学习目标

      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作用。

      加来道雄,日裔美国理论物理学家。他的著作广受赞誉,《构想未来》《超越爱因斯坦和超空间》《平行宇宙》,均被《纽约时报》和《华盛顿邮报》提名为当年的最佳科学读物之一。

      是当今高能物理和理论物理学中超弦理论的发明者之一。加来道雄博士为国际知名的理论物理学与环境学者，他秉持着爱因斯坦的精神：探寻“所有事物的原理”。加来道雄博士提出的“超弦理论”，虽然只是短短一个一英寸长的方程式，也许就是解开宇宙之谜的第一把钥匙。

      “平行宇宙”与“多维空间”理论

      “平行宇宙”,是指在已知宇宙之外还可能存在的相似的其他宇宙。有学者描述平行宇宙时用了这样的比喻:它们可能处于同一空间体系,但时间体系不同,就好像同在一条铁路线上疾驰的先后两列火车;它们有可能处于同一时间体系,但空间体系不同,就好像同时行驶在立交桥上下两层通道中的小汽车。“多维空间”理论认为,我们所认识的世界简单与复杂,与我们所选择的空间维数有关。在一个一维空间中,只能容纳点和线的运动;在一个二维空间中,已经可以有面的存在;只有三维空间,才允许有运动的立体物。这立体的存在物可以是生命体,也可以是物体。但三维空间并不是可以容纳一切的,有些更高的存在很可能不是三维空间的框架所能容纳的。即使加上时间,构成四维时空,也还是有一些现象不能说明。

      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(如十维或更高)空间理论的确立。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,从太空这样的三维角度观察地球,在地面上看起来神秘莫测的风暴被看得一清二楚,人们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(三维空间加上时间)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)。

      合作探究案

      1、解释下列词语的含义

      （1）细枝末节：比喻事情或问题的细小而无关紧要的部分。

      （2）自鸣得意：自以为了不起，表示很得意。

      （3）在所不辞：决不推辞 

      （4）遐想：悠远的思索或想象 

      （5）杜撰：没有根据地编造，虚构   

      （6）怪诞：荒诞离奇古怪 

      （7）畏葸： 畏惧，害怕

      2、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。

      课    题 段    落 段 落 大 意 结    构

      一名物理学家

      的教育历程 第1段 总提两件趣事对“我”的教育作用。 总

       第    ～    段    

       第    ～    段  

      答案：

      课    题 段    落 段 落 大 意 结    构

      一名物理学家

      的教育历程 第1段 总提两件趣事对“我”的教育作用。 总

       第 2 ～ 11 段 由对鲤鱼世界的遐想推知人类认识的局限。 分

       第 12 ～ 18 段 对爱因斯坦未竟事业的向往与研究。

      3、本文三个主要部分，并不是简单地叙述成长的故事，而是具有深刻的科学精神内涵，从中你可以看到哪些方面的“教育”对成为优秀的科学家最为重要？

      ①想象力。科学是需要想象力的，想象力能带来创造力。作者正是从对鲤鱼世界的想象中，认识到人类观察空间的局限性，间接感悟到高维空间存在的可能。由感性的想象上升到理性的创造，体现了创新意识和探索精神。

      ②乐趣。科学不应该是枯燥的，而应该是充满乐趣的。探寻自然的奥秘，对真正的科学工作者来说，是和自然做的近似于捉迷藏的“游戏”，也是人生的“境界”。“游戏”使他们乐此不疲，充满激情，不受外界的诱惑和干扰；而“境界”使他们不顾功利，不畏强权，只求真理。

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      ③实验精神。丁肇中说过：“现代学术的基础就是实地的探察，就是我们现在所谓的实验。”“科学发展的历史告诉我们，新的知识只能通过实地实验而得到，不是由自我检讨或哲理的清谈就可求到的。”(《应有格物致知精神》)有了想象力，有了乐趣，那只是成为科学家的最基础的因素，不去踏踏实实地做实验，就不能得到基本数据，假说就不能确立。一味地空想，不去做基础工作，就不可能达到真理的彼岸。作者从事的高维空间理论，虽然还停留在纸面上，但是科学家们已经在做许多基础的实验工作，努力使理论得到证明。即使如科学家霍金靠睿智的头脑创建黑洞理论，也要有数学和天体物理学的实验基础，也不是空想出来的。

      4、文章开篇就说:“童年的两件趣事极大地丰富了我对世界的理解,并且引导我走上成为一个理论物理学家的历程。”通过阅读课文,你能找出童年的两件趣事是什么吗?除了这两件趣事,作者还写了成长中的哪些事例?表现了作者什么样的性格?

      己动手建设实验室,验证爱因斯坦理论,探究反物质的事例。作者进行这样艰苦枯燥的工作,体现了他对科学的热爱以及踏实的态度,显露出一个科学工作者的潜能。

      童年的两件趣事是:①观看水池中的鲤鱼,想象鲤鱼世界。作者由人的观察角度,反思人类对宇宙的认知,充分发挥了自己的想象力,并且保持了这种奇特的想象力,由此奠定了他对高维空间理论探究的基础。②作者少年时接触到爱因斯坦的“未竟事业”,激发了他的探究兴趣。他把爱因斯坦的理论当成一个“侦探故事”来阅读、探究,并且“对这一秘密刨根究底”,表现了他的毅力和恒心,这也是成为科学家的基本素质。除了这两件趣事,作者还写了在高中时代,“找遍周边地区大量的电子仓库,装配必需的硬件设备”,在“学校的足球场中缠绕22英里长的铜线”,自己动手建设实验室,验证爱因斯坦理论,探究反物质的事例。作者进行这样艰苦枯燥的工作,体现了他对科学的热爱以及踏实的态度,显露出一个科学工作者的潜能。

      5、作者关于“鲤鱼科学家”的想象十分有趣,他从鲤鱼的角度来反观世界,那么“鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样的呢?作者想通过“鲤鱼科学家”对世界的认识来说明什么呢?

      (1)“鲤鱼科学家”对“世界”的认识主要有以下几点: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”,真实地证明了另一个世界的存在,而它们却认为“胡说八道”,荒谬绝伦,违背它们的“自然规律”。

      (2)说明“自以为是”的人类和“鲤鱼科学家”有相似之处。①人类“一生就在我们自己的‘池子’里度过”,只要“超出了我们的理解力”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。

      6、在作者心中,“理论物理学家”应该是怎样的人?

      理论物理学家的工作是抽象、枯燥的,受实验条件限制,自己的学说很难得到实验的验证,甚至可能到死也得不到成功。这样的人必须耐得住寂寞,必须有奉献精神。

      7、课文中作者叙述自己阅读多维空间历险故事和统一场理论书籍两小段内容,对“教育历程”的叙述有什么作用?

      这两个小事例,主要起补充和衔接作用。历险故事加深作者对高维空间的想象,激发兴趣;而阅读统一场理论书籍,既表现高中阶段作者的求知热情,也衔接起由理论到实验的探究过程。 

侯晓旭