人教版2017-2018学年高中语文必修三第14课一名物理学家的教育历程同步练习

①我决定要对这一秘密刨根究底，_______为此而必须成为一名理论物理学家也在所不辞。

②仪器成功产生了比地磁场强两万多倍的磁场，而这正是加速一束电子所_______的。

③我感觉到________的自然规律不再适合于这个冥冥世界。

④在躲避风雨之时，我想弄清楚周围发生的一切将会以怎样的形式______在鲤鱼们的眼中。

①爱因斯坦的工作使一种称之为反物质的新型物质成为可能。

②反物质的作用形式与普通物质一样。

③反物质与普通物质接触之后它们将会湮没，并且猛然释放出能量。

④反物质由反粒子组成。

    童年的两件趣事极大地丰富了我对世界的理解力，并且引导我走上成为一个理论物理学家的历程。

    记得那时我的父母不时带我去旧金山游览著名的日本茶园。我蹲在那里的一个小池边，为慢慢畅游在水底睡莲之中五彩斑斓的鲤鱼所陶醉。这是我最快乐的童年记忆之一。

    在那静静的时刻，我充满了无限的遐想。我常常给自己提一些只有小孩才问的问题，比如水池中鲤鱼怎样观察它们周围的世界。我想，它们的世界一定奇妙无比！

    鲤鱼们的一生就在这浅浅的水池中度过。它们相信它们的“宇宙”就由阴暗的池水和睡莲构成。它们大部分时间在池底漫游，因此它们只模糊地意识到在水面之上存在有另一个外部世界。我的世界的本质超过了它们的理解能力。我喜欢坐在距离鲤鱼仅仅几十厘米的地方，然而，我们之间却如距深渊。鲤鱼和我生活在两个截然不同的宇宙之中，从来不进入对方的世界，我们之间被水面这一薄薄的“栅栏”分隔开来。

    我曾想：在水底的鱼群中可能有一些鲤鱼“科学家”。我想这个鲤鱼“科学家”会对那些提出在睡莲之外还存在有另外一个平行世界的鱼冷嘲热讽。他们认为，唯一真实存在的事物就是鱼儿们看得见摸得着的。水池就是一切。水池之外看不见的世界没有科学意义。

    有一次，我遇到了一场暴雨。我注意到成千上万的小雨滴轰击在池水的表面。池水变得混乱，水中的睡莲在汹涌不息的水波冲刷下摇摆不定。在躲避风雨之时，我想弄清楚周围发生的一切将会以怎样的形式呈现在鲤鱼们的眼中。在它们看来，睡莲似乎是自己在运动，没有任何东西冲刷它们。因为就像我们看不见我们周围的空气和空间一样，鲤鱼们也看不见它们赖以生存的水，它们为睡莲自己能够运动而困惑不解。

    我想，鲤鱼“科学家们”将会聪明地杜撰某种虚构的东西——它被称为“力”，来掩盖自己的无知。由于不能理解在看不见的水面上存在的水波，它们将得出这样一个结论：睡莲之所以能够不被触摸而运动，是因为有一种看不见的神秘力在对它起作用。它们可能给这种错觉起一个高深莫测的名称（如超距作用，或没有任何接触睡莲即会运动的能力）。

    我曾想，如果在池水中抓出一个鲤鱼“科学家”，事情将会怎么样呢？放回池水之前，它可能随着我的查看而狂乱挣扎。那么别的鲤鱼又将怎样看待这件事呢？对于它们而言，这确实是一件可怖的事情。它们第一次意识到有一位鲤鱼“科学家”从它们的宇宙中消失了。就那么简简单单，没有留下任何踪迹。不管在它们的宇宙中怎么寻找，就是没有这条丢失的鲤鱼的踪影。然而，就那么几秒钟，当我把它放回池水之后，这位鲤鱼“科学家”便突然冒了出来。对于别的鲤鱼而言，这真是一个奇迹。

理解发明就是理解未来

    教育神圣的使命在于传承文明，教育是人类最伟大的创造。由于教育，人类个体可以分享漫长岁月里人类整体获得的经验与知识。然而我们经常忽视一个显而易见的事实：学校总是以过去的知识告诉人们如何应对未来的挑战，这种知识与未来的现实之间存在着时间上的差距。前人探索与创造的成果构成了教材的主要内容，这些成果受到当时环境条件和人类活动水平的制约，当它们成书的时候，世界已经发生了变化，最新的成就无法纳入其中。当学生在校园里学习它们的时候，世界又发生了变化，人们永远无法得到完全满足未来需求的知识。如果没有创造，知识只能帮助人们重复过去的道理，描述过去发生的事情。创造力才能使知识活化，为知识赋予灵魂，它是人类过去的经验与未来命运之间的桥梁。

    新知识不是演绎出来的，它是创造的产物。实际问题从来不会重复，人类经常面临从未出现过的难题，唯有创造性地运用知识才能解决它们。教育的本质，是一种以知识为载体塑造人格、培育创造才能的历程。创造是一种智慧，又是一种气质，它令世界充满生机，飘荡着诗意。

    创造是人类的一种特殊本能。以创造性的方式关注和参与世界事务，是人类内心深层的欲望和动力。发明家是生活在现实世界的理想主义者，他们常常有一种难以抑制的内心冲动，这种冲动激励他们去实现自己的目标，许多因素使他们一往无前，义无反顾。然而，发明家头脑中的观念不容易被社会接受，发明家不容易得到社会的支持，几乎所有的发明家都在逆境中奋斗，因为同时存在着许多不利于发明的因素：

    模仿容易，发明困难。因循人类活动的最小阻力原则，许多人乐意选择模仿；

    发明是一粒有可能带来丰收希望的种子，从播种到丰收需要经历漫长的过程。社会关注丰收，漠视过程。发明家的智慧、精力以及他能够驱遣的财富，常常不足以支持他走完漫长的全程，性急的企业家不愿意在发明家最需要帮助的时候投入。发明家常常难以度过最困难的时期，使许多优秀发明半途而废。发明家常常思考人类未来的事，市场只关注眼前的事。发明家经常在为明天做晚餐，今天没人享用。晚餐还没有做好，饭铺就已经关张。几乎所有的先进的技术，在第一次出现的时候都不怎么好用，因为还未及完善工艺和配套技术。由于企业家缺乏远见，消费者缺乏宽容，使许多重大的发明经常被拒之门外。发明是涉及科学、社会与人文的全方位活动，需要多种智慧和资源参与，许多发明家不是社会活动家，应对科学之外的问题常常感到力不从心。

    教育过分关注继承，不重视培育驾驭知识的能力。

    新技术发明的出现仰仗科学、依赖教育，然而更需要文化，需要鼓励探索、呵护发明的创新文化。如果把新技术发明比作美丽的红苹果，科学是长出红苹果的树，教育是培育这棵树的土壤和肥料，文化则是看不见的地下水、合适的温度和阳光。

（选自《大众科技报》有改动）

吴文俊的数学世界

    吴文俊小学时成绩平平，也没有显示出独特的数学才华，初中时数学甚至得过零分，高中时最喜欢的是物理而非数学，但他从小就对读书有浓厚兴趣，初中时国文成绩一直不错，尽管高三时物理得了满分，但教物理的赵贻经老师却看出了他的数学潜力，力荐他入数学系。正始中学决定，吴文俊必须报考数学系，才能得到每年一百块大洋的奖学金，加之他父母又不放心独子离开上海，吴文俊就进入了上海交大数学系，所谓“知之不如好之，好之不如乐之”，吴文俊向来是以兴趣为先导来读书的，因为他对物理有兴趣，甚至一度想要转系。是大三时教数学的武崇林老师帮助他摆脱了专业上的困惑，使他认识到数学的巨大魅力。

    1940年，吴文俊从交大毕业，先后在育英中学、培真中学担任数学教员，直到1946年见到了影响他一生的恩师陈省身，他才由一个普通的中学数学老师成为数学研究所的专业研究员。对于吴文俊的数学研究，他的学生高小山总结说：“吴先生做拓扑研究，一下子就能抓住核心问题，为代数拓扑学的兴起作出了影响深远的贡献。他从事机器定理证明也是这样，极其敏锐地看出了信息时代数学的发展趋势，他的研究受到中国古代数学的启发，汲取了中国传统数学的养分。使用吴先生的方法，几乎所有数学定理的证明，都可以由计算机来完成，从而让人类把精力放到更加宏观的层面上去思考问题。”

    对吴文俊来说，虽然最初选择数学是被动的，但综观其一生，数学已逐渐成为他生命的一部分。从事数学研究，吴文俊特别强调数学思维。他说：“要创新，就要独立思考，就不能总是跟着人家亦步亦趋，当然开始的时候参考借鉴也是必要的，牛顿就说过，他之所以获得成功，因为他站在巨人的肩膀上，才能看得远，所以不能忽略学习，可是除了学习之外，还要能够独立思考，这是创新的必要条件。现在摆在中国面前的是，数学就要靠下一代、下下代在创新方面取得巨大成功，中华民族才可以得到复兴。”吴文俊自己的经历就是很好的例子。他在数学上的一系列成就，特别是他运用机械化思想来考察数学，发现了数学的不同侧面，并建立了新的模式，这全得益于他的独辟蹊径。

    对我国的数学基础教育，吴文俊也颇有心得。我国中学生多次在国际奥数竞赛中获奖，被当作我国数学教育成功的证明，但吴文俊更赞同丘成桐的观点：“奥数应该是一种建立在兴趣之上的研究性、高层次学习，中国的奥数学习过分关注海量题目，直接与考试、竞赛挂钩，对系统学数学不利。作为基础学科，应着重引导学习的兴趣，不应当过分追求功利。”吴文俊同样清醒认识到：“竞赛获奖固然可贵，但也不能看得过重，因为它不能代表学生对数学的深度理解，也不能有效地训练数学思维。”他认为，数学教育更重要的是培养数学的思维方式。

    有人曾揶揄数学家迂腐，吴文俊不但不迂腐，而且兴趣广泛，内心充满童趣，他说：“我是个想怎样就怎样的人，想玩就玩，想工作了就会安安静静地工作，从不多想。”他喜欢看电影、读历史小说，也喜欢看围棋比赛。老伴说他“贪玩”，他却说：“读历史书籍、看历史影片，帮助了我的学术研究；看围棋比赛，更培养了我的全局观念和战略眼光。”

    吴文俊37岁时就获得了国家自然科学一等奖，四十多年后，他再次获得国家最高科技奖。如此长的学术生命，在数学界是非常罕见的。当记者提出疑问时，吴文俊反问道：“我为什么不能保持这么长的学术生命？”在他看来，学术生命是能够终生保持的，很多人做不到，那是他们自己的问题，应该自我反省。他特别强调研究数学要下扎实的功夫。他说：“外国许多数学家，尽管有的我非常佩服，可是我并不认同他们靠所谓巧思妙想研究数学的办法。应该根据客观实际具体分析，一切以事实为主。这是我主要的想法。”

（摘编自柯琳娟《吴文俊传》）

相关链接：①1974年，吴文俊转向中国数学史研究，从中得到启发，开创了具有中国传统数学特点的数学机械化之路。他提出的“吴方法”，继承和发扬了中国古代数学基于“计算”的传统，与通常基于逻辑的方法根本不同，首次实现了高效的几何定理自动证明。国际机器证明研究领域的权威人物S．穆尔说：“在吴文俊之前，机械化的几何定理证明处于黑暗时期，而吴的工作给整个领域带来光明。”（黄婷、邱德胜《数学大师：华罗庚、陈省身、吴文俊》）②一般说来，吴教授的工作，都是独辟蹊径，不袭前人，富有创造性的。（陈省身为吴文俊颁发杰出科学家奖时的评语）

    天文学并不是新开拓的科学，它的渊源可以追溯到人类的远古时期，我们从现代天文学的基本概念中很容易发现它的痕迹。也许在文字产生以前，人们就知道利用植物的生长和动物的行踪来判断季节，这种物候授时是早期农业生产所必需的，甚至到上一世纪50年代，中国一些少数民族还通行这种习俗。物候虽然与太阳运动有关，但由于气候变化多端，不同年份相同的物候特征常常错位几天甚至更多，物候授时比起后来的观象授时就要粗糙多了。观象授时，即以星象定季节。比如《尚书·尧典》记载，上古的人们以日出正东和初昏时鸟星位于南方子午线标志仲春，以日落正西和初昏时虚星位于南方子午线标志仲秋，等等。

当人们对天文规律有更多的了解，尤其是掌握了回归年长度以后，就能够预先推断季节和节气，古代历法便应运而生了。据史料记载，夏商时期肯定已有历法，只是因为文字记载含意不明，其内容还处于研究之中。春秋战国时期，流行过黄帝、颛顼、夏、商、周、鲁等六种历法。它们的回归年长度都是365.25日，但历元不同，岁首有异。

    从西汉到五代是古代天文学的发展、完善时期，出现了许多新的观测手段和计算方法。南北朝的姜岌以月食位置来准确推算太阳的位置，隋朝刘焯用等间距二次差内插法来处理日月运动的不均匀性。唐代一行的大衍历，显示了古代历法已完全成熟，它记载在《新唐书·历志》中，按内容分为七篇，其结构为后世历法所效仿。西汉天文学家落下闳以后，浑仪的功能随着环的增加而增加；到唐代李淳风时，已能用一架浑仪同时测出天体的赤道坐标、黄道坐标和白道坐标。除了不断提高天体测量精度外，天文官员们还特别留心记录奇异天象的发生，其实后者才是朝廷帝王更为关心的内容，所谓“天垂象，见吉凶”，把它看成上天给出的瑞象和凶象，并加以趋避。

    宋代和元代为古代天文学的鼎盛时期。这一时期颁行的历法最多，达25部，其中郭守敬等编制的授时历最为优秀，连续使用了360年，达到中国历法的巅峰；观测数据最精，许多历法的回归年长度和朔望月值已与现代理论值相差无几，在世界处于领先地位；大型仪器最多，其中苏颂的水运仪象台集观测、演示、报时于一身，是当时世界上最优秀的天文仪器；恒星观测最勤，平均不到20年一次。

    进入明代后，中国天文学开始停滞不前。这里有政治、经济等社会原因，也有天文学本身的原因。从天文学本身来看，首先，当时中国的天文仪器只能满足肉眼测量的极限，除非加上凹凸镜片，精度不会提高，而采用凹凸镜片的望远镜技术是在欧洲诞生的。其次，中国古代擅长代数计算，在解决天体位置与推算值弥合问题上只注意表象，不注意从几何结构进行理论探讨，与此相反，古希腊天文学则是侧重几何学的。对中国明清时代的天文学进行反思是痛苦的，但却有助于我们今天的发展。

（摘编自陈久金、杨怡《中国古代的天文与历法》）