?難道相隔那麼遠也能夠打手語嗎?如果……如果……太多的如果了,我認為這些如果是不可以的,總而言之人類需要聲音。
很難想像如果沒有聲音,人類將怎樣生存呢!當然這不只有人類;動物也同樣需要聲音,如果沒有聲音連動物也無法生存;舉個例子來說吧!蝙蝠可以說是特殊的動物了,它雖然長有一雙眼睛,按說聽不見總可以看見吧,但是你們可知道被喻為動物界中的「盲人」。它的眼睛是名不副實的,因為它靠得是耳朵。用耳朵聽超聲波來辨別位置和躲避障礙物的。如果沒有聲音,蝙蝠聽不見聲音,捕不到食物,也不能夠飛翔,那它還有生存的機會嗎,當然不止蝙蝠一種動物,其他動物同樣離不開聲音。這里舉出這個例子強調「地球離不開聲音」。
沒有聲音,人們彷彿生活在真空中,安安靜靜的,一絲聲也沒有。沒有風聲雨聲讀書聲,更加鳥聲歌聲歡笑聲。所以現在有人類生存的這個宇宙中不能沒有色彩更加不能沒有聲音。