物理，讓我發(fā)現(xiàn)不一樣的美

Physics，中文翻譯為物理，這真是一個(gè)極好的名字啊！“萬(wàn)物之理”正詮釋了物理學(xué)的所要研究的內(nèi)容。記得讀小學(xué)時(shí)，一次在高速公路上，我突然發(fā)現(xiàn)車速雖說(shuō)已經(jīng)一百多碼了，可是在趕超旁邊的車時(shí)仍然很慢，百思不得其解后，我將這個(gè)疑問(wèn)拋給了當(dāng)時(shí)充當(dāng) “百科全書(shū)”的父親。父親回答說(shuō)：“那是因?yàn)槟氵x擇了別人的車為參考系啊，別人車同時(shí)也是很快的，這叫做相對(duì)運(yùn)動(dòng)。等你上初中學(xué)了物理后，你就清楚了！”這是我第一次接觸物理，也是從那時(shí)候開(kāi)始，我便對(duì)物理產(chǎn)生了濃厚的興趣，開(kāi)始意識(shí)到這個(gè)叫做物理的東西能讓我更準(zhǔn)確、更理性地認(rèn)清事物的本質(zhì)。癡迷物理的我甚至買來(lái)了當(dāng)時(shí)十分暢銷的霍金教授的所有著作，如：《時(shí)間簡(jiǎn)史》、《果殼中的宇宙》等等。當(dāng)然當(dāng)時(shí)作為一個(gè)小學(xué)生是不可能看懂多少的，但我仍然一頁(yè)一頁(yè)地翻看，里面每一個(gè)奇特的插圖都能讓我興奮，因?yàn)槲抑肋@些圖片、文字正在告訴著我這個(gè)世界的真實(shí)面貌。

隨著時(shí)間的流逝，我對(duì)物理學(xué)的了解越來(lái)越深入。在高中競(jìng)賽老師的幫助下，我提前接觸到了微積分，并有幸能提前學(xué)到很多大學(xué)物理知識(shí)，我對(duì)物理的認(rèn)識(shí)又有了很大的變化。比如對(duì)于非線性微分方程來(lái)說(shuō)，其實(shí)只有極少數(shù)的方程能夠直接求解（如簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)），幾乎所有的非線性微分方程都是無(wú)法直接求出代數(shù)解的。如那困擾了人類很久的著名的三體問(wèn)題，人們?cè)诮?jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的斗爭(zhēng)后終于發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)能力是有限的，這種問(wèn)題只能夠給出數(shù)值解。但在物理學(xué)中，盡管我們無(wú)法了解所有細(xì)節(jié)，我們卻可以知道一個(gè)系統(tǒng)的一般性質(zhì)，即在各種對(duì)稱性下的守恒律，如動(dòng)量守恒、角動(dòng)量守恒和能量守恒等。這便是物理學(xué)所具有的獨(dú)特魅力。

力學(xué)的魅力

當(dāng)代物理學(xué)，人們對(duì)于空間物理已經(jīng)提出了相對(duì)論來(lái)修正經(jīng)典力學(xué)，使這類問(wèn)題在解決時(shí)能得到更加精確的結(jié)果。而到了極為微小的量子領(lǐng)域時(shí)，整個(gè)世界又變得完全不同，所有事物都是出于不確定的狀態(tài)，其具體的物理體現(xiàn)為兩個(gè)對(duì)映的物理量不能同時(shí)確定，如動(dòng)量與位置、時(shí)間與能量等等，而這同時(shí)也打破了因果律。人們對(duì)于這些奇怪的現(xiàn)象又提出了量子力學(xué)來(lái)解釋。雖然這兩種理論都號(hào)稱既可以解釋微觀，又可以解釋宏觀，但物理學(xué)家們?nèi)匀粓?jiān)持高速宏觀強(qiáng)引力用相對(duì)論，微觀用量子論，兩者井水不犯河水，而經(jīng)典力學(xué)便在中間的灰色地帶徘徊。這其實(shí)是一種極其不和諧的做法，沒(méi)有人愿意這樣干，因?yàn)檫@個(gè)世界的性質(zhì)是不變的，物理定律便是這種性質(zhì)的抽象表現(xiàn)。況且這兩種理論都不成熟，都回產(chǎn)生很多悖論，有很多需要被修正的地方，而這個(gè)任務(wù)也就交給了我們今天所有熱愛(ài)物理的年輕人們！

在近代物理中，有一個(gè)牽動(dòng)著全世界物理學(xué)家的前沿課題——統(tǒng)一場(chǎng)論！生活中力似乎有很多種：摩擦力、拉力、推力等等，但這些都是由四大基本力所作用的效果，它包括引力、電磁力、弱力和強(qiáng)力。物理學(xué)家們常常用定性的公式來(lái)分析和計(jì)算，但力學(xué)的這些定律只是一些數(shù)學(xué)定律，它們并不能告訴我們背后所隱藏的機(jī)制是什么。我們并不清楚什么才是力？為什么力有這四種形式？為什么引力與電磁力的數(shù)學(xué)性質(zhì)如此相似？而為什么這四種力的作用強(qiáng)度差別又如此之大？這些疑問(wèn)促使著一個(gè)又一個(gè)物理學(xué)家投身于統(tǒng)一場(chǎng)論的建立之中。我國(guó)物理學(xué)家楊振寧先生和他的學(xué)生米爾斯一同建立了楊-米爾斯規(guī)范場(chǎng)理論，這是物理史上最偉大的理論之一！它成功的將量子電動(dòng)學(xué)（電磁力）、弱力和強(qiáng)力提供了一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)學(xué)形式架構(gòu)！但引力依然被排除在外，尚未得到很好的統(tǒng)一。二十一世紀(jì)以來(lái)，一個(gè)名叫弦理論的新觀點(diǎn)閃耀了出來(lái)。它認(rèn)為所有基本粒子以及基本力的機(jī)理都是通過(guò)遍布在整個(gè)宇宙中的很微小的弦振動(dòng)而成的，分為開(kāi)弦和閉弦，而操控這些弦的便是尺度巨大的“膜”。目前弦理論已經(jīng)使數(shù)學(xué)方程得到了很好的解，并被認(rèn)為是最有希望統(tǒng)一四大基本力的理論。讓我們一起期待那天的到來(lái)吧！

物理，看到不一樣的世界

費(fèi)恩曼曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“你一眼就能認(rèn)出真理，因?yàn)樗让烙趾?jiǎn)單”。例如引力理論，這一偉大的成就在科學(xué)史上所產(chǎn)生的重大影響怎么估計(jì)也不會(huì)過(guò)分。宇宙中數(shù)以億計(jì)的璀璨的明星，竟都被這樣一條簡(jiǎn)單的規(guī)律來(lái)支配！人們甚至能用它來(lái)發(fā)現(xiàn)未知的行星，并在未觀測(cè)到時(shí)就能推算出它的軌道和周期。正是引力理論，為人類提供了一個(gè)希望，也許宇宙中其它復(fù)雜的現(xiàn)象也是被像這樣一種簡(jiǎn)單的規(guī)律所支配著。還有就是那個(gè)被稱為最美的方程式——質(zhì)能方程：E=mc^2。在小學(xué)的時(shí)候我就記住它了，因?yàn)樗鼘?shí)在是太簡(jiǎn)單了?？烧且?yàn)檫@個(gè)原因，也引發(fā)了我的思考，這些簡(jiǎn)單的定律背后也許就這個(gè)世界的本質(zhì)——美！這種美是無(wú)需言語(yǔ)，無(wú)需裝扮的，是需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃伎?、?xì)致的觀察才能領(lǐng)悟出來(lái)的美。它是質(zhì)樸的，是震撼人心的，它又是簡(jiǎn)單的。正是這種本質(zhì)的美，才能感染到一個(gè)人靈魂的最深處，才使得無(wú)數(shù)的物理學(xué)家為之獻(xiàn)出一生的精力，因?yàn)樗麄兿胍私膺@個(gè)世界，他們想要去探索這個(gè)世界，他們只是渴望追尋這種最根本的美！如果有一天，宏觀和微觀世界真的得到一個(gè)完美的解釋，如果四大基本力被徹底的統(tǒng)一，一行公式，譜寫整個(gè)宇宙的燦爛，那將是上帝留給人類的寶藏，那將是大自然留給人類的所有秘密。如果那一天真的到來(lái)的話，我也許會(huì)跪在大地面前，感謝你啊上帝，賜給了我這個(gè)美麗的世界！

作者簡(jiǎn)介：崔傳新（2000.10）男，高中，四川成都，研究方向：物理，單位：成都七中萬(wàn)達(dá)學(xué)校。