心灵札记-一位青年学子对于科学的感悟

时间:2024.4.7

关于理科学习

对于怎样把学习做好,我真的不敢说太多,一直以为自己做的还远远不够。仅仅是最近的一些想法。

初中三年在一个很快乐的环境中学习,一个最贴近素质教育的私立中学。在这里学习的不是知识,而是理念。是良好的态度,而不是训练。不是严格的你推我赶,而是相互体谅的一如既往的深情。在这里,不是老师教什么而学什么,而是你想学什么,就有老师教你什么。在这里根本就不知道什么是应试,到了高中这个词才频频出现在脑海里。

学习不是以老师为主体,应该是以学生为主体。这句话几乎所有的老师都说过,但是做的却千差万别。按照所谓的大纲去教学,设置范围来达到所谓的教育目的,这是完全不可取的。这样的话,所谓的素质教育根本就是一纸空文。 中国人习惯于只学习一些形而下的做法,根本就不去理会一些形而上的精神。真正的学习不是一个学习知识的过程,而是一个感悟的过程。有了感悟,学习能力就会进步的很快,效率就会逐渐提高。从理念上学习,才会使一个人经久不衰,才能够领悟知识。作为学生说“用知识”、“操作知识”,是不可取的。因为知识是无形的,当知识的不完备时候而去应用,无疑会造成理念上的缺失。对于科学来说,当知识不完备而去应用的话,无疑会造成严重的后果。对于教育来说,或许应试成绩有了可观的提高,但是失去了感悟知识与自我发展的良好态度,一味的模仿和崇拜,就注定不会使一个人达到理想的程度。

关于理科学习,大致可分为三个过程,

感性认识—————————真实感悟——————知识

知识是学习的最高境界。为什么阅读了课文,进行了思考,也可以解决教材中的问题,但是到了检验的时候,总是有很大的漏洞,或者需要长时间的不断地加深对这些知识的重复。这是由于在获取知识的时候,经过的三个阶段并没有形成完整而坚实的经验。也就是说太急于获取知识,忽略了前两个过程,而丧失了大部分经验。这部分的经验需要有足够长的时间去保证。

感性认识是一个人对于一门学科或者一个课题的初步轮廓的形成。对于这个课题探究目的和主要探究方法。这需要大量的资料或者文献去逐渐摸索,增加对这些主要问题的思考,进而摸索出一套方法论。真实感悟是一个艰难的过程,是对于具体理论与问题的逻辑思考,经过长期的感悟,不断地提高对一个课题的深入认识,以达到对问题及对于整个学科或课题的完全认知,最后获取到可贵的知识。这三个过程可以交叉,但是前两点是不会变的旋律。当然这样的话,就在一定程度上淡化了知识,经验的获取方法显得尤为重要。毕竟现在所知道的知识在未来看来都是已经过时的旧知识。这样才是我们的目的。

可惜的是,几乎所有的中国学生都没有这样做,或者说就没有机会做到这一点,自从所谓的大纲改革之后,以能力为本,我们的学生是怎样学习的?大致分为四个过程:

获取知识——刻苦钻研————应用——————知识

这就是新世纪以来,典型的中国式学习方法,直接获取知识,然后以提高解决问题的能力为名,进行大规模的练习,进而对知识进行记忆,逐步形成经验,再利用这些经验进行问题的分析,应用到实践中去,进一步强化知识的获取。 这种方式存在着致命的缺点,但其顺应了中国人从古到今的实用思想。以中国的数学为例,大力发展以应用为目的的算法,在中国人的手里,数学没那么抽象,利用一种实用化的算术或者代数更好的解决实际问题,而忽略了一些重要的逻辑方法、延展性和发展性。致使中国数学远离世界数学发展的主流。其他的科学也同样如此。

那么到底怎么样做才能避免?怎样改变自身来适应,来达到理想的高度??

其实想说的是,真正的关系、真正的矛盾被搞清楚之后,作为学习主体的我们才能处变不惊,游刃有余,这不仅需要勇气,更需要智慧。

2013.02

关于教科书

首先是一段引用的话:

我知道一位非常年轻的大学生,他的高考物理成绩几乎是满分,但是在兴高采烈地去大学报到的旅途上,他却一直在苦苦思索一个问题:为什么人从轮船和火车上跳起来时,仍能落回原处,而轮船或火车在他跳离的这段时间中居然并没有从他脚底下溜走一段距离。可怜的孩子,他在轮船上试了好几次,情况都差不多,轮船一点儿也没有溜走的意思。后来他突然想起,地球时时刻刻都在转动,而且转速极大,也没有发生过跳起来落不会原地的事情,这是怎么回事呢?想着想着,高分的大学生睡着了。后来他读到一本有关的科学史书,懂得了牛顿第一定律的真实含义,他才恍然大悟,痛骂自己的愚昧无知。

---------《科学的历程》 吴国胜 这位年轻的大学生就是吴国胜教授本人,重读这句话时也让我有了思考,需要把自己的一些经历和感受写下来。

首先触发自己神经的是这样一段话:

单就科学本身而言,它不仅外化为工艺,流程,技术及其产物等器物形态,直接表现为概念,定律和理论等知识形态,更深蕴于其特有的方法思想,观念,方法等精神形态之中。没有人怀疑,我们通过阅读今天的教科书就可以方便的学到科学经典著作中的科学知识,而且由于科学的进步,我们从现代教科书上所学的知识甚至比经典著作中的更完善。但是,教科书所提供的只是结晶状态的凝固

只是,而科学本身是历史的,创造的,流动的,在这历史,创造和流动之中,一些东西蒸发了,一些东西沉淀了,只有科学思想,科学观念和科学方法保持着永恒的活力。

--------任定成: 那问题来了,我们的教科书能否达到这种要求,使我们的学生能够真正的了解自己所学的科学知识,达到真正的提升学生的科学素养,以至于学习水平,研究能力?

我的答案是不能。我以物理为例。

对于当今的物理学教材(我个人所用到的),个人认为最好的几本是《费恩曼物理学讲义》,《外星人学物理》(匈牙利普通高中实验教科书)。

《费恩曼物理学讲义》阐述的基本概念,基本定理,基本方法,上面非常 到位,完全是一个内行人在那里讲,可以说有这本书就无需一个物理教师了,因为这几本就是由费恩曼的讲课录音编制而成的。可以说很生动,读起来来津津有味。完全达到了费恩曼的目的。我曾经受到过很大启发。但是费恩曼也承认,是在第2卷他说道:

我们所采取的途径与历史的途径完全相反,人们在后一途径中通过实验获得知识,依靠试验发展科学。但物理学这一学科在过去的200年间是由一些非常有创造才能的人发展起来的,而当我们仅以有限的时间去获取知识时,就不可能涉及他们曾经做过的大部分事情,可惜,在这些讲课中可能会丢失之一就是这个历史的,实验的发展方面。

这也是这部书的缺憾,但是也是致命的缺点,我们的学生如果仅仅学习它,那么就缺少了了解物理作为中心学科或独特科学的最基本的特点。就不能够为向更加深入的学习提供必要的引导,甚至会对以后的学习和研究工作产生负面影响。那么对于《外星人学物理》(匈牙利普通高中实验教科书),这几部书也有同样的弊端,虽然这些本书有着大量生动地实例,模型以及研究方法,能让一个学生达到充分学习,能大大提高物理素养,培养物理兴趣。

我国的中学物理教材尤其是04年审定通过的人民教育出版社的物理教材,现今仍在使用,这部教材影响较大,编著也较为全面深刻。兼顾了上面教材所无法达到的对于历史的,实验的发展方面和基本概念的阐述方面。但是对于我们的中学教师而言,基本上都不注重基本概念的讲解,和对于历史的,实验的发展方面的阐述。教材也基本上是被置若罔闻。这里的原因就在于缺少一种理念,是一些形而上的东西。我们的教材的导论工作做的很好,但缺少了导论之后的后续工作,同学们却没把它当做导论。

关于教科书,我们要想达到我们理想的高度。几乎是不可能的,因为太多的篇幅需要占,太多的链接与阅读材料。

那么教科书应该是什么样子的?

1:在做好导论工作的同时,注重基本概念,定理,方法的阐述方面。 2:还有一系列的参考书目及人名索引,几乎每套理论,每节课都要涉及,这还需要教师们的配合。

3:同时教材还应该提出来大量有意义的基础引导问题和思考问题。 4: 剩下的就是我们同学们的刻苦钻研。做好总结及交流学习感受。这些都要在教材的引导下及阅读材料下完成。以免由于任务量大而导致学生的身心健康受到影响。有伸缩度及可操作性。

5:教材还应重复地加强对这种方式或者说这种理念的阐述。

6:加强对一些理论的客观看法,强调一些理论的不完善性及不足之处。多增加一些:可能正确,还没定论。。。还有进一步思考等等字样。

7:强化对科学哲学的渗透。

首先列举这几条,也基本上是一些思想的阐述,也只是提出来的一些建议,当然了,当今世界科学日新月异,教材的建设还是需要紧跟科学步伐,随科学的发展而改进,因此这是一项持久而艰巨的工作,需要学生,教师,编者共同的努力。

2013.06

理论物理学家研究的特点与精神

这种特点是长期积累的,代代相传的那种精神。几乎没有独创的精神。仅仅是从前辈们的经验的归纳与经验分析提炼出来的。我们任何一个人都可能从任意一本或几本传世的著作可以了解到。

(在这一方面,我们中国人可以很好的受益。由于近一百多年来,尤其是近几十年来,中国的科技翻译界取得了很大的成就,翻译书籍的数量和质量逐年提升。还有一大批的具有高深知识和眼光的翻译工作者,像李醒民先生,任定成先生,革戈先生,许良英先生,洪定国先生,等等。不仅眼光独特而深邃,评论客观而公正,而且拥有崇高的职业精神和道德精神。我们从字里行间就可以看出出来)

第一段的自己的想法今天在看书的过程中发现了一句类似的句子:“世世代代的科学经验以及作为总背景的无数个世纪以来人类的共同经验,已为寻求这些因果性定律提供了相当定型的方法。”(《现代物理学中的因果性与机遇》 ----- David Bohm)。

这种所谓定型的方法有很多种说法,但无论哪种方法其效果是一定的。也就是:寻求更深层次的正确的理论来代替先前的理论,但必须是建立在旧理论的基础之上。同时给出新的预言。

下面给出我获取这种方法的经验:

可能有时你会发现在我们学习的理论中,真正是知识的并不多,而大多数是别人的评论。比如说:相对论是物理学的一大变革,它深刻的影响了人类的时空观,思想观。这句话看似平淡,要懂得这句话,需要不懈地学习了解关于古典物理学的知识,还有相对论的知识,同时还要了解以前的时空观是什么样的,那相对论的时空观是什么样子的。我和几个同学探讨了狭义相对论的核心方程之后,我们才恍然大悟。这样确实是这样。这句评论一点也没错。

从这里就可以看出,这些个评论其实是很有用的,正确的还可以,如果是

错误的呢?我们在不了解之前是不知道的,只有通过我们个人的努力还有具有批判的眼光才能得到至少是可靠的知识。这种得来的知识同时也是可贵的。

我发现我们的教材上基本上到处是这种评论,才书的开头一直到结尾。有些部分读着很反感,或许是因为没讲清楚,或许是片面之词。前者会更多一点。毕竟作为一本教材,编者是花费很大精神的,也是不停的换版本,改动。但是我们的物理教材根本没提到理论物理的方法和一些措施。可能的原因如下: 1:这种方法虽说是普遍的,但在不同的人的身上还是存在差异的。

2:即使有心的物理学家写了出来这种方法,我们要了解也是需要深入思考的,这就是需要我们自己去领悟。

3:这种方法往往是在学习和深入思考的细节之处,隐含在字里行间中的,发现了这种细节才能领悟到这种特点。

比如说物理理论中最吸引我的是Louis de Broglie的相位波理论,但大多数人所知道的仅仅是他的波粒二重性和德布罗意波长与动量公式,殊不知这些都是相位波理论的思想或推论。可能现在的物理学界已经没多少人知道相位波理论,因为这早已经成为了文献。但相位波理论的建立却是给出了理论物理的方法的很好素材。

并且我也相信,大多数的物理学家都是通过这种方法找到这种理论物理研究的特点与精神的。 2013.07

关于公众的科学观

公众的科学观的形成,大部分来自于媒体。还有学生时代学习的科学知识,技能和初等的一些方法。

现在的媒体已经背离了自己发展的初衷。成为了教育的替罪羊,成为一些个政府故意欺骗公众的工具。

媒体发展的初衷是给足不出户的人们了解世界,认识世界,改变世界提供一个好的媒介,同时给予教育大众的功能,促使真善美的流传。

这里的媒体指的是电脑,电视,手机,报纸,杂志等一系列传播信息,共享信息的媒介。现今的媒体的力量之强大,发展之迅猛令人惊叹。同时它的负面影响也愈来愈大。(当然我们不能否认它积极的一面。)

尤其是近年来网络的普及和发展,我们不可避免的同它们打交道。也不可避免的拥有这些工具。恰恰是由于这些信息量的巨大,信息的可选择性,使我们可以随意的放纵自己,网络就是利用“ 任何人都能在里面找到自己的位置,并且在自己的位置上享受时光”的便利,才使得公众愿意把时间与金钱放到这上边,然后为了进一步扩大利益,不断地给公众制造一种优越的气氛,进而使公众更加沉迷。公众的科学观也就在无形之中被影响了,进而产生了许多观念上的错误。

下面的一段话是转自中文维基百科:

伪科学:数量庞大的民间学说,例如一整批以科幻小说为基础的幻想学说、科普及神学天体物理,通常的特征是理论自身不自洽。例如,“星际之门虫洞物理”,“星际之门”当中的“虫洞物理”与现实研究中的“虫洞物理”差距非常

地大,而目前现实中的“虫洞物理”,实际也并未被列入合格的天体物理理论,实际的“虫洞物理”认为“虫洞”的大小如果小于一光年,则无任何可能传送任何物质进行太空旅行,“星际之门虫洞物理”与此差距极大,而开启虫洞颈部的维持能量是“负能量”,“星际之门虫洞物理”却是使用“正能量”来维持,“量子虫洞”是采用“虚粒子对相互作用”来维持“量子虫洞”的恒稳态,能够穿透“量子虫洞”的只有超流体,而“星际之门虫洞物理”却是什么物质都可以传送。事实上两者的说法都没有经过检验。

未经检验的假说:例如,“人造月球假说”及“平行宇宙”与一整批与霍金宣称有关的说法。由于通俗易懂、貌似合理,检验方法却需要耗费大量金钱,因而大批未经检验的假说在民间流传,被误认为已经检验的正统科学,透过大众文化传播,成为非专业信徒型学科。目前有大量的天体物理理论是处于并未求证而被广泛流传的,最著名的误解之一即为“黑洞已经验证存在”,实际上是完全错误的科普误导。会发生这种情形的根源多数出于领域当中的大师或名人之说,由于大众文化出于经济动力对于“宣传性造星”有需求,因此将大师或名人未经检验的假说断章取义地进行强力宣传,而事后却发现假说根本尚未经过检验。

在霍金的那一篇公众的科学观中提到这样一句话:”如果在一本科普书中多写一个公式,那么这本书的销量就会减少一半”。霍金是非常明白这一点的,因此在他的科普著作中只有一个公式。迎合了公众的口味。从而确保了他的著作畅销全球。从而令他一举成名,因此在公众的眼里他是当代最伟大的物理学家,科学家。不信的话,在百度百科上只要输入“霍金”二字,就会有那样的画面 我不明白的一点是,这个人是因为什么,能给他推上这么高的荣誉。是大家真的知道他的科学贡献,还是因为他对疾病的顽强,还是他的畅销科普书籍。(在搞知识传播的工作时,必须要列举参考文献,特别是专业人士的著作。但是事实却不是这样,许多的百科,一些科普网站,都没有索引或者参考文献,有的也是一些媒体的相互传说。这样造成的后果的负面影响是很大的)

其实在物理学界,霍金这个名字,仅仅是一位普通的物理学家的名字。这就解释了他为什么没有获得诺贝尔物理学奖的原因。我个人只知道对于他的贡献,他所预言的黑洞辐射得到了证明。除此之外,还有什么被物理学界所公认的,几乎没有。现在的霍金是一个大富翁,世界上知名的人物。他身残志坚我们没有理由不去敬佩。

但是在当今世界上,有多少科学大师们为公众所不知,他们的贡献是望尘莫及的。有一个英国数学家叫 安德鲁 怀尔斯,他从上个世纪八十年代到九十年代用了近十年的时间,几乎与世隔绝的研究,终于在19xx年完成了近三百多年来从未被证明过的费马大定理。这样的工作是前所未有的。然而这样的一个伟人,却不被公众所知。他为人的低调令人敬佩。而发展出弱电理论的卓越的物理学家们格拉肖等人,也同样如此。

同时还有很多像他这一类伟人在默默付出:像俄罗斯几何学家佩雷尔曼在20xx年证明了近一百多年未被证明的庞加莱猜想。但这位大师至今也过着与世隔绝的生活。拒绝了几百万美金的奖金。每天人们只是见着他从牛奶场拿牛奶,去买一些廉价的面包,穿着有点破旧的大衣,依然过着清贫的生活。据说是靠着他妈妈的微薄的退休金过日子。

以上就有我们树立正确的科学观的方法以及原则。这样的工作需要有人去

澄清和普及。

2013.08

能死在方程面前

是我毕生的目标。

本来这篇文章是阐述什么是科学的精神,以及如何达到,或者说如何具有这种精神。我开始引用了很多有才华的科学家关于这方面的叙述,那些叙述很到位,能很好地揭示这些东西。在这里,我只引用爱因斯坦的一段话:

凡是有强烈愿望想搞研究的人,一定会发现他自己所要走的道路。建议是很难有什么帮助的,只有一个人自己的榜样和对人的激励支持才能有所帮助。

就以这样的话语结尾,也是很明确的:

能死在方程面前,是我毕生的目标。

目前我们理学会只有两名成员,欢迎全国青年朋友们交流物理,数学等问题,尤其是那些对于数学与物理有强烈兴趣并且不会为环境所限制的青年朋友们,联系我们的邮箱地址是969376748@qq.com

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