物理学家与音乐艺术

 科学史上的名人传记表明,许多物理学家,尤其是诺贝尔奖金荣赝者,他们的科学创造活动都与音乐艺术发生着千丝万缕的联系,或者说他们都非常酷爱音乐这种高雅的艺术。这样的史例是不胜枚举的。被后世尊为伟大的天空立法者、德国物理学家开普勒,是一位非常自觉的毕达哥拉斯主义者,他的著名的“行星协奏曲”,就是从一首古老的名为“和谐的序曲”的“音乐形象”中受到启发,发挥了类比联想而写成的。     

马儿怎样跑——艺术怎样科学

 一去年是马年。奔马的绘画与雕塑,见得格外多。于是,我就特别关心“马儿怎样跑”这个问题。“马儿怎样跑”,不仅关乎马(自然),而且关乎人(其实人也是自然的一部分),关乎人的文化活动(艺术、科学等)。二谁没见过马?谁没见过月亮?这是两样再普通不过的东西,大家都不觉新奇。马儿怎样跑?月儿怎样弯?这又是两个再平易不过的问题,大家却答不上来。我们熟视无睹,我们缺少观察。为什么会视而不见,听而不闻,食而无味?因为心不在焉。心理学叫“缺少注意”。观察,包括科学观察,也以注意为前提。我们不能拿这两个问题,去考普通公众,因为每一个人“注意”的领域不一样。     

谈洛伦兹变换的物理意义

 一由于将电动力学的麦克斯韦方程作伽利略变换时,方程不表现协变性,导致“以太”这一标准参考系在电磁理论中的引入,即光速只相对于“以太”这个标准参考系才是常量,而相对于以“以太”为参考系作匀速直线运动的一切参考系都不具备这样的性质。也就是说,麦克斯韦方程只对“以太”这一标准参考系成立。根据这一假设,在“空空如也”的空间中就必然填充着绝对静止的’以太”,并不难用光学测量发现地球在“以太”中的绝对运动,以证明’以太”这一标准参考系的存在。为此目的,迈克尔逊和莫雷做了精密的实验(著名的迈克尔逊--莫雷实验),却没有观测到地球的绝对运动,这就意味着在“空空如也”的空间中并不存在绝对静止的“以太”.     

梅贻琦先生与通才教育

 现代社会是由具有独立人格和自由精神的人组成的,而造就这样的人需要通才教育。通才教育也称普通教育。“普”即普遍,乃就“面”而言;“通”即通达,盖以“质”而论。它主张我们的基础教育应培养通才,而非“专业人才”。简言之就是应培养和谐的“人”,而不是仅仅有用的“机器”。最早主张通才教育的是孔子。《论语·公冶长篇》里有一段孔子与弟子子贡(端木赐)的精彩对话,“子贡问曰:‘赐也何如?’子曰:‘女,器也。’曰:‘何器也?’曰:‘瑚琏也。’     

天空的蓝色

天晴气朗的日子里,在蔚蓝色的天空下面衬托着一垜一垜的白云。早晨或黄昏的时候,我們还会看到太阳是火紅的一团。这些都是大家感到很有趣的一种通常的自然現象。但是,我們应該怎样正确地解释这种現象呢?太阳的白光所照耀的天空为什么会变成了蓝色?这里把它作为涨落理論和光散射的一个应用例子給于簡单地說明。最后再介紹一种演示蓝色天空和红色落日的实驗装置。我們知道,在地球的四周是被厚厚的一层大气包围着,(如图1斜线所示),这层大气使太阳光发生散射,一部分光脫离了原来的方向散射到其他方向去,使得原方向的光强度減     

为什么与为什么的为什么……

 江向东先生送我这本《迷人的科学风采──费思曼传》的时候,面容透着诚恳与兴奋,只说了一句话：“交稿后５个月就拿到了书．”朋友又有新译问世,我自然很高兴,当晚我们一起忙着开会,无暇顾及会议以外的“风采”,那本可爱的新书在我办公桌上寂寞了一宿．次日晨捧起它,顿觉相读恨晚．读书引发的共鸣,让人激动,这心情,源自那位受人爱戴的物理学家理查德·费恩曼的散文诗：“我想知道这是为什么．我想知道这是为什么．我想知道为什么我想知道这是为什么．我想知道究竟为什么我非要知道我为什么想知道这是为什么！”读到这里,我几乎喊出来：洋洋３０万言的“风采”,尽可用这几行文字来概括了！     

苏格拉底的物理学、天文学知识

 苏格拉底（Socrates）,公元前5 世纪古希腊雅典人,在中外学术界作为一个哲学家的地位被牢固的确定。他开创了古希腊哲学研究从天上到人间的先河。他的“知识与美德”,他的“问答法”,他的审判,广为世人所传颂。他的伦理学成就无与伦比。但这并不是苏格拉底的全部,在他显著的伦理学成就背后有一面,一直以来都不被人所知,那就是他所积累的物理学、天文学知识。笔者在已考证为真的史料基础上,通过分析苏格拉底本人说过的话和后继者的明确提示得出,苏格拉底在测量、力与物体、压强、下雨、打雷、闪电,以及天空的均衡性和地球的对称性等方面积累了丰富的自然知识。     

自然现象中的黄金比之谜

 向日葵葵花子的排列,植物叶子的分布,猎鹰猎物时的飞行路线,兔子的繁殖,鹦鹉螺和其他软体动物身上的螺线,旋涡星系的外貌以及黑洞是如何从一种状态改变为另一种状态的?这些毫不相干的自然现象之间有什么共同之处吗?答案是:所有这些现象都与一个奇异的数字黄金比有关。黄金比又称“黄金分割”,“黄金数”,甚至有人称之为“极好的比例”,其实就它本身而言,完全不是什么新的概念。希腊几何学的泰斗欧几里德,公元前300年在亚历山大执教时,在其有关几何学和数学的著作《几何原本》一书中对黄金数就做出过定义。但他的定义完全限定在几何学的范围之内,并未揭示它与自然现象有丝毫关联。     

治学之道在用心

 治学之道无他,用心而已矣:从事教学与科研工作,必须要“推陈出新”.所谓“推陈”,决不是把旧有的经验一概否定;所谓“出新”,也决不是胡思乱想.     

强力、弱力和电磁力的大统一(Ⅴ)

 天然放射性的发现打破原子“永恒不变”的神话之后,比原子-分子尺度要小得多的亚原子粒子陆续发现:1897年,J. J. 汤姆生通过测定阴极射线的荷质比发现了第一个亚原子粒子,称其为“微粒”,并将其所带电荷称为“电子”.     

磁极倒转——地球演化史上最激动人心的一幕

 地球磁极变化的最激动人心一幕是“磁极倒转”事件。在地球演化史中,“磁极倒转”事件经常发生。如今,“磁极倒转”再次被媒体所关注。这,是灾难逼近,还是“杞人忧地”?地球曾经多次发生过磁极倒转事件!人们都知道,地球是个大磁场。然而,地球的磁场并非亘古不变,它的南北磁极曾经对换过位置,这就是所谓的“磁极倒转”。     

浅析日凌与凌日现象

 前段,报纸上频频报道“日凌”现象,殊不知还有一种叫做“凌日”的天文现象,那么二者有什么区别呢?1.日凌位于赤道上空约36000ｋｍ的通信卫星与地球同步运转,同时二者又一起围绕太阳旋转。每年的春分和秋分前后,太阳光直射赤道,必然会出现太阳、通信卫星和地球依次排列在一条直线上的现象,这时,卫星地面接收站的天线不但对着卫星,也同时对着太阳。     

浅谈物理课的形象化教学

 物理,作为中学课程的主要学科,要让学生学好它,教师不仅要讲好抽象的理论知识,更要把这些“抽象”的物理知识“形象化”(通过实验、类比、推理和举例等),在教学中给学生建立起“形象”的“物理模型”,使学生在进行抽象的逻辑思维的同时,能“形象”地观察和理解好有关的物理现象,培养其形象的思维能力,以此引起中学生学习物理的兴趣,收到良好的效果。现仅从三个方面浅谈一下这个问题。     

梦圆飞天

 一、“初生婴儿”神舟五号,直冲九霄;华夏飞天,梦圆今朝。“我为我们的祖国骄傲”,杨利伟一语道出了全体炎黄子孙的心声。遥想42年前,我们的国家正处在“三年困难时期”。1961年4月12日,忽闻苏联第一位宇航员尤里·加加林进入太空,用108分钟绕地球飞行一周,然后安全返回地面。当时作为南京大学天文系的一名新生,我感到激动和振奋,同时还有一丝茫然:我们什么时候也能有自己的宇航员?1970年4月24日,我国的第一颗人造卫星发射成功,举国上下欢欣鼓舞。此时此刻,国人也在自问:我们自己的宇航员什么时候才能上天?光阴荏苒,20多年过去,改革开放     

喇曼和喇曼效应

 1921年夏,航行在地中海的“纳昆达”号客轮的甲板上摆放着一套简易的科学仪器,旁边站立着一位年轻的学者,他迎着地中海的微风,凝视着深蓝色的海洋。是大自然美丽的景色使他心驰神往了吗?不,此刻,他正聚精会神地思考着这样一个问题:海水的颜色究竟是由于对天空蓝色的反射还是反映了它本身的一种性质呢?     

物理学所蕴涵的人文基因

 科学“求真”,人文“求善”,两者交融则“生绿”,即“求美”。现代高等教育应是科学教育与人文教育融为一炉的“绿色教育”。因为只有这种真、善、美有机统一的教育理念与模式,才是今天素质教育对人的培养所追求的最高目标。一则它可以使受教育者自觉地陶冶与纯洁思想感情、升华精神境界、树立对国家、对民族的高度责任感和使命感,即培养学生“钟情于爱国”的大德;二则它能活跃与完善青年人的思维能力、优化思维过程、开启作为万物之灵的人的固有灵性、发挥人类进化500万年来所形成的巨大潜能,极有利于学生“不断创新”。     

悟空的担心是多余的——“天上一日,地下一年”的相对论解释

 西游记中“天上一日,地下一年”的说法很多,而悟空也因此急急忙忙不敢在天上停留,惟恐师傅有失。按照这种说法,“天上”的1秒,就是“地下”的360秒,悟空上天求教,就算在“天上”只过了30秒,“地下”早已过了3个小时,这么长时间,妖怪能等得及?还有,为凤仙郡求雨,悟空在“天上”的时间就算是30分钟,地上已过了一个多星期了!“天上”的时间真的比“地下”的时间过得慢吗?神仙真能因此长寿吗?根据狭义相对论的理论,只有当“地下”和“天上”以某一速度(接近光速)做相对直线运动时,才会出现“天上一日,地下一年”的情况。     

数学黑洞和物理黑洞

 黑洞,作为宇宙中一类特殊的“星”,由于它不容易被看到但却能将其近旁的物质无情地吸人和粉碎,从而牢牢地抓住了广大公众的想象力。在数学中则存在着另一类“黑洞”,它同样能引起我们探究的兴趣。     

学部委员唐孝威教授主持 原子模型的建立和发展

 古代哲学家在以往漫长的岁月中对物质的结构有过许多设想.他们中具有代表性的是古希腊的留基伯(Leueippus)和他的学生德谟克利特(Dmocrituse),被称为古原子论的奠基者.他们认为物质是由简单的不可分割的基本单元--原子组成.这种朴素的思想虽属机械唯物论,却是原子论的萌芽.如今世界上通常使用的原子一词,就沿用了古希腊的atoma(原意是不可分割的).在古印度将原子称为anu(意为微小).在我国战国时期的墨家称为“端”,意思是组成物质的不可分割的最原始的东西;而名家称为“小一”,认为“小一”这东西不再有内,也就无法再分割了,即为最原始的微粒.     

近代物理学在中国的传播

 1543年,科学史上具有划时代意义的科学著作问世了,这就是哥白尼的《天体运行论》。《天体运行论》建立了以太阳为中心的宇宙结构体系,哥白尼认为不是太阳围着地球转,而是地球围着太阳转;地球不是宇宙的中心,太阳才是宇宙的中心,这就是哥白尼的“日心地动说”。“日心地动说”与当时人们认为的地球是宇宙的中心这一观念形成了强烈的反差,更与当时作为欧洲天主教神学宇宙观基础的托勒密学说针锋相对,因此,哥白尼的“日心地动说”被认为是异端邪说,宣扬哥白尼学说的人受到了严酷迫害和镇压。