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摘要当我们谈到科学，尤其是物理学时，人们往往会产生一种高深莫测、不切实际的感觉。是啊，一大堆的公式、数字的确会给人们这样一种错觉。但事实真的是这样吗？答案显然是否定的。物理学乃至整个科学都不是空中阁楼，他么都是有血有肉，在我们的日常生活中有着诸多应用的。有很多物理学的应用甚至可以给人以美感。本文通过物理学家法拉第在物理学中的发现及应用，来体会物理学的应用美，同时在文中感受法拉第的经历与伟大成就。
关键词物理学 应用美 电磁感应定律 法拉第
文章编号1008-5807（2011）02-111-02
经历了疲惫的一天，回家之后打开电灯，打开电视或电脑放松一下，电冰箱里还有饭菜，也可以打个电话叫外卖……一切似乎都离不开一个“电”字，电从何而来呢？从发电厂？再具体些，从发电机？再具体些，从电磁感应定律，从……
迈克尔·法拉第，1791年9月22日出生在萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭。仅仅上了几年小学之后，九岁丧父的法拉第先后到文具店、书店做学徒。但生活的重担并没有压垮他，法拉第利用业余时间自学了电学和化学知识，而在书店里做学徒期间学习到的装订技术在日后大量的实验记录之中也起到了作用。同时法拉第的实验动手能力得到了体现，他说：“我做了一些这样简单的化学实验，花在上面的费用是每周几个便士，并且还造了一架电机。”1812年，二十岁的法拉第听到了英国著名科学家汉弗利·戴维在皇家研究院的四次讲演，并对此产生了浓厚的兴趣。他写信给了戴维，终于在皇家研究院当上了戴维的助手。这也成为了法拉第人生的一个转折点。
刚刚当上戴维助手的法拉第并没有马上出人头地。在戴维到欧洲各国考察时，他是以仆人的身份跟随的。但他并不自卑，而是充分利用了这次机会学习。回国后法拉第马上开始了他的研究工作，并取得了很多成果。1824年，他被选为皇家学会的会员，虽然当时身为皇家学会主席的戴维由于妒忌反对年轻的法拉第当选，但法拉第依然终生保持对戴维的尊敬和感激之情。
1820年的，丹麦物理学家和化学家奥斯特无意中发现电流附近的小磁针有摆动，从而发现了电流的磁效应。这项伟大的发现无疑引起了年轻的法拉第的注意。早在1821年法拉第就完成了他的第一项重大的电发明。他在固定的磁铁附近安放了线圈，线圈中有电流通过时线圈就会运动，这就是我们现在电动机的原始祖先，可将其称之为“原始电动机”。
在1831年之前，人们只知道静止的磁铁不会使附近的线路内产生电流。1831年，法拉第发现第一块磁铁穿过一个闭合线路时，线路中就会有电流产生。他记录到：“当电流接通或断开时看到（电流计）的急速跳动，但是这种跳动是如此微弱，以至于很难觉察。当接通指针时指针以一种方式跳动，当断开时以另一种方式跳动，并在中间时刻指针又回到它的自然位置上。”这一发现让他兴奋不已。经过进一步的实验，法拉第终于完善了他的理论，发现了电磁感应定律。
现在对电磁感应定律的严格定义如下：因磁通量变化产生感应电动势的现象。虽然原理很简单，但却是现在使用的发电机的基本原理。只有运用到这个原理，我们才可以方便快捷地得到电。有了电，我们才能运用现在的一切电器，才能有我们的现代化生活。虽然电本身没有什么美丑可言，但电带给我们的五彩缤纷的霓虹灯、播放器中传出的美妙动听的音乐又怎能不美呢？
其实，伟大的法拉第的另外两项发现也都有极强的应用美。前文提到的“原始电动机”的确是当今随处可见的电动机的鼻祖,从满街随处可见的电动自行车到各种电动机器，又有那一项离得开电动机的作用？只有电我们也只能获得光明，但有了电动机，我们便可以利用电来获得前进的动力！而法拉第的另一项伟大的发现——“力场”也是有着巨大的应用。如将铁屑洒在一块磁铁周围，就会发现铁屑将呈现一种充满整个空间的蜘蛛网状。这就是法拉第提出的力线，可以以图形的形式描绘出电和磁的力场在空间中如何散布。这个图像本身就具有级高的美感，而其应用也被描述为“迈克尔·法拉第的力场是驱动现代文明的动力，从电动推土机到如今的计算机、互联网还有iPod都源于力场的发现。”由此可见物理知识的应用之后的巨大作用，更可以看到物理知识应用的美！
除了法拉第的理论和发现有着诸多的应用，并带有应用的美感之外，其他物理学知识也都有其特有的应用美感。再举一个例子，物理学史上的一顿美谈便是牛顿的万有引力定律理论预见了海王星、冥王星的存在。在牛顿发现万有引力定律后的18世纪，人们发现已经发现了7颗行星。但是根据万有引力定律计算出来的第七颗行星-天王星的运动轨道与其实际运动轨道有偏差。由于万有引力定律一定是正确的，通过计算我们可以知道天王星轨道外面应该还有一颗未发现的行星。英国剑桥大学的学生亚当斯和法国的天文学家勒维耶根据天王星的观测数据，利用万有引力定律计算得出了这颗未知行星的轨道。随后，1846年9月23日，德国的伽勒在万有引力定律预言的位置附近发现了这颗行星，即后来命名的海王星。人们也将它称为笔尖下发现的行星。 这一发现被看成是行星运动理论精确性的一个范例，成为了科学界乃至全世界津津乐道的一个话题。而冥王星的发现也与万有引力定律有着千丝万缕的联系。但冥王星不像海王星那样幸运。一波三折之后冥王星还是在2006年08月24日国际天文学联合会大会上被降为了矮行星，从而脱离了大行星的行列。 可以说行星的发现见证了万有引力定律乃至整个物理知识的强大运用，见证了万有引力定律所代表的物理知识的辉煌。美丽的星空与美丽的物理学也就从此有了不解之缘，每当我们抬头仰望星空之时也都应感慨物理学的应用之美。
作为学物理、学科学的学生，有时我们自己也在疑惑我们学的究竟是什么，有什么用处。以前人们常说“学好数理化，走遍天下走不怕”，这话也确实是有道理的。这些所谓的“理科”讲的也绝不只是“理”，而是也讲“用”，正所谓“学以致用”嘛！可以说从工业革命至今，整个社会就像是坐上了高速运行的火车，全速前进。这背后的强有力的推手正是科学，尤其是物理学。从蒸汽机到电动机，从电灯泡到霓虹灯，从自行车到航天器，有哪一样能离开物理学的强大应用？直至现在，物理学那些看似高端的科学研究也都将会有所应用的，比如说“纳米计算机”。现在的计算机芯片技术日趋成熟，而其制作工艺也已经趋于极限。如果能制造出纳米计算机则会给人类的生活带来翻天覆地的变化。纳米计算机不仅体积小、耗能小，而且其运算速度将是现在的硅芯片计算机的1．5万倍。神奇吧？这就是物理学乃至科学带给我们社会的巨大推动力。这种应用不仅给我们惊叹，更应使我们赞叹，赞叹那物理学的应用之美、科学的应用之美。有了这物理学的应用美相伴，相信我们学物理的人不会再迷茫；有了科学的应用美相伴，相信我们人类不再会迷茫！
参考文献：
[1][美]弗.卡约里.物理学史. 内蒙古人民出版社，1981.
关键词物理学 应用美 电磁感应定律 法拉第
文章编号1008-5807（2011）02-111-02
经历了疲惫的一天，回家之后打开电灯，打开电视或电脑放松一下，电冰箱里还有饭菜，也可以打个电话叫外卖……一切似乎都离不开一个“电”字，电从何而来呢？从发电厂？再具体些，从发电机？再具体些，从电磁感应定律，从……
迈克尔·法拉第，1791年9月22日出生在萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭。仅仅上了几年小学之后，九岁丧父的法拉第先后到文具店、书店做学徒。但生活的重担并没有压垮他，法拉第利用业余时间自学了电学和化学知识，而在书店里做学徒期间学习到的装订技术在日后大量的实验记录之中也起到了作用。同时法拉第的实验动手能力得到了体现，他说：“我做了一些这样简单的化学实验，花在上面的费用是每周几个便士，并且还造了一架电机。”1812年，二十岁的法拉第听到了英国著名科学家汉弗利·戴维在皇家研究院的四次讲演，并对此产生了浓厚的兴趣。他写信给了戴维，终于在皇家研究院当上了戴维的助手。这也成为了法拉第人生的一个转折点。
刚刚当上戴维助手的法拉第并没有马上出人头地。在戴维到欧洲各国考察时，他是以仆人的身份跟随的。但他并不自卑，而是充分利用了这次机会学习。回国后法拉第马上开始了他的研究工作，并取得了很多成果。1824年，他被选为皇家学会的会员，虽然当时身为皇家学会主席的戴维由于妒忌反对年轻的法拉第当选，但法拉第依然终生保持对戴维的尊敬和感激之情。
1820年的，丹麦物理学家和化学家奥斯特无意中发现电流附近的小磁针有摆动，从而发现了电流的磁效应。这项伟大的发现无疑引起了年轻的法拉第的注意。早在1821年法拉第就完成了他的第一项重大的电发明。他在固定的磁铁附近安放了线圈，线圈中有电流通过时线圈就会运动，这就是我们现在电动机的原始祖先，可将其称之为“原始电动机”。
在1831年之前，人们只知道静止的磁铁不会使附近的线路内产生电流。1831年，法拉第发现第一块磁铁穿过一个闭合线路时，线路中就会有电流产生。他记录到：“当电流接通或断开时看到（电流计）的急速跳动，但是这种跳动是如此微弱，以至于很难觉察。当接通指针时指针以一种方式跳动，当断开时以另一种方式跳动，并在中间时刻指针又回到它的自然位置上。”这一发现让他兴奋不已。经过进一步的实验，法拉第终于完善了他的理论，发现了电磁感应定律。
现在对电磁感应定律的严格定义如下：因磁通量变化产生感应电动势的现象。虽然原理很简单，但却是现在使用的发电机的基本原理。只有运用到这个原理，我们才可以方便快捷地得到电。有了电，我们才能运用现在的一切电器，才能有我们的现代化生活。虽然电本身没有什么美丑可言，但电带给我们的五彩缤纷的霓虹灯、播放器中传出的美妙动听的音乐又怎能不美呢？
其实，伟大的法拉第的另外两项发现也都有极强的应用美。前文提到的“原始电动机”的确是当今随处可见的电动机的鼻祖,从满街随处可见的电动自行车到各种电动机器，又有那一项离得开电动机的作用？只有电我们也只能获得光明，但有了电动机，我们便可以利用电来获得前进的动力！而法拉第的另一项伟大的发现——“力场”也是有着巨大的应用。如将铁屑洒在一块磁铁周围，就会发现铁屑将呈现一种充满整个空间的蜘蛛网状。这就是法拉第提出的力线，可以以图形的形式描绘出电和磁的力场在空间中如何散布。这个图像本身就具有级高的美感，而其应用也被描述为“迈克尔·法拉第的力场是驱动现代文明的动力，从电动推土机到如今的计算机、互联网还有iPod都源于力场的发现。”由此可见物理知识的应用之后的巨大作用，更可以看到物理知识应用的美！
除了法拉第的理论和发现有着诸多的应用，并带有应用的美感之外，其他物理学知识也都有其特有的应用美感。再举一个例子，物理学史上的一顿美谈便是牛顿的万有引力定律理论预见了海王星、冥王星的存在。在牛顿发现万有引力定律后的18世纪，人们发现已经发现了7颗行星。但是根据万有引力定律计算出来的第七颗行星-天王星的运动轨道与其实际运动轨道有偏差。由于万有引力定律一定是正确的，通过计算我们可以知道天王星轨道外面应该还有一颗未发现的行星。英国剑桥大学的学生亚当斯和法国的天文学家勒维耶根据天王星的观测数据，利用万有引力定律计算得出了这颗未知行星的轨道。随后，1846年9月23日，德国的伽勒在万有引力定律预言的位置附近发现了这颗行星，即后来命名的海王星。人们也将它称为笔尖下发现的行星。 这一发现被看成是行星运动理论精确性的一个范例，成为了科学界乃至全世界津津乐道的一个话题。而冥王星的发现也与万有引力定律有着千丝万缕的联系。但冥王星不像海王星那样幸运。一波三折之后冥王星还是在2006年08月24日国际天文学联合会大会上被降为了矮行星，从而脱离了大行星的行列。 可以说行星的发现见证了万有引力定律乃至整个物理知识的强大运用，见证了万有引力定律所代表的物理知识的辉煌。美丽的星空与美丽的物理学也就从此有了不解之缘，每当我们抬头仰望星空之时也都应感慨物理学的应用之美。
作为学物理、学科学的学生，有时我们自己也在疑惑我们学的究竟是什么，有什么用处。以前人们常说“学好数理化，走遍天下走不怕”，这话也确实是有道理的。这些所谓的“理科”讲的也绝不只是“理”，而是也讲“用”，正所谓“学以致用”嘛！可以说从工业革命至今，整个社会就像是坐上了高速运行的火车，全速前进。这背后的强有力的推手正是科学，尤其是物理学。从蒸汽机到电动机，从电灯泡到霓虹灯，从自行车到航天器，有哪一样能离开物理学的强大应用？直至现在，物理学那些看似高端的科学研究也都将会有所应用的，比如说“纳米计算机”。现在的计算机芯片技术日趋成熟，而其制作工艺也已经趋于极限。如果能制造出纳米计算机则会给人类的生活带来翻天覆地的变化。纳米计算机不仅体积小、耗能小，而且其运算速度将是现在的硅芯片计算机的1．5万倍。神奇吧？这就是物理学乃至科学带给我们社会的巨大推动力。这种应用不仅给我们惊叹，更应使我们赞叹，赞叹那物理学的应用之美、科学的应用之美。有了这物理学的应用美相伴，相信我们学物理的人不会再迷茫；有了科学的应用美相伴，相信我们人类不再会迷茫！
参考文献：
[1][美]弗.卡约里.物理学史. 内蒙古人民出版社，1981.