中国教育

从瞬间体会物理之美

北京物资学院物流学院  刘红 王作舵 公杰

　　摘要：在我们熟知的世界里，往往暗藏着鲜为人知的一面，这给予了我们一个若有所思的空间，好像我们需要问自己一些什么，一些被我们忽视但确实存在的美好的东西，也许它们还很重要，比如蓝天白云，平静的心态，追求真理的热情，还有对事物的不断地拷问与扬弃。“认识今日物理”这门课程给同学们提供了一个广阔的空间，让我们放慢匆忙的脚步，不断思考和体味生活和物理带来的美好。课上每一次内心的满足，好比一次精神上的漫游，梳理了我们繁乱的思绪，抚慰了我们躁热的心灵。

　　记得那是在“世界物理年”， 高等教育出版社向高校赠送《今日物理》教学资源光盘试用版和教材，于是我校便开发了一门公共选修课“认识今日物理”。两年了，一直回忆着课中的精彩，其中同学们交来的期末论文尤其久久不能忘却，此文便是从两位同学的论文“凝固的瞬间”和“美的物理学”中凝结而成。

　　高速摄影是研究物质世界瞬间变化过程的一门充满活力的学科，是光学领域的一个重要分支，他是采用“快摄慢放”技术，将快速变化的流动过程放慢到人眼可分辨的程度，只有当高速摄影技术发明之后，一个静止的世界才被当成作品拍摄下来。不论是落下的水滴，还是酒杯破碎的瞬间，呈现出的不是痛苦与破灭，而是永恒与静止的美丽。炮弹从弹膛呼啸而出，那耀眼绚烂的画面让你忘记了它是武器的本质，让你忘记了还有战争。在这静止的世界里，美好的事物被无限放大，即使是凄切也被凝固成了美好的瞬间。现在有很多高速的摄影作品，这些作品都是美轮美奂，让人目瞪口呆。也许正是因为这样，所以几乎找不到贴切的标题来描述他们，准确地说，是没有可以恰当地形容他们的语言，不过这恰恰给予我们广阔的空间，可以没有任何束缚地发挥想象，放飞思绪去欣赏这永恒的美好。

　　最广为人知的是“滴奶皇冠”， 在很多摄影杂志上都看到过水滴溅起的各种效果，皇冠是其中最好看也最难拍的一种。一滴水滴到一块圆形带水的钢板上激发的美丽瞬间，就像一个凝固了的水王冠！Dr. Harold Edgerton于1965年拍的《牛奶皇冠》成为美国高速摄影学会的标志，它被现代科学博物馆收藏。那张牛奶滴在果汁上而溅起的皇冠有24个对称平衡的水珠柱，液面上浮现清晰的倒影，充分体现了浑然天成的美感，至今也再沒能见到比那张更动人的皇冠照片了。曾经，人们世世代代只能看到水滴滴落在表面所留下的层层波纹，而现代高速频闪摄影技术为我们显示出滴落过程的每个瞬间，并且能清楚地看到漂亮的皇冠图案，这凝固的镜头俨然是一件被雕刻出来的艺术品。

　　另一个给人深刻印象的是一组彩色酒杯破碎的画面。一支乘着红酒的透明高脚杯，在空中横向静止着，从杯中飞出的红酒在空中凝固，晶莹剔透。眼前的世界静止在了那一刻：水晶变得浑浊，钻石变得易碎，黄金不再有光泽，玫瑰也不再鲜艳。我们不去猜测它为什么横在了空中，不去想它的下一刻会是怎样。我们只需暂停理性的思维，沉浸在这美妙之中……而另一支乘着红酒的蓝色酒杯，从空中跌落在桌面上，杯底已然破碎，透明的蓝色玻璃碎片向四处飞散开来，它们不会再变化了，它们已经被定格在了那里，仿佛在向我们诉说着什么是壮美。杯中的红酒由于惯性，将自己洒向高处，极富张力的凝固在空中——磨灭与永恒尽在这一刹那，仿佛凤凰在血红的烈火中燃烧了自己并获得重生……我脑海里的词藻都变得暗淡了，只留下那流光溢彩的永恒画面。

　　最让人感动的是一支乘着蓝色精灵的高脚杯，杯口已经着地，但并没有破碎，在即将毁灭的一瞬间，成就了自己最完美的时刻。蓝色的精灵流淌在地上，水晶般的质感，细腻圆润，优美的立体曲线，轻盈灵动。生与死，完美与残缺在那千钧一发的瞬间体现得淋漓尽致，这让人想起了人类历史上同样绚烂的一刻：公元前399年的一个傍晚，雅典监狱中一位年过七旬的老人就要被处决了。只见他衣衫褴褛，散发赤足，而面容却镇定自若。打发走妻子和家属后，他与几个朋友侃侃而谈，似乎忘记了即将来到的处决。直到狱卒端了一杯毒汁进来的时候，他才收住“话匣子”，接过杯子，一饮而尽。之后，他躺了下来，微笑着对前来告别的朋友说，他曾吃过邻居的一只鸡，还没给钱，请替他偿还。说完，老人安详地闭上双眼，睡去了。这位老人就是伟大的哲学家苏格拉底。苏格拉底留给我们的斐多篇可以“抚慰痛苦, 安慰心灵”，在他的身上，我看到了一个真正的哲学家的勇敢、节制、公正和智慧，这些都是对人性的一种净化，他是那样的坦然和安详，让人感觉不到毒液正在随着血液循环流向他的整个身体，也感觉不到痛苦正在吞噬着这个伟大的生命，相反，所有的人都被这安详中的绚烂所震撼。
　　本以为恐惧，战争与这凝固的世界毫无关系，无论是水皇冠还是破碎的酒杯，呈现出的都是完美，美好在这里被放大成永恒，凄切在这里被凝固成美好。可是在一张表现核武器爆炸瞬间的照片中，那叹为观止的能量释放，给我们带来的有壮观、美丽、灿烂和辉煌，但挥洒不去的是永远的恐惧。这只是被凝固的一个瞬间，但愿所有的一切都被凝固在这里，暴力与危害也都被定格在此刻。多么希望它能唤醒人类沉睡的灵魂，让这自杀式的武器永远停下脚步。

　　生活原本是由这许多短暂的瞬间组成，一个纯粹的物质世界里，包涵着丰富的情感和人生的理念，我们应该坚信周围的世界是这么美好，我们的生活是这么有希望。美究竟是什么？美其实就是被感动。美是一种感觉, 但有其客观存在的功效，美好的事物使人高尚、使人智慧、使人快乐。那什么是最美的？大自然是美的，物质世界在原始的层面上是按美学原理构筑的，当实验同样支持几个理论时，人们是通过美学标准进行筛选的，真理的光芒就是美，沿着美的路径就能找到真理，所以大自然的规律也是美的，物理学研究的是物质世界中最普遍、最基本的规律，是通过思索和探求从疑惑中得到解脱，即通过归纳和积累使思想和精神得到的升华的理性美，所以她应该是最美的。

　　物理学就是要认识大自然的真面目，只有站在理性的高度鸟瞰宇宙万物，从中抽象出各种模型：质点、刚体、黑体、理想气体等，在物理学的天地里，小到原子大到太阳都可以有同一名称——质点；嘹亮的歌声和朦胧的月光可以有相同的称呼——波。这是何等的简练，何等的气魄！使人想起了山水画，寥寥几笔，辽阔而幽深；让人想起了传统京剧，意境深远，有形而又无形。古希腊对匀称、丰满人体美的仰慕，古罗马的建筑，哥德式的教堂，中国的宫殿和庙宇对平衡和谐的追求，而物理学中的对称、平衡的理念更是处处可见：作用力与反作用力，正负电荷，S极与N极，粒子的左旋、右旋，正物质与反物质，黑洞与白洞等等。1956年杨振宁和李政道两位物理学家指出，有些基本粒子在左右手系统中会有不对称行为。不久，实验证实了这个预言，在李、杨的震惊物理学界的论文中有一段富有浓厚哲理性的文字：“If such asymmetry is indeed found, the question could still be raised whether there could not exist corresponding elementary particles exhibiting opposite symmetry such that in the broader sense there will still be overall right-left symmetry. ”(如果发现了这种不对称，那么我们又要问，是否相应地还存在着另一类表现相反不对称的基本粒子行为，从而在更广泛的意义上，仍旧保持着总的左右对称。) 两位因发现某些不对称而一鸣惊人的物理学家，在他们的成名论文中所想到的、所追求的却仍然是对称和平衡，是一种更大范围的和谐与统一。物理学要把握的是大自然的脉搏，宇宙的运行是平稳滑动的、无级变化的还是跳跃分立的？宇宙是否也有本身的节奏？天地是否也有其内在的节拍？1909年，普朗克响亮地给予了肯定的回答，那就是普朗克常数(h)，接着，爱因斯坦解释了光电效应，玻尔解释了氢原子结构，h告诉人们原来这个世界不是连续的，而是一节一节、一级一级，分立的、量子化的。

　　文化和科学尤如一服服精神抚慰剂：放松神经，抚摸灵魂。每当静下心来，去享受精神上的指引，回忆曾经拥有过的最美好时刻，憧憬着时刻向往的灿烂未来时，会感到那些个人的世俗的烦恼、忧愁是多么的淡漠和渺小。它折射出生活原本的颜色。凄切、惨痛的不是生活，而是我们看世界的心态。我们的眼睛放大了凄切，却没能放大美好……生命其实就像那精致的玻璃酒杯，常常经不起人生的撞击而粉碎成一地的璀璨，我们为什么不去凝视那璀璨，而却盯着那一地狼藉呢？曾经有人问爱因斯坦“死亡意味着什么”，爱因斯坦脱口而出：“死亡意味着再也听不到莫扎特的音乐了”。 大师们正尽其全部生命在向我们呐喊，向我们呼唤：“美好的事物无处不在，你心中的太阳无处不在！”