一名物理学家的教育-历程

一名物理学家的教育历程•加来道雄每个人的身后都有一段历史作者简介加来道雄(MichioKaku),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（páo）撒手人寰（huán）•湮没（yán）惊诧（chà）•栅栏（zhà）畏葸不前（xǐ）•五彩斑斓（lán）目眩（xuàn）•鄙视（bǐ）冷嘲热讽（fěng）•杜撰（zhuàn）怪诞（dàn）字词掌握基本脉络•童年的两件趣事（1）•童年的第一件趣事（2-11）•童年的第二件趣事（12-18）第一部分（1）•全文总纲，点明后面的写作内容•语言特点：•平实•简明第二部分（2-11）•童年的第一件趣事，“鲤鱼世界的遐想”•无限的遐想（3）•我曾想（5）•我想（7）•我曾想（8）•我常想（10）逻辑顺序问：“鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样的？（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”。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。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）。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”。第三部分（12-18）•第二件趣事，对爱因斯坦未竟事业的向往•八岁（12）•不久（14）•后来，高中阶段（15）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一米尔斯场理论，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。爱因斯坦尽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。•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：科学精神（一）•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。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？科学精神（二）•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。科学精神（三）•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。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，因发现弱作用中宇宙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（今合肥市）。诺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，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。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。想象力比知识更重要。我没有什么特别的才能，不过喜欢刨根问底地追究题罢了。在我审视我自己和我的思维方式时，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。——爱因斯坦讨论与写作：•你认为作者能够成长成才的因素有哪些？•其中你认为最重要的是什么？•联系自己生活的实际，从中得到怎样的人生启迪。