科学精神无所不在无往不利

 科学（Ｓｃｉｅｎｃｅ）一词起源于拉丁文的“Ｓｃｉｒｅ”,原意是“要去了解”,它是人类认识和研究自然的一种探索过程。换句话说,科学是反映自然、社会和人类思维等方面客观规律的知识体系。人们在科学活动中的基本精神状态,包括思想意识、思维方式和理性态度,则称为科学精神。科学活动是有界定的,而科学精神可以超越这种界定而在科学领域之外表现出来,故而有“无所不在”一说。 上述科学精神的定义有点抽象,难免有人会问,究竟什么是科学精神呢？让我们先看看科学活动是怎样进行的,再回过来推敲这个问题。     

黑洞趣闻

 人们常把“黑洞”、“白洞”、“空洞”称之为宇宙三怪.美国“哈勃”太空望远镜发回的NGC7457照片,使众多的天文学家为之鼓舞.因为围绕黑洞是否存在,人们已经苦苦追寻它将近200年了.由中国科技大学研究生院丁亦兵教授编译的《黑洞趣闻》系列文章,妙趣横生地叙述了人们是怎样探索黑洞这一当代科学“六大悬案”之一的奥秘的,希望有更多的学者、科普作家写出这类好文章.     

谁能聆听“上帝”的声音?——反谈科学发现的逻辑

 在人类探索自然奥秘的历程中,有过无数传奇般的故事。类似“苹果落地”之类的传说,虽然家喻户晓,未必引人深思,连日来翻检史籍,发现这样两件科学史案例,在常人看来,这两件科学事件相去多年,似乎无甚关联,可是,认真追寻下去,我仿佛隐隐约约看到了“上帝”的影子;它促使我们不断在想:人类究竟能在何种程度上认识神奇的大自然?如果真的存在一个上帝的话,那么究竟是谁能聆听上帝的声音? 这两件科学事件其实都很著名,一是勒维烈通过数学计算,预见到海王星的存在;另一件则是科学巨匠爱因斯坦创立广义相对论。     

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！     

物理理论是怎样产生的

 马克思说过认识世界的目的不仅在于解释世界,更重要的是改造世界。认识世界就是通过创立科学理论,只有依靠科学理论我们才能解释世界,进而达到改造世界的目的。正如爱因斯坦所说“为了整理和理解我们的感觉世界,我们试图借助物理理论找出一条道路,以通过观察到事实的迷宫。我们希望观察到的事实能从我们的实在概念逻辑地推论出来。要是不相信我们的理论构造能够掌握实在,要是不相信我们世界的内在和谐,那就不可能有科学。这种信念是,并且永远是一切科学创造的根本动力。”可见科学理论在解释和改造世界的过程中具有不可或缺和举足轻重的作用。然而,科学理论是如何产生的呢?     

地球是怎样称量的

 我们人类居住的地球,是个非常巨大的球体。第一个测量出地球质量的人是谁?他就是英国科学家亨利·卡文迪许(1731～1810)。1798年,他通过巧妙实验,间接测量出地球巨大的质量数值,被人们誉为“第一个称地球的人”。几乎无法攻克的难题1731年10月10日,亨利·卡文迪许诞生于英国的一个贵族家庭中,这个家族地位非常显赫,家财豪富。但是他从小却十分喜爱读书,富于幻想,求知欲强。青少年时期打下的牢固基础,对他一生中在科学上取得的成就有很大的作用。卡文迪许生活的年代,正是自然科学飞速发展的时期,同时也面临着许多“难题”。其中“称出地球质量”就是最著名的一个。     

他又送来一首诗

 10月7日上午,江向东打来电话问道:“李启斌先生故去了,你知道吗?”我惊讶、语塞:“8月底我们还通过电话呢,怎么……”旋即打电话给先生夫人,得知李先生于2003年9月23日晚上7时17分逝世。大家都很沉痛。一位科学家去了,一位文化人去了。他走得太早。他有许多事情可做,他有许多事情能做,他有许多事情要做,但是苍天给他的时间太少。他沉稳而温和,一看就是个科学家。但是,我知道,他爱好文学,喜欢写作。3年前,他,一个年过花甲的人,对我说:“现在才知道怎样写文章”。我当即感到,他步入了一个新的境界。     

谈谈气体称量定律及其表达式

 从以往的经验或知识中得出来的科学命题,能否进一步被人们认同为科学定律,这决定于对这个命题的证明(常常是数学证明)是否“真”,而在几种证明“同真”时,则又决定于是否存在“美”。“我选择美”是科学家普遍的心理写照,只有既“真”且“美”的证明,才能使科学命题在人们心目中顺理成章、水到渠成地升华为科学定律。由于在物理实验中充了气的黄铜球比真空时的黄铜球重,所以人们不难从力平衡知识中直觉得到这样一个科学命题,即“气体重量等于下方气压减上方气压”,对于这个可以直觉出来的命题,有关教科书是用微分来证明的。     

少女与老妪

 在1994年中国科协普及部主办的“世界自然科学探索博览会”上,有一幅“少女与老妪”的黑白画像。你从画中会看到一个秀发飘逸、面容亮丽的少女。奇妙的是,你同样会看到一个下巴干瘪、苍老阴郁的老妪。同一幅画,从不同角度看,竟能看到两种完全不同的形象。这件展品的寓意在于:在科学问题上不能仅凭眼睛看到的现象(往往是事物的表象)就信以为真而匆忙下结论。这种观察事物的方法,不论是对科学问题还是对社会问题,都是行之有效的。     

警惕伪科学

 1992年10月16日,在北京的民族文化宫举行了一个“科学发现低温新能源新闻发布会议”,邀请各方面人士及记者参加。会上,“中国低温新能源开发研究制造中心（筹）”的主任向全世界公布了一个“喜讯”:“中国人科学发现以低温深冷冷量为能源,人类可以拥有任有（原文如此）尽有、廉价无害的能源。中国人完成了大规模、高效率、廉价开发低温差热能与自然常温热能作功发电的产业发明。”他指出:“历史将永远记住今天这个不寻常的日子,历史将记住今天在座的每位先生、女士的名字,你们是历史的见证者,你们今天的新闻稿将是人类文明进化史上的重要文献。”     

物理学这棵老树绽放的一朵新花:实验室真人统计物理学

 简单言之, “物理”二字的意思就是“物质之理”。不言自明, 这里的“物质”是指自然界中无智能的“物”, 例如原子、电子等。这里所说的“无智能”主要指, 这些物质没有学习能力、对外界环境没有适应性, 举个例子:若有两个原子, 沿着同一轨道相向而行, 它们必然相撞;今天撞了, 如果明天再遇到同样的情况, 这两个原子仍旧会相撞。为什么?因为这些原子没有学习能力, 它们“不长记性”、“记不住”已经发生的事情, 所以, 下次再相遇时, 该发生什么还发生什么, 换言之, 因为它们没有学习能力, 所以, 它们对外界环境也就没有适应性。事实上, 也正因为“物理”关心的是无智能的物质系统, 所以, 它们可以用简单的物理原理来描述、理解、预测, 例如牛顿第二定律、万有引力定律等。在这些原理中, 人们不必额外引入描述学习能力和适应性的物理量, 可能也正因此, 物质世界在物理学家的眼中是简单的, 物理学家总喜欢用一些简单的物理原理来解释和预言我们所在的这个物质世界。例如, 理论物理学家们正在刻苦攻关的大统一理论正是这样的一个理想的、“简单”的理论, 期望它能解释宇宙中各种自然力之间的关系。     

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”。     

“3+综合”考试下的物理教学

 随着“3+综合”考试制度在全国范围内推广,物理学科不再是“3+2”模式下的1/5。相对于数、语、外来说,将由高考中并重的地位沦为“副科”,这是否意味着中学物理教学的意义将被削弱?在新的考试制度下,如何搞好物理教学?这将取决于“3+综合”考试对物理学科的要求和中学物理教学的意义。一、“3+综合”考试“3+综合”考试是“3+Ｘ”模式的一种形式,仅从教学的角度讲,它的意义也是重大的。首先在于它适应现代科技发展的特征。由于人的认识研究能力和精力的限制,同时也为了学习的方便,科学被人为地分解成各个学科,形成了越来越多的门类,使人对自然界的认识在一定程度上深刻、全面了。     

农村中学实施《物理新课程标准》的思考

 随着改革开放的不断深入,中国基础教育事业迎来了新的曙光---“基础教育课程改革方案”正式启动。它是全面落实党的教育方针,全面推动素质教育,全面提高民族素质的新举措。就《物理新课程标准》而言,是在总结多年来教改经验基础上,以“提高全体学生的科学素质”为目标的重大改革。首次定位了中学阶段物理教育的基本理念:“注重全体学生的发展”“改变学科的本位观念”“注重科学探究,提倡多样化学习方式”“从生活走向物理,从物理走向社会”。这就要求现代物理教师必须尽快更新观念,适应现代物理教育,适应现代学生的学习方式。     

立足高原雪域 登攀科学高峰——为西藏计划20年而作

 从1986年“西藏计划研讨会”召开算起，为着开辟我国宇宙线研究新局面我们已走过了20年的艰苦历程。2006年ARGO地毯式阵列的建成，标志着“立足高原雪域”的目标业已实现，“登攀科学高峰”的基础已经奠立。特以路院长的题词为题，以20年的所思所历为事写成这篇文字，激励后来人的持续攀登。     

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。’     

物理学会终结吗

 物理学会终结吗?这个持续了几百年的老话题似乎并没有随着20世纪物理学以及其他科学的高速发展而停息,相反,关于物理学就会终结的议论,随着新千年的开始又一次活跃起来。我们的话题是从一本名为“科学的终结”的书开始的。此书作者为美国权威杂志“科学美国人”的专职撰稿人,资深记者约翰·霍根。他在此书的封面上写道“科学(尤其是纯科学)已经终结,伟大而又激动人心的科学发现时代已一去不复返了。”在他的书中不仅物理学已趋向终结而且如哲学、宇宙学、进化生物学、社会科学、神经科学、混杂学,乃至科学神学统统接近了终结,似乎我们人类探索自然的进程已临近尾声,然后的日子就会在混混沌沌中度过了。     

B介子工厂的挑战

 在近年的科技报章上,经常出现“B介子工厂”这个词语。那么,究竟什么是B介子工厂?为什么要建造B介子工厂?它对粒子加速器和探测器技术提出了什么样的挑战?这篇文章就来谈谈这些问题。 （一）什么是B介子工厂? 大家知道,高能物理研究作为构成宏观物质“大厦之砖石的“基本粒子”的结构及其运动规律。“基本粒子”不但非常微小(尺度在10^-子、米量级),而且除质子、中子、电子和光子等少数粒子以外,大多数只能在宇宙线中找到或在实验中产生,而且寿命都很短。要深入研究“基本粒子”的性质,就必须获取尽可能多的粒子事例。那么,这些粒子是如何在实验室中“生产”出来的呢?     

渗透科学思想科学方法教育的实践与探讨

 在初中《物理教学大纲》中,对学生进行科学态度,科学精神教育有一段总体要求说明(见大纲三:(六)、(七),而对科学思想、科学方法教育却没有明确提出,即使在各章节具体“教学要求”中也只字未提。众所周知,科学思想、科学方法是人类认识自然、社会、自我的惟一正确思想方法,它与科学精神,科学态度同样重要。依据教学内容和教学进度,在初中物理教学整个过程中,反复渗透科学思想、科学方法教育(以下简称“渗透教育”),潜移默化教化感化学生,对他们形成正确的科学人生观、世界观、方法论起到启蒙引导塑造作用,这在其他学科教学中是不可替代的。     

从莺莺塔蛙鸣看古代仿生学

 在山西省永济县城附近有座佛教古刹--普救寺。寺内有一闻名中外的古塔,由于《西厢记》中张生戏莺莺的故事就发生在这里,所以人们叫它“莺莺塔”。为什么这一极普通的佛塔却闻名遐迩呢?其主要原因就是它那特殊的声学效应。中央电视台1992年1月21日的“神州风采”节目曾对此做过专门的报道。见过此塔的人都知道,每当人们在塔前拍手或击石,均可听到清晰、悦耳、宏亮的“咯哇、咯哇”的蛙叫声。有趣的是,在不同的地点敲击,听到的蛙声来自不同的地方,如在离塔面15米左右的地方拍手或击石,听到的蛙声好似从塔底传出,而当到离塔面20米以外的地方敲击,听到的蛙声则由上空传来。