“笨头笨脑”的科学巨人爱因斯坦

  阿尔伯特·爱因斯坦于1879年降生.直到10岁时,才上学.在学校里,由于爱因斯坦的反应迟钝,经常被教师呵斥、罚站.一次工艺课上,老师从学生的作品中挑出一张做得很不像样的木凳对大家说:“我想,世界上也许不会有比这更糟糕的凳子了!”在哄堂大笑中,爱因斯坦红着脸站起来说:“我想,这种凳子是有的!”说着,他从课桌里拿出两个更不像样的凳子,说:“这是我前两次做的,交给您的是第三次做的,虽然还不行,却比这两个强得多!”在讥讽和侮辱中,爱因斯坦慢慢地长大了,在书中他结识了阿基米德、牛顿、笛卡儿、歌德、莫扎特……书籍和知识为他开拓了一个更广阔的空间,爱因斯坦头脑里思考的问题也就多了.大学毕业时,失业在家,于是他对传统物理学进行了反思,写出了论文《论动体的电动力学》,狭义相对论由此产生.这是物理学史上的一次决定性的、伟大的宣言,是物理学向前迈进的又一里程碑.

  当年被人们称为“笨蛋”的爱因斯坦,终于成了全世界公认的、当代最杰出的聪明人物.由“丑小鹅”变为“白天鹅”,这说明了什么呢?爱因斯坦写了个成功等式:A=x+y+z,并解释道:“A表示成功,x表示勤奋,y表示正确的方法,那么z呢,则表示务必少说空话.”

思考:从爱因斯坦的奋斗历程中,我们不难看出,正是勤奋、正确的方法和少说空话使爱因斯坦由笨头笨脑变为巨人的.这对你自己有什么启示?

  牛顿(Isaac Newton,1643-1727年)伟大的物理学家、天文学家和数学家,经典力学体系的奠基人.牛顿自小热爱自然,喜欢动脑动手,喜欢刻制日晷,利用圆盘上小棍的投影显示时刻.他还做过带踏板的自行车;用小木桶做过滴漏水钟;放过自做的带小灯笼的风筝,等等.他观察自然最生动的例子是15岁时做的第一次实验:为了计算风力和风速,他选择狂风时做顺风跳跃和逆风跳跃,再量出两次跳跃的距离差.牛顿在中学读书时,更加培养了他的科学实验习惯.牛顿在自己的笔记中,将自然现象分类整理.这些灵活的学习方法,都为他后来的创造打下了良好基础.

  牛顿的伟大成就与他的刻苦和勤奋是分不开的.他有一种长期坚持不懈集中精力透彻解决某一问题的习惯,他回答人们关于他洞察事物有何诀窍时说:“不断地沉思.”这正是他的主要特点.对此有许多故事流传:他年幼时,曾一面牵牛上山,一面看书,到家后才发觉手里只有一根绳;看书时定时煮鸡蛋结果将表和鸡蛋一起煮在锅里;有一次,他请朋友到家中吃饭,自己却在实验室废寝忘食地工作,再三催促仍不出来,当朋友把一只鸡吃完,留下一堆骨头在盘中走了以后,牛顿才想起吃饭,可他看到盘中的骨头后又恍然大悟地说:“我还以为没有吃饭,原来我早已吃过了.”

思考:牛顿的学习方法对自己有什么启示?

  笛卡儿(Rence Descartes,1596-1650)法国哲学家、物理学家和数学家.他在自然哲学、数学、力学、光学和宇宙结构等方面的思想和成果,促进了物理学的发展.他是继伽利略与开普勒之后另一个新宇宙体系的探索者.在当时的情况下,他的成就是和他独具一格的自学方法(学习——沉思——实践——游历——研究——建立新理论体系)有关的.

  笛卡儿特别重视方法问题,尤其是数学方法,他在古代演绎方法的基础上创立了数学演绎法.这种方法与F.培根的实验归纳法结合起来,成为后来物理学特别是理论物理学的重要方法.他首创的代数几何学成了物理学与自然科学研究方法中的常用利器(如图解法、笛卡儿坐标系等).

  在力学方面,他发展了运动相对性思想,明确表述了惯性定律:只要物体开始运动,就将继续以同一速度并沿同一直线方向运动,直到遇到某种外来原因造成的阻碍或偏离为止(《哲学原理》37-39节),强调了惯性运动的直线性.

  笛卡儿由于缺乏实验基础而导致不少具体物理结论的失误.他的“怀疑一切”原则使他陷入“我思故我在”的唯心主义,削弱了他的理性主义主法论的力量.对笛卡儿的褒贬不一,但应从历史发展角度客观地考察.

结合以上材料思考:

(1)笛卡儿探求真理的创新精神和方法对自己的启示?

(2)笛卡儿提出的惯性定律和牛顿提出的牛顿第一定律的异同?

  爱迪生被誉为发明大王,他没有获得诺贝尔奖也不为此感到遗憾.但是他在最重大的成就面前,却有一件终身遗憾的事.

  那是1883年,当时爱迪生发明的白炽灯灯丝是用碳丝制成的.由于碳丝的蒸发,这种灯泡的寿命很短.为了延长灯泡的寿命,爱迪生试验用别的耐燃耐热的材料来作灯丝,但都不成功.爱迪生把注意力转向设法阻止或减缓碳的蒸发上.一天,他想若在碳丝灯泡内另外再装入一根铜丝,或许可以阻止碳丝的蒸发,从而延长灯泡的寿命.他立即试验,但实验结果却是碳丝的蒸发仍然如旧,延长灯泡寿命的实验又一次失败.这次实验在延长灯泡的寿命上确实失败了,但是爱迪生却从这次实验中,发现了一个对后来电子技术有重大应用的现象.这个现象就是:当灯泡内碳丝通电发热后,未与电源接通的铜丝里出现了微弱的电流.爱迪生抓住这一新发现,继续研究下去,终于发现了热电子发射现象,后来称为“爱迪生效应”,这是发明大王一生中最重大的成就之一.爱迪生所试验的装有铜丝的碳丝灯泡,实际上是世界上第一只电子二极管.可惜爱迪生没有觉察到这一点,他只停留在发现的热电子发射现象上,而没有预感到这种现象可能带来的科学技术上的重大意义,这或许是他太急于改进灯泡,而影响了他科学思维的发挥.

  爱迪生发现的热电子发射现象,引起了科学界的极大重视.英国科学家弗来明立刻看出“爱迪生效应”将有重大的技术意义.他在“爱迪生效应”发现后的第二年,专门到美国找爱迪生共同研讨有关热电子发射的问题,并推测“爱迪生效应”的背景可能就是由阴极射向阳极的单向电子流.弗来明根据自己对“爱迪生效应”的理解,设计制造了世界上第一只电子二极管.弗来明的这只电子二极管与爱迪生那只封入铜丝的碳丝灯泡相比,几乎如出一辙,相差无几.然而弗来明的电子二极管在技术上的意义却远远超过爱迪生的那只电灯泡.敏感的弗来明成功了,发明大王却在取得自己最重大的成就面前留下了终身的遗憾.

  思考:失败是成功之母,有句话说得好:失败也是成功,因为人们至少知道不再去那样做.你可能有过失败的经历,这没什么,总结教训,吸取经验,你会走得更快、更好!

  1933年,当约里奥-居里夫妇研究用α粒子轰击铅核时,发现铅衰变成为具有15个质子的磷核的不稳定同位素,并很快衰变,放出1个正电子生成硅;并且当α粒子停止轰击时,铅核还在继续衰变,这就是人工放射性.约里奥-居里夫妇在1934年1月15日发表了他们的发现,并由此获得了1935年的诺贝尔化学奖.但他们却非常奇怪,因为当时他们所使用的放射源的强度并不大,而美国物理学家劳伦斯的回旋加速器中产生的放射性比他们的强上千倍,几乎是被射线包围了,那么劳伦斯为什么没有发现人工放射性呢?

  这个疑惑很快就被劳伦斯自己实验室的科学家解开了.在约里奥-居里夫妇发表他们的新发现一个月后.劳伦斯看到了这个报告,他立即意识到自己的实验设计出了毛病.原来,他们根本就没有料到会有人工放射性,而将回旋加速器的开关与用来探测放射性粒子的盖革计数器的开关共用了.即这两个设备同时开启、同时停止,因此他们根本就不可能知道当回旋加速器停止工作后是否还有放射性粒子出现.后来他们把两个开关分开来,并依照约里奥-居里夫妇的建议在回旋加速器中放上一个碳靶.当回旋器停止工作后,盖革计数器仍在咔哒、咔哒地工作着,这个声音使在场的人终身难忘.这本来应该属于他们的重大发现,却由于一时的失误而与其失之交臂.

  以上只是物理学史上令人感到“遗憾”事件中的沧海一粟.科学家在实验中付出了艰辛的劳动,却由于一时的失误与成功失之交臂,你如何看待这个问题?

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