由力学浅谈物理美
贝多芬的交响乐，达芬奇的＜＜蒙娜丽莎＞＞，芭蕾舞演员形体舞姿,都体现了艺术之美,文学之美。但提起物理,有人会说:”物理枯燥难懂,有美可言吗?”我们的回答是肯定的,如果你是一个深刻理解物理内涵并享受其乐趣的人,你便会领略到物理的各种美.
正如伟大的天文学家哥白尼在其<<天体运行论>>中第一句话所说:”在哺育人的天赋才智的多种多样的科学与艺术中,我认为首先应该用全副精力来研究那些与最美事物有关的东西.”大自然是最美的,物理学是一门悟物穷理的科学,它探讨自然,探讨宇宙,在其发展过程中,有着各种各样领略不尽的美。下面让我们从力学浅谈力学的美.
简单美
建立于实验基础之上的牛顿第二定律告诉我们：
F=ma;
但实验是有误差的，为什么它不是F=ma1+x或F=ma1-x呢？x=10-n，在n较大时候，我们是无法区分三个公式之间的细微差别的，但我们相信自然规律是简单的，和谐的，表现其规律的数学公式也是简洁的。因此，我们取F=ma,这一点正体现了物理追求的简单统一美。
平抛运动，是大家非常熟悉的，站在高处以水平速度抛出石头，在地面上静止的人看石头的轨迹是一条曲线弧，曲线是复杂的，我们怎样列出其运动方程呢？运动的重要性质：独立性帮助我们解决了这一问题.于是，我们把石头的运动分为水平上匀速运动和垂直方向上的自由落体运动的结合。得
（水平方向）
2 （竖直方向）
如此简洁的公式便解决了复杂的运动，谁能否认这其中蕴含着物理的简洁美呢？
数学美
由自然哲学发展到物理学，数学有着举足轻重的地位。当我们用实验，用数学语言来解释自然原理，用一系列公式来描述揭示自然规律时，物理便潜带上了其深刻的数学美。火车上的人感觉他是静止的，而地面上静止的人却说他以火车的速度运动，这是浅显易懂的道理，我们用数学式子来表达：火车相对人作匀速直线运动，则
但复杂的运动呢？我们亦可表示：k’系相对k 系作匀速转动，
几个数学公式便把物理过程定量化了。再如，牛顿万有引力公式 ,爱因斯坦方程 E=mc2 ，物理大师毕生的精力创造出简单的公式供我们享用，可见物理中有其深刻的数学美。
规律美
白云苍狗，沧海桑田，自然界变幻无穷，但古代细心的观察者已感觉到这变化背后存在一种不变的秩序，那些表面的千姿百态，不过是自然界中不变的成分遵照一定规律重新安排的结果。这是科学思想的萌芽，它与魔法和万物有灵论统治的超自然主义观点是对立的，科学要在千变万化的世界里找出“不变性”，这便是各种各样的“守恒律”。物理，“理”便是规律.牛顿发现万有引力定律，从而把整个宇宙通过力联系起来，并预言了海王星的存在；能量守恒定律使我们认识到永动机的不可能;动量守恒定律体现了空间的平移不变性，利于我们研究碰撞，火箭的发射；而角动量守恒定律使我们更深入认识天体的运动。自然是一本博大精深的书，它需要我们一代又一代的潜心攻读，去挖掘它的内在规律性。一旦我们发现了万变背后的不变，我们便有无尽的美的感受，万物豁然开朗，耳目一新。我们会发现“苹果落地，鸡毛上天”也是很有趣，很深刻的东西。
设计美
物理学与自然哲学最本质的区别便是它以实验为基础，它认为任何事物都不是显然的，都有其物理意义。而物理的设计美正体现在起实验设计得巧妙上，下面且观一例：
迈克尔逊设计了一个精密的仪器，即后来的迈克尔逊干涉仪。如上图所示，A是半镀银镜，B 和 C 是两个反射镜，且AC =AB = L ，光从S 发出，经A 分为两束，在经B,C反射后到达T处。当两个光束有一定光程差时，便在T处出现干涉条纹。迈克尔逊认为，若“以太”不动，则地球转动时，必有“以太风”，若把仪器转动90度，观察前后干涉条纹的变化，必然会出现条纹的移动,为保持仪器水平，他把仪器放于大理石上并把大理石置于水银槽上，看罢实验，我们不得不拍手叫绝，近乎天才的实验，如此巧妙，实在美不可言，妙不可收。
物理学作为一门科学，短短几百年间，它发展了各种各样的美，力，热，光，电，各子门中都折射出物理的统一美，对称美。美，需要我们去感受，去发掘。物理是美的，让我们学会欣赏学会享受它的美吧！
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发表于 2005-12-2 13:23:46
