【語文】《一名物理學(xué)家的教育歷程》課件++2024-2025學(xué)年統(tǒng)編版高一語文必修下冊

一名物理學(xué)家的教育歷程——加來道雄

加來道雄(MichioKaku),美籍日裔物理學(xué)家，畢業(yè)于美國哈佛大學(xué)，獲加利福尼亞大學(xué)伯克利分校哲學(xué)博士學(xué)位，后任紐約市立大學(xué)城市學(xué)院理論物理學(xué)教授。主要著作有《超越愛因斯坦》（與特雷納合著）《量子場論》《超弦論》。

知識鏈接根據(jù)現(xiàn)代物理學(xué)知識，將我們的宇宙結(jié)合起來的力有四種：引力、電磁力、強核力和弱核力。物理學(xué)家運用量子力學(xué)，已經(jīng)把后三種力統(tǒng)一起來（美籍華裔物理學(xué)家楊振寧和他的學(xué)生米爾斯提出楊一米爾斯場理論，解決了這一問題，被稱為“標準模型”。但是這一理論因為計算繁復(fù)無比而讓人頭疼），但是引力仍然游離在外。愛因斯坦畢終生之力想尋求四種力的統(tǒng)一，建立一個大一統(tǒng)的理論，最終也沒有實現(xiàn)。

理論物理學(xué)家VS實驗物理學(xué)家

在一個物理學(xué)家更偏重理論的情況下，他（她）被稱為理論物理學(xué)家。而如果偏重實驗，則稱為實驗物理學(xué)家。理論物理學(xué)的常用方法是理想實驗，就是在腦子里做實驗。統(tǒng)一場論多維空間0維：沒有長寬高，單純的一個點。

一維：只有長度

二維：平面世界只有長寬

三維：長寬高立體世界我們?nèi)庋塾H身感覺到看到的世界三維空間是點的位置由三個坐標決定的空間。

四維：是在空間的架構(gòu)上比普通三維空間的長、寬、高三條軸外又加了一條時間軸，而這條時間的軸是一條虛數(shù)值的軸。根據(jù)阿爾伯特·愛因斯坦相對論所說：我們生活中所面對的三維空間加上時間構(gòu)成所謂四維空間。

一維是線，二維是面，三維是靜態(tài)空間，四維是動態(tài)空間（因為有了時間）。高維空間

現(xiàn)代理論物理學(xué)認為，統(tǒng)一四種力的前景，在于高維空間（如十維或更高）理論的確立。比如對于古人來講，風(fēng)暴是怎樣產(chǎn)生的，風(fēng)暴會襲擊什么地方，什么時候襲來，什么時候結(jié)束，他們是一無所知的，因為他們生活在平坦的大地上，只能靠肉眼從近似于二維平面的角度來觀察，即使有簡單的預(yù)報，也都是靠經(jīng)驗來推測的?，F(xiàn)在有了氣象衛(wèi)星，從太空這樣三維角度觀察地球，在地面上看來神秘莫測的風(fēng)暴被看得一清二楚，可以精準地預(yù)報風(fēng)暴的動向。同樣，理論物理學(xué)家認為，傳統(tǒng)的四維（空間三維加上時間）理論太“小”，不能解釋宇宙中的四種力。當(dāng)他們超越四維而在更高維（如十維或更高）中尋求統(tǒng)一這四種力時，就能得到一種簡單、漂亮的解決模型（科學(xué)家認為宇宙應(yīng)該是簡單、和諧的）。

高維空間理論認為，宇宙大爆炸后10-43秒，十維宇宙分解成四維宇宙和六維宇宙，四維宇宙暴脹，經(jīng)過近一百五十億年，演變成今天我們生活的宇宙。大爆炸后10-35秒，大統(tǒng)一力分開。但是高維空間理論很難在實驗室中得到證實，因為要模擬當(dāng)時的環(huán)境，需要的能量太大，根本無法做到，所以現(xiàn)在高維空間理論只能是“理論”。

知識鏈接字詞掌握刨根究底（páo）撒手人寰（huán）湮沒（yán）驚詫（chà）柵欄（zhà）畏葸不前（xǐ）五彩斑斕（lán）目眩（xuàn）鄙視（bǐ）冷嘲熱諷（fěng）杜撰（zhuàn）怪誕（dàn）1.本文寫作的對象是誰？寫了什么內(nèi)容？2.為什么不說是“我的教育歷程”？3.本文重點寫了哪幾件事？合作探究第一部分（第1段）：總起（童年的兩件趣事）。第二部分（第2—11段）：對鯉魚世界的遐想。第三部分（第12—18段）：對愛因斯坦未竟事業(yè)的向往與追隨。這里又分兩部分。12-14段寫愛因斯坦故事對我的吸引力，15-18段寫我追隨愛因斯坦的構(gòu)想去實踐。基本結(jié)構(gòu)開門見山總分句義解讀“我們之間卻如距深淵”：“我”不能了解鯉魚的世界，不知它們的世界是不是存在同我們一樣的規(guī)則。鯉魚們也不能了解“我”的世界。它們大部分時間在水中漫游，它們相信它們的“宇宙”就由陰暗的池水和睡蓮構(gòu)成，雖然它們模糊地意識到在水面上存在有另一個外部世界，但這個外部世界的本質(zhì)超過了它們的理解能力。所以“我”說“我們之間卻如距深淵”?！拔覜Q定要對這一秘密刨根究底，縱然為此而必須成為一名理論物理學(xué)家也在所不辭。”：這句話表面上看起來是一種幽默：為了弄清自己想要弄清楚的愛因斯坦所關(guān)心的問題，作者“不得已”要做一名理論物理學(xué)家。實際上，作者強調(diào)的是要探索宇宙的本質(zhì)，必須付出艱辛的勞動，而自己為了追求真理，再艱辛也要奮斗下去。所以，這句話表現(xiàn)了一位追求真理的科學(xué)家的執(zhí)著精神和堅強意志。句義解讀1.作者為什么選擇鯉魚世界和愛因斯坦這兩件事情？①讓讀者看到作者從小開始的成長歷程，讓讀者明白了一個物理科學(xué)家成長過程中最重要的“成長要素”，呼應(yīng)標題中的“教育”二字；想象與思考+熱愛與實踐②在作者最終構(gòu)建的理論中，這兩個故事有著內(nèi)在的關(guān)聯(lián)?！白鳛橐粋€孩子，我卻不能理解，暢游在茶園池中的鯉魚和愛因斯坦桌上未完成的論文可能存在著某種聯(lián)系?！薄皩τ谟酶叩木S數(shù)可能是解決統(tǒng)一場論的關(guān)鍵這一點我不理解?！闭故军c評2.對鯉魚世界的遐想，假想了鯉魚對外界事物怎樣的認識？（1）唯一真實存在的就是看得見摸得著的。水池之外看不見的世界沒有科學(xué)意義。（2）它們?yōu)樗徸约耗軌蜻\動而困惑不解。（3）它們以神秘的“力”來掩蓋自己的無知。（4）鯉魚科學(xué)家的消失和重現(xiàn)——它們認為是奇跡，是可怖的事情，而不肯去探究原因。（5）鯉魚科學(xué)家的傳奇故事，真實地證明另一個世界的存在，而它們卻認為胡說八道，荒謬絕倫，違背它們的自然規(guī)律。★鯉魚不相信看不見摸不著的水池之外有另一個世界。展示點評3.第六、七段對鯉魚的遐想有什么作用？

作者運用擬人化的手法，以“鯉魚”的眼光來審視鯉魚世界，寫出鯉魚們對看不見的世界持否定態(tài)度。作者展開豐富的想象，向我們展現(xiàn)了鯉魚世界的“奇妙無比”。池中之魚如同古代寓言中的井底之蛙。這種寫法使我們由魚想到人類，可以悟出科學(xué)探索對人類認識世界的重大意義?！奥斆鳌币辉~褒詞貶用，人類有時也會如此“無知”。展示點評4.作者想通過鯉魚科學(xué)家對世界的認識說明什么？（1）高維世界、平行宇宙是完全有可能存在的。（2）自以為是的人類與鯉魚科學(xué)家有相似之處，對于超出我們理解力的世界常常拒絕存在。5.作者猜測鯉魚是怎樣觀察它們周圍的世界的，由此作者想象出有“鯉魚科學(xué)家們”，這種想象和認識對他成為物理學(xué)家有什么幫助？

這種遐想給予作者的意義是充分挖掘了他的好奇心和發(fā)揮了想象力，并且他保持了這樣奇特的想像力，也由此奠定了他對高維空間理論探究的基礎(chǔ)?！锖闷嫘暮拖胂罅苤匾獑?？展示點評6.文中作者閱讀多維空間歷險故事和統(tǒng)一場論書籍兩小段內(nèi)容，對其“教育歷程”的敘述有什么作用？本文記敘的重點是童年的兩件趣事和建立原子對撞機，這三個事例已經(jīng)把“教育歷程”完整地勾畫出來。而夾雜在其中的兩個小事例，主要起補充和銜接的作用。多維空間歷險故事加深了作者對多維空間的想象，激發(fā)興趣；而閱讀統(tǒng)一場論書籍，既表現(xiàn)了高中階段作者求知的熱情，也銜接起由理論到實踐的探究過程。7.作者建立實驗室的事例，對我們現(xiàn)實生活有怎樣的啟迪？科學(xué)是建立在實驗之上的，科學(xué)理論要經(jīng)過實踐的檢驗才能得到論證。實驗不是簡單的操作，要有理論的指導(dǎo)，要有實驗的設(shè)計，要有策劃組織能力，要有耐心和恒心等，實驗考驗的是實驗者的綜合能力。而我們當(dāng)前存在的問題是重視理論，輕視實驗，表現(xiàn)為動手能力和實踐能力差，思想上浮躁，急功近利。對教育而言，重知識、輕能力的現(xiàn)象很普遍。這些都是一名理論物理學(xué)家重視實驗給我們現(xiàn)實生活的啟迪。展示點評8.

本文三個部分，并不是簡單地敘述成長的故事，而是具有深刻的科學(xué)精神內(nèi)涵，你可以從中看到哪些方面的“教育”對成為優(yōu)秀科學(xué)家最為重要？

想象力：科學(xué)是需要想象力的，想象力能帶來創(chuàng)造力。作者正是從對鯉魚世界的想象中，認識到人類觀察空間的局限性，間接感悟到多維空間存在的可能性。由感性的想象上升到理性的創(chuàng)造，體現(xiàn)了創(chuàng)新意識和探索精神。

樂趣：科學(xué)不應(yīng)該是枯燥的，而應(yīng)該是充滿樂趣的。對真正的科學(xué)工作者來說，探尋自然的奧秘是和自然做的近似于捉迷藏的“游戲”，也是人生的“境界”?！坝螒颉笔顾麄儤反瞬黄?，充滿激情，不受外界的誘惑和干擾；而“境界”使他們不顧功利，不畏強權(quán)，只求真理。

實驗精神：丁肇中說過：“現(xiàn)代學(xué)術(shù)的基礎(chǔ)就是實地的探察，就是我們現(xiàn)在所謂的實驗。”“科學(xué)發(fā)展的歷史告訴我們，新的知識只能通過實地實驗而得到，不是由自我檢討或哲理的清談就可求到的?！保ā稇?yīng)有格物致知精神》）想象力和興趣是成為科學(xué)家的最基礎(chǔ)的因素，不去踏踏實實地做實驗，就不能得到基本數(shù)據(jù)，假說就不能確立。一味地空想，不去做基礎(chǔ)工作，就不可能到達真理的彼岸。作者研究的多維空間理論，雖然還停留在紙面上，但是科學(xué)家們已經(jīng)在做許多基礎(chǔ)的實驗工作，努力使理論得到證明。即便是科學(xué)家霍金靠睿智的頭腦創(chuàng)建的黑洞理論，也要有數(shù)學(xué)和天體物理學(xué)的實驗作為基礎(chǔ)，而不是空想出來的。展示點評課文歸納課文歸納本文寫作特色：（1）敘事寓理，思想深刻

本文最大的特點是在講述自己的教育歷程中講述科學(xué)道理，重點講述科學(xué)研究的方法。這種結(jié)構(gòu)給人以耳目一新的感覺。作者寫了童年中的兩件趣事，是它們啟迪自己走上科學(xué)道路的，但在行文中卻有著科學(xué)思想的探討，對科學(xué)概念的恰當(dāng)解釋。如對反物質(zhì)的解釋，對建造電子感應(yīng)加速器的詳細敘述等，無不包含豐富的科學(xué)知識

。（2）詳略得當(dāng)，重點突出

本文精于布局謀篇，在整體上，作者并沒有從童年到小學(xué)到初中到高中，按時間順序敘事，而是通過童年的兩件趣事和高中時建立實驗室的事例，突出“物理學(xué)家”的“教育歷程”，并不旁及其他成長的經(jīng)驗；在局部上，重點放在制造“自己的原子對撞機”上，其中具體的數(shù)據(jù)陳述得很詳盡，讓人體會到作者嚴謹、踏實的性格，以及成為物理學(xué)家所需要的基礎(chǔ)工作的能力。（3）運用想象，形象描述本文對鯉魚世界的描述，尤其是對鯉魚“科學(xué)家們”的心理行為等的描述栩栩如生。作者借助了想象，采用了擬人化的筆法，讓鯉魚“科學(xué)家們”會看，會想，會說話，會提問題，這樣就使深奧的科學(xué)道理變得淺顯易懂。主題總結(jié)：

作者通過對自己童年兩件趣事的回憶，用生動、簡明的語言介紹了自己成為一名理論物理學(xué)家的歷程：對鯉魚世界的遐想和對愛因斯坦未竟事業(yè)的向往，啟迪作者走上科學(xué)探索的道路。這啟迪讀者：要想在科學(xué)事業(yè)上獲得成功，必須具備富有想象力和實驗精神等基本素質(zhì)。課文歸納李政道：Tsung-DaoLee（1926年11月24日—），美籍華裔物理學(xué)家，出生于中國上海。1957年，他31歲時與楊振寧一起，因發(fā)現(xiàn)弱作用中宇稱不守恒而獲得諾貝爾物理學(xué)獎。他們的這項發(fā)現(xiàn)，由吳健雄的實驗證實。李政道和楊振寧是最早獲諾貝爾獎的華人。丁肇中：祖籍山東日照縣，1936年出生于美國密西根州安阿堡，在密西根大學(xué)讀大學(xué)本科與研究院，于1962年獲博士學(xué)位，主要從事高能實驗物理、基本粒子物理、量子電動力學(xué)、γ輻射與物質(zhì)的相互作用等方面的研究。他最杰出的貢獻是在1974年，與里希特各自獨立地發(fā)現(xiàn)了J/ψ粒子。為此，他們共同獲得了1976年諾貝爾物理學(xué)獎。學(xué)習(xí)前驅(qū)楊振寧，美籍華人，理論物理學(xué)家，1922年10月1日生于安徽合肥。1957年獲諾貝爾物理學(xué)獎。楊振寧在粒子物理學(xué)、統(tǒng)計力學(xué)和凝聚態(tài)物理等領(lǐng)域作出里程碑性貢獻。1954年，楊—Mills規(guī)范場論（即非阿貝爾規(guī)范場論）發(fā)表。這個當(dāng)時沒有被物理學(xué)界看重的理論，通過后來許多學(xué)者于20世紀60年代到20世紀70年代引入的自發(fā)對稱破缺觀念，發(fā)展成標準模型。這被普遍認為是20世紀后半葉基礎(chǔ)物理學(xué)的總成就。1956年和李政道合作提出弱相互作用中宇稱不守恒定律；在粒子物理和統(tǒng)計物理方面做了大量開拓性工作，1967年，楊振寧發(fā)現(xiàn)1維δ函數(shù)排斥勢中的費米子量子多體問題可以轉(zhuǎn)化為一個矩陣方程，后被稱為楊—Baxter方程。，開辟量子可積系統(tǒng)和多體問題研究的新方向。學(xué)習(xí)前驅(qū)拓展學(xué)習(xí)如何寫作文章的題記題記是寫在文章的題目下面、正文之前的一段言簡意賅的文字，它具有意蘊豐厚、情味綿長、語句精美等特點，倍受閱卷老師的青睞。一篇文采飛揚的正文，再加上一段精練出彩的題記，就像畫家“畫龍點睛”一樣，必能使文章通篇生輝，讓人耳目一新。題記的寫法主要有以下幾種：拓展學(xué)習(xí)1．巧用比喻，形象含蓄

示例：日子像手中的細沙，一不留意，就紛紛從指間流逝，而且義無反顧?！斗瓩z日子》[點評]將日子比作滑滑的掌中細沙，這本身就很富有動感和美感，點出日子的本質(zhì)，貼切而又飽含哲理，接著，正文中作者又以意識流的手法翻檢日子中的零亂碎片，以自省的姿態(tài)思考成長的話題，與題記渾然一體。2．活用詩句，增強底蘊

示例：昨夜西風(fēng)凋碧樹，獨上高樓，望盡天涯路?！丢毶细邩恰穂點評]考生借王國維對詞中境界的描述，暗示了“獨”與“高”并存，表達了自己對生命境界的理解。當(dāng)清醒的“自我認識”與世俗的“他人期望”不能一致時，“獨上高樓”便成了考生心中理想的選擇?？忌捎迷娫~作題記，不僅體現(xiàn)了本文的主