《《一名物理学家的教育历程》修订课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《一名物理学家的教育历程》修订课件（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一名物理学家的教育历程,加来道雄,作者简介,加来道雄(Michio Kaku)，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。,刨根究底（ po ） 湮没（yn） 撒手人寰（hun） 惊诧（ch） 畏葸不前（ x ） 栅栏（zh） 五彩斑斓（ ln ） 目眩（ xun ） 杜 撰（zhun）,字词掌握,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
2、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。,物理名词,（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。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）。 高维
3、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”。,物理名词,（3）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
4、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）。,物理名词,全文可分为三部分： 第一部分（第1段）：交代童年的两件趣事，极大地丰富了作者对世界的理解力，并且引导作者走上成为一名理论物理学家的历程。 第二部分（第211段）：主要叙述作者对鲤鱼世界的遐想。 第三部分（第1218段）：主要介绍了作者对爱因斯坦未竟事业的向往。,整体把握,细品精尝,成为一位科学家是无数有志青年的梦想，对物理的探究更是许多年轻的学子孜孜以求的，我们来看一下加来道雄的成长道路，或许能得到一些启发。,文章的题
5、目是“一名物理学家的教育历程”。因此，叙述的顺序主要是历时性的。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。,童年趣事之一：鲤鱼世界的遐想,第2段叙述童年趣事是什么，兴趣的来由。 第3段说明作者为什么感兴趣，因为什么而好奇？ 第4段发挥作者的幻想，通过换位思考诠释自身认知上的局限性。 第5段引伸假想，找到认知局限性掩饰借口，影射安逸环境下人性的惰性会扼杀人类的求知欲望。 第6段突破环境限制上的推想，人类和鲤鱼一样，对未知领域或多
6、维空间的思考存在片面性。多感观，少理性。 第7段反映愚昧思想会影响人类的判断，成为认知片面上的借口。,童年趣事之一：鲤鱼世界的遐想,第8段阐述突发事件情况下，各方对待事物的态度，表现出对未知世界的抗拒和思想上的惰性。 第9段通过猜想，论证人性自身有对外抗拒的本性，思想上表现得顽固与保守。 第10段提出“自以为是”的人类和“池中游动的鲤鱼”存在相似之处，拒绝承认“超出理解力”的自然存在，表现出抗拒、惰性和愚昧，不愿意改变思考问题的方式，思想上顽固、保守。 第11段通过鲤鱼世界的幻想，使作者充分认识到人类认知的局限性，保持强大的求知欲和探索真理的决心。,【提问】“鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样
7、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
8、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。,童年趣事之二：爱因斯坦的未竟事业,第12段第二件感兴趣的事情来历，对过伟大科学家的故事，激发作者对其的未竟事业强烈的好奇心。 第13段抱定强烈好奇好的作者通过阅读、查找，表现出科学家应有的毅力与恒心。 第14段通过铺垫，表现对未知疑惑不解不休的坚定信心。 第15段描述作者通过不断努力，探索找寻科学的真相。,童年趣事之二：爱因斯坦的未竟事业,第16段通过作者不懈的探索，找出解决问题的方法。 第17段作者将理论知识付
9、之与实践，通过大量精准数据，表现出作者对待科学严谨、务实的态度，体现科学家应有的基本素质。 第18段通过家人的态度，反映科学家的世界不为大众所理解，其工作粗象、枯燥，道路艰辛。而耐得住寂寞与必要的奉献精神恰恰是科学家应有的品格。,【提问】 人类历史上最伟大的科学家是指谁，他的哪些地方，把作者迷住了？,人类历史上最伟大的科学家是指爱因斯坦，他多年潜心研究的，但是在他死之后仍然没有完成的论文（或者理论）深深地吸引了作者。这也就促使了作者自己不断地通过自己的努力，去了解爱因斯坦，在这个过程中，作者也爱上了科学。,【提问】作者说“我决定要对这一问题刨根问底，纵然为此而必须成为一名理论物理学家也在所不辞
10、。”在作者心中“理论物理学家”应该是怎么样的人？,理论物理学家的工作是抽象，枯燥的，受实验条件的限制，自己的学说很难得到实验的证明，甚至可能到死也没有成就。这样的人必须耐得住寂寞，必须有奉献精神。“在所不辞”意味着“理论物理学家”道路的艰辛。,【提问】作者建立实验室的事例，对我们现实生活有怎样的意义？,科学是建立在基础实验之上的，科学理论要经过实验检验才能得到论证。实验不是简单的操作，要有理论指导，要有实验的设计，要有策划组织能力，要有耐力和恒心等等，实验考验的是实验者的综合能力。而我们当前存在的问题是，重视理论，轻视基础实验，表现为动手能力和实践能力差，思想上浮躁，急功近利。对教育而言，重知
11、识，轻能力的现象很普遍。这些都是一名理论物理学家重视实验给我们现实生活的启迪。,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。 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
12、的基本素质。,本文的基本内容,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。 由到，我们可以清楚地看到作者的“教育历程”和“教育内容”。,本文的基本内容,鲤鱼世界的幻想爱因斯坦的未竟事业,实验,理论物理学家,童年 青年 成年,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”对成为优秀的科学
13、家最为重要。 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。,科学精神,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。,实验精神：丁肇zho中(美国实验物理学家)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
14、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。” 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。,我没有特殊天赋，我只是极为好奇。 整个科学只不过是每日思考的精练。 想象力比只是更重要。 我没有什么特别的才能，不过喜欢刨根问底地追究问题罢了。 在我审视我自己和我的思维
15、方式时，我的结论是：在吸收有益的知识方面，奇思玄想的天赋对我而言，比我的才能更重要。 爱因斯坦,写作特点,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，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。,【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
16、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。,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，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。,结 束 语,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。 制作人：胡蝶 2017年3月24日,
