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扎克伯格《宝宝的物理学》父母应该怎么读!

转载 2016-02-25 21:18:47

这些天,我们陆续收到了第一批“宝宝的物理学“绘本用户的反馈,有些父母自己看的很开心,有些宝宝自己不需要讲就翻的很High,有些家长已经开始动手给编辑部写心得参加我们的有奖活动,但也有家长看到自己也不了解的物理学知识开始发呆。

 

于是今天我们提供一份我们自己的“绘本教参”给大家,希望这些建议能对大家来给宝宝讲任何绘本都有帮助,对于物理学本身感兴趣的大家也可以以此了解一下量子科学和绘本的内容。

考虑自己孩子的年龄和特点

不同年龄的孩子理解能力不同,不同的性格的孩子爱好也不一样,因此同样的绘本每个父母都应该有自己不同的用法。比如人生前几个月的宝宝,他会更喜欢听到父母绘声绘色的讲解声音,而无所谓内容。这个时候这套绘本的作用更多的是让家长对读绘本更有兴趣,觉得读绘本很好玩。

 

对于更大一些的宝宝,他开始对颜色、图形感兴趣,这套绘本使用简单图形和大块颜色,对于1岁阶段的宝宝,可能会比复杂的相片或者绘画风格更让他感兴趣。这个时候家长可以在旁边进行简单的讲解,比如这是一个球、一个原子、一个手机、一束光等等,不需要担心宝宝的理解力,他能了解书上的是一个大象,也可以明白这是一个质子。

 

2-3岁以后,宝宝的逻辑体系已经初步建立,他可以开始理解图形背后的一些抽象的概念和关系。这个时候家长可以开始尝试讲解物理学的知识了。

 

宝宝能看懂量子物理 

我都不明白,孩子能看懂这套绘本?相反,量子物理学家,麻省理工的赛斯•劳埃德(Seth Lloyd)教授认为这是婴儿不可思议的能力之一:“虽然量子物理很多人没法理解,但新出生的婴儿恰恰是最能理解量子物理原理的人。”

 

对于成年人,就比如我们这些认为量子物理很难的父母,之所以很难理解量子物理,一方面如同朱清时院士说的“因为我们受经典物理的观念影响太深。”另一方面来自宏观世界日复一日的洗礼,我们习惯了物体不是在这里就是在那里,猫不是活着就是死了,上帝也不喜欢乱扔骰子。

 

因此我们对于量子物理所描述的微观世界有骨子里的怀疑和不信任。但小朋友还没有这样的积累,因此他们可以同时理解量子物理知识和经典物理学,对于他们来说光的波粒二象性和动画片里某只猪能变身一样好理解,反正都没见过。

 

分册讲解

对于很多父母来说,也需要重新理解这套绘本中的物理相关知识,即便是像我们这样理科毕业的,在大学的时候也没有接触过绘本中一些最新的物理学概念。我们介绍一下绘本中涉及到的知识。对于那些好奇心强大的宝宝,我们也可以回答他们更多的问题,拔高一下作为父母的伟岸形象。

 

这套绘本一共六本,物理学ABC,光学,牛顿力学,量子物理学,量子信息学和量子纠缠学。我们下面用话痨的模式说一下涉及到的一部分知识点。终于满足从中学开始的给各位老师写教参的梦想了!

 

牛顿力学是我们最熟悉的物理学部分,绘本中用一个球做例子来讲解牛顿三大定律,物体运动和力的关系。家长在这部分的讲解里也可以和实际事物挂钩,比如球在地上不去碰就不会动,碰到就会动,用的力越多球跑得就越快。积木碰一下会倒塌,球松手会掉在地上,则是地球给我们的引力。引力是存在于任何两个物体中间,我们感觉不到自己和对方的引力,是因为我们很小,我们能感觉到地球的引力,是因为地球非常大。太阳看上去很小,但实际上它比地球还要大很多,因此地球会被太阳的引力吸着绕着太阳转。苹果熟了就会因为引力从树上掉落在地上,传说中牛顿先生就是被苹果砸到才发现的引力。

 

每个宝宝对于这些故事的反馈都不一样,家长也可以根据自己的喜好把宝宝的问题引申到一些自己擅长和希望的方面,比如问宝宝既然有引力,为什么地球没有掉到太阳上而是围着转呢?然后用绳子拴着钥匙转圈来让孩子体会离心力。或者干脆跟他讲一下除了引力以外的另外三种世界上的力:强相互作用、弱相互作用以及原力,哦不对,是电磁力。放心,只有你讲不出来的,没有宝宝理解不了的。

 

光学的部分则讲解的是一些基础的光学理论,比如光的颜色、反射、折射、直线传播。这部分知识大家基本也都会记得,其实光学是比牛顿力学更适合跟动手操作结合起来的物理学知识,而且也更好看好玩。比如放一根筷子在玻璃杯中,宝宝可以看到筷子的“折断”;比如用手电可以看到光的直线传播。当然如果家里有三棱镜则可以玩更多的花样出来了。

 

当然如果你有闲情雅致,还可以继续跟宝宝聊一些更深入的光学概念,比如光的波粒二象性,好吧,这个我们自己可能也搞不清。但可以跟他聊一下光的波长,告诉他光是一种电磁波,和我们的手机信号、或者微波炉加热用的微波其实是一样的,只是波长的不一样。太阳光中也有我们看不见的部分,比如红外线,让宝宝感受一下太阳光的温度,这就是红外线的作用。也有紫外线,这会让我们的皮肤和眼睛受伤,所以夏天我们去海边玩的时候,要涂防晒霜,以及带好你的小墨镜。

 

物理学ABC这本书可能是整套书中最难的一部分了,因为它实际上涉及到了26个从A到Z物理学概念。如果写教参我们也会累死,对于那些自信的父母,这部分就可以完全的自由发挥了,每个字母都够讲一晚上的。对于物理学成绩不好的各位也不需要担心,将书中间每页的注释讲一遍也足够宝宝听的了。不要想靠一本书让宝宝变成物理学博士,但这本书可以让他对物理学更有兴趣。

 

相对于ABC,这套书的重点,三本量子科学绘本:量子物理学、量子信息学和量子纠缠学,其实反而更简单一些,因为每本其实只涉及到几个具体的物理学概念。

 

量子物理学这本书最开始讲解了原子的构成:质子、中子、电子,这部分大家比较明白。后面一部分则涉及到了量子的基本概念。这其实是量子科学和我们实际生活中默认的宏观概念最大的差别:不连续性。我们在日常生活中,认为一切都是连续的,能量或者其他物理概念的增加减少都可以画出一条连续的曲线出来。

 

但实际上并非如此:就跟物质细分到基本粒子就分不下去了一样,能量也是有基本单位,它的增长减少就像上下台阶,一阶就是一阶,不存在你上半个台阶或者1/3个的情况。这个台阶就是“量子”。就像绘本中所画的:电子在围绕原子核旋转的时候,轨道是规定的,不会像我们甩绳子一样长短随意。电子在这些固定的轨道中跃迁,就会对应吸收或者释放能量,既然轨道是固定的,那么对应吸收释放的能量也就是那么几个数值,这就是量子理论。

 

量子信息学是目前很流行的一个学科,将量子物理学应用到信息学的场景中。这个绘本的目的在于告诉我们量子科学的发展方向:将宏观和微观结合起来,比如用微观的量子技术来储存宏观的信息,一个分子就可以存储全世界所有手机里面的资讯。

 

但对于父母和孩子来说,这套绘本理解上的难度其实是在于“次方”这个概念。我们用一个量子位来储存2个数,一个拥有100个量子位的分子,可以存储多少呢?不是2*100=200个,而是2的100次方2^100,大概1后面30个零。大概是宇宙中恒星数量的一亿倍。

 

这个时候可以讲一下古老语言中那个在国际象棋棋牌上按照1、2、4、8、16这样放米粒,放满整个棋盘的米可以让全人类吃撑死的故事。或者拿手头的玩具让他理解次方的概念。就算他以后当不了物理学家或者数学家,起码要理解爱因斯坦的那句话“全宇宙最伟大的力量是复利”,不要跑去借高利贷就好。

 

量子纠缠学则涉及到最神秘的量子知识,如果用宏观的概念来解释,就是心灵感应了。两个明明在空间上没有联系的粒子,却可以通过纠缠现象实现联系,也就是我们梦想中的“超距感应”。爱因斯坦老爷爷曾经用这个作为证据来攻击量子理论,但后来的研究却证明这种纠缠是真的存在的。

 

这个绘本可能是6本中最话痨和纠结的一本,但它的核心是在表述,如何理解两个在不同地方的“纠缠”粒子是可以联系在一起的,就像被放入两个箱子的同色球。这也是最经典的理解量子纠缠的方法。

 

量子理论是现代物理的基础之一,也是未来新科学技术发展的最重要方向。计算机科学技术可能是我们这代人和上代人在生活方式和观念上最大的差别来源,那么我们的下一代会用什么技术把我们甩开呢?量子科技是候选项之一。是否能更好的理解微观世界的特性,也许是我们的孩子是否能更适应未来科技进步的关键。

因此,除了趣味和扎克伯格的相片外,让宝宝更“亲近物理学,才是我们推荐这套绘本给大家的最重要原因。


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