第14课 一名物理学家的教育历程 课件

课件35张PPT。第14课　一名物理学家的教育历程第四单元　生动的科普作品——目标·重点
1.了解加来道雄和他的作品。
2.体会加来道雄所说的怀疑精神、兴趣、毅力等基本精神品质对人成长的作用。
3.以“教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵。
4.养成正确的科学观，明确兴趣在学习过程中的重要性。栏目索引自知自疑　自学在前互动互学　交流深化点击主题　积累素材文苑氧吧　生成素养⑥贪婪( )
⑦浩瀚( )
⑧湮没( )
⑨畏葸( )
⑩人寰( )1.读准字音
(1)单音字
①鱼鳍( )　　　　　　　　
②遐想( )
③斑斓( )
④杜撰( )
⑤怪诞( ) 自知自疑　自学在前语言积累答案qíxiálánzhuàndànlánhànyānxǐhuán(2)多音字答案①说游说( )
演说( )②混混乱( )
混水( )③刨刨根究底( )
刨床( )shuìshuōhùnhúnpáobào答案(1)xiá( )想
xiá( )疵
闲xiá( )(2)斑lán( )
lán( )言
波lán( )(3)lì( )险
淅lì( )
砥lì( )2.写对字形遐瑕暇斓谰澜历沥砺3.理解词义
(1)遐想：
(2)杜撰：
(3)怪诞：
(4)浩瀚：
(5)冷嘲热讽：
(6)高深莫测：
(7)畏葸不前：
(8)细枝末节： 答案悠远地思索或想象。没有根据地编造；虚构。荒诞离奇；古怪。水势盛大；形容广大或繁多。尖刻地嘲笑和讥讽。高深的程度无法测度。畏惧不敢向前。比喻事情或问题的细小而无关紧要的部分。答案(9)微乎其微：
(10)自鸣得意：
(11)刨根究底： 形容非常少或非常小。自己表示很得意(多含贬义)。刨出根子，追问到底。也说“刨根问底”。品读感悟答案一、图表知全局
本文题为“一名物理学家的教育历程”，文章通过记述作者在自己成长过程中起了重大作用的两件童年趣事，说明了他成为理论物理学家的成长历程。阅读全文，完成下表。答案答案二、细读析文本
1.鲤鱼“科学家”对“世界”的认识是怎样的？
答案　(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“科学家”的“传奇故事”，真实地证明另一个世界的存在，而它们却认为这是“胡说八道”、荒谬绝伦的，违背它们的“自然规律”。答案2.作者想通过鲤鱼“科学家”对世界的认识说明什么？
答案　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“自己的‘池子’里度过”，只要是超出了理解力的自然存在，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。答案3.作者说：“我决定要对这一秘密刨根究底，纵然为此而必须成为一名理论物理学家也在所不辞。”在作者心中“理论物理学家”应该是怎样的人？
答案　理论物理学家的工作是抽象、枯燥的，受实验条件的限制，自己的学说很难得到实验的证明，甚至可能到死也得不到成就。这样的人必须耐得住寂寞，必须有奉献精神。“在所不辞”意味着“理论物理学家”道路的艰辛。1.作者简介
加来道雄，当今高能物理和理论物理学中超弦理论的发明者
之一。美籍日裔理论物理学家，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》。 相关链接2.相关知识
(1)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—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。爱因斯坦毕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。(2)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、和谐的)。返回高维空间理论认为，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”。 互动互学　交流深化答案交流释疑1.“我想知道上帝怎样创造了这个世界，对这样或那样的具体现象我不太感兴趣。我想知道世界的内在规律，其余则是细枝末节。”这个句子有什么含意？对文章有什么作用？答案　(1)这是文章的题记，包括两方面内容：一是“我”想知道的是什么，二是“我”对什么不太感兴趣。实际上是说爱因斯坦所关注、探索的是世界的创造、发展等内在规律问题，而不关注世界上的那些“具体现象”，只把那些“具体现象”视为“细枝末节”。这句话反映了爱因斯坦这位伟大的科学家认识现实世界的态度以及对于科学研究的认识所达到的理性高度。
(2)文章以此为题记，表达了作者对伟大的科学家爱因斯坦的崇敬之情，反映了这位伟大的科学家对自己的重大影响，并以此表明自己在科学道路上的理想、追求。答案2.作者用了大量的笔墨写自己儿时观察水池中的鲤鱼，进而想象水池中鲤鱼“科学家”的一系列思维活动的事情，这是典型的想象手法。使用想象有何好处？
答案　(1)作者摇身一变，以“鲤鱼”的眼光来审视鲤鱼世界，对鲤鱼世界以外的看不见的世界持否定态度；运用了拟人手法，形象地写出了鲤鱼“科学家”的愚昧、无知，对自己生存世界认识上根深蒂固的偏见。
(2)作者用这一生动的想象说明人对自然环境的理解也和鲤鱼“科学家”对水池的理解是一样的，这样就将不太好说明的道理深入浅出地阐释出来，通俗易懂，便于读者接受。答案3.对自然界的好奇和科学探究的热情洋溢在整篇文章中，请从文中找出几个具体语句。
答案　(1)我想，它们的世界一定奇妙无比！
(2)我曾想，如果从池水中抓出一个鲤鱼“科学家”，事情将会怎么样呢？
(3)他未完成的工作是什么？他桌上论文的内容是什么？……
(4)我决定要对这一秘密刨根究底，纵然为此而必须成为一名理论物理学家也在所不辞。答案深度研读1.本文题目为“一名物理学家的教育历程”，既为历程，一般当以时间为序，从小学到初中到高中再到大学来写。而为什么本文只选取童年两件趣事和高中建立实验室的事件来写呢？本文在材料的处理上有什么特点？答案　(1)在作者这位物理学家教育历程中一定有很多值得写的事件，但本文不仅仅是简单地向大家讲述其成长故事的，它有着深刻的科学内涵。在作者看来，想象力、兴趣和实验精神对科学家的成长、成功而言，是至关重要的。所以作者便打破常规方式，只选择三个能够很好体现这三层内涵的事件来写。
(2)本文在材料的处理上重点突出，详略得当。①从整体上看，文章的题目虽然是“一名物理学家的教育历程”，但作者只选取童年的两件趣事和高中时建立实验室的事例，突出他成长为一名“物理学家”的“教育历程”，并不旁及其他成长的经验；②从局部上看，如高中阶段，作者看了许多统一场论方面的书，并常常去斯坦福大学的物理学图书馆，相关的理论书籍是怎样启发、引导他研究的，这里肯定有许多精彩的故事，但是作者只是一笔带过，重点放在制造自己的“原子对撞机”上，其中具体的数据叙述得很详尽，让人体会到作者严谨、踏实的性格，以及成为物理学家所需要的内在的基本素质。 返回答案2.结合文章，联系自己的实际，说说兴趣对志向有怎样的影响。
答案　(示例)从文中来看，爱因斯坦的故事引起了作者的强烈持久的兴趣，并促使他树立了研究相关课题的远大坚定的志向。结合我个人实际来看，我对历史非常感兴趣，它让我树立了一个志向：做一位历史学家或者考古学家。因此我认为，兴趣对一个人的志向有着直接的正面的并且是巨大的促进作用。 点击主题　积累素材一、文本素材主题：好奇心兴趣是最好的老师
加来道雄童年时的一件趣事就是蹲在水池边，观看水底睡莲中五彩斑斓的鲤鱼，这让他充满了无限的遐想，并对高维世界产生了极大的好奇心。加来道雄童年的故事令我们沉思——孩子对自然界的好奇心十分重要！这种可贵的好奇心，是孩子成长中最好的老师，可以影响他们一生的事业选择。 “好奇心”之名言
1.好奇心是科学工作者产生无穷的毅力和耐心的源泉。——爱因斯坦
2.好奇心很重要，有了好奇心才能敢提出问题。——李政道
3.成功的真正秘诀在于兴趣。——杨振宁二、名言积累返回丁肇中与物理学
——兴趣是成功的动力
丁肇中对物理有着浓厚的兴趣。20岁时，他带着仅有的100美元，远涉重洋到美国密歇根大学学习数学和物理。在3年多时间里，他刻苦读书，把全部精力都贯注于学业中。有人问他：“这样刻苦，你不觉得苦吗？”丁肇中笑着答道：“不，不，不，一点也不，没有任何人强迫我这样做。正相反，我觉得很快乐，因为我有兴趣，我急于要探索物理世界的秘密。”正因为如此，丁肇中以优异成绩毕业。后来，他又成为哥伦比亚大学助理研究员，与伯顿·里克特几乎同时发现了J/ψ粒子，二人共同获得了诺贝尔物理学奖。三、相关链接宇宙之弦——关于超弦理论
加来道雄
当我还是个孩子的时候，有一次去位于旧金山的日本茶艺馆游玩。那里有个池塘，池塘很浅，上面漂着荷叶。整整一个下午我深深为池塘里的那些鲤鱼所吸引。鲤鱼们就生活在这些荷叶下几英尺范围的世界里面，而全然没有理会到荷叶之上的整个宇宙。
我问了自己一个十分幼稚的问题：如果我变成一条鲤鱼的话，我将会看到一个怎样奇怪的世界？我猜想池塘对于鲤鱼来说就是整个宇宙， 文苑氧吧　生成素养一个二维的空间。鲤鱼只能或前或后，或左或右地游。我想对于鲤鱼来说，超越荷叶的“向上”的概念将会变得非常不同。任何敢于谈论“超空间”——池塘之上的第三维空间——的鲤鱼“科学家”将马上被冠以“狂人”的称号。我不知道如果我伸手抓住一条鲤鱼“科学家”，把它带到池塘上面的“超空间”来会导致什么样的后果。它大概会向它的同行们描述它看到了一个多么惊奇的世界，这个世界中存在着难以置信的全新的物理规律：有不用鳍就能移动的生物，有不用鳃就能呼吸的生物，有不用吐泡泡就能发声的生物……但是如果没有我把它抓上来的话，鲤鱼们将怎么知道我们的存在？直到有一天下雨了，我看到雨点落到池塘的表面形成了涟漪，我终于明白了…… 鲤鱼们在水中将会看到涟漪的影子。它们看不到“第三维空间”，但是它们完全可以看到在“第三维空间”产生的影响。也许当一条鲤鱼“科学家”感受到了涟漪，它就会用一个幼稚的感念来描述它，称之为“力”。它甚至会赋予这些“力”可爱的名称，比如“光”啊，“引力”啊。我们也许会对它的发明嗤之以鼻，因为我们知道根本就没有什么“力”，那仅仅是水波而已。
今天，很多科学家认为，我们就是小池塘里的鲤鱼，只不过我们是在三维的空间里生活着。我们相信望远镜所能看到的就是世间的一切，完全忽视了十维超空间存在的可能性。尽管我们看不见这些更高的维度，但是它们产生的“涟漪”却是我们能够看见和感受得到的。这些“涟漪”就是“引力”和“光”。关于超空间的理论，这个一度曾被认为是缺乏实证的最古怪神秘的空想理论，正在复苏。因为一个简单的理由：它可能是通往有史以来最伟大的理论——关于一切的理论——的关键。
爱因斯坦用了他生命的最后三十年来研究这个被称为是物理学的圣杯的理论，但是并没有成功，并且还受到不少年轻的同僚们的奚落：“上帝撕碎的东西，没有人能够把它重新组合起来。”但是也许现在到了爱因斯坦扬眉吐气的时候了，在过去的十年里，对于将四种基本的相互作用力统一到一个理论中的研究十分热烈，这个理论将是一个可以统一广义相对论(解释引力的理论)和量子论(解释两种核力和电磁力的理论)的理论——关于一切的理论。但是，物理学家们遇到的问题是：相对论和量子论是完全对立的。广义相对论是一个宏观的理论：关于星系、恒星、黑洞甚至宇宙大爆炸。量子理论则恰恰相反，是一个微观的理论：描述亚原子(比原子更加基本的)粒子的世界。在过去的五十年间，人们做了很多努力试图统一这两个对立的理论，但都以失败告终。通往大统一的道路上铺满了失败的残骸。解决这个难题的关键也许就是“超空间”！从理论上讲，如果有越来越多的维度，我们就可以用不同的方法弯曲它们来创造越来越多的“力”。事实上到第十维的时候，我们就可以引入所有四种基本的相互作用力了！唯一能够从所有这些挑战中幸存下来的理论就是“超弦理论”，在这个理论中，十维的时空中充满了微小的弦。就像小提琴的琴弦一样，这些微小的弦也可以振动而产生共振，或者更形象地说是一个个的“音符”。这样就能解释为什么我们发现了那么多亚原子的粒子了：它们就是超弦产生的一串串“音符”！类似地，当这些弦在时空中运动的时候，它们将像爱因斯坦所预言的那样，使周围的空间弯曲而产生引力。因此，通过这么一个简单的图像，我们就将引力和其他相互作用统一起来了。返回这篇文章以通俗易懂的语言介绍了超弦理论，简洁、准确、全面，使人既获得了知识，又得到了艺术上的享受。加来道雄是超弦理论的奠基人，而超弦理论又是解开当年爱因斯坦冥思苦想却不得其解的“万物至理”的一把钥匙。像他的偶像爱因斯坦一样，加来道雄为物理学做出了巨大的贡献，他是第二个“爱因斯坦”。赏析本课结束