只争朝夕 不负韶华——高二年级科普讲座
日期:2021-11-08 17:39:09  浏览量:0

“长亭外,古道边,芳草碧连天……”2021112日,我校大礼堂传来了这首耳熟能详的音乐,引得不少学生与之合唱。待学生们坐定以后,我校陈栋梁接连抛出了几个问题:“我们周边的一切是如何生发出来的?”“宇宙空间是从何而来?”“时间为什么会永不停息地推移?”用问题引起学生的注意力,从而介绍本次讲座的主讲人——吴江教育局教研室,物理学科带头人——叶根弟老师。

叶老师从《送别》的作者李叔同讲起,正是因为他没能看透时间与空间的关系,因而他的弟子丰子恺也因此终身有了难以理解的“两个?”。自古以来,思考时空的人一直很多,可是真正能够明白时间与空间关系,却寥寥无几。而霍金正是这为数不多的明白人,他的《时间简史》也成为了想要探讨这个问题的人们奉为圭臬的珍本。

时间与空间

岁月不居,时节如流。时间的范畴很广泛,由小到大,可以从普朗克时间衍生到137亿岁的宇宙。可是,没有空间的时间是没有意义的,所以在谈及时间时,我们也应该追溯空间的发展。从中国古代的天圆地方说、浑天说、开天补天说到西方的地心日心二说论再到当今水金地火木土天海的星系构成。可以说空间正是一幅蛇吞尾图,包含着从基本粒子到哈勃半径的距离。

牛顿与爱因斯坦

牛顿认为时空互不关联,有一个绝对静止的参考系,即为以太。这一学说的出现,引发了两种言论的对立。有些人说:“物理这座大厦只需要简单修补一下”,

也有人说:“物理学科之上还有两朵乌云”,可见以太论的影响之深远。

而爱因斯坦认为:没有以太!不同的参考系,光速不变,但时间是可以变的,空间会发生弯曲。这就是全世界只有12人懂的狭义相对论。用爱因斯坦风趣的解释我们可以浅显地揭下这一理论神秘的面纱:在夏天坐在火堆旁,与坐在漂亮风趣的人旁边与之交谈,这两段的时间是不一样的,因而时间是随着具体情况改变的一个量度。

宇宙大爆炸

在这一部分,叶老师讲述了一个常被人们谈论的话题——量子力学。作为一个常人,我们对于量子力学实在是知之甚少,叶老师在此对量子力学其中所包含的一些内容展开叙述,诸如波粒二象性,海森堡测不准原理,薛定谔方程,泡利不相容原理等等。其丰富的内涵也为那句笑谈“遇事不决,量子力学”增添了一定的可信度。

宇宙爆炸论则认为:宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。这是现代宇宙学中最有影响的一种学说。它的主要观点是认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,宇宙体系在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化,如同一次规模巨大的爆炸。该理论的创始人之一是伽莫夫。霍金对此观点也有相同的认知,他认为宇宙起源某个奇点,时间必有开端。宇宙最终也会终结于大爆炸,最后坍塌到一个奇点上。

最后,在讲座结束后,叶老师与同学们进行交流,不少同学也表现出了自己的思考与疑问。诸如:“如何学好物理?”这类现实性的问题,“能不能对《时间简史》做出一个简单的概括与判断?”这类思考型问题,“如何理解科学的尽头就是佛学这句话?”这类衍生性问题……可以说,同学们在听讲座的过程之中展现出的提升与发展。最后,陈栋梁老师为此次讲座作结:

也许,我们由一根一根的弦构成;

也许,我们每题生活在一张膜上;

也许,我们的宇宙;

漂浮在一个巨大的泡泡上。


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