文科物理论文

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文科物理论文

密不可分的物理学和人文学 ――浅谈对文科物理的认识

本学期修读了文科物理课程，通过学习文科物理我认识到比起普通物理学来说文科物理更注重科学思想、方法和精神，强调物理学与人文学科的关系，并从审美的角度来看物理概念、物理规律和物理研究方法，同时结合物理史介绍著名物理学家的科学和美学思想方法，一丝不苟的科学态度，和勇于探索、敢于突破、善于发扬的创新精神。

在绝对时空观和相对论宇宙观的学习中，我认识到宇宙中不存在绝对静止的空间和物质，也不存在绝对流逝的时间，时间与空间都具有相对的意义，而且时间和空间是相互联系和相互制约的。电磁学与电磁波虽然在高中物理的学习中就有涉及，但是在文科物理中还学到了许多除了公式和计算以外的电磁学发展历史和应用。光学与光学信息技术学习中认识了光的波粒二象性和它的普遍哲学意义，热学与熵更是在新时代发展的重要概念，纳米技术更是在社会生活和科研的各个领域都具有有无限的前景。

其中我感想最深的是第一章经典力学与混沌中混沌与分型的学习，第四章热学与熵中能量概念和熵概念，以及第六章量子论与物质观中的纳米技术。

（一）混沌与分形――另一种规律性、另一种美

什么是混沌呢？混沌是指发生在确定性系统中的貌似随机的不规则运动，一个确定性理论描述的系统，其行为却表现为不确定性－－不可重复、不可预测，这就是混沌现象。自然界中的确有许多完美的呈现出对称性的规律，但这种混沌的现象也是无处不在的，比如著名的蝴蝶效应：在巴西一只蝴蝶翅膀的拍打能在美国得克萨斯州产生一个龙卷风。有趣的是混沌本身并不是混乱，浑沌与分形是非线性科学中最重要的概念，我认为正是混沌的这种对初始条件具有敏感依赖性的回复性非周期运动体现了另一种规律性的美，尤其体现在分形图形的自相似特点上。分形图像就具有美妙的无穷自相似性，整体的结构被反映在其中的每一部分中，比如海岸线的分别、比如显微镜下的雪花，比如连绵的山川、飘浮的云朵、岩石的断裂口、布朗粒子运动的轨迹、树冠、花菜、大脑皮层??，分形几何学可以说是混沌行为的视觉表现。

浑沌运动虽然在表面上是无序的，但它产生了类随机性，也称内在随机性，根据混沌现象建立起来的浑沌模型也更新了传统科学中的周期模型，人们开始重视用浑沌的观点去看原来被视为周期运动的对象，往往会有新的理解。我长期以


来受到物理学上的教育都体现了经典的力学、电磁学、光学等具有简洁的绝对规律性的美，混沌模型让我见识了一些实证主义和机械论的思想以外的带有后现代主义色彩的理论。通过混沌与分形的学习我认识到浑沌的理论不仅补充了物理学的研究方法，甚至与超越了物理学的范畴，成为一种新的哲学层面的思考，被用于社会问题研究，如经济学、社会学和哲学研究的人文和管理学科，给予我很多新的启示：世界是普遍联系和统一的，我们可以通过认识世界的部分来认识整体，从有限中认识无限，因为介于整体与部分、有序与无序、复杂与简单之间的存在着新的形态、新的秩序，这不就是另一种规律性、另一种美吗？

（二）能量概念和熵概念――另一种概念、另一种主宰

从以前掌握的知识来看，熵概念就是热能除以温度所得的商，标志着热量转化为功的程度，而能量概念最经典的就是能量守恒定律了。通过文科物理的学习拓宽了我对熵概念的认识，从微观上说，熵是组成系统的大量微观粒子无序度的量度，系统越无序、越混乱，熵就越大。能量和熵是物理学中最重要最基本的两个概念，能量概念早已被人们广泛地接受，从由伊朗、伊拉克、科威特、沙特阿拉伯和委内瑞拉组成的维护石油收入的欧派克组织就可以看出，能量和能源是人们竞相争取的对象，而且熵是一个人们还是不太熟悉的概念，但它已渗透到社会的各个方面，蕴含了极其丰富的内容。随着时代的发展，人们已经从传统的“能量是宇宙的女主人，熵是她的影子”的比喻转向为“熵原理起着经理的作用，而能量仅仅充当簿记”，并逐渐认识到熵概念的重要性。

为什么说熵概念比能量概念重要呢？能量表示了宇宙中的一种守恒关系，而熵决定了宇宙向何处去。不仅如此，熵概念在人文和管科领域也有着很有指导意义的作用，比如城市发展模式的低熵值，管理系统中实现对人的管理的低熵状态，另外有序、结构、信息、生命甚至廉政、精神文明都起着负熵的作用。熵概念简直成为了一种新的世界观，能量虽然不能被消灭，但它在转化中却能耗散，无效能的增加就是熵的增加，从过快发展的经济导致的环境的破坏到物质文明高度发达的尽头，熵概念也提醒着人们把环境友好当做如今全球发展的首要课题。也许连小“麦妖”也想不到熵概念这个新兴的概念，成为了新兴的宇宙的主宰。

（三）纳米技术――另一种角度、另一种可能

纳米技术的基础是扫描隧道显微镜的发明，研究的是尺寸在0.1至100纳米范围内结构的组成、性质和特殊功能，改变物质在纳米结构内的排列，就能观察到新的物理性质。过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，也就是化学、物理和天文学的自然科学分支，常常忽略这个中间领域，新兴的纳米科学与技术给我

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