《一名物理学家的教育历程》

李政道：Tsung-DaoLee（1926年11月25日—），美籍华裔物理学家，出生于中国上海。1957年，他31岁时与杨振宁一起，因发现弱作用中宇称不守恒而获得诺贝尔物理学奖。他们的这项发现，由吴健雄的实验证实。李政道和杨振宁是最早获诺贝尔奖的华人。•杨振宁(ChenNingYang1922～)美籍华人，理论物理学家，1922年10月1日生于安徽省合肥县（含合肥市）。若贝尔物理奖获得者丁肇中：祖籍山东日照县；1936年出生於美国密西根州安阿堡（AnnArbor）；父亲是丁观海，母他在台北读中学，在密西根大学读大学本科与研究院，於1962年获博士学位；主要从事高能实验物理、基本粒子物理、量子电动力学、γ辐射与物质的相互作用等方面的研究。他最杰出的贡献是在1974年，与里希特各自独立地发现了J/ψ粒子。为此，他们共同获得了1976年诺贝尔物理学奖。“鞠躬尽瘁，死而后已”“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”“了却君王天下事，赢得生前身后名”“人生自古谁无死，留取丹心照汗青”“横眉冷对千夫指，俯首甘为孺子牛”人生是一种过程，是一种亲历的过程。一切美妙尽在过程之中。一名物理学家的教育历程作者：加来道雄多维空间•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。四维：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）。【背景资料】一、作者介绍加来道雄，美籍日裔物理学家，毕业于美国哈佛大学，获加利福尼亚大学伯克利分校哲学博士学位，后任纽约市立大学城市学院理论物理学教授。主要著作有《超越爱因斯坦》（与特雷纳合著）《量子场论》《超弦导论》。•二、相关知识为了更好地理解课文，我们需要了解一些相关的理论物理学知识：（1）统一场论根据现代物理学知识，将我们的宇宙结合起来的力有四种：引力、电磁力、强核力和弱核力。物理学家运用量子力学，已经把后三种力统一起来（美籍华裔物理学家杨振宁和他的学生米尔斯提出杨——米尔斯场理论，解决了这一问题，被称为“标准模型”。但是这一理论因为计算繁复无比而让人头疼），但是引力仍然游离在外。爱因斯坦毕终生之力想寻求四种力的统一，建立一个大一统的理论，最终也没有实现。统一场论（2）高维空间现代理论物理学认为，统一四种力的前景，在于高维空间（如十维或更高）理论的确立。比如对于古人来讲，风暴是怎样产生的，风暴会袭击什么地方，什么时候袭来，什么时候结束，他们是一无所知的，因为他们生活在平坦的大地上，只能靠肉眼从近似于二维平面的角度来观察，即使有简单的预报，也都是靠经验来推测的。现在有了气象卫星，从太空这样三维角度观察地球，在地面上看来神秘莫测的风暴被看得一清二楚，可以精准地预报风暴的动向。同样，理论物理学家认为，传统的四维（空间三维加上时间）理论太“小”，不能解释宇宙中的四种力。当他们超越四维而在更高维（如十维或更高）中寻求统一这四种力时，就能得到一种简单、漂亮的解决模型（科学家认为宇宙应该是简单、合谐的）。“虫洞”模型•高维空间理论认为，宇宙大爆炸后10-43秒，十维宇宙分解成四维宇宙和六维宇宙，四维宇宙暴胀，经过近一百五十亿年，演变成今天我们生活的宇宙。大爆炸后10-35秒，大统一力分开。但是高维空间理论很难在实验室中得到证实，因为要模拟当时的环境，需要的能量太大，根本无法做到，所以现在高维空间理论只能是“理论”。•刨根究底撒手人寰•湮没惊诧•栅栏畏葸不前•五彩斑斓目眩•鄙视冷嘲热讽•杜撰怪诞字词掌握（páo）（huán）（yán）（chà）（zhà）（xǐ）（lán）（xuàn）（bǐ）（fěng）（zhuàn）（dàn）注意下列字词•后裔yì：已经死去的人的子孙。•湮yān没：①埋没。②一种粒子与其反粒子相遇时，会同时消失而转化为另一种粒子的现象。如电子和正电子相遇会转化为一对方向相反、能量相等的光子。•畏葸xǐ：畏惧；害怕。•自鸣得意:鸣：表示，以为。自以为了不起，表示很得意。•人寰huán：人间；世间。•浩瀚：①形容水势盛大。②形容广大；繁多。•在所不辞：决不推辞（多用在冒险犯难）。•刨根究底：比喻追究底细。同“刨根问底”。说明顺序：时间空间逻辑题记阐发式诠释题目式点明题旨式总领全文式设喻寓理式•有关题记的研讨学习•在正文开始之前，作者引用了爱因斯坦的一段话，原文的意思大家都能理解，我们也知道叫做题记，现在同学们也喜欢用题记来点缀自己的作文，在这里我们结合课文来谈谈题记的写法和作用。课文中引用题记的作用？作者一开始引用爱因斯坦的科学观，旨在提示下文是在介绍有关科学的观点。在写作过程中能够巧妙贴切地书写题记，不仅开宗明义，给阅卷人耳目一新的感觉，而且能先声夺人，具有韵味深远、包蕴题旨等特点，从而达到“浓缩言语动人心，未成曲调式先有情”的最佳效果，成为应试作文中得分的亮点。•作文中的题记有哪些种类、有何作用呢？写题记可以采用阐发话题式、诠释题目旨式、设喻寓理式等几种形式。1.阐发话题式：就是用简练的语言对所给话题材料加以概括浓缩，并找到一个最佳切入点以深层阐述。吉林一考生的满分作文《漫谈“感情”“认知”》的题记是：“同是对‘修墙’‘防盗’的戏预见，却产生‘聪明’或‘被怀疑’的结果。‘感情’竟能如此地左右着‘认知’，心的小舟啊，在文化的河流中求索。”这个题记通过材料的简单解，将“感情”与“认知”二者的关系诠释得非常明白，也点明了作者的态度和议论的中心。•2.诠释题目式：所拟题目一般都具有深刻性特点，运用题记形式对题目进行巧妙而又全面的诠释。•云南一考生的满分作文《与你同行》的题记是：“他们一路同行，一个汲着水，一负着火，形影相随。在他们携手共进时，就产生了智慧。”•这个题记形象而深刻地对“与你同行”这个题目进行了解释，言简意赅，表明了考生对感情和理智关系的认识。3.点明题旨式：在题记里用最简约的文字，告知阅卷人写作本文的用意，展示出立意和主旨。•河南一考生的满分作文《认识美丽》的题记是：“请别以为哪个最漂亮，哪个就是您的孩子。”作者以童话的形式写作高考作文，以拟人的手法，讲述了“乌鸦送饭”“迟来的午饭”“政治课”三个小故事，而“请别以为哪个最漂亮，哪个就是您的孩子”。•这个题记就十分直白地表达了对“感情亲疏与对事物的认知”二者关系的看法，十分切合题目意。4.总领全文式：•所写题记从大处着眼，从总体上对全文加以总领和驾驭，使阅人对所写文章有一个完整而又清晰的认识。•山西一考生的满分作文《眼睛》的题记是：“距离没了，心更近了，认识深了。”•这句话对全文来说具有提纲挈邻的任用，正文就是围绕题记展开。5.设喻寓理式：比喻具有化抽象为具体、变单调为生动的特点，而在具体和生动的设喻中蕴涵着深刻而又独到的见解。浙江一考生的满分作文《我心依旧》的题记是，“鱼说：你看不见我流泪，因为我在水里水说：我能感觉你流泪，因为你在我心里。”这两句话采用比喻的形式，富有哲理，寓意深刻，让人过目不忘。童年青年（成年）鲤鱼世界的幻想爱因斯坦的故事实验（理论物理学家）文章结构：（想像）（理论）结构思路一.（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。•四．本文的基本内容①人人都对自然感到好奇，都以自己喜爱的形式寻求自然的“谜底”，但是大多数人一般直接探寻自然本身，而作者却由人的观察角度，反思人类对宇宙的认知。看似作者少年时的思维超出同龄人，其实只是他充分发挥了自己的想像力，并且保持了这样奇特的想像力，由此奠定了他对高维空间理论探究的基础。•②作者少年时接触到爱因斯坦的“未竟事业”，激发了他的探究兴趣。他之所以感到“激动人心”，是因为他把爱因斯坦的理论当成一个“侦探故事”来阅读、探究，这非常符合少年的心理。另外，“我决定要对这一秘密刨根问底”，也表现了他有毅力有恒心的性格，这是成为科学家的基本素质。•③高中时代，本应“在棒球场或篮球场玩耍”，享受青春年华，但作者却“找遍周边地区大量的电子仓库，装配必需的硬件设备”，在“学校的足球场中缠绕22英里长的铜线”，自己动手建设实验室，验证爱因斯坦理论，探究反物质。作者进行这样艰苦枯燥的工作，体现了他对科学的热爱，以及踏实的性格，显露出一个科学工作者的潜能。由①②到③，我们可以清楚地看到作者的“教育历程”和“教育内容”。CERN的大型强子对撞机大型强子对撞机隧道内的冷磁体五、重点、难点的学习与目标完成过程1．【提问】本文在材料处理上有什么特点？•【明确】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。•2．【提问】本文体现了怎样的科学精神？•【明确】本文三个主要部分，并不是简单地叙述成长的故事，而是具有深刻的科学精神内涵，可以从中看到哪些方面的“教育”对成为优秀科学家最为重要。（1）想像力：科学是需要想像力的，想像力能带来创造力。作者正是从对鲤鱼世界的想像中，认识到人类观察空间的局限性，间接感悟到高维空间存在的可能。由感性的想像上升到理性的创造，体现了创新意识和探索精神。（2）乐趣：科学不应该是枯燥的，而是应该充满乐趣的。探寻自然的奥秘，对真正的科学工作者来说，是和自然做的近似于捉迷藏的“游戏”，也是人生的“境界”。“游戏”使他们乐此不疲，充满激情，不受外界的诱惑和干扰；而“境界”使他们不顾功利，不畏强权，只求真理。•（3）实验精神：丁肇中说过：“现代学术的基础就是实地的探察，就是我们现在所谓的实验。”“科学发展的历史告诉我们，新的知识只能通过实地实验而得到，不是由自我检讨或哲理的清谈就可求到的。”（《应有格物致知精神》）有了想像力，有了乐趣，那只是成为科学家的最基础的因素，不去踏踏实实地做实验，就不能得到基本数据，假说就不能确立。一味地空想，不去做基础工作，不可能达到真理的彼岸。作者从事的高维空间理论，虽然还停留在纸面上，但是科学家们已经在做许多基础的实验工作，努力使理论得到证明。即使如科学家霍金靠睿智的头脑创建黑洞理论，也要有数学和天体物理学的实验基础，也不是空想出来的。•3．【提问】“鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样的？•【明确】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”。•4．【提问】作者想通过“鲤鱼科学家”对世界的认识说明什么？•【明确】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