資源簡介

(共62張PPT)
7　青蒿素:人類征服疾病的一小步
*一名物理學家的教育歷程
學習任務群 實用性閱讀與交流
單元人文主題 探索與創新
認識人類科學探索與創新的意義,發現人類文明演進的足跡,體會人文之美與理性的價值,激發探索意識、創造激情和理性精神。
學科素養目標 1.學習知識性讀物的閱讀方法,發展科學思維,培養科學精神。
2.把握關鍵概念和術語,理解主要內容,理清文章思路。
3.分析作者闡釋說明、邏輯推理的方法,體會文章語言嚴謹準確的特點。
4.運用所學知識,探究實際問題,形成自己的見解,學寫事理說明文。
青蒿素:人類征服疾病的一小步
*一名物理學家的教育歷程
目錄索引
復合文本比較鑒賞課
青蒿素:人類征服疾病的一小步
以屠呦呦研究員為代表的一代代中醫人才,辛勤耕耘,屢建功勛,為發展中醫藥事業、造福人類健康作出了重要貢獻。
——習近平
學習活動一　知人論世　梳理積累
資源助讀
作者簡介
一株濟世草,一顆報國心——屠呦呦 簡介 屠呦呦,女,藥學家。1930年生于浙江寧波,1955年畢業于北京醫學院(今北京大學醫學部)。畢業后曾接受兩年半中醫培訓,并一直在衛生部中醫研究院(現為中國中醫科學院)工作,其間晉升為碩士生導師、博士生導師。為中國中醫科學院首席科學家、終身研究員兼首席研究員,青蒿素研究開發中心主任,2015年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者。
作品背景
發現治療瘧疾的“東方神藥”
根據世界衛生組織的統計數據,自2000年起,撒哈拉以南非洲地區約2.4億人口受益于青蒿素聯合療法,約150萬人因該療法避免了瘧疾導致的死亡。因此,很多非洲民眾尊稱其為“東方神藥”。青蒿素曾被世界衛生組織稱作是“世界上唯一有效的瘧疾治療藥物”。
2011年,中國科學家屠呦呦獲得拉斯克臨床醫學研究獎。本文根據屠呦呦接受拉斯克獎時的演講及同年發表于《自然醫學》雜志的論文編寫而成。
相關常識
拉斯克醫學獎
拉斯克醫學獎是美國最具聲望的生物醫學獎項。1946年,由被譽為“現代廣告之父”的美國廣告經理人、慈善家阿爾伯特·拉斯克(Albert Lasker)及其夫人共同創立,旨在表彰在醫學領域作出突出貢獻的科學家、醫生和公共服務人員。
基礎梳理
1.讀準字音
suǐ
kuí
nüè
bèi
zhǒu
yǎn
jiǎn
ɡān
zhèng
zhēng
shèng
chéng
shuài
lǜ
zhé
shé
2.寫對字形
詞　語 易錯字 詞　語 易錯字
nüè疾 青hāo
nüè待 船gāo
膠náng qiǎng基
nǎng日 jìng骨
瘧
虐
囊
曩
蒿
篙
羥
脛
pī霜 活血化yū
pí鄰 yū泥
福zhǐ 滄海一sù
zhǐ高氣揚 火中取lì
砒
毗
祉
趾
栗
瘀
淤
粟
3.掌握詞語
(1)精髓:比喻事物最重要、最好的部分。
(2)肆虐:任意殘殺或迫害;起破壞作用。
(3)相悖:相違背、相反。
(4)振奮人心:使人們的情緒、精神振作奮發。
(5)福祉:福氣,幸福。
4.詞語辨析
領悟·感悟
領悟:領會;理解。 感悟:有感觸而明白。
相同點:兩者都有“理解”“明白”的意思。 不同點:“領悟”一般要接名詞;“感悟”可以作不及物動詞,后面可以不加名詞。“領悟”側重明白道理,“感悟”側重感情上的變化。 例句 ①從所有這些觀點中我們可以________到他們卓越的思想。 ②這件事給了我深刻的________,讓我明白奮斗的意義。 領悟
感悟
繁衍·繁殖
繁衍:使生物數量逐漸增多;某種生命及生命系統的生育、連接和延續過程。 繁殖:生殖,是生物個體產生后代的方式。
相同點:兩者都有“生物個體增加”的意思。 不同點:“繁殖”指生物產生新的個體,以傳代養殖;“繁衍”指繁殖、衍生,使其逐漸增多增廣。“繁殖”是生物學術語,使用不如“繁衍”廣。 例句 ③一代代中醫人不懈努力,保證了中華民族的________生息。 ④畜牧業的收益主要來源于種群的________。　 繁衍
繁殖
5.成語積累
“藥”字一族成語
(1)靈丹妙藥:靈驗有效、能治百病的奇藥。比喻能解決一切問題的有效
方法。
(2)無可救藥:病已重到無法用藥醫治的程度。比喻已經到了無法挽救的
地步。
(3)良藥苦口:比喻衷心的勸告,尖銳的批評,聽起來覺得不舒服,但對改正缺點錯誤很有好處。
(4)對癥下藥:比喻針對具體情況決定解決問題的辦法。
(5)采蘭贈藥:比喻男女互贈禮物,表示相愛。
學習活動二　精讀課文　理解鑒賞
文本研讀
1.根據文章內容,結合下面的提示,繪制青蒿素發展歷程簡表。
提示 ①屠呦呦領導抗瘧藥研究工作　②分離提純,找到青蒿素(關鍵)　③確定青蒿素分子立體結構并發表成果　④青蒿素成為一類新藥
2.在青蒿素的發現過程中,中國傳統醫藥學起了怎樣的作用
提示 從中草藥中尋找具有抗瘧療效的成分,是經過各種失敗的嘗試之后,最終確定的研究思路。在研究陷入困境的時候,葛洪的《肘后備急方》給研究工作提供了轉折的契機,正是該書中的一句話,讓屠呦呦找到了實驗結果很難重復的癥結所在,最終得到了具有抗瘧效果的青蒿提取物。此外,中藥青蒿還為青蒿素的提取提供了原材料。從青蒿提取物到青蒿素的研發歷程相當快速,這是運用中醫藥智慧的結果。
3.文章標題為《青蒿素:人類征服疾病的一小步》,我們知道,青蒿素是人類的一個重大發現,作者為什么說青蒿素的發現只是人類征服疾病的“一
小步”
提示 此處用詞準確而嚴謹。就人類征服疾病的整體而言,這確實是“一小步”,因為這只是解決了眾多疾病之一;“一小步”也可見屠呦呦并沒有因這個重大發現而驕傲自滿,這表現了作者的謙遜品質。
4.請對以下句子中的加點詞進行簡要分析。
(1)又方,青蒿一握,以水二升漬,絞取汁,盡服之。
提示 “漬”,浸泡的意思,浸泡可以讓細胞膨大、吸水,更有利于絞取汁。“絞”,握住條狀物的兩端同時向相反方向轉動,使受到擠壓;擰。兩個字的運用,體現了用詞嚴謹、準確的特點。
(2)如今,青蒿素聯合療法在全世界廣泛應用,這一療法極大地減輕了瘧疾的癥狀,拯救了許多人的生命,特別是非洲孩子們的生命。
提示 “廣泛”表示青蒿素聯合療法在全世界的應用范圍之廣,也反映了人們對這一療法的認可程度之大;“減輕”是作者留有余地的說法,避免了說辭的絕對化,這使用詞更加準確而嚴密。
思路整合
*一名物理學家的教育歷程
有些人通過個人所得、個人關系或個人經歷尋求生命的意義。然而,在我看來,有幸得到能領悟自然最終奧秘的智慧,才賦予生命充分的意義。
——加來道雄
學習活動一　知人論世　梳理積累
資源助讀
作者簡介
理論物理學家加來道雄 簡介 加來道雄,日裔美國理論物理學家。1947年出生于美國加利福尼亞州圣何塞。在超弦理論方面有重大貢獻,是其早期奠基人之一。同時是著名的科普作家,曾撰寫多部科普作品,并參與多種科學節目的制作。
作品 代表作品有《量子場論現代導引》《不可思議的物理》《超越時空——通過平行宇宙、時間卷曲和第十維度的科學之旅》《愛因斯坦的宇宙》等。
作品背景
多維空間設想
宇宙科學一直吸引著世人的目光。從古希臘到現在,許多科學家進行了有益的探索,也形成了許多關于世界構成的理論。20世紀,愛因斯坦提出相對論,把人類探索世界奧秘的步伐向前推進了一大步,然而他不能解釋所有現象。隨著科學的快速發展,又產生了解釋微觀世界規律的量子理論,但量子理論也不能解決宇宙和粒子的組成及運動規律等問題。于是物理學的發展上升到多維空間理論上來,當今科學界把探求“關于一切的理論”作為目標,但還沒有真正出現這種理論。然而世界總有其本源,宇宙總有其組成的
最小單位。這強烈地吸引著科學家去不懈追求,甚至窮盡畢生精力試圖完成這項最偉大的“工程”,加來道雄就是這樣一位理論物理學家。他的《超越時空》一書記述了超空間的早期歷史,從理論上探討通過超空間穿越時空的可能性以及何時方能實際利用超空間理論所具有的潛在威力。本文就選自這部書,通過介紹對自己成長起了重大作用的兩件童年趣事,回顧了自己成為“一名物理學家的教育歷程”。
相關常識
統一場論
根據現代物理學知識,將我們的宇宙結合起來的力有四種:萬有引力、電磁力、強力和弱力。物理學家運用量子力學,已經把后三種力統一起來(物理學家楊振寧和他的學生米爾斯提出楊—米爾斯理論,解決了這一問題,被稱為“標準模型”。但是這一理論因為計算繁復無比而讓人頭疼),但是引力仍然游離在外。愛因斯坦畢終生之力想尋求四種力的統一,建立一個大統一的理論,最終也沒有實現。
基礎梳理
1.讀準字音
zhuàn
zōng
yān
xǐ
zhēng
zhèng
chōng
chòng
páo
bào
liàng
liáng
2.寫對字形
詞　語 易錯字 詞　語 易錯字
驚chà 怪dàn
叱zhà 垂xián
xiá想 sā手人寰
閑xiá chè換
zhà欄 cí場
蹣shān 鸕cí
鶿
詫
咤
遐
暇
柵
跚
誕
涎
撒
撤
磁
3.掌握詞語
(1)杜撰:沒有根據地編造;虛構。
(2)畏葸:害怕,畏懼。
(3)截然不同:形容兩件事物區別明顯,一點相同的地方也沒有,完全不一樣。
(4)自以為是:認為自己的看法和做法都正確,不接受別人的意見。
(5)刨根究底:比喻追究底細。
(6)在所不辭:決不推辭(多用在冒險、不怕困難方面)。
4.詞語辨析
五彩斑斕·五彩繽紛·五光十色
五彩斑斕:形容顏色多,指多種顏色錯雜而繁多耀眼。 五彩繽紛:形容色彩繁多而艷麗。 五光十色:形容色彩鮮艷,式樣繁多。
相同點:都表示色彩豐富。 不同點:“五彩斑斕”側重“多而雜”,“五彩繽紛”側重“多而艷麗”,“五光十色”多用于形容發光的東西。 例句 ①航拍初冬的瘦西湖風景區,五亭橋、白塔等建筑鑲嵌在各色花草樹木中,與________________的樹葉構成了一幅幅美麗的初冬美景,令游人陶醉其中。 ②重慶市南川區山王坪喀斯特國家生態公園內茂盛的森林________________,顯得格外壯觀。 ③24日晚,長沙梅溪湖________________的燈光映襯著湖面,夜色十分迷人,前來參加會議的嘉賓紛紛拍照留念。 五彩斑斕
五彩繽紛
五光十色
5.成語積累
“研”字一族成語
(1)研核是非:研究考核什么是對,什么是錯。
(2)研幾析理:研究分析精微的義理。幾,細微。
(3)研精覃思:精心研究,深入思考。研,研究;精,細密;覃,深入;思,思考。
(4)研精究微:研究精深微妙之理。
(5)砥志研思:專心致志,深思鉆研。
學習活動二　精讀課文　理解鑒賞
文本研讀
1.“鯉魚‘科學家’”對“世界”的認識是怎樣的
提示 ①“水池之外看不見的世界沒有科學意義”。②“它們為睡蓮自己能夠運動而困惑不解”——它們以神秘的“力”來掩蓋自己的無知。③“鯉魚‘科學家’”的“消失”和“重現”——它們認為是“奇跡”,是“可怖的事情”,而不肯去探究原因。④“鯉魚‘科學家’”的“傳奇故事”,真實地證明另一個世界的存在,而大多數魚卻認為這完全是“胡說八道”,荒謬絕倫,違背它們的“自然規律”。
2.作者講述“鯉魚‘科學家’”的故事,意味深長。請根據你的理解,完成下表。
童年趣事 在舊金山日本茶園觀察鯉魚,產生遐想 敘事要素 環境 主人公 情節 池塘 鯉魚、鯉魚“科學家” 解釋暴雨下睡蓮的運動 一個鯉魚“科學家”被抓出水面又放回
隱喻 ① ③ ⑤ ⑦
科學思考 ② ④ ⑥ ⑧
提示 ①“我們”生活的宇宙(四維空間)　②客觀上存在另外一個“宇宙” 　③“我們”(人類及人類中的科學研究者)　④人類認識的局限性 (只承認“看得見摸得著”的世界,不承認“看不見”的世界)　⑤“我們”無法合理解釋多維空間的運動而故弄玄虛　⑥已有的一些科學概念和解釋或許是荒謬的 　⑦極個別的人認為存在另外的“宇宙”,但不被大多數人承認　⑧這個“宇宙”的規律不適合另一個“宇宙” 不能用實驗來驗證的世界就不存在
3.課文中講述的作者閱讀多維空間歷險故事和統一場理論書籍兩小段內容,對“教育歷程”的敘述有什么作用
提示 課文講述的重點是童年趣事和建立實驗室,這些事例已經把“教育歷程”完整地勾畫出來。而夾雜在其中的兩個小事例,主要起補充和銜接的作用。歷險故事加深作者對高維空間的想象,激發興趣;而閱讀統一場理論書籍,既表現高中階段作者求知的熱情,也銜接起由理論到實驗的探究過程。
4.作者說:“我決定要對這一秘密刨根究底,縱然為此而必須成為一名理論物理學家也在所不辭。”在作者心中“理論物理學家”應該是怎樣的人
提示 理論物理學家的工作是抽象、枯燥的,受實驗條件的限制,自己的學說很難得到實驗的證明,甚至可能到死也得不到成就。這樣的人必須耐得住寂寞,必須有奉獻精神。“在所不辭”意味著“理論物理學家”道路的艱辛。
思路整合
復合文本比較鑒賞課
綜合探究
任務探究一　探究科學精神
科學精神是科學的靈魂,以求實和創新為核心訴求,是現實可能性和主觀能動性的結合。屠呦呦和她的同事們,達到了這樣一個高度:所致力于的本職工作,是能夠改變歷史的。加來道雄童年時代的“那物”“那人”“那事”,不僅引領他成為著名的理論物理學家,也讓我們從“教育歷程”中領悟到:想象力、興趣和實踐不僅僅是一名科學家應具備的科學精神,而且也是每一個有志于成為某一研究領域人才的人應具備的最基本的素養。
1.科學工作枯燥,但也有其樂趣。你認為屠呦呦和加來道雄有哪些苦和樂 請完成下表。
人物 科學研究之苦 科學研究之樂 共同點
屠呦呦 ① 屠呦呦熱衷于中草藥的研究,發現了青蒿素的治瘧作用,拯救了成千上萬患者,科學研究雖然艱辛,卻有一種自豪感和使命感 想象力、
興趣、
實踐精神
加來道雄 高中時代本應享受青春年華的加來道雄,不辭辛勞,冒著風險,自己動手建造電子感應加速器 ② 提示 ①在第一階段,屠呦呦團隊搜集了2 000個方藥,挑選出可能具有抗瘧作用的640個方藥,從其中的200個方藥中提取了380余種提取物進行測試,然而進展甚微　②加來道雄貪婪地閱讀關于高維世界的歷險故事,沉迷于愛因斯坦未完成的理論,癡迷于原子對撞機的建造,從中獲得求知和成功的快樂
2.屠呦呦與加來道雄都獲得了卓越的科學成就,他們兩人為什么能取得科學上的成就呢 他們都有哪些科學思維與科學精神
提示 屠呦呦成功的原因:①熱愛中醫藥;②能運用現代科學技術;③不畏艱辛;④善于發現;⑤借助團隊的力量。
加來道雄成功的原因:①具有探索精神;②保持好奇心;③不畏艱辛;④將想法付諸行動,行動能力強。
屠呦呦與加來道雄都具有探索精神,不畏艱辛,不怕失敗。屠呦呦有科學的求異思維,加來道雄則能夠將想象力與科學結合。
任務探究二　探究文本特色
《青蒿素:人類征服疾病的一小步》和《一名物理學家的教育歷程》這兩篇具有自傳性質的文章,分別記述了作者在科學探索過程中的重要經歷,因其寫作目的不同,在語言表達、寫作手法和文章結構上也呈現出各自的特點。
1.兩篇文章各自寫了哪些內容 又是如何把這些內容組合起來的 請完成下列表格。
文本 內容要點 組合方式 說理方法和邏輯
《青蒿素:人類征服疾病的一小步》 從獲獎感言、青蒿素的發現到中醫藥學的貢獻。小標題即內容。 ① 1.歷時性(時間順序)闡述從“青蒿”到“青蒿素”再到“青蒿素藥物”研發的全過程。
2.演講稿互動性、展望性的表達使闡述、說理不失生動和個人情味。
3.小標題闡述內容。
4.運用第一人稱。
5.列數字。
《一名物理學家的教育歷程》 ② 以“科學精神”為核心組合 1.運用第一人稱,主次得當地闡述自己成為一名物理學家的歷程,活潑生動的闡述背后蘊藏著科學探究的嚴謹。
2.運用想象、類比、比喻等手法,通俗易懂地呈現深奧的物理概念。
3.列數字。
提示 ①按照“事物發展脈絡”組合　②兩件趣事:觀察與猜想。一次實驗:加速器實驗。
2.兩篇文章雖然同為具有自傳性質的文章,但在語言上有著明顯的不同,請簡要概括各自的語言特點,并嘗試探究其中的原因。
文本 語言特點 原因探究
《青蒿素:人類征服疾病的一小步》 嚴謹、樸實、準確 ①
《一名物理學家的教育歷程》 ② 文章注重面向大眾宣傳科學,期望引發大眾對科學的興趣,作者本人又是經歷過高等教育的人,思想活躍,常常出現在電視上,所以會有活潑生動的講故事風格出現。
提示 ①文章是由獲獎感言和論文改寫的合篇,偏重研究歷程內容編選,意在宣傳普及屠呦呦探索研究的科學精神(目的);屠呦呦受任于瘧疾肆虐之時,一生投身鉆研,獲獎感言和所選論文都平實謙和。②生動活潑、富有趣味、想象力豐富
主題閱讀
從一到無窮大:科學中的事實和臆測
《從一到無窮大:科學中的事實和臆測》是當今世界上有影響力的科普經典名著之一。作品以生動的語言介紹了20世紀以來科學中的一些重大進展。先漫談一些基本的數學知識,然后用一些有趣的比喻,闡述了愛因斯坦的相對論和四維時空結構,并討論了人類在認識微觀世界(如基本粒子、基因)和宏觀世界(如星系等)方面的成就。喬治·伽莫夫(1904—1968,George Gamow)是世界著名物理學家和天文學家,也是一位杰出的科普作家。他興趣廣泛,曾在核物理研究中取得出色成績,并與勒梅特一起最早提出了天體物理學的“大爆炸”理論,還首先提出了生物學的“遺傳密碼”理論。
文本閱讀
從四維幾何學的觀點出發,一切運動物體的普遍收縮是很容易解釋的:這是時空坐標系的旋轉使物體的四維長度在空間坐標上的投影發生了改變。從運動著的系統上觀察事件時,一定要用空間軸和時間軸都旋轉一定角度的坐標系來描述,旋轉角度的大小取決于運動速度。因此,如果說在靜止系統中,四維距離是百分之百地投影在空間軸上的,那么,在新的坐標軸上,空間投影就總是要變短一些。
需要記住的一個要點是:長度的縮短僅僅和兩個系統的相對運動有關。如果有一個物體相對于第二個系統是靜止的,那么,它在新空間軸上的投影是用長度不變的平行線表示的,而它在原空間軸上的投影則縮短同樣的
倍數。
因此,判定兩個坐標系中哪一個是“真正”在運動的想法,非但是不必要的,也是沒有物理意義的,起作用的僅僅是它們在相對運動這一點。所以,如果有兩艘屬于某“星際交通公司”的載人飛船,以高速在地球和土星間的往返途中相遇,每一艘飛船上的乘客透過舷窗都會看到另一艘飛船的長度顯著變短了;而對他們自己乘坐的這一艘,卻發覺不出有什么變化。因此,爭論哪一艘飛船“真正”縮短是沒有用的,事實上,無論哪一艘,在另一艘飛船上的乘客們看來都是縮短了的,而從它自己的乘客的角度來看卻是不變的。一切運動物體普遍收縮,運動物體的長度在速度接近光速時才有顯著改變。
四維時空的理論還能使我們明白,為什么運動物體的長度在速度接近光速時才有顯著改變。這是因為:時空坐標系旋轉角度的大小是由運動系統所通過的距離與相應的時間的比值決定的。如果距離用米表示,時間用秒表示,這個比值恰恰就是常用的速度,單位為米/秒。在四維系統中,時間間隔是用常見的時間單位乘以光速,而決定旋轉角度大小的比值又是運動速度(米/秒)除以光速(同樣的單位),因此,只有當兩個系統相對運動的速度接近光速時,旋轉角度的變化以及這種變化對距離測量結果的影響才會變得顯著。
時空坐標系的旋轉,不僅影響了長度,而且改變了時間間隔。可以證明由于四個坐標具有特殊的虛數本質,當空間距離變短的時候,時間間隔會增大。如果在一輛高速行駛的汽車里安放一只鐘,它會比安放在地面上的同樣一只鐘走得慢些,嘀嗒聲的間隔會加長。時鐘走得慢如同長度的縮短一樣,也是一個普遍的效應,只與運動速度有關。因此,最新式的手表也好,你祖父的老式大座鐘也好,沙漏也好,只要運動速度相同,它們走得快慢的程度就會一樣。這種效應當然并不只限于我們稱之為“鐘”和“表”的專門機械,實際上,一切物理的、化學的、生理的過程都以同樣的程度放慢下來。因此,如果你在快速飛行的飛船上吃早飯,可用不著擔心因腕上戴的手表走得太慢而把雞蛋煮老了,因為雞蛋內部的變化也相應地變慢了。所以,如果平時你總是吃“五分鐘煮蛋”,那么,現在你仍然可以看著表把它煮上五分鐘。這里我們有意用飛船而不是用火車餐車作為例子,這是因為時間的伸長也如同空間的收縮一樣,只有當運動接近光速時才變得較為明顯。
不過有一點不同,這個倍數在時間伸長時是除數,在空間收縮時是乘數。如果一個物體運動得非常之快,其長度減小一半,那么,時間間隔卻會延長一倍。
運動系統中時間變慢這個情況,為星際旅行提供了一個有趣的現象。假定你打算到天狼星——距離我們9光年的行星——上去,于是,你坐上了幾乎有光速那么快的飛船。你大概會認為,往返一趟至少要18年,因此打算攜帶大量食物。不過,如果你乘坐的飛船確實有近于光速的速度,那么,這種小心就是完全多余的了。事實上,如果飛船的速度達到光速的99.999 999 99%,你的手表、心臟、呼吸、消化和思維都將減慢7萬倍,因此從地球
到天狼星往返一趟所花費的18年(從留在地球上的人看來)在你看來只不過是幾小時而已。如果你吃過早飯便從地球出發,那么,當降落在天狼星某一行星的表面上時,正好可以吃午飯。要是你的時間很緊,吃過午飯后馬上返航,就可以趕回地球上吃晚飯。不過,如果你忘了相對論原理,那你到家時準得大吃一驚,因為你的親友會認為你一定還在宇宙空間中的什么地方,因而已經自顧自地吃過6 570頓晚飯了!地球上的18年,對你這個近于光速的旅客來說,只不過是一天而已。
那么,如果運動得比光還快呢 這里又有一首有關相對論的打油詩:
年輕女郎名伯蕾,
神行有術光難追;
愛因斯坦來指點,
今日出游昨夜歸。
說真的,如果速度接近光速可使時間變慢,那么超過光速可不就能把時間倒轉了嗎!還有,由于畢達哥拉斯根式中代數符號的改變,時間坐標會變為實數,這就變成了空間距離;同時在超光速的系統中,所有長度都通過零而變為虛數,這就變成了時間間隔。
如果這些是可能的,那么,那個愛因斯坦變尺為鐘的戲法就變成可能發生的事情了。他只要能想辦法獲得超光速,就可以變這種戲法了。
不過,我們的這個物理世界,雖然是夠顛三倒四的,卻還不是這種顛倒法。這種魔術式的變化是完全不可能實現的。這可以用一句話簡單地加以概括,這就是:沒有任何物體能以光速或超光速運動。
這一條基本自然律的物理學基礎在于:有大量的直接實驗證明,運動物體反抗它本身進一步加速的慣性質量,在運動速度接近光速時會無限增大。因此,如果一顆左輪手槍子彈的速度達到光速的99.999 999 99%,那么它對于進一步加速的阻力(即慣性質量)相當于一枚12英寸的炮彈;如果達到99.999 999 999 999 99%,這顆小子彈的慣性質量就等于一輛滿載的卡車。無論再給這顆子彈施加多大的力,也不能征服最后一位小數,使它的速度正好等于光速。光速是宇宙中一切運動速度的上限!
(摘編自喬治·伽莫夫《從一到無窮大:
科學中的事實和臆測》)
閱讀思考
1.愛因斯坦提出了“鐘慢”和“尺縮”效應,即運動的時鐘變慢,運動的尺子變短,請運用本文四維時空的理論知識加以解釋。
提示 ①用運動著的系統來觀察時鐘和尺子,并用空間軸和時間軸都旋轉一定角度的坐標系來描述它們。②旋轉角度的大小取決于運動速度,在這樣的坐標軸上,空間投影就總是要變短一些,即“尺縮”。③時間的坐標軸具有特殊的虛數本質,當空間距離變短時,時間間隔增大,即“鐘慢”。④只有當運動接近光速時,這種“鐘慢”和“尺縮”的效應才會變得較為明顯。
2.作為科普文,這篇文章具有引人入勝的趣味性和深入淺出的通俗性,請結合文本進行分析。
提示 ①采用講故事的方式說明科學原理。如設想了兩艘屬于某“星際交通公司”的載人飛船以高速在地球和土星間往返途中相遇的情景,設想了在快速飛行的飛船上煮雞蛋的故事,設想了坐上幾乎以光速飛行的飛船到天狼星的故事,深入淺出,趣味十足。②語言通俗易懂,幽默風趣。如運用作比較和列數字的方法,將四維時空的理論等專業性內容解說得清楚明白。還有關于相對論的打油詩,以及“無論再給這顆子彈施加多大的力,也不能征服最后一位小數”的說法,都讓讀者感到幽默風趣。
學以致用 創新寫作
豐富我們的想象力
《一名物理學家的教育歷程》介紹了加來道雄的教育經歷,主要是對他成長起了重大作用的兩件童年趣事。作者在文章的開頭就說“童年的兩件趣事極大地豐富了我對世界的理解,并且引導我走上成為一個理論物理學家的歷程”。這兩件趣事,一是遐想鯉魚如何看待自身以外的世界,由此推知人類認識的局限性;二是對愛因斯坦未竟事業的向往及學習探索。文章通過童年的兩件趣事告訴我們:好奇心和遐想在人的教育成長中是何等可貴,由此激發出來的探索精神對一個人的成才是何等重要。
微寫作
想象力是美好的,可以來自對科學的質疑,可以來自對藝術美的追求,可以來自對生活現象的仔細觀察。請以“仰望星空”為話題,寫一段充滿想象的文字。
示例 仰望星空,有對瑰麗銀河的贊嘆,有對未知空間的恐懼,有對未知星球的好奇,也有對征服宇宙的雄心。雖然我們束縛于腳下的重力,但我們的思緒仍然能夠騰空萬里,在無邊的光年里來回穿梭,在神秘的蟲洞間碰撞傳送,在浩瀚的宇宙中天馬行空。
本 課 結 束

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