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2019年08月29日 星期四  
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曹则贤:相对论和量子力学 是当今少年的知识标配

曹则贤

    “我个人的观点,在当今,一个成年人会自己的母语外加两门外语,仅仅是扫盲标准。”“凡是不以干活为目的的上班都是装模作样,把这句话翻译成热机的语言就是:凡是不以干活为目的的传热都叫浪费。”“说物理难学,这不仅是造谣,而且是诬蔑,是恶语中伤。”曹则贤在讲座中金句频出,对物理学史上的人物、公式、定理信手拈来、旁征博引,为鼓励青少年学物理大声疾呼。他说这次来宁波的主要任务是拍摄天一阁的窗棂,窗棂的格子设计是二维晶体的结构,根据群论的知识,二维晶体的形状只有17种,“天一阁的窗棂基本上把这17种方式都表现出来了,各位如果没学过数学的群论,没学过固体物理,可能就看不出宁波的工匠是多么独具匠心。所以说学物理有多重要,旅游的时候你也会比别人看到更多东西。”

    在一个技术已高于神话的年代

    学物理和每一个青少年相关

    你是不是觉得物理有学霸去学就行了?曹则贤提醒:“如果说几十年前,学物理还可以是别人的事,那么今天,学物理已经是每一个少年都要面对的事情了。因为你出生在一个科技高度发达的年代,生活中到处是高技术产品。”

    小时候看《西游记》,觉得千里眼、顺风耳都是神话里的想象,如今,大型望远镜可以看到几千几万光年以外的地方,天上飘满卫星,我们随时可以语音、视频通话……“在这样一个技术已高于神话的时代,你怎么可以不学物理?日常生活中都在进行高技术活动,你不学也得学。举个最现实的例子,5G就要来了,你要用5G手机吧?你知道5G是什么吗?有人问,5G会有辐射吗?这就是没学过物理的表现,学过物理的人稍微一想就知道了。”

    物理学是所有技术的理论基础。曹则贤举例说,第一次工业革命中,英国有了蒸汽船和火车后,迅速成为“日不落帝国”。“其实,最先感受到英国人压力的是他们的邻居——德国和法国,这些国家如果不想被碾压,就必须深刻思考火车、轮船、蒸汽机背后的科学原理。而这个原理是由法国一位叫卡诺的年轻人想明白的,热力学第一定律和第二定律所蕴含的科学内容,彻底改变了人类生活,甚至改变了世界的政治经济版图,可见科学有多大的威力。”

    卡诺凭借一篇《关于火的驱动能力以及发挥此以能量之适当机械的思考》,成了热力学的奠基人之一,而他写这文章的时候,才20多岁。爱因斯坦创立狭义相对论的时候,也才26岁。曹则贤介绍,卡诺关于火的驱动力文章里的根本思想其实很简单,在座的小朋友都能听懂,那就是:凡是不以干活为目的的上班都是装模作样。翻译成热机的语言就是:凡是不以干活为目的的传热都叫浪费。

    相对论和量子力学

    应当成为青少年的知识标配

    “孩子们将来的生活会如何发达,我们今天想象不出来,但是我们要让孩子幸福,重要的是让他有基本的知识和技能,而不是高考多考三五分。”曹则贤说,一个人一生所学的知识,真正能用到的是很少一部分,绝大部分知识是用来塑造人格和气质的。物理学家的信仰和追求是理解世界、理解自然的伟大和神奇,一个长期从事这项事业,并且能够达到一定境界的人,外部动作和内心世界都能显示出一份从容、深邃和祥和。“不是物理学家刻意去追求深邃,而是真正的物理学家想浅薄已经不可能了。”

    互联网技术发源于物理实验室,最初是物理学家为了传输物理实验数据用的,后来才走向社会;体检用的X光,又叫伦琴射线,伦琴是物理学家,他因为发现X光而获得了第一届诺贝尔物理学奖,医院里用的CT扫描、核磁共振、伽玛刀等,最初都是从物理实验室里发明的……伽利略的落体定律、牛顿的万有引力定律、爱因斯坦的相对论、普朗克和一帮物理学家一起定义的量子力学等等,这些是构成人类社会技术基础的基本知识,从思想上、物质上改变了人类社会,“你可以不知道它特别深刻的东西,但是不能对它一点都不知道。”曹则贤甚至说,“相对论和量子力学,这些20世纪的伟大成就应该成为21世纪青少年的知识标配。”也就是说,能够轻松跟人聊麦克斯韦方程组、薛定谔方程、狄拉克方程,才是当今及格的少年。

    那些说物理难学的

    都是对自己不努力的借口

    在很多人的印象中,物理很难学,曹则贤说:“那些说物理难学的,一定是自己不好好学、学不会,然后又不想在孩子面前丢面子,为了掩饰自己的不堪,只好诬蔑物理学。”

    曹则贤给大家看了一张老照片,那是清朝末年福州船政学堂的学生们使用的教科书,是英文和法文的原版书!“福州船政学堂是清末洋务运动中建立的学校,当时的学生也就10岁出头,但这书上的内容比现在一些大学里的数学还要深。翻翻我们高中的数学书和物理书,知识点浅得让人想哭,为什么还有人认为它难呢?是现在的孩子比清朝的孩子笨吗?我们的学习条件比那时候差吗?”曹则贤自问自答,因为清末的时候,中国非常落后,被侵略者打得体无完肤,明白了落后就要挨打,只有通过科学才能救国,“所以尽管很难,孩子们也要冒着困难学习!”

    曹则贤认为,物理学是最成体系的科学,它犹如一条思想的河流,懂的人顺着那条河流学习是很容易的。“从学习的角度说,孩子首先要聪明、刻苦。作为一个老师,我这些年没看到谁家孩子笨的,孩子们都太聪明了,但是否刻苦就不好说了。另一方面,社会需要好的老师,一个老师如果学富五车,如果能像阳光一样温暖孩子们,使他们在学不会的时候也不受挫折,遇到困难的时候能得到热情帮助,这样就不会有哪个孩子学不好物理的情况。”

    “150年前,英国的开尔文爵士就给少年下了一个定义,即能把‘高斯积分公式’看得和‘2+2=4’一样容易的人,那才是合格的少年。人生不是只有高考,孩子们将来生活的世界不是我们今天能够想象的。作为父母,我们能够帮助他们的,就是让孩子保持学习的兴趣,到有学问的地方去,到有学问的人身边去。”曹则贤总结说。

    人物名片:

    曹则贤,中国科学院物理研究所研究员,央视《加油!向未来》栏目科学顾问。毕业于中国科学技术大学物理系,在德国凯泽斯劳滕大学物理系获博士学位,编、译、著有《物理学咬文嚼字》《一念非凡》《惊艳一击》《量子力学(少年版)》《相对论(少年版)》等专著多部,现为中国科技大学、清华大学、中国科学院大学授课教师。

    8月24日,曹则贤做客宁波图书馆新馆“天一讲堂”,主讲了《21世纪的少年,你怎可不学物理》。

    曹则贤荐书

    一、《惊艳一击——数理史上的绝妙证明》

    作者:曹则贤

    出版社:外语教学与研究出版社

    推荐理由:证明是最重要、最见功夫的数学与物理研究活动。本书选取了30个数理史上重要问题的证明,向读者介绍重要数学、物理问题是如何提出又是如何证明的,旨在培养读者解决高深问题的能力。本书与曹则贤教授的《一念非凡——科学巨擘是怎样炼成的》是姐妹篇。

    二、《相对论的意义》

    作者:爱因斯坦

    译者:郝建纲、刘道军

    出版社:上海科技教育出版社

    推荐理由:相对论是近代物理学的支柱之一,是人类智慧最辉煌的成就。本书是爱因斯坦本人撰写的通俗读本,旨在向公众介绍相对论的基本思想和创造相对论的思路。作者以其特有的论述才能,精辟介绍了狭义相对论和广义相对论的基本内容,对相对论的成就及其发展中存在的关键问题进行了深入探讨。中译本忠实于原文,使用现行规范的名词,具有极大的启发价值。

    讲座预告:

    一、《对于人工智能热的哲学冷思考》

    时间:8月31日(周六)14:00

    地点:宁波图书馆新馆一楼报告厅(鄞州区宁穿路2100号)

    主讲人:徐英瑾,复旦大学哲学学院教授,博士生导师,教育部长江青年学者。曾在意大利与美国各进修一年,专长为人工智能哲学、知识论、认知科学哲学。

    二、《历史离我们有多远——由溥仪〈我的前半生〉说起》

    时间:9月1日(周日)14:00

    地点:宁波图书馆永丰馆三楼报告厅(永丰路135号)

    主讲人:钱茂伟,复旦大学历史学博士后,宁波大学人文与传媒学院历史学系教授,史学理论与史学史、古代史硕士生导师,宁波大学公众史学研究中心主任,宁波大学史学理论与史学史学科带头人,兼中国社会科学院大学研究生院博士生导师。

    本版撰稿 记者 俞素梅

    摄影 记者 周建平

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