《一名物理学家的教育历程》2

一名物理学家的教育历程加来道雄（人物简介类说明文）作者简介•加来道雄，日裔美籍理论物理学家，纽约市立大学城市学院理论物理学教授。他毕业于哈佛大学，获得加利福尼亚大学伯克利分校哲学博士学位。他是《超越爱因斯坦》、《量子场论》和《超弦导论》诸书的作者。结构图解一.（1段）全文总括：记叙了作者在童年的两件趣事，以及作者是如何由这两件趣事来激发自己的科学兴趣的。二.（2~11段）由对鲤鱼世界的遐想，推知人类认识的局限性。1.幻想鲤鱼“科学家”研究的局限性。2.推知人类对多维空间研究的局限性。三.（12~18段）对爱因斯坦未竟事业的向往与学习研究。1.探究爱因斯坦未完成的理论。2.建立自己的原子对撞机。【提问】“鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样的？•主要有以下几点：（1）“水池之外看不见的世界没有科学意义。”•（2）“它们为睡莲自己能够运动而困惑不解”——它们以神秘的“力”来掩盖自己的无知。•（3）“鲤鱼科学家”的“消失”和“重现”——它们认为是“奇迹”，是“可怖的事情”，而不肯去探究原因。•（4）“鲤鱼科学”的“传奇故事”，真实地证明另一个世界的存在，而它们却认为“胡说八道”，荒谬绝伦，违背它们的“自然规律”。【提问】作者想通过“鲤鱼科学家”对世界的认识说明什么？•说明“自以为是”的人类和“鲤鱼科学家”有相似之处。•（1）人类“一生就在我们自己的‘池子’里度过”，只要“超出我们的理解力”的自然存在，他们就“拒绝承认”。•（2）“科学家发明像力这样一些概念……”，是因为他们只愿意承认“那些看得见摸得着的事物”，不肯改变思考问题的方式。•（3）“不能在实验室里便利地验证”的理论，他们就加以“鄙视”，表现出思想上的保守和固执。【提问】作者在文章中所说，童年的两件趣事极大地丰富了我对世界的理解力，并且引导我走上成为一个理论物理学家的历程。这两件趣事是指什么？•第一件趣事是指作者小时候在父母的带领下，去旧金山游览著名的日本茶园。作者在那里发现了丰富多彩的非常有趣的鲤鱼世界。第二件趣事是指作者在八岁时曾听过的一个有关整个人类历史上最伟大的科学家的故事。【提问】课文中阅读多维空间历险故事和统一场理论书籍两小段内容，对“教育历程”的叙述有什么作用？•课文的重点是童年趣事和建立实验室，这三个事例已经把“教育历程”完整地勾画出来。而夹杂在其中的两个小事例，主要起补充和衔接的作用。历险故事加深作者对高维空间的想像，激发兴趣；而阅读统一场理论书籍，既表现高中阶段作者求知的热情，也衔接起由理论到实验的探究过程。【提问】在作者所说的第二件趣事中，除了作者自身的兴趣外，还有没有其它外在的因素在影响着作者？•有，这就是作者所说的中学的老师，他们给作者讲述人类历史上最伟大的科学家的故事，这是第二件趣事产生的直接因素。【提问】本文在材料处理上有什么特点？•本文布局谋篇重点突出，详略得当。在整体上，作者并没有从童年到小学到初中到高中，按时间顺序叙事，而是通过童年的两件趣事和高中时建立实验室的事例，突出他成长为一名“物理学家”的“教育历程”，并不旁及其他成长的经验；在局部上，如高中阶段，作者看了许多统一场理论方面的书，并常常去斯坦福大学的物理图书馆，相关的理论书籍是怎样启发、引导他研究的，这里肯定有许多精彩的故事，但是作者只是一笔带过，重点放在制造“自己的原子对撞机”上，其中具体的数据叙述得很详尽，让人体会到作者严谨、踏实的性格，以及内在的成为物理学家所需要的基本素质。艺术鉴赏•1形象的描述作者借助于想象，采用了拟人化的笔法，让鲤鱼“科学家们”会看会想，会提出问题会说话，这样就使深奥的科学道理变得浅显易懂。•2语言准确.严密作者讲究选词，讲究用恰如其分的词句来表达周密严谨的意思。文章的题目是“一名物理学家的教育历程”，田此，叙述的顺序主要是历时牲的。但是，作者开头就说“童年的两件趣事极大地丰富了我对世界的理解力，并且引导我走上成为一个理论物理学家的历程。”而“童年的两件趣事”作为文章的主要内容，又是共时性的叙述。这样的结构安排，使文章既脉络清楚，又重点突出。结构如图：’童年青年(成年)鲤鱼世界的幻想(想像)→实验→(理论物理学家)爱因斯坦故事(理论)文章结构早在几千年前，“先圣”孔子就有“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”的观点，用现在的话来说，就是学习知识、本领时，兴趣是十分重要的，它产生的作用不可小视，是其它很多东西所无法比拟的。培养自己对有益事物的兴趣亦显得尤为重要。那么兴趣如何来培养呢？我相信兴趣并不完全是由先天决定的，而且多数兴趣是后天形成的。往往一件事物，从表面上看枯燥无味、无从着手，但假若你肯尝试着去了解它，也许一开始有难度，但兴趣总会慢慢发生的。从“知之深则爱之切，爱之切则知之深”可以看出，兴趣与认识有着密切的联系。如果一个人对一件事物认识的越深，就越容易从中找到乐趣，毕竟任何事情都有其乐趣所在。同样地，对一件事物十分感兴趣，就促使自己不断去了解它，于是乎认知也越多了。总之，因为有了兴趣，于是就有了乐于为之奋斗的目标，然后就有了坚持不懈的动力，再然后就有了收获以及随之而来的快乐赏经典句•我不知道在别人看来，我是什么样的人；但在我自己看来，我不过就象是一个在海滨玩耍的小孩，为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜，而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋，却全然没有发现。——牛顿A=X+Y+ZA代表成功，X代表艰苦的劳动，Y代表正确的方法，Z代表少说空话。--爱因斯坦常常有同学问我做物理工作成功的要素是什么？我想要素可以归纳为三个P：Perception,Persistence,andPower。Perception--眼光，看准了什么东西，就要抓住不放；Persistence--坚持，看对了就要坚持；Power--力量，有了力量能够闯过关，遇到困难你要闯下去。--杨振宁多维空间•0维：没有长宽高，单纯的一个点，如奇点。一维：只有长度二维：平面世界只有长宽三维：长宽高立体世界我们肉眼亲身感觉到看到的世界三维空间是点的位置由三个坐标决定的空间。客观存在的现实空间就是三维空间，具有长、宽、高三种度量。数学、物理等学科中引进的多维空间概念，是在三维空间基础上所作的科学抽象。四维：一个时空的概念日常生活所提及的“四维空间”，大多数都是指阿尔伯特·爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的“四维时空”概念。我们的宇宙是由时间和空间构成。时空的关系，是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又加了一条时间轴，而这条时间的轴是一条虚数值的轴。根据阿尔伯特·爱因斯坦相对论所说：我们生活中所面对的三维空间加上时间构成所谓四维空间。一维是线，二维是面，三维是静态空间，四维是动态空间（因为有了时间）。我们可以举一个三维世界和二维世界的例子。我们首先假设有一些生活在二维平面世界的生命，它们的世界里只有长和宽，根本无法理解第三维——“高”这一维。因此，它们对三维世界的感知只限于三维物体在平面世界的投影，或者三维物体与平面世界的接触面，试想一想，一个平面生命怎么能够通过投影来想象三维物体的丰富性和完整性呢？当三维物体与平面世界接触时，三维物体在平面世界上的零碎片段，比如一张桌子的四根脚柱、人印在地面上的两双鞋印，更让平面生命摸不着头脑——这些拼不到一起的碎片究竟意味着什么呢？它们不能想象，四片互不相连的印迹怎么会构成一张完整的桌子呢？那断断续续的鞋印上怎么会有一双完整的鞋呢？而且，鞋的上面竟然还有一个更加完整的人！用二维的眼光来打量这些碎片，你永远不可能将它们拼成一个整体。于是有一天，一个足智多谋的平面生命偶然想出一个绝妙的主意。它宣布，平面世界之外还有一个“向上”的第三维，如果顺着这些碎片“向上”看，其实碎片是一个完整的整体！这真是个惊人的见解，大多数平面生命都困惑不解。阿尔伯特．爱因斯坦（Albert．Einstein）1897年3月14曰出生在德国西南距离慕尼黑八十五哩的乌耳姆城(Ulm)。父母都是犹太人。这是一个和睦、愉快的家庭。亲人们深爱着小爱因斯坦，但都为他的智力发育感到担忧。爱因斯坦小时候并不活泼，三岁多还不会讲话，父母很担心他是哑巴，带他去给医生检查。还好小爱因斯坦不是哑巴可是直到九岁时讲话还不很通畅，所讲的每一句话都必须经过吃力但认真的思考。爱因斯坦家的住房周围有花园，他经常一个人长时间地蹲在花园角落的灌木丛里，用手抚摩着小叶片或者凝视着匆匆跑动的蚂蚁。他很小就喜欢冥想，想了解大自然的奥秘。一次，在依萨尔河岸野餐时，一位亲戚说，小爱因斯坦很严肃，当其他的孩子都在互相玩耍、逗乐时，他却独自坐着看湖的对岸。母亲玻琳深情的为自己的孩子辩护：“他是沉静的，因为他在思索。等着吧，总有一天他会成为一个教授！”那位亲戚感到可笑，但也理解母亲的心情。教授！在人们的心目中，只有那些聪敏的人才有可能得到这个荣誉的称号，这个连话都说不好的笨孩子能成为一个教授吗？爱因斯坦在念小学和中学时，一般功课属平常，唯有数学成绩远在全班同学之上。由于他举止缓慢，不爱同人交往，老师和同学都不喜欢他。教他希腊文和拉丁文的老师对他是那么厌恶，曾经公开骂他：“爱因斯坦，你长大后肯定不会成器。”而且因为怕他在课堂上会影响其他学生，竟想把他赶出校门。家里每星期都有一个晚上要邀请来慕尼黑念书的穷学生吃饭，这样等于是救济他们。其中有一对来自立陶宛的犹太兄弟麦克斯和伯纳德，喜欢阅读书籍，兴趣广泛。他们被邀请来爱因斯坦家里吃饭，并和羞答答、长着黑头发和棕色眼睛的小爱因斯坦交成了好朋友。麦克斯可以说是爱因斯坦的“启蒙老师”，他借了一些通俗的自然科学普及读物给他看，看完后就和爱因斯坦讨论，并且再继续提供给他新的读物。麦克斯点燃了爱因斯坦自学的兴趣火花，还不断地辅导他。麦克斯引导他学习高等数学，十三岁时他已自学微积分了。当他的同班同学为那些平面几何简单问题和循环分数而皱眉头时，爱因斯坦靠自学已经进入到无穷级数这些美丽神奇的“无穷世界”去了。很快小爱因斯坦的数学程度超过了读大学的麦克斯，为了以后有共同谈话的话题，麦克斯开始借哲学书给他看，爱因斯坦在十三岁就能看懂康德的《纯理性批判》。这是一本对许多成人来说都算是枯燥艰深的书。这时候爱因斯坦阅读的书就是数学、物理和许多哲学家的书。１９０５年，年仅２６岁的爱因斯坦发表了三篇论文，在物理学三个不同领域取得了历史性成就，特别是狭义相对论的提出，使人类对于空间、时间和物质运动的认识发生了革命性变化，标志着物理学新纪元的到来。１９１５年，爱因斯坦发表广义相对论。这是继狭义相对论之后，近代科学的又一个重大成就。１９１９年，英国天文学家爱丁顿的日全食观测结果证实了爱因斯坦所作的光线经过太阳引力场会弯曲的预言。爱因斯坦由此声名鹊起，相对论成为人们家喻户晓的名词。加拿大的高中采取学分制，每门课一个学分，修满30分即可毕业。30分中，有16分是必修课，其中包括英文，数学，自然科学，历史，地理，体育，艺术，家政，法语，基础电脑应用等；其余的14个学分，由学生根据自己的爱好和未来的发展设想进行选课。在选修课中，有五个系列的课程，学生以一个系列为侧重点，由低向高选修上去。五种选修课程系列为：商科系列：包括统计、会计、各种商业法律法规、消费学、生产力布局学等；自然科学系列：包括物理、化学、生物、高等数学各个分支、电脑高级语言等；艺术系列：包括戏剧、绘画、摄影、各种美术设计等；技术系列：包括电工、木工、管工、汽车修理、房屋修缮等；社会科学系列：包括各历史学科分支、社会学、人类学、人文学等。另外还专门开设驾驶课程，以便让16岁以上的学生尽快取得驾照。这样的课程设置，使学生从9-10年级(14-15岁)起就开始考虑自己未来的发展方向，开始侧重选修与这一方向有关的课程，并根据自己的兴趣在这一领域里进行一些深入的研究。所以，加拿大的高中毕业生尽管在数理化总的方面不如中国学生学的深，但在某一领域的知识和参与能力却非常强。这种课程设置使加拿大的高中毕业生适应社会的多种需求，一部分学生进入大学，将来可能成为政治家、科学家、工程师、工商管理人员、医生、律师、教师等，