对称性是物理学的一把双刃剑

 对称性的概念最早源于生活。所谓“对称”,通常是指左右对称。除此之外还有轴对称、球对称等。在近代物理学中,对称性是一个很深刻的问题。在粒子物理、固体物理、原子物理等领域里,对称性问题也很重要。德国大数学家魏尔斯特拉斯(Weierstrass,1815～1897)首先提出了有关“对称性”的普遍定义,即把一个“体系”通过不同的操作达到不同的“状态”,若前后两种不同的“状态”在此操作下不变,我们可以讲这个体系对于这一操作是“对称”的,而这个操作也可以认为是这个体系的“对称操作”。常见的对称操作有空间的平移、转动以及时间的平移。     

物理学中的简炼与和谐

 物理学作为探讨物质结构和物质运动规律的学科,其学科本身蕴藏着固有之美。与此同时,在研究物质世界过程中物理学家们又以独特的眼光创造着美,发现着美,由真至善至美。物理学与科学美相伴相生,在不断探索中它日趋完善。狄拉克曾经说过“让方程式优美比让方程式符合实验更重要”。这充分体现了科学家们的美学思想。科学家们在从事科学研究的过程中,发现科学理论的美学价值,通过对客观规律高度概括的公式和定理来表现高水平的美感。美是发展的,美是变化的。     

物理学中的科学争论

 在缤纷的物理学发展史中,有令人叹为观止的实验,揭示和证实了宇宙间的重大规律,推动着物理学的前进;有意想不到的机遇和灵感火花的碰撞,涂抹着物理世界的斑斓色彩;有大胆、精彩的假说与假想,不断地将物理学从一次次“灾难”中解脱出来而更上一层楼;有求实、求真的观察,不时地修正着物理学远征的航标;有超脱、巧妙的类比,不停地拓展着物理学前进的道路;有对称、和谐、统一、简洁等科学美学标准,永久地支配着物理学的未来……凡此种种,都深刻地表明:在物理学的发展中,科学方法不仅制约着其子学科的分化、衍生和综合的方向,而且是推进物理学发展的一种重要的创造因素和强大动力。     

物理学与人文精神

人文精神的定义虽然目前尚未统一,但学术界和公众对其基本内涵已有共识.像科学精神是人类以物为对象,在追问自然界合理性的理性探索中提升出的一种价值观念体系一样,人文精神是人类以人为对象,在追问人存在的合理性的理性探索中提升出的一种价值观念体系.     

几位著名中国物理学家与西方物理学大师们

回顾了吴有训、严济慈、赵忠尧、王淦昌、钱学森、钱三强、彭桓武和黄昆等几位中国早期物理学家在海外求学时的宝贵经历以及取得的辉煌成就，展示了他们的才华、勤奋与气节，对祖国的挚爱以及同国际一流物理大师们的友谊。     

纪念世界物理年物理学科普图书全国联展

爱因斯坦在1905年发表了5篇具有划时代意义的论文，为纪念20世纪这一物理学史上的重要里程碑和这位伟大的物理学家，中国物理学会组织开展“世界物理年在中国”系列纪念活动，其中之一是举办主题为“走进物理”的“纪念世界物理年物理学科普图书全国联展”．     

麦克斯韦电磁场理论思想体系的科学美

 人类在很早就已经发现了电现象和磁现象,并为揭开它们神秘的面纱而作出了不懈的努力。１９世纪初,人们发现各种自然现象之间有其内在的关联性,另一方面,在法国古典哲学关于自然界统一思想的影响下,部分自然科学家开始寻求电与磁的联系,在科学与美学的融合中不断升华,深刻了人们对电、磁的认识,同时也在充实和完善着科学家们自己的物理美学理念。在这一漫长的认识过程中,科学家们逐渐建立了相当完备的电和磁的理论,为完成电磁的统一扫清了主要的障碍。这其中,尤以库仑定律、高斯定律、法拉第电磁感应定律和安培定律这四大定律影响巨大,为电磁学取得突破性的进展奠定了坚实的基础。     

育美育于智育之中

 我们说莫扎特的曲子优美高雅,普希金的诗句抒情瑰丽,但是,对科学美,对那些不能画在纸上,不能用石头刻出来,也无法用五线谱写成起伏跌宕的思维结构构成的科学美能说些什么？在许多人眼里,美育似乎是音乐、美术、舞蹈特有功能,与科学无关．殊不知,整个自然界是美的荟萃之地,是美的王国．本文根据本人教学实践仅就在大学物理学教学中运用物理学史和物理学内容进行科学美学教育问题做初步探讨．物理学教学中的美育任务,主要是培养学生对科学的审美感受能力,理解美在科学中表现出来的“以美启真,求美致真”的作用规律,同时丰富学生的理性积淀,以至创造美．     

充分发挥物理学史的集体意识培育功能

培养中学生的集体意识是中学物理课堂的德育功能之一.从科学本质视角,通过合理有机地组织和展示具体的物理学史,并避免使用“个人化”特征的语言,强调集体对于物理学探索和物理学家个人的作用,让学生体会物理学探索的曲折性、经验性和批判性、统一性和未完成性,意识到集体力量的巨大作用和不可或缺,达到培养集体意识的目的.     

物理学家的美学思想对物理学发展的作用

 打开物理学史会发现许多物理学家从事物理研究的直接动力来自于对自然美的一种追求。这里所说的自然美不仅指自然现象之美,更主要的是指自然现象背后物质结构、运动规律的内在美。它是一种理性美。爱因斯坦曾写道:“十分有力地吸引住我的特殊目标,是物理学领域中的逻辑的统一。”洛伦兹1878年在莱顿就职演讲时说:“所有物理研究的目的在于寻求简单的、可以说明所有现象的基本原理。”彭加勒在《科学和方法》中写到:“如果大自然不美,那它就不值得认识,如果大自然不值得认识,就不值得活下去。     

欧姆定律教学研究--物理学史与"科学探究"之一

在当前的基础教学改革中，学生终生学习愿望、科学探究能力、创新意识以及科学精神的培养受到广泛的重视．在教育部制订的《全日制义务教育物理课程标准(实验稿)》(以下简称《标准》)中对科学探究提出了明确的要求．通过初中物理课程的学习，     

物理学史上失踪的中国人

李复几,原名李福基,字泽民,江苏吴县人。李复几是第一位出国学习物理学并获得博士学位的中国留学生,是中国近代物理学先驱者之一。他早年就读于长沙习武学堂,后入上海南洋公学。1901年,李复几南洋公学中院毕业,获该校奖学金资助,去英国留学,1904年从伦敦大学毕业。1906年,李复几赴德国波恩皇家大学学习,在著名物理学家、大气中氦的发现者H.Kayser指导下,进行光谱学研究。李复几的博士论文完成于1907年1月,题目是《关于勒纳碱金属光谱理论的分光镜实验研究》,主要内容是通过拍摄钠的火焰光谱图来验证P.勒纳(Lenard)提出的火焰中心发射说。为了验证勒纳的理论,李复几在其导师凯瑟尔指导下,在波恩大学物理研究所做了实验研究。他将钠放入两根碳棒电弧之中,用摄谱仪拍下火焰照片。其摄谱仪是当时最好的光谱仪,可以在百分之一秒的曝光时间内拍下清楚的铁弧光谱。李复几拍摄了大量照片,即使以高倍放大镜在毛玻璃上观察,也没有看到中空火焰的形状,甚至连一丝痕迹都不存在。李复几又进一步采用加大光圈或延长曝光时间的方法,通过反复实验发现:"加大一倍光圈,第一副线系谱线的图像和正常光圈时主线系一样大;再加大光圈,第一副线系的图像还可以大于最小光圈时主线系的图像。"因此,李复几得出结论:火焰图像大小实际上是与其强度相关的。最后,李复几在论文中断言:"我相信,这足以证明勒纳关于光弧由大量相互包裹的中空火焰组成、每一个都是一个发射中心,每个中心发射一个线系的假说是不正确的。"同时他也分析了勒纳假说产生错误的原因。波恩大学认为李复几的论文做得非常优秀。勒纳因阴极射线的实验研究于1905年获得诺贝尔物理学奖,是当时德国物理学大权威,后来成为20世纪科学领域的主将的爱因斯坦曾于1903年提出申请要做他的助手,被他拒绝。这样一位物理大师所建立起来的理论,却被一个年仅25岁的中国青年人所推翻,足见我国第一位物理学博士出手不凡。然而,令人遗憾的是,除了其博士论文扉页上关于求学经历等少量信息外,其余关于李复几的生平鲜有人知。李复几回国后从事何职业,何年而卒?没有人知道他的行踪。就连他的儿女,也不知道父亲是一位怎样的人。在上海交大发掘出的历史材料基础上,2007年起,李复几的儿子——82岁的李正修决定寻找父亲的踪迹。他凭着自己对父亲的一点记忆,并综合亲属访谈,进行了调查研究。李复几(1881-1947年)几年来,李正修分别给武汉、萍乡、南京、自贡等有关单位和人士写信,请求帮助查找有关父亲的情况。他参照相关历史档案,文字资料等等,补充了父亲在四川自贡盐井工作和生活直到病逝的大致情况。他深深感谢给予各种帮助的单位和个人。虽然李复几回国后没能继续在国外的研究工作,但他与其他几位中国早期物理学者首开中国人研究物理学之先河,一定程度上影响了后来者,成为中国近代物理学发展史的"起点"人物。本刊转载杨东晓记者于2012年第8期在《看历史》上发表的《物理学史上失踪的中国人》,让更多的物理学者了解我国第一位物理学博士李复几的生平和对物理学的贡献。     

磁的电效应教学研究--物理学史与科学探究之二

新课标教材中将磁的电效应作为一个探究主题，而在历史上正对应着法拉第发现电磁感应的史实．法拉第在其科学研究中体现出了极高的科学敏锐性、踏实勤恳的科学态度和科学精神以及对信念的执着和坚定等科学素养．本文的史实介绍，将有助于加强课堂的科学探究教学在这些方面给学生的熏陶，从而使课堂科学探究教学的效果得到升华．     

玻尔的错误

美国物理学家温伯格(Steven Weinberg)曾经写过一篇文章,标题是:爱因斯坦的错误。对于喜爱物理学史的读者来说,那篇文章列举的错误也许都是“熟面孔”,因为“爱因斯坦的错误”是一个很吸引人的话题,很多人都谈论过。从某种意义上讲,判断一位科学家是否伟大的一个另类但很管用的指标,就是看他(她)是否连所犯的错误都能吸引人们持久而广泛的兴趣。如果是,那就几乎可以断定为是伟大的科学家。在20世纪的物理学家中,爱因斯坦无疑是那样的人物,这是对他“首席物理学家”地位的很好的佐证。     

以美启真 以乐启学——高中物理演示实验的教学效应

<正>物理学是美的。物理美是物理规律的真实的、自然的流露,是物理规律本质的映射。爱因斯坦曾说:"照亮我的道路,并不断给我新的勇气去愉快地正视生活的理想,是善、美和真。"物理学家对物理科学的执着探究是一种对美的不懈追求。物理教学也是美的,作为物理教师,对物理教学艺     

物理教学中渗透物理学史教育的途径

 科学哲学、科学史与科学教育有机结合,已成为当今世界科学教育界的热点问题之一.在物理教育中树立历史的观点,发挥物理学史的教育功能更是中外物理学家和物理教育工作者一直关注的研究课题.早在本世纪30年代.     

基于主题的物理学史与科学本质课程建构

物理学史是很多高师院校物理学专业开设的一门选修课,目的是了解物理学的发展历程,体会物理学思维方法,树立正确的科学观.基于当前课程改革的需求,分析现有物理学史课程存在的问题,以主题式教学为理论指导,创造性地开设并构建了以科学本质的若干核心问题为主题,典型的物理学史案例为主题情境的物理学史与科学本质课程体系,并对教学与评价提出建议.     

因果代数及其在物理学中的应用

依据定量因果原理,给出了物理学中的一个因果代数的应用,当满足定量因果原理的互逆可消条件且又满足消去律的解时, 得到因果分解代数;由因果分解代数导出了结合律和单位元,进而导出了因果分解代数又具有群的结构特征,同时给出了这新代数系统在高能物理学中的应用.严格地给出了在高能物理中既不是群又不是环的反应,发现因果代数和因果分解代数是严格描述粒子物理反应的基本工具,得到了所有各种相加性、相乘性物理量和各种粒子反应都必须满足的统一恒等式,给出了因果代数和因果分解代数对高能物理的具体应用.利用因果代数的表示和超对称的R数,得到了含有超对称粒子反应中相乘性的超对称的P_R=(-1)^R对称性.还得到了一个关于电子自旋角动量的任意分量间的一个对称关系式,利用这对称关系式,可以化简多电子相互作用的计算.利用互逆可消条件定义了一般的逆元,可重新定义群,使群的公理减少一个,消除了重复定义. 关键词： 对称性 群论 因果原理 粒子物理