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一个学派的诞生

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一个学派的诞生 一个流派的诞生
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广州市中学 钟雯 物理学真正成为一门严格 的科学是从哪里产生的? 意大利 劳拉·费米 费米:最后一位“文武双全”的物理学大师 在五十年前逝世的费 米,在物理学理论和 实验这两个方面,都 做出了第一流的贡献 。他是最后一位硕果 仅存的“文武双全”的 物理学大师。费米亦 有他独特的研究风格 ,不可以用常规来衡 量。 对物理学稍有了解的人都不会对恩利科·费米 这个名字感到陌生。这位在53岁的盛年之际便过 早离开人世的科学巨匠在他相对短暂的一生中留给 后人的是现代物理学理论的众多奠基之作以及一个 崭新而充满挑战的原子能时代。 激动人心的现代物理学史上群星璀璨,然而像 费米这样在理论与实验两方面都成就卓著的实在寥 寥。无论是驾驭纯粹的抽象问题还是设计完全具体 实用性的实验装置,他都显示出不凡的天赋──这 位科学奇才的多才多艺令人惊叹。而他简洁清晰的 授课风格和循循善诱的为师之道又使他成为一名出 色的教师──他在芝加哥大学执教期间培养出许多 优秀的理论家或实验家,其中四人后来荣膺诺贝尔 奖(杨振宁、李政道、张伯伦、斯坦博格)。 青年时代的费米 (一) 锋芒初露 1901年9月29日,恩利科· 费米出生在意大利罗马一个并 不富裕的家庭,父亲是交通部 的一位稽查长,母亲是一位小 学教师。 费米是家中最小的孩 子,他上面有一个姐姐还有一 个长他一岁的哥哥。兄弟俩非 常友爱而且功课都很优秀。在 还是少儿的年纪上他俩便设计 制造了一台电力发动机,并能 操作自如;他们绘制的飞机发 动机图纸使专家们不相信是出 自儿童之手。 不幸的是,在费米14岁那年,哥哥因患喉疮 死在了手术台上。在失去哥哥的忧伤日子里, 本来就羞涩寡言的小费米更加孤独和寂寞,他 解脱的办法就是更加发奋读书。家境不佳而又 爱书如命的他揣着极少的零花钱,成了旧书摊 的常客。父亲的一位同事阿米第非常赏识小费 米的天资,把自己的许多数学和工程的书借给 他看。在这段时期,费米在物理学和数学方面 打下了坚实的基础。不满足书本的他还和好朋 友柏西柯一起动手做实验,比如他们曾研究过 地球磁场和陀螺运动。 中学毕业后,在阿米第的建议下,17岁的 费米以优异的成绩获得了比萨皇家高等师范学院 的奖学金,这是一所专门为文理两科的高材生而 设的学院。入学考试时指定他做的论文题目是“ 声的特性”。他先以半页作了一般介绍,接着用 20页的篇幅对振动棒作了详细的数学分析并讨论 其运动。如此复杂的答卷竟完全没靠书本,而且 其中没有任何错误,这样的水平甚至连博士生都 很难达到。评审的教授对他的答卷大为惊讶,决 定破例和他面谈。那位教授对他说:“我从来没 有见过你这样的年轻人。” 费米的大学生活过得五颜六色━━教授们 讲的知识他大多学过了,便有很多时间去搞 大学生式的恶作剧(因为制造了一枚在课堂 上爆炸的臭弹,费米和他的“反邻会”“同党” 们险些被永远开除学籍)。费米的好友也是 他日后的重要实验合作伙伴拉塞第也是“捣乱 分子”之一。不过恶作剧归恶作剧,他们从比 萨的学术气氛中吸取了物理学营养,在学业 上大有进步。费米通过自学在一年内就掌握 了量子理论和相对论,成为比萨在这方面的 权威,甚至还可以给教授们讲这方面的新知 识。 1922年7月,年仅21岁的费米以名列前茅的 成绩获得物理学博士学位。他的论文是关于X光 实验工作的报告。费米的答辩自信而精彩,无奈 他渊博的学识已非主考教授们所能理解,他们渐 渐精神涣散。最后虽然给分很高,但没有一位主 考人和他握手或向他道贺,他的论文也未由大学 按常规出版。 1924年冬,费米由意大利公众教导部出资, 被派到德国的哥廷根与著名物理学家马克斯·玻 恩一起从事研究工作。研究期满,他回到罗马。 此时年轻的费米已在国内外学术界小有名气-他 在各类报刊上发表了近30篇论文,其中一部分是 实验报告,大部分是关于相对论的理论研究。 其中很重要的一项工作是,1926年费米以 泡利在不久前提出的“不相容原理”为基础发表 了一种新的统计理论,几个月后该理论又被狄 拉克独立提出,此即著名的“费米—狄拉克统 计”,这个以自旋半整数粒子(又称费米子) 为研究对象的理论后来被应用于白矮星以及金 属中自由电子等重要领域的研究,是核物理学 的理论基础之一。 不久,25岁的费米通过“竞试”,被罗马大 学聘任为教授。 1929年,年仅27岁的费米被选为意大利科 学院院士。 年轻的理论物理学先驱 当时的意大利物理学界已失去伽利略时代的 辉煌,陷入后继乏人的状态,费米的初露锋芒显 然是意大利物理学界复兴的一条“福音”。事实上 ,正是他同其他一些物理学家的共同努力使的罗 马在30年代成为世界上又一个崛起的物理学研究 中心: 费米对量子力学广泛而深入的研究使得他周 围的人深为折服,尊称他为量子论的“教皇”,前 面提到的他的好友拉塞第被称为“红衣主教”。有 一天,费米的童年好友柏西柯自都灵来到罗马, 谈到都灵没有一个人相信量子论,认为这种理论 和既成的真理相悖。“教皇”对此事甚为关切,即 派柏西柯为“红衣宣传主教”,责令其去向“邪教 徒”传播“福音”。 “钦命”的“主教”果然不辱使命,不久 他便以长诗形式寄回一篇详细报告,最后 两节写道: 他们终于认识了真理, 现在深深地相信, 光是光波和物质, 电子也是物质和电波。 这是他教给邪教徒 众多的教律之一, 从《神圣福音》的例子中, 他使他们心悦诚服。 1.“费米—狄拉克统计”理论( 1925年12月,与狄拉克各自独 立地提出具有半整数自旋粒子的 统计法) 2.“托马斯-费米模型”的建立( 1928年给出描述和计算多电子 原子基态的近似方案) 3.1934年创用中子轰击原子核产 生人工放射现象,开始富有成果 的中子物理学研究,被称为“中 子物理学之父” 主要成就与地位 4. 1938年获得诺贝尔奖物理奖 5.1942年,在芝加哥大学建立第一个 自持续链式裂变原子核反应堆 6.1949年,与杨振宁合作,提出基本 粒子的第一个复合模型(费米-杨振 宁模型) 7.为了纪念他所作出的贡献,原子序数 为100的元素以他的姓氏命名为镄( ferium) 二、阅读文本,回答问题1—6题( 用原文句子回答) • “一个学派的诞生”中的一个学派是指什 么学派? • 学派的最早创始人是哪一位? • 学派最重要的代表人物是哪一位? • 学派还有哪些优秀人物?? • 学派的最杰出的成就是什么 • 学派的教学研究有什么特点? 1.“一个学派的诞生”中的一个学派是指 什么学派? “罗马学派”或“费米学派” (见书本第75页,“课后练习” 一和“参考资料” 2.学派的最早创始人是哪一位? A费米 B拉赛蒂 C阿马尔迪 D柯尔比诺 E塞格雷 F马约拉纳 3.罗马学派的最重要代表人物是哪一位 ? A塞格雷 B柯尔比诺 C阿马尔迪 D拉赛蒂 E费米 F马约拉纳 4.罗马学派还有哪些优秀人物? 拉赛蒂 阿马尔迪 塞格雷 马约拉纳 佩尔西科 (书本第72页倒数11行和74页 注解(1)处 5.罗马学派的最杰出的成就是什么? A原子理论 B量子理论 C中子理论 D质子理论 6.学派的教学研究有什么特点? 共同具有一种顽皮的态度;脑 子想到什么就问题,就问什么问题 ;一个问题引到另一个问题,并不 根据预定的计划;师生通力合作来 解决他的问题. 1、文中说费米学派的成员“共同具有一种顽皮的 态度,那是一种对开玩笑和无聊行为的天真爱好, 他们把这一点带进了他们的严肃工作里”。你觉得 科学工作中可以容许这样的态度么?为什么? 三、重难点突破: 2、现代科学研究工作很少是单个科学家独立完成 的,常常需要若干科学家的合作。根据费米学派 的情形,谈谈科研团体对培养学者、推动学术发 展有何作用? 3、课文中引用了佩尔西科的叙事长诗,这首诗 在文中有何作用?你觉得这首诗从诗歌的角度看 ,它优美吗?为什么?说出你判断的理由。 4、本文和《在哈金森工厂》一样,都是由亲人 为传主写传,结合本文来谈谈这样来写的好处是 什么? 三、重难点突破: 1、文中说费米学派的成员“共同具有一种顽皮的态度,那 是一种对开玩笑和无聊行为的天真爱好,他们把这一点带 进了他们的严肃工作里”。你觉得科学工作中可以容许这 样的态度么?为什么? 科学研究是严肃的,需要认真的态度.但严肃 认真并不意味着不能拥有自己的个性.相反,科学 研究是最需要人们发挥自己的创造力的。而创 造力的发挥与一个人的个性成长有着密切的关 系。费米学派的成员都拥有鲜明的个性,并把 这带进了自己的科学的研究中,实际上形成了 自己特有的学习风气和研究风格,这对学派的 成长是有益处的。值得注意的是,费米等人的 玩笑仍然是紧紧围绕着物理学以及其他科学的 问题的,并不是空虚无聊的游戏。 2、现代科学研究工作很少是单个科学家独立完成 的,常常需要若干科学家的合作。根据费米学派 的情形,谈谈科研团体对培养学者、推动学术发 展有何作用? 现代科学研究越来越依赖团体的合作,像上个世 纪后半期诺贝尔的自然科学奖项很多都是几个研究合 作伙伴共享的。科学学派更是对现代科学的发展有着 重要意义。学派是指在学术上围绕集中的问题、聚集 了优秀的人才、采取了新颖的视角、形成了独特的风 格、取得了引人注目的成就的研究群体。重要的科学 学派不仅是做出奠基性、里程碑式和开拓性的工作的 群体,而且也是涌现新的学界领袖的摇篮;既是科学 知识的生产基地,又是培植新的科学思想和科学方法 的温床。象李比希学派在有机化学领域、哥本哈根学 派在量子力学领域都起到了这样的作用。 3、课文中引用了佩尔西科的叙事长诗,这首 诗在文中有何作用?你觉得这首诗从诗歌的 角度看,它优美吗?为什么?说出你判断的 理由。 这首诗歌在文中的作用是进一步渲染 了这篇课文的风趣活泼的文风。但从诗歌 本身的角度看,它的艺术价值是不高的, 称不上优美。它其实只是首先开玩笑而信 手写的打油诗。 4、本文和《在哈金森工厂》一样,都是 由亲人为传主写传,结合本文来谈谈这样 来写的好处是什么? 由于作者的身份特殊,她能够与这些 人朝夕相处,所以了解到许多真切的细节 ;同样也由于她这个特殊的身份,她对这 些人的观察和记叙的视角是家人与朋友的 视角,更注重生活的细节,并贯注了深厚 的情感,文章因而极富生活情趣,具有很 强的感染力. 四、 探讨:1.文章是替费米一个人 作传还是替罗马学派群体作传?为什么 ? 不仅是费米的个人传记,更是费米学派 核心人物的一个集体画像。可以说是一种独 特的传记形式,一个科学团体的合作。 在宏观描述整个学派的共同活动时,又 散点凸现各个人物在其中扮演的角色及所起 的作用,不仅令文章记叙笔法统一中有变化 ,严整中有散漫多姿的韵致,而且令费米学 派的合传既有全面的宏观观照,又不失个性 的写照。 2、本文在写作方面有几个比较突出的特 点.你能说说是什么? 一是,文章的叙述紧紧围绕着罗马学派 的形成这条线索,主干十分清晰. 二是,文章按人物的主次,出场的先后 ,分别介绍学派的成员. 三是,在描述整个学派的共同活动的同 时,有散点凸显出各个人物在其中扮演 的角色及所起到的作用. 趣闻轶事 1、实验物理与理论物理两栖的学者 在物理学史上,要给费米正确的评价,现在似乎还为时太早 。他是二十世纪唯一擅长理论与实验的物理学家,是一位多 学科性的学者。他总是摇摆于理论物理学与实验物理学之间 ,很方便地适应着变化中的需要。无论什么时候,只要看来 没有进行令人感兴趣的实验的机会,恩里科就撤退到他的办 公室里,一张又一张地写满了计算。他在家里显得全神贯注 ,一点也不注意家事,他在报纸边上潦草地写上各种令人费 解的数字和符号:如果我要递给他一张草稿纸,他就以他自 己并不是在做什么重要的事情为借口而拒绝接受。但是,只 要他对一个实验研究有了一种想法,或者只要有人在设计和 制造一种新仪器设备,他就任凭他的稿纸落满灰尘,而把他 的全部时间都花在实验室里。” 费米认为时间是人生最宝贵的财富,所以 他从来不愿意把珍贵的时间,浪费在某些无聊 的应酬上。 那是1930年的一天,罗马王 宫披红挂绿,张灯结彩。意大利的王子举行盛 大的婚典。头一天费米就接到一张烫金的请柬 。他反复地看着这张高贵的请柬,心里矛盾重 重。去吧,就要浪费掉金子般的时间;不去吧 ,这是王子的婚典,未免有不恭之嫌。怎么办 呢?他苦苦思索,始终想不出一个好办法。“ 干脆不去!”他最后横了心。吃罢早饭,费米 和往常一样,穿着工作服,自己开着车向实验 室驶去。 但一件麻烦的事情发生了,半路碰到了庆 贺婚礼的队伍,警察已封锁了街道。而费米要 到实验室,再无别路可走。费米坐在驾驶室里 ,心烦意乱。实验室去不成了,只好去参加婚 礼吧!他抬头看看通往实验室的道路,仿佛觉 得那些迷人的仪器正要向他叙述一个迷人的秘 密。他皱起眉头,忽然,灵机一动,把发给他 的那张请柬递给车前的那位警官,并说:“警 官先生,我是费米的司机,他正在实验室工作 ,我是奉命去接费米先生参加王子婚礼的。” 警官看了看请柬,又打量一番费米,做了个手 势,准许他经过。费米高兴地几乎停止了心跳 ,油门一踩,车子便沿着被封锁的街道,飞快 地驰向实验室,他度过了有价值的一天。……
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