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《物理学通俗演义》,高鹏著,清华大学出版社出版。 |
在学生时代,如果只是给你一堆没有来由的公式、定理、习题,你的好奇心可能就在“书山题海”中渐渐地被埋没了。实际上,没有哪个公式是“从天上掉下来的”,一个个枯燥的公式背后,都有一段段生动有趣、激动人心的探索故事。
《物理学通俗演义》的作者高鹏在哈尔滨工业大学主讲量子化学等课程,怎么把物理学讲得通俗易懂,最终让学生们对公式不仅有兴趣还有感情,是他经常思考的问题。为此,他从物理学史入手,希望以有趣的故事驱动孩子们的好奇心。为了让读者在更轻松的阅读环境中了解与掌握相关物理知识,高鹏采用中国古代章回体小说的形式写了这本《物理学通俗演义》。
跟着科学家一起探索物理世界
“我在十几岁的时候,接触到了讲述阿基米德和相对论的两本科普小册子,从此被物理学的力量和美丽所折服,激发了学习物理学的热情。”高鹏介绍,物理学史就是人类认识世界的历史,好奇心是人类认识世界的驱动力。“我们生来就对这个世界充满了好奇,渴望了解这个世界的运行规律,所以我们要学习物理、掌握物理。”
抱着激发孩子们认识世界的好奇心的信念,《物理学通俗演义》以宇宙大爆炸为起点,从中国古代墨子与鲁班的故事讲起,重点介绍涉及近代物理学各个发展阶段的故事,最后以中国现代的宇宙空间探索收尾,将古今科学家的物理学贡献娓娓道来。“书籍的后半部分,我通过梳理人物关系、设计线索,将同时代的科学家故事相互交织,更加全面、立体地还原了当时科学家的人物剪影和精神状态。”高鹏说。
人类几千年来对世界的认识过程,就像一个不断探索迷宫的过程。“初学物理的学生如果对物理学史一无所知,就像在黑暗中一步步摸索,不知前路几何,一片茫然。而当你对物理学史有了全面的了解,面对书本知识就不会产生陌生的恐慌感。”高鹏说,如果我们能跟着科学家们一起探索世界,了解科学家们探索世界的过程,我们的好奇心不但不会被埋没,还会产生自己也要像科学家们一样去探索世界的动力。
从故事中领悟科学精神
1900年,德国物理学家普朗克解决了黑体辐射的难题,从而拉开了物理学大变革的序幕,使一门完全颠覆想象的新物理学——量子力学,登上了历史舞台。但是当时的科学家们都对该理论持怀疑态度,就连普朗克本人也是惴惴不安。1905年,普朗克收到了当时还名不见经传的爱因斯坦的一封信,读完后,他激动地拍打大腿,感叹自己的学说终于有了新发展。谁又能想到,普朗克的自信是爱因斯坦给的呢?
读完物理学史,我们会更加了解科学家的喜怒哀乐。例如,作为酿酒师的焦耳在发现焦耳定律后,成果报告被英国皇家学会拒绝,经过6年的钻研探索后才被认可。在几十年的时间里,他做过的热功当量实验不下400次,为能量守恒定律的建立作出了贡献;哈雷是牛顿的“小迷弟”,在阅读牛顿的《论物体的运动》后,他犹如醍醐灌顶,根据万有引力理论,对1682年出现的彗星轨道进行了计算,人们后来真的在天空中发现了这颗彗星,并将它命名为哈雷彗星;法拉第为了证明磁场效应可以产生电流,10年间不断改进实验装置,终于想明白了其中的道理,与此同时,瑞士物理学家科拉顿在马上要成功的时候却放弃了……
看完这本书,我们心里会惊叹,科学探索、科学发现、科学进化的过程,从来都不是一帆风顺的;科学家们也会犯错误,科学家们也会起争论,科学家们也会遇到挫折和困扰。
“科学家如何面对问题,如何走出困境,如何质疑权威,如何创新创造,这些不是空洞的说教就能让人领会的。我们只有通过一个个科学家的故事、科学发现的故事,才能最终感悟到真正的科学精神,将其变为自己的精神内核。”高鹏说。