太空授课不仅仅是做了5个实验
(2013-06-21 14:13:14)不止一次听人提及过伽利略于1590年在比萨斜塔上做过的一个非常著名的实验。那一年,给物理学带来划时代突破的物理学家伽利略登上比萨斜塔,将两个重量不一的铁球同时扔下。当两个铁球同时着地的时候,一个在物理学领域“盘踞”了1900年的错误结论、亚里士多德关于“物体下落速度和重量成比例”的学说,被纠正了。如果将这个著名实验中的一个铁球置换成一根羽毛,按照伽利略根据这个实验得出的自由落地原理,铁球和羽毛将同时落地——向我提及伽利略这个著名实验的虽不是同一个人,但是,他们的疑惑却是相同的:从比萨斜塔顶端同时落下的一根羽毛和一个铁球,就是排除了空气阻力,也不可能同时落地呵?
如果我们带着对物理学原理的种种疑虑进入到物理学的学习中,经典力学、理论力学等等由物理学大师从生活中总结出来的物理学原理,就会变成死知识。当我们的孩子只是把物理学当做印在纸上的死气沉沉的公式、定律的话,他们的学习热情不会高涨、学习起来主动性也不会很强,也就不是出人意表的事了。
好在,制造一个真空的实验空间在今天已不是难事,相信眼见为实的人们可以轻易看到,伽利略的推定是准确无误的。
同样,模拟一个太空环境在今天也已不困难。失重环境下物理运动的特性、液体表面张力特性等等物理现象,我们完全可以在模拟太空环境中得以验证。所以,2013年6月20日上午10点04分开始的、持续了45分钟的太空授课,其意义不仅仅在于让孩子们见识在太空中进行的5个物理实验,更是为了让观摩王亚平老师授课的人们体会科学家们“大胆设想、小心求证”的勇气和毅力。
王亚平老师在太空中进行的物理实验分别是太空称重、神奇单摆、太空陀螺、晃动水膜和魔幻水球等,其中的太空称重和神奇单摆演示的是牛顿定律。1687年,艾萨克·牛顿于《自然哲学的数学原理》上发表的论文中提出了万有引力定律。万有引力定律的发现,是17世纪自然科学最伟大的成果之一。它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来,对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响,可以这么说,如果没有牛顿的万有引力,航天器、遨游太空以及太空授课等等人类与太空和平共处的美丽图景都是无法想象的。那么,万有引力这样伟大的科学发现,在牛顿的头脑里是怎么生成、演化直至形成结论的?斯人早已魂归西天,人们得不到牛顿本人的确切解释,就让一个美丽的故事流布于牛顿身后的300多年间:是牛津大学三一学院外那棵苹果树上的一只苹果,给予了牛顿灵感。传说不是事实,事实是牛顿贡献给世界的万有引力定律来源于他对生活细致入微的观察、来源于他殚精竭虑的思考——每每景仰至此,总是感慨万千:没有相称的实验室,用鹅毛笔记录下来的苦思冥想的过程和结果,还常常遭到无法走在时间前列的普通人的不解甚至嘲笑。但是牛顿,还有许多伟大的物理学家、科学家,从来没有止步于他人的唾沫星里,而是在科学探索的寂寞小岛上茕茕独行。奇妙的是,10年、100年、300年后,牛顿们写在纸上的定律竟被人们一一落到了实处,惊诧和感叹之后,我们想象:如果没有牛顿这样的人类星汉,世界将会多么黯淡!
行走在探索真理的小道上,永远是寂寞难耐的过程。45分钟的太空授课,用验证300多年前牛顿定律的方式告诉我们,社会进步需要像牛顿这样仰望星空的奉献者。