謝上才校长课堂:学问与问学

近日來為准备参加本年度独中科学營的同学讲解科学營独一无二的”与大師对谈” 环节。

众所周知,物理学是有促进人类思想文化的功能。物理学也是一门重要的基础科学,同时也是当代技术发展最主要的源泉。全世界科技发展迅速,许许多多重大科技领域发明如智慧手机,GPS, 互联网,云端运算,人工智慧(AI)等快速崛起,改变了我们日常生活。

為何物理学能取得如此辉煌成就?

物理学研究强调独立思考,创意思维,仔细分析实验结果,注意不寻常的数据,深入观察自然现象及追查造成这些现象的基理。任何复杂事物都有主次的条件及矛盾。物理学家可以非常巧妙地先突出主要矛盾并暂時除去次要矛盾用构建“模型”方法來研究某些复杂的事物。如构建原子模型(Bohr’s Model of the Hydrogen Atom),太阳表面及黑洞是附合黑体輻射规律(Black Body Radiation),原子核用帶电液滴模型(Liquid-Drop Model)來说明裂变(nuclear fission)现象。

所有事物都有其复杂性,而在逐步探索事物本质及物理规律性時,提出Insightful问题是关键:物理学的发展是一个曲折的过程,一个新思想新理论诞生都伴随着不同学术观点和不同学派的激烈爭论。因循守旧,墨守成规,迷信权威,不允许爭辯是不能有创造性的成就的。

牛顿曾经问过為什么萍果从树上掉下来,月亮为何又不会掉下来呢?这就帶來Newton’s Law of Gravitation。我们想问问:黑洞真的是黑的吗?黑洞是洞嗎?愛因斯旦16岁時曾问: 假如一个人能夠以光的速度和光波一起跑,会看到什么现象?至到26岁時才提出“狭义相对论”并导出著名的盾能关系式E=mc2,並提出光速是物质运动速度,信号或能量传播的极限。因此引伸出高速旅行可以長寿(The Relativity of Time)。高速运动的物体会缩短(The Relativity of Length)等新的時空观念。我们介绍这些物理学家的故事是要展示每一项科技发现或发明都不只依靠个别天才科学家的才资而是无数科技工作者集体辛勤勞动的结晶。就如发现上帝的粒子(Higg’s Boson) 的实验室LHC (Large Hadron Collider)是集合了三千多名科学家的工作组在多年的竞争与協作,集体劳动下成果。如果每一位科学家都提出一个Insightful Problem Statement, 那么发现上帝粒子的基本條件是科学家们首先至少须要提出三千條高素质的问题!

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