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最能代表我國古代科學(xué)成就的還是天文學(xué)和數(shù)學(xué),也就是古人所說的的天、算。這兩門學(xué)科在我國古代聯(lián)系得十分緊密,因?yàn)閷θ赵挛逍沁\(yùn)行規(guī)律的認(rèn)識(shí)以及日食、月食的推測,都離不開數(shù)學(xué)上的計(jì)算。舉一個(gè)例子,漢代已形成的“談天三家”――也就是當(dāng)時(shí)古人對宇宙的三種認(rèn)識(shí),分別是蓋天說、渾天說與宣夜說。除了宣夜說有點(diǎn)玄奧抽象外,蓋天說與渾天說均是由數(shù)學(xué)模型作為支撐的,盡管兩者建構(gòu)了不同的宇宙模型,但是有一條是共同堅(jiān)守的,就是“日影千里差一寸”,也即八尺之表的日影在子午線方向上千里會(huì)差一寸。而“日影千里差一寸”最早源自《周髀算經(jīng)》,該書既是一部數(shù)學(xué)著作,也是一部天文學(xué)著作。需要說明的是,千里差一寸的論證是錯(cuò)誤的,一直到了唐代一行和尚通過實(shí)測才使它壽終正寢。
我國古代天文學(xué)的發(fā)展,深受古代數(shù)學(xué)的影響,盡管蓋天說、渾天說都有數(shù)學(xué)模型建構(gòu),但是這種模型并不與推算日月五星運(yùn)行的另一套數(shù)學(xué)模型(算的模型)相融洽,或者說是各行其是。因此我們也不可能像西方那樣,從古希臘天體運(yùn)行的圓周運(yùn)動(dòng)中解脫出來,發(fā)展出開普勒的橢圓軌道等近代天文學(xué)體系。我國古代天文學(xué)還把地上的事物都搬到天上,形成了獨(dú)具特色的“三垣二十宿”體系。該體系是天上、人間對應(yīng)比附的產(chǎn)物,是軍國星占體系的一種反映,即為戰(zhàn)爭勝負(fù)、王室興衰、年成豐歉等軍國大事服務(wù)的,但這已經(jīng)走出了科學(xué)的范疇。
中國古代的數(shù)學(xué)成就
我國古代數(shù)學(xué)的基調(diào)是由成書于漢代的《九章算術(shù)》確立的。那么《九章算術(shù)》的基調(diào)是什么呢?就是服務(wù)于實(shí)際生產(chǎn)生活的應(yīng)用問題集:一題一答一術(shù)?!邦}”就是題目,“答”就是答案,“術(shù)”就是算法。那么推理、論證的過程呢?書中是查不到的,因?yàn)楦揪蜎]寫。所謂“九章”,就是9大類應(yīng)用題目,比如“方田”是計(jì)算土地面積的問題集,“商功”是計(jì)算各種工程(溝渠、倉窖等)的土方、人工等。
經(jīng)常有人將《九章算術(shù)》與古希臘歐幾里德的《幾何原本》作對比,這兩部書的確也代表了東西方不同的思維風(fēng)格,一個(gè)是以“算”為特征的實(shí)用化體系,一個(gè)是以“證”為特征的演繹邏輯體系。我們的祖先一直缺少“證”的那根筋,直到明末徐光啟與傳教士利瑪竇合作翻譯《幾何原本》(前6卷)時(shí),徐光啟被該書的體系所服膺,寫道:“此書未譯,則他書俱不可得?!?/p>
說到我國古代數(shù)學(xué),大家都會(huì)聯(lián)想到南朝祖沖之在圓周率上的貢獻(xiàn)。不過,祖沖之的《綴術(shù)》已經(jīng)失傳,他對圓周率的推算,學(xué)界認(rèn)為是在魏晉時(shí)期劉徽“割圓術(shù)”的基礎(chǔ)上得到的。當(dāng)時(shí)要計(jì)算出密率355/113的確是很了不起的成就,要知道那個(gè)年代要用算籌去計(jì)算開方在內(nèi)的大數(shù)目運(yùn)算,難度可想而知。
唐代中葉到元代中葉是我國古代數(shù)學(xué)發(fā)展的黃金時(shí)期,特別是宋元時(shí)期達(dá)到了頂峰。發(fā)展到高峰的標(biāo)志有二:首先是數(shù)學(xué)著作繁興,宋代前后不到300年竟出了50本之多;其次是水平高,就是在算法的改進(jìn)與抽象化程度方面前進(jìn)了許多。無論是高次方程的近似解法、多元一次方程組的解法、高階等差級數(shù)、同余方程組解法等,都達(dá)到了當(dāng)時(shí)世界上的最高水平。
從元中葉到明末,中國古代數(shù)學(xué)整體江河日下,以至于當(dāng)時(shí)學(xué)界竟然連宋元時(shí)期的數(shù)學(xué)著作都讀不懂了。到了明末,隨著傳教士的東來,西方的數(shù)學(xué)知識(shí)開始譯介、引入;后來又經(jīng)過清末第二次“西學(xué)東漸”,直到20世紀(jì)初我國數(shù)學(xué)才匯入世界數(shù)學(xué)發(fā)展的洪流。
農(nóng)業(yè)技術(shù)的突出成就
農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新方面,我國漢代創(chuàng)制的三件農(nóng)事器具值得一提。其一是耬車,也叫耬,華北地區(qū)稱之為耩子。耬車是一種北方用的條播器具,能夠同時(shí)完成開溝和下種程序,后來又在耬車后面拖上覆蓋種子的構(gòu)件,就更加便于耕種了。耬車的發(fā)明,使得單位面積土地上播種量減少,并且有利于之后的田間作業(yè)。其次是翻車,也就是后世稱之為“龍骨水車”的灌溉(或排澇)農(nóng)具。到了元代,出現(xiàn)了多種形式的翻車,有腳踏翻車、牛轉(zhuǎn)翻車、水轉(zhuǎn)翻車等。明代《天工開物》提到一種輕巧的手搖翻車(也叫拔車)。翻車是我國古代江南地區(qū)應(yīng)用最廣泛的提水、排澇農(nóng)具,也是世界上最早應(yīng)用鏈傳動(dòng)的技術(shù)設(shè)施。還有一種是風(fēng)扇車,也叫扇車,是一種清選農(nóng)具,能夠合理、有效地利用人為產(chǎn)生的風(fēng)力把糧食籽粒與糠秕分開。
唐代詩人徐來軍寫有一首《調(diào)笑令》:“翻倒,翻倒,喝得醉來吐掉。轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去自行,千匝萬匝未停。停未?停未?禾苗待我灌醉?!边@里描述的就是我國唐代時(shí)期出現(xiàn)的一種新式提水器具――筒車。大型的筒車遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去就像現(xiàn)代的摩天輪,只不過輪的懸掛的是竹筒,在流水的沖擊下,竹筒在低處兜水,轉(zhuǎn)到高處時(shí)傾瀉到水槽中,水槽通向田地里進(jìn)行灌溉。到了宋代,筒車得到普遍應(yīng)用。現(xiàn)在湖南西部、廣西北部的溪流邊,還能見到筒車的身影。
天文學(xué)引領(lǐng)技術(shù)高峰
宋元時(shí)期是我國古代技術(shù)發(fā)展的高峰。北宋曾公亮1044年完成的《武經(jīng)總要》是我國古代軍事技術(shù)全面、系統(tǒng)的反映;北宋李誡于1100年成書的《營造法式》是我國古代木構(gòu)建筑技術(shù)達(dá)到純熟的標(biāo)志;元代王禎1313年寫就的《農(nóng)器圖譜》是我國古代農(nóng)事器具的集大成之作。特別值得一提的是北宋1092年由蘇頌、韓公廉制成的水運(yùn)儀象臺(tái),是我國古代最為復(fù)雜的天文儀器。該儀器集渾儀、渾象、圭表、計(jì)時(shí)與報(bào)時(shí)為一體,實(shí)物高12米,寬7米,蔚為大觀。這部儀器不像魏晉南北朝那些“奇器”徒有盛名而無法得其傳,因?yàn)樘K頌留下了制造這部儀器的《新儀象法要》,并附有插圖66幅,后人根據(jù)這本書完全可以進(jìn)行復(fù)原。2012年8月國際天文聯(lián)合會(huì)在北京召開大會(huì)期間,由中科院自然科學(xué)史研究所與清華大學(xué)等單位復(fù)原的模型(原物的1/3)在北京國家會(huì)議中心展出,轟動(dòng)一時(shí)。
元代天文儀器上的改進(jìn)最重要的當(dāng)屬郭守敬設(shè)計(jì)的簡儀。簡儀是針對渾儀而言,顧名思義,是簡化了的渾儀。他改進(jìn)的方法是把赤道裝置與地平裝置分開,去掉一些不必要的環(huán),又在刻度上精細(xì)化,使得觀測精度更加精準(zhǔn)。
明末1637年宋應(yīng)星完成的《天工開物》,系統(tǒng)總結(jié)了我國農(nóng)業(yè)、手工業(yè)方面的技術(shù)成就。但是這就像是快下山的夕陽,在回光返照時(shí)眷戀了一下古老的,隨后在西方世界轟轟烈烈的工業(yè)革命大潮下,中國則與主流技術(shù)前沿漸行漸遠(yuǎn)。
結(jié)束語
【關(guān)鍵詞】:物理成就;科研方法;實(shí)驗(yàn)方法;經(jīng)驗(yàn)積累;獨(dú)立思考
中圖分類號:G633 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號:1003-8809(2010)05-0089-01
歷史上很多科學(xué)家創(chuàng)造了奇跡,他們除了具有淵博的理論知識(shí)外,多數(shù)會(huì)使用比較實(shí)用而奇特的研究方法。這些方法看似簡單,人們卻較難想到。在歷史上愛因斯坦和伽利略都對物理學(xué)的發(fā)展做出過杰出的貢獻(xiàn),并且他們使用的科研方法也都具有突出特點(diǎn)。
一、愛因斯坦的科研方法及主要成就
美國科學(xué)家,現(xiàn)代物理學(xué)的開創(chuàng)者和奠基人阿爾伯特愛因斯坦,在物理理論研究中有自己獨(dú)到的方法,實(shí)證與思辨結(jié)合是他經(jīng)常使用的方法。他在研究中尤其注重實(shí)驗(yàn)研究,把實(shí)驗(yàn)獲得的經(jīng)驗(yàn)作為他進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)。他還特別注重在實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上的大膽思辨,他認(rèn)為只有思辨才能把經(jīng)驗(yàn)整合形成結(jié)論。狹義相對論和光量子說就是思辨與實(shí)證相結(jié)合的產(chǎn)物。豐富的想象力和靈感是愛因斯坦科學(xué)研究的另一特點(diǎn),他偶爾使用思想實(shí)驗(yàn),例如追光實(shí)驗(yàn)使他成功的研究出狹義相對論,升降機(jī)實(shí)驗(yàn)又使他獲得了廣義相對論的研究成果。獨(dú)立思考,積極討論使愛因斯坦的研究獨(dú)具特色,在普朗克提出量子概念后,他不盲從于當(dāng)時(shí)其他物理學(xué)家研究方向,經(jīng)過獨(dú)立思考,提出了量子理論,開辟了光的波粒二象性的研究方向。
二、伽利略的科研方法及主要成就
意大利著名數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、物理學(xué)家、哲學(xué)家伽利略學(xué)術(shù)思想比較活躍,他經(jīng)常在各種學(xué)術(shù)活動(dòng)中與持有不同觀點(diǎn)的同事辯論。他一邊學(xué)習(xí)前輩的數(shù)學(xué)與力學(xué)研究成果,一邊考察工廠和作坊等軍用民用工程,廣泛結(jié)交社會(huì)各行各業(yè)的技術(shù)人員,幫助他們解決生產(chǎn)中遇到的技術(shù)難題,并且從各種技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)中得到啟發(fā)。在此基礎(chǔ)上,他深入系統(tǒng)地研究了落體運(yùn)動(dòng)、拋體運(yùn)動(dòng)、靜力學(xué)、水力學(xué)以及土木建筑和軍事建筑等理論;他發(fā)現(xiàn)了慣性原理,研制了溫度計(jì)和望遠(yuǎn)鏡。愛因斯坦和英費(fèi)爾德在《物理學(xué)的進(jìn)化》一書中曾經(jīng)評論說:“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)推理方法,是人類思想史上最偉大的成就之一,而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端”。
三、兩位學(xué)者科研方法比較
1、善辯和實(shí)驗(yàn)研究方法的應(yīng)用是他們的科研共性
對科學(xué)的興趣、淵博知識(shí)和良好科研環(huán)境是愛因斯坦和伽利略有所成就的前提,兩位科學(xué)家都具有敏捷的思維,都善于觀察,善于獨(dú)立思考。伽利略自幼受家庭的影響,對機(jī)械興趣極濃。長大后他的文學(xué)與數(shù)學(xué)才華突出,經(jīng)常受人贊揚(yáng),曾先后在比薩大學(xué)和帕多瓦大學(xué)任教。愛因斯坦從小就熱愛科學(xué),1905年獲蘇黎世大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位。1913年任柏林威廉皇帝物理研究所長和柏林大學(xué)教授,并當(dāng)選為普魯士科學(xué)院院士。良好的大學(xué)環(huán)境給他們提供科學(xué)研究場所,加之善辯是他們共同之處。所以他們對觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié),并根據(jù)自己掌握的理論,打破常規(guī)提出自己見解,研究出很多成果。
實(shí)驗(yàn)方法是兩位科學(xué)家獲得成績都必須使用的方法。愛因斯坦使用的實(shí)驗(yàn)方法是思想實(shí)驗(yàn),例如對狹義相對論研究,愛因斯坦使用了實(shí)驗(yàn)研究方法,但此實(shí)驗(yàn)方法不是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成的,而是在他的思想中完成的,他使用的是一種假想實(shí)驗(yàn)方法。1905年他經(jīng)過10年思考和實(shí)驗(yàn),終于提出了光電效應(yīng)的量子化理論解釋,并于1921年獲得諾貝爾獎(jiǎng)。伽利略在其他工程技術(shù)人員的研究基礎(chǔ)上實(shí)驗(yàn)研究出慣性原理,從而開創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)物理的先河。他通過對理想斜面實(shí)驗(yàn)研究和科學(xué)推理得出:如果摩擦力小到可以忽略時(shí),沿斜面滾下的球,將以恒定的速度在水平面上不停向前滾動(dòng)。無論小球自多高斜面滾下,無論小球滾下時(shí)速度是多少,這樣的運(yùn)動(dòng)將永遠(yuǎn)保持下去。伽利略是第一個(gè)把實(shí)驗(yàn)引進(jìn)力學(xué)的科學(xué)家,他利用實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)理論結(jié)合的方法研究出很多力學(xué)定律。
2、不同成長歷程和個(gè)人的特長決定他們不同的科研方法
愛因斯坦少年時(shí)代閱讀大量哲學(xué)著作,頭腦中受哲學(xué)思想的影響,他認(rèn)為自然界是具有統(tǒng)一性和規(guī)律性的。他總結(jié)出自然界萬物之間都存在著內(nèi)在的統(tǒng)一性,統(tǒng)一性是他推出狹義相對論的理論基礎(chǔ)。在他的科學(xué)研究中始終貫穿統(tǒng)一性、簡單性、相對性、對稱性的指導(dǎo)思想。愛因斯坦的狹義相對論揭示出能量與質(zhì)量之間的關(guān)系,該理論解決了長期存在的恒星能源來源的難題,近年來又被用于解釋許多新出現(xiàn)的高能物理現(xiàn)象。愛因斯坦的廣義相對論推出了光線彎曲現(xiàn)象 并且成為后來許多天文概念的理論基礎(chǔ)。愛因斯坦對天文學(xué)最大的貢獻(xiàn)是他的宇宙學(xué)理論。他創(chuàng)立了相對論宇宙學(xué),建立了靜態(tài)有限無邊的自洽的動(dòng)力學(xué)宇宙模型,并引進(jìn)了宇宙學(xué)原理、彎曲空間等新概念,推動(dòng)了現(xiàn)代天文學(xué)的發(fā)展。
伽利略受羅馬教皇破害,整個(gè)一生研究都投入到對哥白尼、開普勒開創(chuàng)的新世界觀證明和宣傳上,哲學(xué)是他與唯心論和教會(huì)的經(jīng)院哲學(xué)作斗爭的有力武器,把他受教會(huì)迫害下的犧牲作為喚起人們對日心說的理解的籌碼。力學(xué)定律是伽利略的主要貢獻(xiàn),他發(fā)現(xiàn)了單擺的等時(shí)性,并證明了單擺振動(dòng)的周期和擺長的平方根成正比。該定律是他利用實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)相結(jié)合的方法確定的。伽利略在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上結(jié)合數(shù)學(xué)、物理學(xué)和天文學(xué)三門知識(shí),提高了人們對物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和宇宙界的認(rèn)識(shí),天文學(xué)是他利用望遠(yuǎn)鏡觀測天體取得的成果。他在科學(xué)研究中主張用實(shí)驗(yàn)來認(rèn)識(shí)和證明自然規(guī)律,用實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)來創(chuàng)立、擴(kuò)展和補(bǔ)充理論知識(shí)。
結(jié)論
科學(xué)家們研究理論方向不同,往往使用科研方法也不同。愛因斯坦主要采用實(shí)驗(yàn)研究成果與他的自然科學(xué)唯物論相結(jié)合,形成了自己獨(dú)特的科學(xué)思想和研究方法。伽利略是以系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和觀察結(jié)果以亞里士多德為代表的傳統(tǒng)的自然觀,開創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為依據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué)。但無論進(jìn)行怎樣的研究,無論研究領(lǐng)域如何,兩位科學(xué)家都本著實(shí)事求是的原則,在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上不斷積累經(jīng)驗(yàn),創(chuàng)造出一個(gè)又一個(gè)科學(xué)成果。新的研究成果又促使更優(yōu)秀的科研方法產(chǎn)生。所以,歸根結(jié)底,任何創(chuàng)造都來源于實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)方法在科學(xué)研究中的重要地位是任何方法都無法代替的,實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)研究最重要的環(huán)節(jié)。
參考文獻(xiàn):
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阿基米德(Archimedes,約公元前287~212)是古希臘物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家,靜力學(xué)和流體靜力學(xué)的奠基人。
除了偉大的牛頓和偉大的愛因斯坦,再?zèng)]有一個(gè)人象阿基米德那樣為人類的進(jìn)步做出過這樣大的貢獻(xiàn)。即使牛頓和愛因斯坦也都曾從他身上汲取過智慧和靈感。他是“理論天才與實(shí)驗(yàn)天才合于一人的理想化身”,文藝復(fù)興時(shí)期的達(dá)芬奇和伽利略等人都拿他來做自己的楷模。
從洗澡的故事說起
關(guān)于阿基米德,流傳著這樣一段有趣的故事。相傳敘拉古赫農(nóng)王讓工匠替他做了一頂純金的王冠,做好后,國王疑心工匠在金冠中摻了假,但這頂金冠確與當(dāng)初交給金匠的純金一樣重,到底工匠有沒有搗鬼呢?既想檢驗(yàn)真假,又不能破壞王冠,這個(gè)問題不僅難倒了國王,也使諸大臣們面面相覷。
后來,國王請阿基米德來檢驗(yàn)。最初,阿基米德也是冥思苦想而不得要領(lǐng)。一天,他去澡堂洗澡,當(dāng)他坐進(jìn)澡盆里時(shí),看到水往外溢,同時(shí)感到身體被輕輕拖起。他突然悟到可以用測定固體在水中排水量的辦法,來確定金冠的比重。他興奮地跳出澡盆,連衣服都顧不得跑了出去,大聲喊著“尤里卡!尤里卡!”。(Fureka,意思是“我知道了”)。
他經(jīng)過了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)以后來到王宮,他把王冠和同等重量的純金放在盛滿水的兩個(gè)盆里,比較兩盆溢出來的水,發(fā)現(xiàn)放王冠的盆里溢出來的水比另一盆多。這就說明王冠的體積比相同重量的純金的體積大,所以證明了王冠里摻進(jìn)了其他金屬。
這次試驗(yàn)的意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)大過查出金匠欺騙國王,阿基米德從中發(fā)現(xiàn)了浮力定律:物體在液體中所獲得的浮力,等于他所排出液體的重量。一直到現(xiàn)代,人們還在利用這個(gè)原理計(jì)算物體比重和測定船舶載重量等。
阿基米德的生平
公元前287年,阿基米德誕生于西西里島的敘拉古(今意大利錫拉庫薩)。他出生于貴族,與敘拉古的赫農(nóng)王有親戚關(guān)系,家庭十分富有。阿基米德的父親是天文學(xué)家兼數(shù)學(xué)家,學(xué)識(shí)淵博,為人謙遜。他十一歲時(shí),借助與王室的關(guān)系,被送到古希臘文化中心亞歷山大里亞城去學(xué)習(xí)。
亞歷山大位于尼羅河口,是當(dāng)時(shí)文化貿(mào)易的中心之一。這里有雄偉的博物館、圖書館,而且人才薈萃,被世人譽(yù)為“智慧之都”。阿基米德在這里學(xué)習(xí)和生活了許多年,曾跟很多學(xué)者密切交往。他在學(xué)習(xí)期間對數(shù)學(xué)、力學(xué)和天文學(xué)有濃厚的興趣。在他學(xué)習(xí)天文學(xué)時(shí),發(fā)明了用水利推動(dòng)的星球儀,并用它模擬太陽、行星和月亮的運(yùn)行及表演日食和月食現(xiàn)象。為解決用尼羅河水灌溉土地的難題,它發(fā)明了圓筒狀的螺旋揚(yáng)水器,后人稱它為“阿基米德螺旋”。
公元前240年,阿基米德回?cái)⒐爬?,?dāng)了赫農(nóng)王的顧問,幫助國王解決生產(chǎn)實(shí)踐、軍事技術(shù)和日常生活中的各種科學(xué)技術(shù)問題。
公元前212年,古羅馬軍隊(duì)攻陷敘拉古,正在聚精會(huì)神研究科學(xué)問題的阿基米德,不幸被蠻橫的羅馬士兵殺死,終年七十五歲。阿基米德的遺體葬在西西里島,墓碑上刻著一個(gè)圓柱內(nèi)切球的圖形,以紀(jì)念他在幾何學(xué)上的卓越貢獻(xiàn)。
阿基米德的科學(xué)成就
阿基米德無可爭議的是古代希臘文明所產(chǎn)生的最偉大的數(shù)學(xué)家及科學(xué)家,他在諸多科學(xué)領(lǐng)域所作出的突出貢獻(xiàn),使他贏得同時(shí)代人的高度尊敬。
阿基米德在力學(xué)方面的成績最為突出,他系統(tǒng)并嚴(yán)格的證明了杠桿定律,為靜力學(xué)奠定了基礎(chǔ)。在總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,阿基米德系統(tǒng)地研究了物體的重心和杠桿原理,提出了精確地確定物體重心的方法,指出在物體的中心處支起來,就能使物體保持平衡。他在研究機(jī)械的過程中,發(fā)現(xiàn)了杠桿定律,并利用這一原理設(shè)計(jì)制造了許多機(jī)械。他在研究浮體的過程中發(fā)現(xiàn)了浮力定律,也就是有名的阿基米德定律。
阿基米德確定了拋物線弓形、螺線、圓形的面積以及橢球體、拋物面體等各種復(fù)雜幾何體的表面積和體積的計(jì)算方法。在推演這些公式的過程中,他創(chuàng)立了“窮竭法”,即我們今天所說的逐步近似求極限的方法,因而被公認(rèn)為微積分計(jì)算的鼻祖。他用圓內(nèi)接多邊形與外切多邊形邊數(shù)增多、面積逐漸接近的方法,比較精確的求出了圓周率。面對古希臘繁冗的數(shù)字表示方式,阿基米德還首創(chuàng)了記大數(shù)的方法,突破了當(dāng)時(shí)用希臘字母計(jì)數(shù)不能超過一萬的局限,并用它解決了許多數(shù)學(xué)難題。
阿基米德在天文學(xué)方面也有出色的成就。除了前面提到的星球儀,他還認(rèn)為地球是圓球狀的,并圍繞著太陽旋轉(zhuǎn),這一觀點(diǎn)比哥白尼的“日心地動(dòng)說”要早一千八百年。限于當(dāng)時(shí)的條件,他并沒有就這個(gè)問題做深入系統(tǒng)的研究。但早在公元前三世紀(jì)就提出這樣的見解,是很了不起的。
阿基米德的著作很多,作為數(shù)學(xué)家,他寫出了《論球和圓柱》、《圓的度量》、《拋物線求積》、《論螺線》、《論錐體和球體》、《沙的計(jì)算》等數(shù)學(xué)著作。作為力學(xué)家,他著有《論圖形的平衡》、《論浮體》、《論杠桿》、《原理》等力學(xué)著作。
阿基米德和雅典時(shí)期的科學(xué)家有著明顯的不同,就是他既重視科學(xué)的嚴(yán)密性、準(zhǔn)確性,要求對每一個(gè)問題都進(jìn)行精確的、合乎邏輯的證明;又非常重視科學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。他非常重視試驗(yàn),親自動(dòng)手制作各種儀器和機(jī)械。他一生設(shè)計(jì)、制造了許多機(jī)構(gòu)和機(jī)器,除了杠桿系統(tǒng)外,值得一提的還有舉重滑輪、灌地機(jī)、揚(yáng)水機(jī)以及軍事上用的拋石機(jī)等。被稱作“阿基米德螺旋”的揚(yáng)水機(jī)至今仍在埃及等地使用。
“假如給我一個(gè)支點(diǎn),我就能推動(dòng)地球”
阿基米德不僅是個(gè)理論家,也是個(gè)實(shí)踐家,他一生熱衷于將其科學(xué)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于實(shí)踐,從而把二者結(jié)合起來。在埃及,公元前一千五百年前左右,就有人用杠桿來抬起重物,不過人們不知道它的道理。阿基米德潛心研究了這個(gè)現(xiàn)象并發(fā)現(xiàn)了杠桿原理。阿基米德曾說過:“假如給我一個(gè)支點(diǎn),我就能推動(dòng)地球。”
當(dāng)時(shí)的赫農(nóng)王為埃及國王制造了一條船,體積大,相當(dāng)重,因?yàn)椴荒芘矂?dòng),擱淺在海岸上很多天。阿基米德設(shè)計(jì)了一套復(fù)雜的杠桿滑輪系統(tǒng)安裝在船上,將繩索的一端交到赫農(nóng)王手上。赫農(nóng)王輕輕拉動(dòng)繩索,奇跡出現(xiàn)了,大船緩緩地挪動(dòng)起來,最終下到海里。國王驚訝之余,十分佩服阿基米德,并派人貼出告示“今后,無論阿基米德說什么,都要相信他。”
愛國者阿基米德
在阿基米德晚年時(shí),羅馬軍隊(duì)入侵?jǐn)⒗牛⒒椎轮笇?dǎo)同胞們制造了很多攻擊和防御的作戰(zhàn)武器。當(dāng)侵略軍首領(lǐng)馬塞勒塞率眾攻城時(shí),他設(shè)計(jì)的投石機(jī)把敵人打得哭爹喊娘。他制造的鐵爪式起重機(jī),能將敵船提起并倒轉(zhuǎn)……
關(guān)鍵詞:世界潮流;科技成果;中國古代
中國古代科技非常發(fā)達(dá),在一段很長的時(shí)間內(nèi),遙遙領(lǐng)先世界。特別是四大發(fā)明,更是推動(dòng)了世界文明的發(fā)展進(jìn)程。英國哲學(xué)家培根對此給予了很高的評價(jià),他說:“印刷術(shù)、指南針、火藥,改變了整個(gè)世界的面貌。沒有一個(gè)赫赫有名的人物能比這三種發(fā)明在人類事業(yè)中產(chǎn)生更大的力量和影響?!毕旅嫖覐木艂€(gè)領(lǐng)域來闡述我國古代引領(lǐng)世界潮流的科技成果。
一、四大發(fā)明
四大發(fā)明是代表中國古代科技發(fā)展的最高成就,是我國成為四大文明古國的重要標(biāo)志。
1.造紙術(shù):西漢末期我國就有了紙,甘肅天水放馬灘出土繪有地圖的紙是目前世界上所知最早的紙。東漢宦官蔡倫于公元105年改進(jìn)了造紙術(shù),制造出植物纖維紙。造紙術(shù)于8世紀(jì)傳入阿拉伯,12世紀(jì)傳入歐洲、非洲。
2.印刷術(shù):唐朝時(shí)已有雕版印刷的佛經(jīng)、日歷和詩歌?,F(xiàn)存世界上最早的標(biāo)有確切日期的雕版印刷品是868年我國印刷的《金剛經(jīng)》;后來北宋的畢發(fā)明了活字印刷術(shù),西夏在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了木字印刷術(shù),這比歐洲早四個(gè)多世紀(jì)。
3.指南針:戰(zhàn)國時(shí)期發(fā)明了指示方向的司南,北宋時(shí)期指南針應(yīng)用于航海,13世紀(jì)傳入阿拉伯和歐洲。
4.火藥:中國古代煉丹家發(fā)明了火藥,唐朝末年火藥開始用于軍事,北宋時(shí)期火藥廣泛用于軍事,南宋時(shí)期發(fā)明“突火槍”,管形火器的出現(xiàn),開創(chuàng)了人類作戰(zhàn)史的新階段。13世紀(jì),火藥與火器傳入阿拉伯和歐洲。
二、數(shù)學(xué)成就
1.春秋時(shí)期發(fā)明了九九乘法表。
2.編寫于公元前1世紀(jì)的《周髀算經(jīng)》,所記西周初年的勾股定理的特例比西方早500年。
3.中國古代數(shù)學(xué)形成完整的體系。
4.南朝祖沖之第一次把圓周率精確到小數(shù)點(diǎn)后的七位數(shù),這比西方早1000多年。他的數(shù)學(xué)專著《綴術(shù)》成為唐朝以及朝鮮、日本的教材。
5.十進(jìn)位值制記數(shù)法:中國是世界上最早使用十進(jìn)位值制記數(shù)法的國家,馬克思說它是“人類最美妙的發(fā)明之一”。春秋戰(zhàn)國時(shí)期中國出現(xiàn)算籌記數(shù)法,這種記數(shù)法除數(shù)碼寫法形式之外,完全具有今天通行的十進(jìn)位值制的功能,后來這種記數(shù)法為國際通用,延續(xù)至今。
6.古代計(jì)算工具:大約在公元前7世紀(jì)就出現(xiàn)了算籌,后來演變?yōu)樗惚P。漢朝史籍已提到珠算,元末明初已出現(xiàn)了現(xiàn)代樣式的算盤,明朝時(shí)珠算已經(jīng)傳播世界各地。
三、物理學(xué)
1.戰(zhàn)國時(shí)的《墨經(jīng)》里面有大量物理學(xué)知識(shí),包括杠桿原理、浮力理論、聲學(xué)、光學(xué)、光影關(guān)系,小孔成像等系統(tǒng)知識(shí),被現(xiàn)代科學(xué)家稱為“墨經(jīng)”光學(xué)八條。
2.物理實(shí)驗(yàn)室:在我國古代還有聲振實(shí)驗(yàn)室,為世界上最早的物理實(shí)驗(yàn)室。
3.溫度計(jì):西漢所發(fā)明的天平式溫度計(jì),比歐洲早1600多年。
4.地磁:北宋沈括發(fā)現(xiàn)地磁偏南,比歐洲早400多年。
5.火箭技術(shù):起源于宋代的鉆天炮,是當(dāng)代火箭技術(shù)的先驅(qū)。
6.熱力機(jī)械:最早的熱力機(jī)械是北宋以前就出現(xiàn)的走馬燈。
四、古代天文歷法
1.夏商時(shí)期,夏朝的有關(guān)史料和商朝的甲骨文,保留了世界上最早的日食和月食的記錄,夏朝歷法叫“夏小正”,商朝的“殷歷”采用干支記日法,這是世界上延續(xù)時(shí)間最長的記日方法。
2.春秋戰(zhàn)國時(shí)期,春秋時(shí)魯國天文學(xué)家留下世界上最早關(guān)于哈雷彗星的記錄,比歐洲早600多年。春秋時(shí)形成了固定歷法的體系,有十九年七閏的原則,比西方早160年。戰(zhàn)國時(shí)的《甘石星經(jīng)》是世界上最早的天文學(xué)著作。石申的《石氏星表》用赤道作坐標(biāo)記錄了多顆恒星的位置,它是世界上現(xiàn)存最早的星表。
3.秦漢時(shí)期,公元前28年西漢關(guān)于太陽黑子的記錄是世界上最早的。東漢張衡發(fā)明了地動(dòng)儀,比歐洲早1700多年。
4.隋唐時(shí)期,天文學(xué)家僧一行在世界上第一次用科學(xué)方法測量出地球子午線的長度。僧一行還與梁令纘共同創(chuàng)制了黃道游儀,在世界上首次發(fā)現(xiàn)了恒星的位置變動(dòng)。
5.北宋時(shí)期沈括編訂的“十二氣歷”比英國早800年。
6.元朝時(shí)郭守敬主持編訂的“授時(shí)歷”其年周期與現(xiàn)行公歷相差無幾,但比現(xiàn)行公歷早300年。
7.中國古代創(chuàng)制了許多先進(jìn)的天文觀測儀器。如渾儀、簡儀,渾儀是望遠(yuǎn)鏡發(fā)明前世界上最先進(jìn)的觀測工具。
五、醫(yī)學(xué)成就
1.在戰(zhàn)國時(shí)就有了醫(yī)學(xué)分科,著名醫(yī)生扁鵲被稱為“脈學(xué)之宗”,提出了望、聞、問、切四診法。
2.戰(zhàn)國問世,西漢成書的《黃帝內(nèi)經(jīng)》提出了病理學(xué)說為古代醫(yī)學(xué)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。
3.東漢時(shí)期《神農(nóng)本草經(jīng)》是我國第一部完整的醫(yī)學(xué)著作。東漢末年張仲景寫成了《傷寒雜病論》奠定了中醫(yī)臨床治療學(xué)的基礎(chǔ),被譽(yù)為中醫(yī)學(xué)上的“萬世寶典”,他也被稱為“醫(yī)圣”。華佗創(chuàng)制五禽戲外還發(fā)明了麻沸散,開創(chuàng)了世界醫(yī)學(xué)史上全身麻醉的先河,比歐洲早1600年。
4.唐朝有了分科較細(xì)的醫(yī)學(xué)校,唐高宗時(shí)編修的《唐本草》是世界上由國家編定和頒布的藥典。孫思邈著有《千金方》被稱為“藥王”。
5.南宋朝法醫(yī)學(xué)家宋慈所著《洗冤錄》是世界上第一部法醫(yī)學(xué)書籍。
6.明朝李時(shí)珍的《本草綱目》集歷代草本藥物之大成,被譽(yù)為“東方藥物巨典”。
7.針灸療法是我們祖先的獨(dú)創(chuàng)療法,8世紀(jì)初即已傳到朝鮮、日本,宋元后,逐漸傳到世界各地。
六、農(nóng)學(xué)
中國是世界農(nóng)業(yè)發(fā)源地之一,農(nóng)業(yè)起源最早可追溯到距今一萬年左右,中國是世界上最早培植水稻和栗的國家。我國有四大農(nóng)書,即西漢勝之的《勝之書》、北魏賈思勰的《齊民要術(shù)》、元朝王楨的《農(nóng)書》、明朝徐光啟的《農(nóng)政全書》,其中北魏賈思勰的《齊民要術(shù)》是我國現(xiàn)存最早最完整的農(nóng)書,介紹了當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的耕作技術(shù)。
七、建筑
1.萬里長城是世界上最偉大的工程之一。
2.隋朝工匠李春設(shè)計(jì)建造的趙州橋是現(xiàn)存世界上最古老的石拱橋。
3.唐朝長安規(guī)模宏大,布局嚴(yán)整,體現(xiàn)了當(dāng)時(shí)城市建筑的高超技術(shù),是當(dāng)時(shí)世界上最大的城市。明朝北京布局嚴(yán)整,建筑華麗,是我國古代城市建筑的杰作。
八、地理學(xué)
西晉裴秀編的《禹貢地域圖》提出了繪制地圖的原理。明朝徐霞客的《徐霞客游記》中對石灰?guī)r地形的描述是世界上最早的。
九、古代手工業(yè)發(fā)達(dá),在冶金、制瓷、絲織等行業(yè)中,一直在世界上保持領(lǐng)先地位
1.冶煉技術(shù),原始社會(huì)晚期,中國人已掌握了冶銅技術(shù)。高周時(shí)期青銅鑄造進(jìn)入繁榮時(shí)期,西周晚期中國已有鐵器。春秋戰(zhàn)國時(shí)期鐵器廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),中國的鋼鐵冶煉技術(shù)和產(chǎn)量在16世紀(jì)以前一直領(lǐng)先世界。
2.陶瓷,中國是陶瓷的故鄉(xiāng),商朝時(shí)已燒制出原始瓷器,東漢燒出青瓷,北朝時(shí)燒出白瓷,在中國制瓷工藝影響下,從17世紀(jì)開始,歐洲國家才陸續(xù)生產(chǎn)出瓷器。
3.絲織業(yè),中國是世界上最早養(yǎng)蠶、繅、絲、織絲綢的國家。距今四五千年時(shí),我國已養(yǎng)蠶并有了絲織品。商朝時(shí)有了織機(jī)。漢朝時(shí),絲織技術(shù)相當(dāng)成熟,并開通了從長安出發(fā)到歐洲的“絲綢之路”。
上述史實(shí)已充分證明了我們的祖先創(chuàng)造了輝煌燦爛的文明,給我們留下了豐富寶貴的文化遺產(chǎn),也引領(lǐng)了世界科技發(fā)展的潮流,推動(dòng)了世界文明的發(fā)展進(jìn)程,我們?yōu)榇藨?yīng)感到驕傲和自豪。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:物理學(xué)家;教學(xué)方式;探究性學(xué)習(xí)
中圖分類號:G632 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)08-0139-03
一、研究背景
物理學(xué)是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的自然科學(xué),它要求“通過科學(xué)探究,使學(xué)生經(jīng)歷基本的科學(xué)探究過程,學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法,發(fā)展初步的科學(xué)探究能力,形成尊重事實(shí)、探索真理的科學(xué)態(tài)度”??墒?,在中學(xué)物理課程教學(xué)中,我們發(fā)現(xiàn),許多物理教師為了應(yīng)付考試,囿于課本教學(xué),過于強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)、死記硬背、機(jī)械訓(xùn)練,過分強(qiáng)調(diào)書本知識(shí)傳承,疏于讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程,從中學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法,忽視了學(xué)生探索精神、創(chuàng)新意識(shí)以及實(shí)踐能力的培養(yǎng)。
為了有效實(shí)施《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》、《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》,改變我校(廣安代市中學(xué))物理教師為了應(yīng)付考試,囿于課本教學(xué)等問題,提倡多樣化的教學(xué)方式,以常規(guī)課堂教學(xué)為契機(jī),結(jié)合物理學(xué)科本身的特點(diǎn),引入探究性學(xué)習(xí)的觀念、方法,在常規(guī)課程教學(xué)中,真正使學(xué)生建立用科學(xué)的思維方式主動(dòng)探究、發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新,提高教學(xué)實(shí)效性,從2010年9月以來,我們開始了“用物理學(xué)家故事激勵(lì)中學(xué)生探究學(xué)習(xí)的實(shí)踐研究”。
二、校本教材的編寫與使用
(一)概念的界定
1.物理學(xué)家故事。物理學(xué)家故事是學(xué)生在教師指導(dǎo)下,通過圖書查閱、網(wǎng)絡(luò)媒體等獲得的教材中涉及的“以探索物質(zhì)的組成和物質(zhì)世界的運(yùn)行規(guī)律為目的的科學(xué)家——物理學(xué)家”的生平簡介和科學(xué)成就等。
2.科學(xué)探究性學(xué)習(xí)??茖W(xué)探究性學(xué)習(xí)是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,在學(xué)科領(lǐng)域或現(xiàn)實(shí)生活的情境中,通過主動(dòng)地發(fā)現(xiàn)問題、體驗(yàn)感悟、實(shí)踐操作、表達(dá)交流等探究性活動(dòng),獲得知識(shí)和技能的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)過程。
(二)校本教材的編寫與使用
1.搜集編寫《物理學(xué)家之科學(xué)探究》校本教材。由老師指導(dǎo)學(xué)生收集初高中物理教材中涉及的科學(xué)家生平、科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程、主要科學(xué)成就。期間組織學(xué)生交流資料信息及收集資料的過程、方法,談心得體會(huì),然后再指導(dǎo)學(xué)生深化研究,繼續(xù)完善了資料,進(jìn)一步探索物理學(xué)家的科學(xué)發(fā)現(xiàn)途徑與方法,并由學(xué)生撰寫小論文交流。學(xué)生把搜集的資料和心得體會(huì)交給老師,由老師統(tǒng)一整理編輯成為校本教材《物理學(xué)家之科學(xué)探究》。
2.指導(dǎo)學(xué)生使用《物理學(xué)家之科學(xué)探究》校本教材。在教學(xué)中,指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)《物理學(xué)家之科學(xué)探究》,培養(yǎng)學(xué)生向科學(xué)家學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)探究精神和獻(xiàn)身精神,以及敢于批判質(zhì)疑的求真務(wù)實(shí)精神和科學(xué)創(chuàng)新精神。
例如:(1)講萬有引力時(shí)可以指導(dǎo)學(xué)生查看校本教材中關(guān)于牛頓發(fā)現(xiàn)引力定律的過程:在17世紀(jì)后半葉意大利物理學(xué)家阿爾方斯·博雷利(Alphonse Borelli)、英國物理學(xué)家羅伯特·胡克(Robert Hooke)、天文學(xué)家愛德蒙·哈雷(Edmund Halley)和數(shù)學(xué)家克里斯托費(fèi)·雷恩(Christopher Wren)及牛頓本人差不多是同時(shí)在從事引力理論的研究。1666年,博雷利在察行星運(yùn)動(dòng)和木星的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)時(shí)得出結(jié)論說:“毫無疑問,天體間必存在著一種使之相互接近的自然傾向力。而旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在物體中又引起了一種使物體脫離旋轉(zhuǎn)中心的傾向力。如果這兩個(gè)傾向力,一個(gè)企圖離開太陽,另一個(gè)則力圖接近太陽,而它們又彼此相等,則該行星只能在離太陽一定距離的地方運(yùn)動(dòng)。假設(shè)在某一瞬時(shí),行星離太陽的距離以及它的運(yùn)動(dòng)速度,是在離心力小于向太陽的傾向力時(shí),則該行星便從大半徑的圓轉(zhuǎn)到小半徑的圓上,并開始接近太陽,直到兩力彼此平衡的位置。”
1666年,胡克曾在皇家學(xué)會(huì)做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告企圖找出物體重力與物體距地球表面高度間的關(guān)系。胡克認(rèn)為重力與磁力、電力相同,必隨離地球中心的距離增大而減少,后來,他又指出行星運(yùn)動(dòng)的軌道曲線必是某種恒力所引起的,行星對太陽的傾向力可從旋轉(zhuǎn)中心具有某種吸引性質(zhì)來解釋。經(jīng)過長期研究,胡克在1679年認(rèn)為:“一切天體都具有傾向其中心的吸引力,它不僅吸引其本身各部分,并且還吸引其作用范圍內(nèi)的其他天體。”他還認(rèn)為:“受到吸引力作用的物體越靠近吸引中心,其吸引力也越大?!?680年1月6日,胡克在給牛頓的一封信中寫道:“假設(shè)吸引力是與兩中心間的距離平方成反比的?!睂?shí)際上,自從荷蘭物理學(xué)家惠更斯(Christian Huygens)1673年發(fā)表了離心定律后,胡克、哈雷和雷恩等人都于1679年推出了平方反比定律。他們指出:如果行星繞太陽運(yùn)行于圓形軌道上,而其運(yùn)轉(zhuǎn)周期的平方與其到太陽的平均距離的立方成正比,則可證明,作用于各行星的引力必與此距離的平方成反比,但他們都未能證明,行星的橢圓軌道是平方反比定律的結(jié)果。
在開普勒“三大定律”、胡克等“引力問題探索”、惠更斯“離心定律”、皮卡兒“地球半徑”、牛頓“微積分”后,牛頓于1684年8月完成了“平方反比定律”的證明。萬有引力定律建立后獲得了極大的成功,解決了當(dāng)時(shí)地球形狀的爭論;根據(jù)萬有引力定律,法國數(shù)學(xué)家克雷羅計(jì)算出了木星和衛(wèi)星對哈雷彗星的攝動(dòng)作用、并預(yù)言了哈雷彗星經(jīng)過近日點(diǎn)的時(shí)刻(1759年);1846年法國天文學(xué)家萊維利葉和英國天文學(xué)家亞當(dāng)斯利用萬有引力定律用計(jì)算的方法發(fā)現(xiàn)了海王星;1930年3月14日用同樣的方法發(fā)現(xiàn)了冥王星;20世紀(jì)以來對幾百萬光年宇宙結(jié)構(gòu)的研究都證明了萬有引力定律的正確性。
通過學(xué)習(xí)讓學(xué)生了解牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律并非簡單地從蘋果落地而得,這是他善于繼承前人的成果、奮發(fā)好學(xué)、勤于思考的結(jié)果,他完成這一巨大綜合工程是基于中世紀(jì)以來世世代代從事科學(xué)研究的前人的累累成果。
例如:(2)講電磁感應(yīng)時(shí)指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)“電磁學(xué)之父”法拉第的有關(guān)知識(shí):我國早在三、四千年前就有了雷電現(xiàn)象的記載,春秋時(shí)期《管子》“地?cái)?shù)篇”中出現(xiàn)“慈石”說明,古希臘的泰勒斯(Thales,公元前640~546年)
發(fā)現(xiàn)琥珀摩擦起電和磁石吸鐵的現(xiàn)象。然而,直到19世紀(jì)人們?nèi)匀徽J(rèn)為磁和電是完全不同的物質(zhì),對它們的觀察還停留在現(xiàn)象階段。1802年安培說“我愿意去證明磁和電相互獨(dú)立的兩種不同流體”。庫侖甚至斷言:“磁和電是兩種完全不同的實(shí)體,它們不可能相互轉(zhuǎn)化?!?820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)揭開了物理學(xué)的新篇章,后來安培、菲涅耳、科拉頓等科學(xué)家都在試圖尋找磁場產(chǎn)生電流的條件,但他們都失敗了。法拉第也開始了這一探索工作,經(jīng)過整整十年的不懈探索,經(jīng)歷了失敗、試驗(yàn)、再失敗、再試驗(yàn),最終于1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,法拉第被譽(yù)為“電磁學(xué)之父”。同時(shí)為學(xué)生介紹物理學(xué)家法拉第在逆境中頑強(qiáng)奮斗的一生等。
三、產(chǎn)生的實(shí)際效果
《物理學(xué)家之科學(xué)探究》校本教材的有效使用,促進(jìn)了學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)的增強(qiáng),激發(fā)了學(xué)生熱愛物理學(xué)科興趣,提高了學(xué)生參與物理探究活動(dòng)的熱情,提升了學(xué)生科學(xué)探究的能力,取得了明顯的效果。
1.增強(qiáng)了學(xué)生科學(xué)探究興趣。2008~2009年,由黃天平指導(dǎo)的高2009級、高2008級學(xué)生參加四川省中小學(xué)生科技創(chuàng)新大賽,被學(xué)校選送作品4件參加區(qū)市展評,有1件作品獲廣安區(qū)二等獎(jiǎng),1件作品獲廣安市三等獎(jiǎng)。
2.學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)明顯增強(qiáng)。通過讓學(xué)生參與校本教材的編寫引領(lǐng)學(xué)生通過多途徑了解物理學(xué)家對自然規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、分析、總結(jié)、應(yīng)用的過程,掌握進(jìn)行科學(xué)探究的基本技能,包括觀察、實(shí)驗(yàn)、推理方面的技能及收集信息、處理信息、傳遞信息的技能。讓學(xué)生體會(huì)和經(jīng)歷探究過程,獲得情感體驗(yàn),培養(yǎng)了學(xué)生探究科學(xué)的興趣和對物理現(xiàn)象的好奇心,激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考、勇于完成、敢于實(shí)踐、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神,逐步形成科學(xué)態(tài)度和科學(xué)的價(jià)值觀。同時(shí),也促進(jìn)了學(xué)生文化成績的提高。如高一學(xué)生陳雪峰寫到:“錢學(xué)森——中國偉大的數(shù)學(xué)家,物理學(xué)家。當(dāng)我看到錢學(xué)森的豐功偉績,我的全身都熱血沸騰。錢學(xué)森在外留學(xué)時(shí),學(xué)習(xí)非??炭?,可以說是三月不知肉味,可是,我呢,非常貪玩。當(dāng)我看了錢學(xué)森的生平之后,我了解到一個(gè)人的成功,不在于他這一時(shí)一刻的奮斗,而是一點(diǎn)點(diǎn)的積累,由量轉(zhuǎn)換為質(zhì)的這樣一個(gè)過程。不論是哪一位成功的人,他的發(fā)展過程是緩慢的,而他們的專心、耐心、求知心引導(dǎo)他去探索未知的世界。所以我決定向所有的科學(xué)家們學(xué)習(xí),擇其善者從之。以此來慢慢完善自己的思想觀念,整體提高自己的思想素質(zhì),做他們的追隨者!”
3.學(xué)生的物理學(xué)科成績不斷提升。從下表可以看出,隨校本教材的有效使用,教學(xué)實(shí)驗(yàn)班成績逐漸提高,特別是課改年級(現(xiàn)在的2011級)實(shí)驗(yàn)班成績比學(xué)校和全區(qū)成績有更大優(yōu)勢,學(xué)校高中物理成績也提高很快,探究性學(xué)習(xí)正在我校學(xué)生中全面開展并取得階段性成果。表1“代市中學(xué)原2008級2班、2011級2班、現(xiàn)2011級1班與區(qū)市統(tǒng)考成績比較表”
四、總結(jié)
在物理課程中,科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo),又是一種重要的教學(xué)方式。作為目標(biāo),基礎(chǔ)教育階段的科學(xué)探究是一種精心設(shè)計(jì)的,為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力服務(wù)的教學(xué)活動(dòng)。《物理學(xué)家之科學(xué)探究》校本教材在廣安代市中學(xué)的有效使用,取得了一定的成效,希望能夠給在教學(xué)中有同樣問題的老師們提供一些參考與借鑒,使更多的人受益。
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祝賀北京師范大學(xué)人文宗教高等研究院揭牌典禮暨首屆北師大人文宗教高端論壇開幕。祝賀許嘉璐先生就任北師大人文宗教高等研究院院長。近些年來,許先生參與中外文明交流、對話,努力弘揚(yáng)中華文化,取得了豐碩成果;從現(xiàn)在起許先生領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)有眾多才俊參加的穩(wěn)定而有序的人文學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu),肯定會(huì)在中華文化研究與中外文化交流、會(huì)通方面再上一層樓。
二、提出了一個(gè)新問題
北師大人文宗教高等研究院成立發(fā)出的邀請函中有這樣的話:“和諧是中華文化價(jià)值的核心,也是中國發(fā)展模式成功的深層原因,然而目前國內(nèi)的學(xué)術(shù)研究多在西方學(xué)術(shù)體系框架內(nèi)作專門化研究,罕有多學(xué)科上的交流、綜合與融通。由于缺乏適宜的方式繼承傳統(tǒng),現(xiàn)代學(xué)術(shù)幾乎與傳統(tǒng)學(xué)術(shù)割裂,難以培養(yǎng)出融通古今、貫通多學(xué)科的復(fù)合型人才,也難以對中國的傳統(tǒng)文化及中國發(fā)展模式的成功作出合理的解釋?!睘楦淖儗W(xué)術(shù)上的這種狀況,北師大人文宗教研究院擬通過會(huì)通的學(xué)術(shù)方式,“為實(shí)現(xiàn)中華文化的全面復(fù)興培養(yǎng)優(yōu)秀的人才和學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)”。
當(dāng)我讀到上述的文句以后,便想起從上個(gè)世紀(jì)20年代開始,我國大學(xué)的文學(xué)、史學(xué)、哲學(xué)和藝術(shù)(即人文學(xué)科)在分門別類的研究中取得很大成績,培養(yǎng)出許多優(yōu)秀的人文學(xué)者。不過由于學(xué)科的分類越來越細(xì),致使從文化思想的整體上去研究中華文化也有所缺失。在上個(gè)世紀(jì)的20年代中期,即1925年清華大學(xué)成立國學(xué)研究院,為防止出現(xiàn)人文學(xué)科研究中的單一化傾向,曾經(jīng)提出從整體上研究中華文化的要求。例如,國學(xué)研究院主任吳宓教授在《清華開辦研究院之旨趣及經(jīng)過》一文中提到,國學(xué)研究院所聘導(dǎo)師,需具有三種能力:“(一)通知中國學(xué)術(shù)文化之全體;(二)具正確、精密之科學(xué)的治學(xué)方法;(三)稔悉歐美日本學(xué)者研究東方語言及中國文化之成績,與學(xué)生以個(gè)人接觸、親近講習(xí)之機(jī)會(huì),期以短時(shí)間之內(nèi)獲益至多?!?《清華大學(xué)史料選編》(第一輯),清華大學(xué)出版社1991年,第373頁)清華國學(xué)院辦了四年(1925―1929年),由于導(dǎo)師們“通知中華學(xué)術(shù)文化全體(即整體)”,不少畢業(yè)生在文、史、哲學(xué)術(shù)舞臺(tái)上都有不凡的表現(xiàn)。
今天(即將跨進(jìn)2011年),北京師范大學(xué)成立人文宗教高等研究院,強(qiáng)調(diào)多學(xué)科交流、融合與會(huì)通,朝著培養(yǎng)“融通古今、貫通多學(xué)科的復(fù)合型人才”的方向努力,這不僅是我國高等教育對以往經(jīng)驗(yàn)的繼承與發(fā)展,而且會(huì)給我國大學(xué)人文學(xué)科的進(jìn)一步提高學(xué)術(shù)質(zhì)量開辟更加廣闊的道路。
三、人文與科技
融通古今、貫通多學(xué)科的復(fù)合型人才不僅要有人文社會(huì)科學(xué)的貫通,而且有人文與科技的融合。當(dāng)前,科學(xué)精神與人文關(guān)懷的統(tǒng)一,在我國高等教育中依然不可忽視。
舉一例:多年來,我國人文學(xué)者對于中華文化中的儒學(xué)進(jìn)行了深入研究,在一些難點(diǎn)上取得突破性進(jìn)展,這是有目共睹的事。但也有不足,就是關(guān)于儒學(xué)與中國古代科技的關(guān)系,尚缺少有深度的研究。中國古代科技史的專家們,一般不研究儒學(xué),而研究儒學(xué)的人文學(xué)者往往沒有時(shí)間和精力去涉獵古代科技。有一種比較傳統(tǒng)的觀點(diǎn),認(rèn)為儒學(xué)重人事、輕自然,不利于中國古代科技。然而,許多古代有成就的科技大家在學(xué)養(yǎng)和操守上都能“通《五經(jīng)》、貫六藝”。至于英國學(xué)者李約瑟博士的《中國古代科學(xué)技術(shù)史》,對中國古代科技創(chuàng)造與道家思想的關(guān)系,有較深入的分析,但是關(guān)于儒學(xué)與古代科技的論述,尚未達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)。
中國古代科技沒有走向近代,這是歷史事實(shí)。世界的近代科學(xué),其故鄉(xiāng)是在西歐,它與資本主義生產(chǎn)方式緊密相聯(lián)。17世紀(jì)西方科學(xué)革命時(shí)期,天文學(xué)與物理學(xué)領(lǐng)域的變革成為先導(dǎo),接著是數(shù)學(xué)與哲學(xué)方法論的創(chuàng)新。而當(dāng)時(shí)中國尚處于明、清封建社會(huì)的后期,缺少推動(dòng)自然科學(xué)革命的強(qiáng)大動(dòng)力,只是在中國若干早期啟蒙思想家的頭腦里反映出若干新思想的印跡。今天我們對中國古代人文學(xué)術(shù)的研究,固然不必套用西方學(xué)術(shù)的框架,但是,將中國學(xué)術(shù)放在世界學(xué)術(shù)的背景下進(jìn)行研究,東西互補(bǔ)、中外對比,揭示中國學(xué)術(shù)的特點(diǎn),是必要的。
當(dāng)今,我國人文學(xué)者需要充分利用新的科技成果來進(jìn)行人文學(xué)術(shù)研究,至于從理性上加深認(rèn)識(shí)文化與科技是推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的強(qiáng)大動(dòng)力,這對于我們研究人文學(xué)術(shù),等于建筑了一個(gè)更高的平臺(tái)。應(yīng)當(dāng)承認(rèn),我國人文學(xué)術(shù)研究,在傳統(tǒng)與現(xiàn)代的結(jié)合上,在人文與科技的融合上,有許多問題需要研究。
四、人文學(xué)術(shù)研究的責(zé)任
時(shí)至今日,中華文化的研究期待著一個(gè)突破,從“描述”性發(fā)展到“分析”性;從“實(shí)證”性演進(jìn)到“理論”性。為此,就不能不研究我們自己的學(xué)術(shù)史。
學(xué)術(shù)史不同于政治史、法律史,也不同于宗教史、思想史。顧名思義,學(xué)術(shù)史研究的是“學(xué)術(shù)”,而學(xué)術(shù)的載體主要是學(xué)術(shù)著作。因此,學(xué)術(shù)史不能不研究我國歷史上有代表性的學(xué)術(shù)成果,以闡明它們在學(xué)術(shù)史上的地位和作用。
學(xué)術(shù)史不能缺少有代表性的學(xué)術(shù)大家,他們的出現(xiàn)總是與一定的時(shí)代條件相聯(lián)系;這里所說的“時(shí)代”主要是指學(xué)科發(fā)展的歷史時(shí)代。例如,當(dāng)某一學(xué)科發(fā)展到一定階段,如不革新,仍然沿著老路走,就有可能萎縮。當(dāng)學(xué)術(shù)上積累了豐富的資料,歷史需要它向前推進(jìn),這個(gè)時(shí)候,學(xué)術(shù)大家便會(huì)應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)然還有其他條件,如學(xué)術(shù)環(huán)境、學(xué)者自身的學(xué)養(yǎng)和經(jīng)驗(yàn)等等。
學(xué)術(shù)大家的著作,是寶貴的學(xué)術(shù)財(cái)富,它們一般都關(guān)注學(xué)術(shù)的會(huì)通,關(guān)注對于宇宙人生哲理的探討,既有微觀研究,又有宏觀把握;既有美學(xué)審視,又有理論闡釋,如果只在一個(gè)狹小的專業(yè)范圍內(nèi)精研,可能成為學(xué)者,未必就是大家。如果不緊扣學(xué)術(shù)創(chuàng)新的脈搏,沒有獨(dú)立自得的精神,缺少深刻的理論思維,那就很難成為有深遠(yuǎn)影響的大家。
從我國近代學(xué)術(shù)史中可以看到,學(xué)術(shù)大家都是學(xué)者兼思想家(這里所說“思想”未必就是政治思想,主要指哲學(xué)思想與方法論,以及對于民族命運(yùn)的關(guān)懷),一身而二任焉。學(xué)術(shù)的思想才有深度,有前瞻I生;思想的學(xué)術(shù)才有活力,體現(xiàn)時(shí)代的特征。思想與學(xué)術(shù)的內(nèi)在融合,這也許是21世紀(jì)我國人文學(xué)術(shù)發(fā)展的主軸。
愛制作說 牛頓從幼年起就愛制作各種“小玩意”。讀中學(xué)時(shí)起,他就巧妙地制成有名的“牛頓水鐘”。黎明,奇妙的水鐘會(huì)自動(dòng)滴水到他臉上,催他早早起身讀書。在這些有趣的制作中,牛頓找到了很大樂趣,因而這種愛好一直保持到晚年。制作既要?jiǎng)邮?又要用腦,對健康是有益的。
放風(fēng)箏說 牛頓自幼愛放風(fēng)箏。讀中學(xué)時(shí),他別出心裁地制成了一只“蠟燭風(fēng)箏”。一天夜里,他把一根點(diǎn)燃的蠟燭系在一只風(fēng)箏上,并把它放上了天――他早已準(zhǔn)確算出要使?fàn)T光在晴空中不滅所需蠟燭的粗細(xì)和燭芯的長度――燭光在夜空的繁星下時(shí)現(xiàn)時(shí)隱,時(shí)亮?xí)r暗,飄忽不定,上下飛動(dòng)。牛頓從放各種奇特風(fēng)箏中獲得樂趣,因而一生中都常愛放各種精巧獨(dú)特的風(fēng)箏。放風(fēng)箏需在空氣清新的田野上,放時(shí)不僅手、腿、腰等肌肉需運(yùn)動(dòng),而且還常常抬頭遙望,這對腦力勞動(dòng)者的保健,特別是防止腦部疾病及明目都是很有利的。
追求說 牛頓自幼就開始不斷追求一個(gè)個(gè)目標(biāo)。他一生的偉大科學(xué)成就是多方面的,如發(fā)現(xiàn)了萬有引力。使之成為經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ),以至人們也稱這兩種極其重要的學(xué)科為牛頓力學(xué)和牛頓物理學(xué)。此外,他還在光學(xué)、天文學(xué)、數(shù)學(xué)上都有開創(chuàng)性的巨大貢獻(xiàn)。在人類科學(xué)史上有如此多巨大的乃至劃時(shí)代貢獻(xiàn)的偉人是不多的。牛頓之所以能如此,同他不斷地永不滿足地追求更多更深的科學(xué)真理是密切相關(guān)的?,F(xiàn)代醫(yī)學(xué)證明,集中全身智力不斷攀登事業(yè)高峰時(shí),中樞神經(jīng)常常能“命令”機(jī)體各部分配合協(xié)調(diào),富有韌性,產(chǎn)生較強(qiáng)的免疫力。從而使它們延緩衰老。
思維說 近二十年來,世界上越來越多的生理學(xué)家認(rèn)為,腦細(xì)胞的衰老是人體衰老最重要的標(biāo)志和原因,而大腦經(jīng)?;顒?dòng)則能有效延緩腦細(xì)胞衰老。近年來,上述看法的影響頗大。牛頓從學(xué)齡前開始就非常好思,幾乎一直沉湎在他的“思維王國”中。以至這方面的軼聞趣事流傳甚廣。許多腦生理學(xué)家認(rèn)為,正是牛頓經(jīng)常沉浸在“思想的宇宙”中。所以他能常葆大腦細(xì)胞的生命活力,直到耄耋垂暮仍思維敏捷。
寵物說 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)家認(rèn)為,飼養(yǎng)照料寵物,同寵物相依為伴,對身心的調(diào)節(jié)是有益的。人們發(fā)現(xiàn)牛頓一生相當(dāng)“寵馬”。他在童年放牧?xí)r曾嘗試學(xué)騎,卻不幸多次摔下,以至產(chǎn)生“恐騎”心理,但對馬的酷愛卻一直未減。他先后飼養(yǎng)過不少愛馬。科研緊張,頭腦疲倦時(shí)常來馬廄看望“朋友”,同它進(jìn)行無聲的“親密交談”,還常常親自給它喂料洗刷。這些對牛頓的身心健康無疑是很有益的。而且,同貓狗等寵物相比較。馬身上所帶的對人體有害的病菌和傳染病都要少得多。
對于初中階段的學(xué)生來說,這一時(shí)期正是他們長身體、長知識(shí)的最佳時(shí)期,同時(shí)也是他們正確的理想、信念、人生觀、價(jià)值觀的重要時(shí)期,教師通過對一些數(shù)學(xué)人物故事的講述,尤其是對他們?nèi)烁窦捌淙烁窳α繉笫浪a(chǎn)生的影響的分析說明,使學(xué)生在潛移默化中受到啟發(fā),并循序漸進(jìn)地塑造健全的人格。形成的重要時(shí)期。以下筆者就將教師如何在數(shù)學(xué)教學(xué)中有效的進(jìn)行德育思想的滲透談一下自己的幾點(diǎn)看法,不當(dāng)之處,敬請廣大同仁批評指正。
首先,要結(jié)合數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)際樹立學(xué)生的辯證唯物主義觀點(diǎn)。
教材中的一些定理、定義、公式、法則之間相互制約、相互聯(lián)系、相互依賴,都反映了數(shù)學(xué)本身普遍聯(lián)系的規(guī)律,有的對立統(tǒng)一,有的滿足否定之否定規(guī)律。辯證唯物主義告訴我們:事物都是一分為二的,它揭示了事物發(fā)展的根本原因在于事物內(nèi)部的矛盾性,事物矛盾雙方又統(tǒng)一又斗爭,促使事物不斷地由低級向高級發(fā)展。數(shù)學(xué)作為一門基礎(chǔ)學(xué)科,蘊(yùn)含著極其豐富的辯證思想,例如函數(shù)問題和軌跡問題等都是運(yùn)動(dòng)和變化的思想在數(shù)學(xué)中的具體體現(xiàn);正數(shù)和負(fù)數(shù),有理數(shù)與無理數(shù)等都是數(shù)的對立統(tǒng)一;加法與減法,乘法與除法,乘方與開方等運(yùn)算都是運(yùn)算法則的對立統(tǒng)一;還有幾何證明中分析法與綜合法也是對立統(tǒng)一規(guī)律的具體反映。因此,在數(shù)學(xué)教學(xué)過程中,我們必須適時(shí)地把數(shù)學(xué)知識(shí)的傳授與辯證唯物主義教育相結(jié)合,讓數(shù)學(xué)課堂教學(xué)滲透德育教育,讓學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中不僅有利于對數(shù)學(xué)知識(shí)的深刻理解和對數(shù)學(xué)方法的掌握,更重要的是有助于學(xué)生良好的思維品質(zhì)和辯證唯物主義觀點(diǎn)的形成。
其次,要運(yùn)用合作學(xué)習(xí)方法對學(xué)生進(jìn)行集體主義教育。
合作學(xué)習(xí)是新課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)的學(xué)習(xí)方法,也是探究性學(xué)習(xí)的前奏。在進(jìn)行合作學(xué)習(xí)時(shí),學(xué)生都有自己和群體的學(xué)習(xí)目標(biāo),然后試著去達(dá)到這些目標(biāo),就會(huì)考慮到合作活動(dòng)中方法和觀點(diǎn)的多重性,人際關(guān)系的復(fù)雜性,有些知識(shí)問題會(huì)引起學(xué)生爭論,在爭論中逐步同化,達(dá)到認(rèn)知的統(tǒng)一,因而學(xué)生在觀點(diǎn)上會(huì)有一個(gè)較大的協(xié)調(diào)過程,這種協(xié)調(diào)有助于培養(yǎng)學(xué)生的群體意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的集體主義精神。秋季學(xué)期,第3學(xué)習(xí)小組就是一個(gè)很好例證,組長李銳,成績較好,該組有兩個(gè)同學(xué)成績很好,在我所教學(xué)的一個(gè)班級有個(gè)同學(xué)叫劉亮,成績教差,又不愛說話、不愛發(fā)表個(gè)人意見,但為了本小組的整體成績,為了本小組在班級中的位置和在老師心中的印象,在李銳同學(xué)的帶領(lǐng)和幫助下,他們一起幫助劉亮,結(jié)果令人滿意,劉亮進(jìn)步了,整個(gè)小組進(jìn)步了。像這樣彼此尊重,相互理解與容忍,互相幫助,共同提高的例子正是發(fā)揚(yáng)集體主義精神的具體體現(xiàn)。
第三,要善于借助數(shù)學(xué)知識(shí)引導(dǎo)學(xué)生反對拜金主義
課程內(nèi)容要反映社會(huì)的需要、數(shù)學(xué)的特點(diǎn),要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,這是新的課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出的。課程內(nèi)容的選擇要貼近學(xué)生的實(shí)際,有利于學(xué)生體驗(yàn)與理解、思考與探索。課程內(nèi)容的組織要重視過程,處理好過程與結(jié)果的關(guān)系;要重視直觀,處理好直觀與抽象的關(guān)系;要重視直接經(jīng)驗(yàn),處理好直接經(jīng)驗(yàn)與間接經(jīng)驗(yàn)的關(guān)系。課程內(nèi)容的呈現(xiàn)應(yīng)注意層次性和多樣性。因此,新教材中的統(tǒng)計(jì)與概率得到更好地研究與發(fā)展,其主要是研究現(xiàn)實(shí)生活中的數(shù)據(jù)和客觀世界中的隨機(jī)現(xiàn)象,它通過數(shù)據(jù)的收集整理與描述和分析以及對事情發(fā)展的可能性的刻畫來幫助人們作出合理的推斷與預(yù)測,它一改過去不敢把撲克、骰子擺進(jìn)教材中的做法,而是把他們擺在教材中作為教學(xué)的素材,對其進(jìn)行分析,如(北師版七年級下冊《概率》)編排的游戲公平嗎?摸到紅球的概率等內(nèi)容,在這里教師就很有必要開展德育教育,反對拜金主義。社會(huì)生活中有"體育彩票"、"福彩3D"、"排列5"、"幾十選幾"的玩法,個(gè)體經(jīng)營者有賭博機(jī)器(等)存在,都是概率知識(shí)在生活中的運(yùn)用。通過數(shù)學(xué)分析探討,讓學(xué)生知道有的概率大,有的概率小,讓學(xué)生明白贏的概率小,輸?shù)母怕适谴?,讓學(xué)生懂得天上不會(huì)掉餡餅,不勞而獲的現(xiàn)象是不存在的。
最后,利用數(shù)學(xué)優(yōu)秀人物對學(xué)生進(jìn)行愛國主義教育。
斯蒂芬·威廉·霍金是一位輪椅上的大眾明星。在很長一段時(shí)間內(nèi),霍金和他那掛滿古怪儀器的輪椅儼然成為一尊莊嚴(yán)肅穆、四處移動(dòng)的雕像——人們心中“身殘志堅(jiān)、屹立不倒”的雕像?!盎艚稹边@個(gè)名詞也不僅具有物理學(xué)上的意義,還具有另一層深遠(yuǎn)意義——人們在困難、挫折面前不斷抗?fàn)幍南笳鳌?/p>
近半個(gè)世紀(jì)前,20多歲的霍金風(fēng)華正茂,但正是這個(gè)時(shí)候,他被確診患有“盧伽雷氏癥”,即運(yùn)動(dòng)神經(jīng)細(xì)胞萎縮癥,并被“宣判”只剩兩年壽命。他的身體逐漸不聽使喚,被禁錮在了輪椅上。之后,他又因患肺炎做了穿氣管手術(shù),徹底被剝奪了說話的功能,靠三根手指頭操作語音合成器來說話……就是這樣一位身患絕癥的人,不斷地同命運(yùn)抗?fàn)?,不斷地向生活挑?zhàn)。2012年1月8日,霍金迎來了他的70歲生日,創(chuàng)造了一個(gè)醫(yī)學(xué)奇跡。
“霍金的預(yù)言”
這位被譽(yù)為繼愛因斯坦之后最偉大理論物理學(xué)家的斯蒂芬·霍金,一生不斷破解關(guān)于宇宙起源的謎題,其驚人的預(yù)言也一再挑戰(zhàn)著人類的想象力。在70歲生日之際,霍金再次預(yù)言,地球?qū)⒃谇曛畠?nèi)毀滅,人類將移民火星并最終征服宇宙。(引自人民網(wǎng)《環(huán)球時(shí)報(bào)》,下同)
霍金70歲生日時(shí),劍橋大學(xué)特別為他準(zhǔn)備了科學(xué)研討會(huì),但由于身體原因他未能參加。不過,在事先準(zhǔn)備的一段錄音,霍金說:“為了人類的未來,我們必須繼續(xù)航向宇宙。如果不離開這個(gè)脆弱的星球,我認(rèn)為人類不能幸存到下一個(gè)千年?!睂?shí)際上,生日前夕,這位科學(xué)大師在參加英國廣播公司錄制的節(jié)目時(shí)也表達(dá)了相同的意思?;艚鹫J(rèn)為,未來1000年內(nèi),地球會(huì)因某場大災(zāi)難而毀滅,如核戰(zhàn)爭或者溫室效應(yīng)。因此他強(qiáng)調(diào)人類必須移居其它星球。“萬一地球毀滅,人類就必須在火星或太陽系中的其它星體生活,但這在最近100年內(nèi)還不會(huì)發(fā)生,”霍金說。在太陽系中,火星是除地球外人類居住的最佳選擇。
霍金的生平是非常富有傳奇性的,在科學(xué)成就上,他是有史以來最杰出的科學(xué)家之一,他的貢獻(xiàn)是在他被盧伽雷氏癥禁錮在輪椅上20年之久的情況下做出的,這令人驚嘆。世界級頂尖雜志《天文學(xué)》對他有這樣的評價(jià):“當(dāng)20世紀(jì)物理學(xué)的成就被客觀地承認(rèn)時(shí),斯蒂芬·霍金的成就將被大書特書地載入科學(xué)史冊?!蔽覀兌贾溃艚鹪诤芏嗄昵熬褪チ嗽诩埳匣蛘吆诎迳蠒鴮懙哪芰?,這對物理學(xué)家而言意味著無法為那些復(fù)雜的方程運(yùn)算打草稿?;艚饏s能夠在大腦中完成復(fù)雜的演算,這需要極為驚人的專注力。而對于奇性定理、黑洞面積定理、黑洞霍金輻射和無邊界宇宙理論等等,一個(gè)人生前擁有其中的任何一項(xiàng)成就,就足以名垂不朽,霍金卻擁有了這些理論的全部?;艚鸬某删拖袼芯康暮诙匆粯訌?qiáng)力,令人傾倒。正是他這種非凡的個(gè)人魅力,吸引大眾走近科學(xué),讓許多人信服、迷戀。用《自然》雜志書評作者邁克爾·特納的話來說就是“只要是霍金,人們就愿聽”。
而今,這種 “霍金效應(yīng)”再次席卷全球,“地球1000年內(nèi)毀滅”的言論一經(jīng)傳出,立刻引起坊間熱議。有學(xué)者表示,霍金之說更多的不是建立在相關(guān)科學(xué)依據(jù)上,而應(yīng)該理解為“霍大師對人類的一個(gè)忠告”,也有網(wǎng)友認(rèn)為是“無稽之談”,但大部分網(wǎng)友的“末日情緒”被再次點(diǎn)燃。中科院紫金山天文臺(tái)科普部主任張旸表示,霍金所提觀點(diǎn)并不是針對地球壽命而談的什么學(xué)術(shù)問題,而是談及的社會(huì)問題。所謂的地球“終結(jié)”說,也是作為一個(gè)科學(xué)家對人類現(xiàn)如今的生存方式所表達(dá)出的擔(dān)憂?;艚鹛峒傲斯虐偷膶?dǎo)彈、政治的爭斗以及人類無限掠奪的本性才是毀滅地球的真正災(zāi)難。
面對舉世嘩然的反應(yīng),霍金表示:“人類滅絕是可能發(fā)生的,但卻不是不可避免的,我是個(gè)樂觀主義者,我相信科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步最終可以帶人類沖出太陽系,到達(dá)宇宙中更遙遠(yuǎn)的地方?!?在8日的錄音詞中,霍金還鼓勵(lì)說:“記得抬頭眺望星際,不要垂首看著自己腳下;嘗試?yán)斫馑姡⑺妓饔钪婧我源嬖?。要懷著好奇心。不管人生看似多么困難,永遠(yuǎn)都有你能做到而且成功的事?!边@樣的話語又給了人們無限的希望與勇氣。
“大眾明星”
霍金的魅力不僅在于他是一個(gè)充滿傳奇色彩的物理天才,也因?yàn)樗且粋€(gè)令人折服的生活強(qiáng)者。他不斷求索的科學(xué)精神和勇敢頑強(qiáng)的人格魅力深深地吸引了每一個(gè)知道他的人。最近,這位天才人物在只能利用眼球的移動(dòng)來“指揮”電腦語言合成器發(fā)出獨(dú)特“電腦聲”的苛刻條件下,還亮相了熱播美劇《生活大爆炸》,與“謝耳朵”正面“交鋒”。這一集劇目在北京時(shí)間4月6日播出后立刻成為網(wǎng)友熱議的話題。讓“粉絲”們引首期盼的著名物理學(xué)家霍金雖然只出現(xiàn)兩分鐘,但犀利的眼神足以讓謝耳朵和廣大粉絲直接“暈菜”。劇迷們認(rèn)為,這是《生活大爆炸》一年來最給力的一集。《生活大爆炸》是美國目前當(dāng)紅的電視情景劇之一,通過互聯(lián)網(wǎng)傳播,這部劇集不僅受當(dāng)?shù)鼐用竦年P(guān)注,更是在全球掀起一陣“爆炸風(fēng)”。劇中四名科學(xué)家與一名金發(fā)美女因生活瑣事延伸出的搞笑橋段機(jī)智詼諧,讓人忍俊不禁。其中男主角吉姆 · 帕森斯,憑借出色的演技塑造出 “謝爾頓 · 庫珀”這個(gè)情商幾乎為零的天才物理學(xué)家形象,中國粉絲根據(jù)“謝爾頓”英文發(fā)音,親切稱呼吉姆為“謝耳朵”。
之前,在傳出霍金將客串《生活大爆炸》的消息時(shí),就使得這部電視劇的癡迷者興奮非常。有網(wǎng)友說:“以前請各界明星、各領(lǐng)域強(qiáng)人客串也就算了,但是……這次可是霍金!他和‘謝耳朵’可都是物理天才啊……” 4月6日,該劇在經(jīng)字幕組翻譯并上傳至網(wǎng)絡(luò)后,很快在各大論壇成為熱門話題,《生活大爆炸》的貼吧里更是炸翻了鍋,特別是霍金最后那句“又一個(gè)暈倒粉”更是被網(wǎng)友奉為經(jīng)典中的經(jīng)典?!盎艚鹬怀霈F(xiàn)了兩分鐘,但太給力了!沒想到他的表情還挺有意思……”“霍金,大師也玩幽默,如此幽默,如此霍金,真希望有《生活大爆炸》的這一天慢點(diǎn)結(jié)束。”網(wǎng)友如是說。
實(shí)際上,這不是霍金第一次出現(xiàn)在屏幕上了。早在1992年,他就在著名美劇《星際迷航:下一代》第六季中客串過一把。在劇中,他以自己現(xiàn)實(shí)生活中的角色出現(xiàn),和“愛因斯坦”、“牛頓”等科學(xué)家在“企業(yè)號”上打起了橋牌;他亦在美國卡通片《辛普森一家》中“演出”,拯救劇中的女孩兒;動(dòng)畫《飛出個(gè)未來》中也有他的身影。此外,還有諸多相關(guān)紀(jì)錄片……
從1988年霍金的科普著作《時(shí)間簡史:從大爆炸到黑洞》面市開始,霍金逐漸成為大眾媒體的寵兒。這本書中,霍金從研究黑洞出發(fā),探索了宇宙的起源和歸宿。該書被譯成40余種文字,出版逾1000萬冊,但因書中內(nèi)容極其艱深,在西方被戲稱為“讀不來的暢銷書”?;艚鹕碜喴巍翱诓荒苎浴眳s仍堅(jiān)持告訴大眾宇宙奧秘的形象,也逐漸深入人心,成為公眾和神秘宇宙溝通的橋梁。
之后,這位大師的《果殼中的宇宙》《大設(shè)計(jì)》等也長期留駐暢銷書的排行榜。他與女兒露西·霍金、學(xué)生克里斯托弗·加爾法德合撰的兒童天文書《喬治開啟宇宙的秘密鑰匙》也暢銷世界,好評如潮。
“不倒翁”
霍金這位現(xiàn)代科學(xué)界的泰斗、電視熒幕上的大眾明星,一直以來都是人們心目中的神話。然而,不幸的是,這樣一位人生斗士最近由于病情惡化而再次住院。他的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病令他失去發(fā)聲能力,一直需要依靠聲音系統(tǒng)輔助發(fā)聲。他目前配戴的眼鏡裝有光學(xué)傳感器,可感受到臉頰肌肉動(dòng)作,并以此控制熒幕上的光標(biāo)選擇字詞。但如今的病情惡化令其臉頰肌肉嚴(yán)重退化,無法控制發(fā)聲系統(tǒng)。而在大家紛紛擔(dān)心這位偉大的科學(xué)家“有口難言”時(shí),霍金卻再次頑強(qiáng)地“站”了起來。他參加電視節(jié)目、客串美劇……展現(xiàn)了生生不息的斗志!
記得在一次新聞會(huì)上,一位女記者提出一個(gè)令全場窒息的尖銳問題。她說:“霍金先生,難道你不為被固定在一個(gè)輪椅上面感到悲哀嗎?”那時(shí)的霍金已然全身癱瘓,只有一些手指可以活動(dòng),其生活自然異常艱難。然而,霍金卻很鎮(zhèn)定自若地用手指在鍵盤上敲出這樣一些字:“我沒有悲哀,我反而很慶幸,因?yàn)樯系垭m然把我固定在一個(gè)輪椅上,卻給了我足以想象世界萬物,足以激發(fā)人生斗志的能力。其實(shí),上帝對人都是很公平的?!彼幕卮鸬玫搅巳珗鲎顭崃业恼坡暋?/p>