自然科學(xué)中的人文與藝術(shù)市公開課金獎市賽課一等獎?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?！端囆g(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”請從甲骨文美字猜測，在古代中國關(guān)于美最初認(rèn)識漢字“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)不是社會科學(xué)（以群體社會為本位）美學(xué)是人文科學(xué)（以個體精神世界為本位）所以形成“自然美學(xué)”這么一個邊緣學(xué)科也是順理成章而自然科學(xué)直接對象是物理（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。“美”是“真”光芒。只有沿著“美”路徑，才能最終尋找到“真”。2?！懊馈笔墙逃瓌恿?。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)一級教授美是一個聯(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頁幾個美學(xué)流派：1。美是友好（李澤厚）2。美是一個聯(lián)想（朱光潛）3。美是理念感性顯現(xiàn)（黑格爾）

美是一個感覺,是一個群體感覺。所以對全部

個體而言，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?。┯押盟鶝Q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。請猜測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，（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——收放（心律）、吐納（呼吸）和流動（循環(huán)）有效地貫通于腕指筆端，此時此刻到達(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)幾個關(guān)鍵點(diǎn)：

*物質(zhì)世界在原始層面上是按美學(xué)原理(對稱性,簡練性,普遍性)構(gòu)筑。*當(dāng)試驗(yàn)一樣支持幾個理論時，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)那個理論框架為好（亦稱“空筐”性）3）

對稱性：假如對一系統(tǒng)，作某種操作后，系統(tǒng)狀態(tài)不變，則稱系統(tǒng)對該操作對稱。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。他們從五個蘋果、五個手指等事物中抽象出了五這個數(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永垂不朽式子：第52頁愛`因斯坦對“普遍性”追求:

全部力學(xué)規(guī)律等價(伽利略)慣性系全部物理規(guī)律等價(愛氏)非慣性系(引力場):全部物理規(guī)律等價廣義相對論電磁場--------微觀:強(qiáng)弱相互作用--------統(tǒng)一場論?狹義相對論第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)那個理論框架為好（亦稱“空筐”性）3）

對稱性：假如對一系統(tǒng)，作某種操作后，系統(tǒng)狀態(tài)不變，則稱系統(tǒng)對該操作對稱。他是人類最原始審美心態(tài)。

回顧第55頁對稱性美學(xué)三性之三第56頁MAXWELL電磁場理論:如此對稱電磁場理論,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)了對稱操作與守恒定律聯(lián)絡(luò)，對稱意味著操作使對象前后狀態(tài)等價，也就意味著該操作中一定隱含有某個合作用(量)為零，也就意味著某個物理量在該過程前后守恒

舉例，空間旋轉(zhuǎn)對稱(各向同性)對應(yīng)著角動量守恒:如圖：一對粒子O與A，固定O，將A沿圓弧△S移到A’，相互勢能改變△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，角動量守恒。

oΔsAA/F切第67頁對稱與守恒1234567891234567891973對稱操作守恒：15第68頁對稱與守恒1234567891234567891973對稱操作守恒：151—25。守恒：65。對稱操作？6。第69頁圖形繞某軸轉(zhuǎn)后恢復(fù)原狀，稱體系含有n次軸對稱。n=360/基轉(zhuǎn)角(1).軸對稱(2).點(diǎn)對稱(3).鏡面對稱第70頁直到1956年，人們一直認(rèn)為孤立得多粒子系統(tǒng)總宇稱是不隨時間而改變，即守恒。對于基本物理相互作用而言，宇稱守恒意味著，無法把左和右，以及順時針和逆時針區(qū)分開來。人們一直認(rèn)為，鏡面反射對于物理定律沒有影響所以僅靠物理定律測量無法把一個系統(tǒng)和他鏡面反射像區(qū)分開來。第71頁CPT對稱物理學(xué)家李政道和楊振寧于1956年提出宇稱并不總是守恒。對于亞原子粒子來說，四種基本相互作用中三個飾演著主要角色，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)覺了這種不對稱,那么我們又要問,是否對應(yīng)地還存在著另一個表象相反不對稱基本粒子行為,從而在更廣泛意義上,依然保持著總左右對稱.”_____李,楊對稱缺損第73頁關(guān)于相對論，愛因斯坦是怎樣進(jìn)行對稱性思維呢？(1)面對著名邁克爾遜－莫雷試驗(yàn)結(jié)果：絕對時空(以太)絕正確空間對時間改變率――絕對速度。(2)對于慣性系:全部力學(xué)規(guī)律都是等價全部物理規(guī)律也是等價？(3)對于慣性系:全部力學(xué)規(guī)律經(jīng)伽利略變換是對稱全部物理規(guī)律要經(jīng)過什么樣變換才也是對稱呢？

思想試驗(yàn)第74頁(4)一慣性系物理規(guī)律能夠等價于另一慣性系，一個加速系物理規(guī)律又能夠等價于一個什么體系呢？(5)兩慣性系物理規(guī)律對稱性可經(jīng)過洛侖茲變換，一個加速系與一個引力場系物理規(guī)律等價又應(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對稱，重力對電磁學(xué)影響，或是黑洞附近物理學(xué)，只要做個假想試驗(yàn)，回答已知物理學(xué)在作勻加速運(yùn)動觀察者看來會是什么樣就能夠了，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頁螺旋對稱第77頁三種美感:1.穩(wěn)定感(家園感):對封閉,獨(dú)立,可控體系向往,對絕對客體(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------,人類思維活動本能慣性,引人進(jìn)入高遠(yuǎn)明志夢境.3)節(jié)奏感:需要韻律享受----這可能起于生命律動: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”四個金文大字。鼎座后面書寫“中華人民共和國贈一九九五年十月”。整個寶鼎造型古樸，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)愛因斯坦用絕對光速取代牛頓絕對時空時,人們最終還是接收了,因?yàn)槿藗円詾檫@只不過是以一個絕正確“最快”替換了原來心目中絕對“最大”.而“皈依“尚存,”絕對”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,