自然科學(xué)中的人文與藝術(shù)市公開課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

自然科學(xué)與美學(xué)Scienceandaesthetics

大自然是美，大自然規(guī)律也是美。前者使人賞心悅目，后者使人寧靜志遠(yuǎn)。而二者都使人脫俗高尚。

第1頁畢達(dá)哥拉斯第2頁古代：畢達(dá)哥拉斯：數(shù)乃萬物之源。數(shù)友好既是自然規(guī)律之源，也是美感之源。1，聲之友好，源于發(fā)音體“量”（管弦之長，鐘鼓之重）友好。2，形之友好，源于其線，面，體百分比關(guān)系統(tǒng)一（黃金分割

(a:b=<a+b>:a)1:0.618）莊子：：判天地之美析萬物之理

“理”：玉之紋理---條理---道理---秩序---規(guī)律第3頁愛神維納斯太陽神阿波羅0.6181第4頁大衛(wèi)米開朗琪羅第5頁第6頁黃金分割黃金矩形：矩形長寬比為1:0.618第7頁一，美學(xué)淺說1。AESTHETICA（希臘，感覺好之意）2。1750《美學(xué)》哲學(xué)家箸作3。1910從日文譯為漢字。王國維蔡元培李澤厚4。《藝術(shù)哲學(xué)》傅雷譯5。達(dá)芬奇，哥德，康德，黑格爾，馬克思第8頁“美”請(qǐng)從甲骨文美字猜測(cè)，在古代中國關(guān)于美最初認(rèn)識(shí)漢字“羊大”為“美”：人基本欲望“羊人”為“美”：戴羽毛頭飾婦女

第9頁二，美學(xué)定位美學(xué)不是自然科學(xué)（以客體世界為本位）美學(xué)不是社會(huì)科學(xué)（以群體社會(huì)為本位）美學(xué)是人文科學(xué)（以個(gè)體精神世界為本位）所以形成“自然美學(xué)”這么一個(gè)邊緣學(xué)科也是順理成章而自然科學(xué)直接對(duì)象是物理（模型）世界（客體世界在主體世界上投影）第10頁三，自然美學(xué)意義1?！懊馈笔恰罢妗惫饷?。只有沿著“美”路徑，才能最終尋找到“真”。2?！懊馈笔墙逃瓌?dòng)力。體檢健康，陽光，自由，成長，友好，秉棄扭曲，陰暗，壓抑，枯萎，極端。第11頁美學(xué)主要觀點(diǎn)朱光潛（1897年-1986年），筆名孟實(shí)、盟石。安徽桐城人。中國美學(xué)家、文藝?yán)碚摷?、教育家、翻譯家。朱光潛是北京大學(xué)一級(jí)教授美是一個(gè)聯(lián)想（朱光潛）第12頁李澤厚，著名哲學(xué)家，現(xiàn)為中國社會(huì)科學(xué)院哲學(xué)研究所研究員、巴黎國際哲學(xué)院院士、美國科羅拉多學(xué)院榮譽(yù)人文學(xué)博士，德國圖賓根大學(xué)、美國密西根大學(xué)、威斯康辛大學(xué)等多所大學(xué)客座教授。主要從事中國近代思想史和哲學(xué)、美學(xué)研究。以重實(shí)踐、尚“人化”“客觀性與社會(huì)性相統(tǒng)一”美學(xué)觀卓然成家2月，美國最權(quán)威世界性古今文藝?yán)碚撨x集《諾頓理論與批評(píng)文選》第二版，收錄了李澤厚《美學(xué)四講》“藝術(shù)”篇中第二章“形式層與原始積淀”李澤厚作品(14張)。這套文集由柏拉圖論著選起，一直選到當(dāng)代。李澤厚是進(jìn)入這套一直由西方理論家統(tǒng)治文論選第一位中國學(xué)人。美是友好（李澤厚）第13頁美是理念感性顯現(xiàn)（黑格爾）第14頁幾個(gè)美學(xué)流派：1。美是友好（李澤厚）2。美是一個(gè)聯(lián)想（朱光潛）3。美是理念感性顯現(xiàn)（黑格爾）

美是一個(gè)感覺,是一個(gè)群體感覺。所以對(duì)全部

個(gè)體而言，她含有客觀存在秉性，含有物質(zhì)性。

美功效：

*使人`高尚。*使人智慧。*使人高興。

何為美？第15頁感覺與認(rèn)識(shí)感性與理性美學(xué)與理學(xué)藝術(shù)與科學(xué)從其雛形期起就是緊密聯(lián)絡(luò)第16頁古代陶器制作，先用植物藤枝編成半球型骨架，然后抹上泥，再在火上烤，干后成型作成容器，經(jīng)過千百次試驗(yàn)，有成功了，有失敗了，那些成功型狀漸漸就被認(rèn)為是“美”，而那些成功型狀往往就是付協(xié)力學(xué)中力平衡原理，所以各地域先民陶器外型往往跟當(dāng)?shù)刂参锓N類（枝藤長度、剛度等力學(xué)性質(zhì)相關(guān)

第17頁打魚、打獵器具及發(fā)展到以后兵器，最有效即是最美同時(shí)也是最付協(xié)力學(xué)、熱學(xué)原理。這往往與當(dāng)?shù)孬C物形狀、活動(dòng)情況和環(huán)境相關(guān)第18頁古代造橋，在各種型狀重復(fù)試驗(yàn)比較中，最經(jīng)久堅(jiān)固被認(rèn)為是美，當(dāng)然也是最符合靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)原理。第19頁從數(shù)學(xué)和聲學(xué)觀點(diǎn)去研究聲音節(jié)奏友好，認(rèn)為聲音友好都是由發(fā)聲體“量”（管，弦之長短；鐘鼓之大小）友好所決定。萬物起源于數(shù)，數(shù)友好既是科學(xué)源泉也是藝術(shù)源泉?！呥_(dá)哥拉斯第20頁房子結(jié)構(gòu)、大小、高低、型狀也與當(dāng)?shù)厮〈辶希玖稀⑹瘔K等）幾何尺寸，物理等性親密相關(guān)。千百次試造中，凡成功往往是滿足力學(xué)、理化要求，（比如對(duì)稱、黃金分割、省力省料等）也就被認(rèn)為是“美”第21頁落魄江湖載酒行，楚腰纖細(xì)掌中輕。人類對(duì)人體美認(rèn)同大致一致。女性三圍腰圍越小認(rèn)為越美，男性倒三角體型也被認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)健美體型。請(qǐng)猜測(cè)這種審美觀是怎樣形成？第22頁永鞭端效應(yīng)中國書法

第23頁米芾(音fú北宋湖北襄陽)中國書法,所謂上品，美，無不考究氣韻生動(dòng)，（取得美感者，首先是執(zhí)筆本人在書寫過程中，其次才是觀賞者）這實(shí)際上就是書寫者整體運(yùn)動(dòng)——收放（心律）、吐納（呼吸）和流動(dòng)（循環(huán)）有效地貫通于腕指筆端，此時(shí)此刻到達(dá)最流暢、最協(xié)調(diào)、最無阻力狀態(tài)，尤如力學(xué)中鞭端效應(yīng)。所以這必定與作者情緒思想親密相關(guān)。因而我們說字如其人，書法藝術(shù)最能表達(dá)人品人格和人生命狀態(tài)。

第24頁宋徽宗（瘦金體）王羲之(晉)第25頁

何為理性美？

1)直接:經(jīng)過思索探求從疑惑中得到解脫;經(jīng)過歸納和積累使思想和精神得到升華.2)間接:經(jīng)過聯(lián)想,將規(guī)律或過程與有類同特點(diǎn)感性美體驗(yàn)相聯(lián)絡(luò).（小孩數(shù)數(shù)，浮力定律）第26頁第27頁第28頁3.自然美學(xué)幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

*物質(zhì)世界在原始層面上是按美學(xué)原理(對(duì)稱性,簡練性,普遍性)構(gòu)筑。*當(dāng)試驗(yàn)一樣支持幾個(gè)理論時(shí)，人們是經(jīng)過美學(xué)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行篩選。*真理光芒就是美，沿著美路徑就能找到真理。*當(dāng)代科技需要試驗(yàn)支撐，理論框架，也需要美學(xué)依靠。第29頁4．美學(xué)三性1）

簡練性：描述一樣經(jīng)驗(yàn)資料，含有最少許定義和模型那個(gè)理論為好。2）

普遍性：應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)范圍廣，適應(yīng)性強(qiáng)那個(gè)理論框架為好（亦稱“空筐”性）3）

對(duì)稱性：假如對(duì)一系統(tǒng)，作某種操作后，系統(tǒng)狀態(tài)不變，則稱系統(tǒng)對(duì)該操作對(duì)稱。他是人類最原始審美心態(tài)。

第30頁簡練性美學(xué)三性之一第31頁簡練性:1)物理模型:F=ma，E=mc22)“惜秦王漢武,略輸文采;唐宗宋祖,稍遜風(fēng)騷;一代天嬌成吉斯汗,只識(shí)彎弓射大雕.”3)傳統(tǒng)京昆4)國畫:八大山人,吳偉,齊白石,林風(fēng)眠.第32頁第33頁第34頁明代畫家吳偉第35頁朱耷(dā)第36頁第37頁第38頁第39頁第40頁第41頁林風(fēng)眠第42頁第43頁第44頁普遍性（空筐性）美學(xué)三性之二第45頁數(shù)學(xué)空筐性數(shù)學(xué)抽象:1+1=2畢達(dá)哥拉斯：數(shù)是宇宙萬物本原，研究數(shù)學(xué)目標(biāo)并不在于使用而是為了探索自然奧秘。他們從五個(gè)蘋果、五個(gè)手指等事物中抽象出了五這個(gè)數(shù)。這在今天看來很日常事，但在當(dāng)初哲學(xué)和實(shí)用數(shù)學(xué)界，這算是一個(gè)巨大進(jìn)步。在實(shí)用數(shù)學(xué)方面，它使得算術(shù)成為可能。在哲學(xué)方面，這個(gè)發(fā)覺促使人們相信數(shù)是組成實(shí)物世界基礎(chǔ)。

第46頁音樂空筐性貝多芬成就卻在于他向人類文化寶庫提供了好幾個(gè)雄視百代、卓然獨(dú)立于千古音樂“空筐”：《英雄》、《命運(yùn)》、《田園》和《第九》這四部交響曲，以及《Ｄ大調(diào)小提琴協(xié)奏曲》和《第五鋼琴協(xié)奏曲》等作品。這些“筐”竟是如此“空”，它們要求樂隊(duì)指揮、演奏家和廣大聽眾把各自內(nèi)外閱歷統(tǒng)統(tǒng)放進(jìn)去。所以，有海菲茨貝多芬，也有梅紐因和小澤征爾貝多芬，同時(shí)還有卡爾、史密斯、張三、李四、王五、趙六貝多芬。一起來聽《命運(yùn)交響曲》華彥君華彥均-《二泉映月》第47頁詩歌空筐性李商隱《樂游原》

向晚意不適，驅(qū)車登古原。夕陽無限好，只是近黃昏。第48頁自然科學(xué)空筐性普朗克黑體輻射公式描述在任意溫度下，從一個(gè)黑體中發(fā)射電磁輻射輻射率與電磁輻射頻率關(guān)系公式維恩近似在短波范圍內(nèi)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)相當(dāng)符合，但在長波范圍內(nèi)偏差較大；而瑞利-金斯公式則恰好相反。普朗克得到公式則在全波段范圍內(nèi)都和試驗(yàn)結(jié)果符合得相當(dāng)好。第49頁第50頁開普勒苦苦追求天體運(yùn)動(dòng)普遍規(guī)律第51頁一天，牛頓坐在蘋果樹下沉思，突然一棵熟透了

掉下來，打到了他頭。牛頓恍然大悟，喔～～原來蘋果會(huì)從樹上掉下來和月亮?xí)@著地球轉(zhuǎn)是一樣一回事，都是萬有引力造成。于是，牛頓寫出了下面這個(gè)永垂不朽式子：第52頁愛`因斯坦對(duì)“普遍性”追求:

全部力學(xué)規(guī)律等價(jià)(伽利略)慣性系全部物理規(guī)律等價(jià)(愛氏)非慣性系(引力場(chǎng)):全部物理規(guī)律等價(jià)廣義相對(duì)論電磁場(chǎng)--------微觀:強(qiáng)弱相互作用--------統(tǒng)一場(chǎng)論?狹義相對(duì)論第53頁富蘭克林天電與地電統(tǒng)一試驗(yàn)第54頁4．美學(xué)三性1）

簡練性：描述一樣經(jīng)驗(yàn)資料，含有最少許定義和模型那個(gè)理論為好。2）

普遍性：應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)范圍廣，適應(yīng)性強(qiáng)那個(gè)理論框架為好（亦稱“空筐”性）3）

對(duì)稱性：假如對(duì)一系統(tǒng)，作某種操作后，系統(tǒng)狀態(tài)不變，則稱系統(tǒng)對(duì)該操作對(duì)稱。他是人類最原始審美心態(tài)。

回顧第55頁對(duì)稱性美學(xué)三性之三第56頁MAXWELL電磁場(chǎng)理論:如此對(duì)稱電磁場(chǎng)理論,終究是人們創(chuàng)造,還是人們發(fā)覺?第57頁第58頁第59頁第60頁第61頁第62頁第63頁第64頁第65頁第66頁諾特爾(德國女?dāng)?shù)學(xué)家)定理證實(shí)了對(duì)稱操作與守恒定律聯(lián)絡(luò)，對(duì)稱意味著操作使對(duì)象前后狀態(tài)等價(jià)，也就意味著該操作中一定隱含有某個(gè)合作用(量)為零，也就意味著某個(gè)物理量在該過程前后守恒

舉例，空間旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(各向同性)對(duì)應(yīng)著角動(dòng)量守恒:如圖：一對(duì)粒子O與A，固定O，將A沿圓弧△S移到A’，相互勢(shì)能改變△U＝-（FOA）.△S，而按旋轉(zhuǎn)知UOA＝UOA，

△U＝0，則力切向分量FOar=0，即O、A(A’)作用只能在質(zhì)心連線上，因而協(xié)力矩為0，角動(dòng)量守恒。

oΔsAA/F切第67頁對(duì)稱與守恒1234567891234567891973對(duì)稱操作守恒：15第68頁對(duì)稱與守恒1234567891234567891973對(duì)稱操作守恒：151—25。守恒：65。對(duì)稱操作？6。第69頁圖形繞某軸轉(zhuǎn)后恢復(fù)原狀，稱體系含有n次軸對(duì)稱。n=360/基轉(zhuǎn)角(1).軸對(duì)稱(2).點(diǎn)對(duì)稱(3).鏡面對(duì)稱第70頁直到1956年，人們一直認(rèn)為孤立得多粒子系統(tǒng)總宇稱是不隨時(shí)間而改變，即守恒。對(duì)于基本物理相互作用而言，宇稱守恒意味著，無法把左和右，以及順時(shí)針和逆時(shí)針區(qū)分開來。人們一直認(rèn)為，鏡面反射對(duì)于物理定律沒有影響所以僅靠物理定律測(cè)量無法把一個(gè)系統(tǒng)和他鏡面反射像區(qū)分開來。第71頁CPT對(duì)稱物理學(xué)家李政道和楊振寧于1956年提出宇稱并不總是守恒。對(duì)于亞原子粒子來說，四種基本相互作用中三個(gè)飾演著主要角色，即電磁相互作用、強(qiáng)相互作用和弱相互作用。李楊二人認(rèn)為當(dāng)前沒有證據(jù)證實(shí)宇稱守恒適合用于弱相互作用。關(guān)于弱相互作用基本定律并不像其它相互作用一樣不受鏡面反射影響。所以，弱相互作用應(yīng)該包含有某種測(cè)量左手性和右手性之不一樣性質(zhì)，而這種性質(zhì)應(yīng)該能夠用試驗(yàn)觀察到。第二年（1957）試驗(yàn)上確定地證實(shí)了因?yàn)閎eta衰變（一個(gè)弱相互作用），不穩(wěn)定鈷原子核發(fā)射出來含有左手性電子（一同產(chǎn)生還有反中微子）多于具右手性。也就是說，電子自旋轉(zhuǎn)動(dòng)方向左螺旋多于右螺旋。第72頁“ifsuchasymmetyisindeedfound,thequestioncouldstillberaisedwhethertherecouldnotexistcorrespondingelementaryparticlesexhibitingoppositesymmetry,suchthatinthebroadersensetherewillstillbeoverallright–leftsymmetry.”“假如發(fā)覺了這種不對(duì)稱,那么我們又要問,是否對(duì)應(yīng)地還存在著另一個(gè)表象相反不對(duì)稱基本粒子行為,從而在更廣泛意義上,依然保持著總左右對(duì)稱.”_____李,楊對(duì)稱缺損第73頁關(guān)于相對(duì)論，愛因斯坦是怎樣進(jìn)行對(duì)稱性思維呢？(1)面對(duì)著名邁克爾遜－莫雷試驗(yàn)結(jié)果：絕對(duì)時(shí)空(以太)絕正確空間對(duì)時(shí)間改變率――絕對(duì)速度。(2)對(duì)于慣性系:全部力學(xué)規(guī)律都是等價(jià)全部物理規(guī)律也是等價(jià)？(3)對(duì)于慣性系:全部力學(xué)規(guī)律經(jīng)伽利略變換是對(duì)稱全部物理規(guī)律要經(jīng)過什么樣變換才也是對(duì)稱呢？

思想試驗(yàn)第74頁(4)一慣性系物理規(guī)律能夠等價(jià)于另一慣性系，一個(gè)加速系物理規(guī)律又能夠等價(jià)于一個(gè)什么體系呢？(5)兩慣性系物理規(guī)律對(duì)稱性可經(jīng)過洛侖茲變換，一個(gè)加速系與一個(gè)引力場(chǎng)系物理規(guī)律等價(jià)又應(yīng)該經(jīng)過什么變換呢？(6)即然廣義協(xié)變性操作能使加速系與引力場(chǎng)對(duì)稱，重力對(duì)電磁學(xué)影響，或是黑洞附近物理學(xué)，只要做個(gè)假想試驗(yàn)，回答已知物理學(xué)在作勻加速運(yùn)動(dòng)觀察者看來會(huì)是什么樣就能夠了，而無須去黑洞旅行。第75頁標(biāo)度變換對(duì)稱性

含有整體與部分自相同性

標(biāo)度變換下不變性。第76頁螺旋對(duì)稱第77頁三種美感:1.穩(wěn)定感(家園感):對(duì)封閉,獨(dú)立,可控體系向往,對(duì)絕對(duì)客體(權(quán)威)崇敬,皈依和敬畏.2)延伸感:無窮,無邊,無數(shù),無限,無窮,無數(shù),無限------,人類思維活動(dòng)本能慣性,引人進(jìn)入高遠(yuǎn)明志夢(mèng)境.3)節(jié)奏感:需要韻律享受----這可能起于生命律動(dòng):心跳和呼吸.宇宙脈搏,天地吐納有其固有節(jié)奏和頻率第78頁穩(wěn)定感三種美感之一第79頁穩(wěn)定感:(家園感)長久農(nóng)業(yè)文明在人類審美心理上留存厚厚積淀中國長城,萊茵河畔古堡,北京四合院,-----“這位先生給人以安全感-----”從笛卡兒守恒觀-----牛頓守恒定律-----宇宙有限-----電荷,質(zhì)能恒定-----.使人深感物質(zhì)世界實(shí)在,可知和穩(wěn)定第80頁世紀(jì)寶鼎慶賀聯(lián)合國五十華誕”。鼎座前為“世紀(jì)寶鼎”四個(gè)金文大字。鼎座后面書寫“中華人民共和國贈(zèng)一九九五年十月”。整個(gè)寶鼎造型古樸，工藝精湛，堪稱宏偉杰作。第81頁新建教堂(法)第82頁*人類太需要有個(gè)絕正確永恒“權(quán)威”供靈魂攀附和皈依.:那怕是虛:“上帝”,佛祖“,真主”,“太極”-----物理學(xué)家喜歡實(shí):普朗克常數(shù),光速,引力常數(shù),電子電荷,-------.*當(dāng)愛因斯坦用絕對(duì)光速取代牛頓絕對(duì)時(shí)空時(shí),人們最終還是接收了,因?yàn)槿藗円詾檫@只不過是以一個(gè)絕正確“最快”替換了原來心目中絕對(duì)“最大”.而“皈依“尚存,”絕對(duì)”依舊.第83頁延伸感三種美感之二第84頁延伸感:“落霞與孤鶩齊飛,秋水共長天一色”-王勃“欲窮千里目,更上一層樓”無數(shù)子波合成-----惠更斯原理任一熱循環(huán)分解成無數(shù)個(gè)卡諾循環(huán):熵第85頁第86頁第87頁節(jié)奏感三種美感之三第88頁“死亡意味著什么?”愛因斯坦脫口而出:“意味著再也聽不莫扎特音樂了”.第89頁

巴赫,