1、一名物理学家的教育历程【学习目标】1.培养筛选整合文章重要信息的能力,学会用结构分析法来快速阅读文章和梳理文章的主旨。2.理解加来道雄所说的怀疑精神、兴趣、毅力等基本精神品质对人成长的作用。3.感受科学家在探求真理中所表现出的人格魅力,激发探求未知世界的兴趣,养成良好的性格品质。【自主认知】一、知识链接1.作者简介加来道雄是当今高能物理和理论物理学中超弦理论的发明者之一。加来道雄博士是国际知名的理论物理学者与环境学者,他秉持着爱因斯坦的精神探寻“所有事物的原理”。他提出的“超弦理论”,虽然只是短短一个一英寸长的方程式,也许就是解开宇宙之谜的第一把钥匙。加来道雄博士是纽约市立大学的理论物理学教授
2、,著作多达九本,其中包括穿梭超时空:十度空间科学奇航以及Visions:How Science Will Revolutionize the 21st Century。他同时也是电视节目的常客,曾为“夜线”“赖利金脱口秀”与“六十分钟”的座上宾,更数度出现在美国公共电视(PBS)的纪录片中。此外,TLC、BBC、TechTV和SciFi Channel等频道都曾制作过加来道雄博士的专题报道。2.相关知识(1)统一场论根据现代物理学知识,将我们的宇宙结合起来的力有四种:引力、电磁力、强核力和弱核力。物理学家运用量子力学,已经把后三种力统一起来(华裔美国物理学家杨振宁和他的学生米尔斯提出杨米尔斯场
3、理论,解决了这一问题,被称为“标准模型”。但是这一理论因为计算繁复无比而让人头疼),但是引力仍然游离在外。爱因斯坦毕终生之力想寻求四种力的统一,建立一个大一统的理论,最终也没有实现。(2)高维空间现代理论物理学认为,统一四种力的前景,在于高维空间(如十维或更高)理论的确立。比如对于古人来讲,风暴是怎样产生的,风暴会袭击什么地方,什么时候袭来,什么时候结束,他们是一无所知的,因为他们生活在平坦的大地上,只能靠肉眼从近似于二维平面的角度来观察,即使有简单的预报,也都是靠经验来推测的。现在有了气象卫星,从太空这样的三维角度观察地球,在地面上看来神秘莫测的风暴被看得一清二楚,可以精准地预报风暴的动向。
4、同样,理论物理学家认为,传统的四维(空间三维加上时间)理论太“小”,不能解释宇宙中的四种力。当他们超越四维而在更高维(如十维或更高)中寻求统一这四种力时,就能得到一种简单、漂亮的解决模型(科学家认为宇宙应该是简单、和谐的)。高维空间理论认为,宇宙大爆炸后1043秒,十维宇宙分解成四维宇宙和六维宇宙,四维宇宙暴胀,经过近一百五十亿年,演变成今天我们生活的宇宙。大爆炸后1035秒,大统一力分开。但是高维空间理论很难在实验室中得到证实,因为要模拟当时的环境,需要的能量太大,根本无法做到,所以现在高维空间理论只能是“理论”。二、整体感知1.快速阅读课文,理清文章结构。2.文中“童年的两件趣事”是什么?
5、除了这两件趣事,作者还写了成长中的什么事例?三、自练自测1.给下列加点的字注音。杜撰()惊诧()令人目眩()鱼鳍()贪婪()撒手人寰()湮没()畏葸不前()刨根究底()2.解释下列词语。(1)五彩斑斓:(2)冷嘲热讽:(3)高深莫测:(4)微乎其微:(5)自鸣得意:(6)畏葸:3.给下列各组字注音、组词。四、质疑问难预习本文,你有什么问题?请写在下面。【合作探究】1.鲤鱼“科学家”对世界的认识是怎样的?2.作者想通过鲤鱼“科学家”对世界的认识说明什么?3.作者对爱因斯坦的未竟事业是怎样看待和怎样做的?4.作者建立实验室的事例,对我们现实生活有怎样的意义?【课堂练习】(一)基础知识积累1.下列词
6、语中加点字的注音全都正确的一项是()A.遐想(xi)怪诞(yn)踪迹(zn)斑斓(ln)B.杜撰(zhun)便利(pin)贪婪(ln)惊诧(ch)C.浩瀚(hn)畏葸(s)湮没(yn)人寰(hun)D.模糊(m)目眩(xun)可怖(b)炫耀(xun)2.下列词语字形全都正确的一项是()A.空暇瑕疵高深莫测困惑不解B.波澜谰言五采斑斓截然不同C.冲涮神密微乎其微冷嘲热讽D.漫游欣慰自明得意撒手人寰3.依次填入下列各句横线处的词语,恰当的一组是()(1)我感觉到的自然规律不再适合于这个冥冥世界。(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)如果我们的科学家发明像力这
7、样一些概念,那仅仅是因为他们不能用眼检验出充满于我们周围空间的不可看见的各种。A.熟习必须振动B.熟悉必需振动C.熟习必需震动D.熟悉必须震动4.下列各句中加点的成语,使用不恰当的一项是()A.我们自以为是地拒绝承认就在我们的宇宙跟前存在有别的平行宇宙或多维空间,而这些都超出了我们的理解力。B.我喜欢坐在距离鲤鱼仅仅几厘米的地方,然而,我们之间却如临深渊。C.他把头摇摇,自鸣得意,语调也随之变了,谦虚里流露出自满。D.为了这个理想,不要说五十几岁苍白头发了,就算五十几岁白了头发,他也在所不辞。5.下列各句没有语病的一项是()A.我蹲在那里的一个小池边,为五彩斑斓慢慢畅游在水底睡莲之中的鲤鱼所陶
8、醉。B.我对阿西莫夫的基地系列惊叹不已,书中超维空间旅行的发现导致了一个银河帝国的兴起。C.一些科学家鄙视更高维数世界,是因为他们不能在实验室里便利地验证它。D.睡莲之所以能够不被触摸而运动的原因,是因为有一种看不见的神秘力在对它起作用。(二)阅读下面的文字,完成第6-9题。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。我常常给自己提出一些只有小孩儿才问的傻乎乎的问题,比如水池中的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
9、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”。我想这些鲤鱼“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
10、。我注意到成千上万的小雨滴轰击在池水的表面。池水表面变得混乱,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
11、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。待神志镇定之后,这位鲤鱼“科学家”就会讲述一个真正令它们惊诧不已的传奇故事。它说:“突然之间,不知怎的我就被拉
12、出了咱们的宇宙(池水),投进了一个冥冥世界,那里有令人目眩的强光和我从未见过的奇形怪状的物体。最奇怪的是那个抓住我的生物竟然一点儿也不像鱼。更使我震惊的是,无论如何也看不到它的鳍,但是没有鳍它还是能够运动。我感觉到熟悉的自然规律不再适合于这个冥冥世界。随后,我发现自己突然又被扔回了咱们的世界。”(当然,这个到宇宙之外一游的故事对于鲤鱼是怪诞的,大多数鱼都认为这完全是胡说八道。)我常想,我们就像自鸣得意地在池中游动的鲤鱼。我们的一生就在我们自己的“池子”里度过,以为我们宇宙只包含那些看得见摸得着的事物。就像鲤鱼一样,我们认为宇宙之中只包含有熟悉可见的东西。我们自以为是地拒绝承认就在我们的宇宙跟前
13、存在有别的平行宇宙或多维空间,而这些都超出了我们的理解力。如果我们的科学家发明像力这样一些概念,那仅仅是因为他们不能用眼检验出充满于我们周围空间的不可看见的各种振动。一些科学家鄙视更高维数世界的说法,是因为他们不能在实验室里便利地验证它。此后,我一直对存在高维世界的可能极感兴趣。像许多孩子一样,我贪婪地阅读这样一类历险故事,其中讲述的是时间旅行者进入别的多维空间,探索我们看不见的平行宇宙,在那里能很容易使通常的物理定律不再起作用。我长大后想知道,在百慕大三角神秘消失的船只是不是进入了一个空间漏洞,我对阿西莫夫的基地系列惊叹不已,书中超维空间旅行的发现导致了一个银河帝国的兴起。6.依据“我”的揣
14、测,水池中鲤鱼是怎样观察、认识它们周围的世界的?请结合本文概括一下。7.对文中画线的句子的含意应如何理解?请结合语境进行简析。如果我们的科学家发明像力这样一些概念,那仅仅是因为他们不能用眼检验出充满于我们周围空间的不可看见的各种振动。8.有人认为第三段末“栅栏”这个喻体翻译得不大合适,你认为是否合适?为什么?9.“鲤鱼世界的幻想”有怎样的教育或借鉴意义?请结合文本进行分析。(三)阅读下面的文字,完成第10-13题。大科学家的失误门捷列夫的黑点门捷列夫的元素周期律是化学领域里的一项革命性发现。以后门捷列夫也曾想进一步弄清元素的性质随原子量增加呈周期性变化的原因,但是由于他的思想未能从元素不能转化
15、、原子不可分割等形而上学传统观念的束缚中解脱出来,因而到十九世纪末人们发现了放射性元素和电子的存在,为揭开原子从量变到质变内幕提供了新的实验依据之时,他不仅不能利用这些新的科学实验成果进一步发展他的周期律学说,相反,却极力否认原子的复杂性和电子的客观存在,竭尽全力去进行反对。他说,承认电子存在不但“没有多大用处”“反而只会使事情复杂化”“丝毫不能澄清事实”。放射性的发现明明表明元素是可以转化的,他却说“我们应当不再相信我们已知的单质的复杂性”“应当消除任何相信我们已知单质复杂性的痕迹”。并宣布“关于元素不能转化的概念特别重要”“是整个世界观的基础”。然而化学家们正是在十九世纪末放射性元素和电子
16、等一系列伟大发现的基础上,一步步揭示出了元素周期律的本质,扬弃了门捷列夫的原子不可分和元素不可转化的陈旧观念,根据门捷列夫元素周期律的合理内核,制定出了新的元素周期律。在门捷列夫元素周期律基础上诞生的元素周期律新理论,比门捷列夫的理论更具有真理性。它揭示了元素在周期表中的排列顺序是按原子中的质子数排列的。随着原子序数的增加,原子的质子数增加,这时一般地说中子数也增加。质子数和中子数合起来表现为原子量的增加。但实践证明,并不是有多少种元素就有多少种原子。一种元素中有含中子数多的同位素,也有含中子数少的同位素。元素的原子量是同位素的平均数。这里的所谓质子数,就是原子核外围的电子数,也就是原子核的电
17、荷数,即原子序数,从而,解决了门捷列夫解决不了的问题。但这些探索元素周期律后来获得的成果,都被门捷列夫在反对放射性元素发现和电子存在中丧失了。因循守旧,就这样使大化学家门捷列夫,为我们留下了有益的启示。10.造成门捷列夫失误的原因是什么?11.门捷列夫的错误观念具体表现在什么地方?12.试在第三段横线处填上适当的句子,使之与上下文衔接起来。13.结合文意,谈谈门捷列夫的失误给了你怎样的启示。(四)语言运用14.下面是一篇科技论文的摘要,根据其内容提取四个关键词。本文针对直接法和二步法合成聚乳酸的共性,从单体纯度、催化剂选择到共沸脱水、微波辅助、超临界流体介质,以及到固相聚合、反应挤出、扩链等各
18、个方面,对近年来聚乳酸合成研究的新进展进行了综述,指出各种新方法、新技术的复合应用是提高聚乳酸分子量、降低其成本的关键。【参考答案】【自主认知】整体感知1.全文可分为三部分:第一部分(第1段):全文总纲,点明后面的写作内容。第二部分(第2-11段):主要叙述作者对鲤鱼世界的遐想。第三部分(第12-18段):主要介绍了作者对爱因斯坦未竟事业的向往。2.“童年的两件趣事”:鲤鱼世界的幻想,爱因斯坦故事。作者还写了成长中建立实验室的事例。自练自测1.zhunchxunqlnhunynmxpo2.(1)形容色彩繁多艳丽,十分好看。(2)尖刻地嘲笑和讥讽。(3)水平高,程度深(多指学问、技术)。(4)形
19、容非常小或非常少。(5)自己表示很得意(多含贬义)。(6)畏惧。3.【合作探究】1.(1)“水池之外看不见的世界没有科学意义。”(2)“它们为睡莲自己能够运动而困惑不解”它们以神秘的“力”来掩盖自己的无知。(3)鲤鱼“科学家”的“消失”和“重现”它们认为是“奇迹”,是“可怖的事情”,而不肯去探究原因。(4)鲤鱼“科学家”的“传奇故事”,真实地证明了另一个世界的存在,而它们却认为“胡说八道”,荒谬绝伦,违背它们的“自然规律”。2.说明“自以为是”的人类和鲤鱼“科学家”有相似之处。(1)人类“一生就在我们自己的池子里度过”,只要“超出了我们的理解力”的自然存在,他们就“拒绝承认”。(2)“科学家发
20、明像力这样一些概念”,是因为他们只愿意承认“那些看得见摸得着的事物”,不肯改变思考问题的方式。(3)“不能在实验室里便利地验证”的理论,他们就加以“鄙视”,表现出思想上的保守和固执。3.首先,作者接触到爱因斯坦的“未竟事业”,激发了他的探究兴趣。其次他把爱因斯坦的理论当成一个“侦探故事”来阅读、探究,并且“我决定要对这一秘密刨根究底”。再次,高中时代,本应“在棒球场或篮球场玩耍”,享受青春年华,但作者却“找遍周边地区大量的电子仓库,装配必需的硬件设备”,在“学校的足球场中缠绕22英里长的铜线”,自己动手建设实验室,验证爱因斯坦理论,探究反物质。4.科学是建立在基础实验之上的,科学理论要经过实验
21、的检验才能得到论证。实验不是简单的操作,要有理论指导,要有实验设计,要有策划组织能力,要有耐力和恒心等等,考验能检验实验者的综合能力。而我们当前存在的问题是,重视理论,轻视基础实验,表现为动手能力和实践能力差,思想浮躁,急功近利。对教育而言,重知识、轻能力的现象很普遍。这些都是一名理论物理学家重视实验给我们的启迪。【课堂练习】1.D【解析】A项,“诞”应读dn;B项,“便”应读bin;C项,“葸”应读x。2.A【解析】B项,采彩;C项,涮刷,密秘;D项,明鸣。3.B【解析】熟习:(对某种技术、学问)掌握得很熟练,了解得很深刻。熟悉:清楚地了解。如情况很熟悉。必须:副词,表示必要,可修饰动词、形
22、容词。如,学习必须努力。必需:一定要有的、不可缺的。如,生活必需品。振动:物体沿直线或曲线并经过其平衡位置所作的往复运动。震动:受外力影响而颤动(重大的事件、消息等),引起强烈反响。4.B【解析】B项中“如临深渊”,比喻谨慎戒惧。应该用“如距深渊”,说二者相距极远,难以沟通。本句犯了“望文生义”的毛病。5.B【解析】A项,语序不当,应该把“五彩斑斓”放在“睡莲之中”后面;C项应在“更高维数世界”后补上“的说法”,作“鄙视”的宾语;D项句式杂糅,可将“的原因”删去,改为“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”。6.(1)鲤鱼只模糊地意识到存在另一个外部世界。(2)
23、鲤鱼“科学家”认为水池之外看不见的世界没有科学意义。(3)它们为睡莲自己能够运动而困惑不解,揣测有神秘力在对它起作用。(4)对一位鲤鱼“科学家”的消失和重现,鲤鱼们认为是“奇迹”而又“可怖”,认为它说有另一个世界的说法是胡扯。7.(1)我们的科学家知道我们周围空间确实充满了各种振动,但是不能用眼看到,于是发明了力这个概念。(2)但对于可能存在的更高维数的世界却自以为是地拒绝承认,且鄙视这种说法。8.合适。因为“栅栏”是分开两个空间的东西,而“水面”就分开了两个世界,两者有相似点;作为比喻,本体喻体有这样的相似点就合适。(如答“不合适”,能言之成理,也可以)9.(1)要有想象力:作者对鲤鱼生活展
24、开想象,进而认识到人类观察空间的局限性和存在高维空间的可能。(2)要有乐趣:由鲤鱼空间到人类、自然空间,作者始终兴趣盎然;科学研究首先得有兴趣,有兴趣才能使人充满激情,乐此不疲。(3)钻研探求精神:认准的研究方向就要做深入的钻研探求。10.(1)形而上学传统观念的束缚使他思想僵化守旧,他把元素不能转化的概念当成了整个世界观的基础。(2)他没有充分利用新的科学实验成果去解决他曾想弄清楚的问题。11.(1)他否认原子的复杂性和电子的客观存在;(2)他否认元素是可以转化的;(3)他认为原子是不可分的。12.在探索元素周期律奥秘的前进道路上走向了倒退丧失了应该根据新的科学实验成果发展元素周期律的良机13.(1)门捷列夫的最大失误就是因循守旧,不能突破旧有的传统观念来思考问题,致使错失了科学上再向前迈进一步的大好良机。(2)这启示我们,在思想上,什么时候都不要保守,即使你已经取得了相当大的成就。(3)人类对世界的认识是不断深入的,新的思想新的成果出现时,不要抱拒绝态度,要有虚心学习的精神,最起码要有宽容的态度。14.聚乳酸合成新进展复合应用
