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          2. 小學生能聽懂相對論嗎——記科技周上一堂生動的物理公開課

            2019-05-24 14:43:27 來源: 科技日報 作者: 李釗

            帕克教授和3名小學生一起做“谷倉悖論”的科學小實驗。本報記者 李釗 攝

            本報記者 李釗

            5月的北京驕陽似火,熱熱鬧鬧的全國科技周暨北京科技周正在軍事博物館里舉行。22日上午,就在軍博地下一層的報告廳里,一堂別開生面的物理公開課吸引了上百位小學生的目光。

            剛從美國圣馬丁大學來到中國北華航天工業學院任教的斯蒂芬·帕克教授正在給這些六年級的小朋友講狹義相對論呢。大家肯定要疑惑了,小學生聽得懂相對論嗎?是呀,這么高深的理論,不都是大學理論物理學的教授、學生們才會討論的嗎?

            可神奇的帕克教授就是化不可能為可能,給來自北京市首都師范大學附屬實驗學校的100多位六年級學生上了一堂生動的狹義相對論課程。帕克教授非常風趣,他高高胖胖,還留著一臉大胡子,長得很像圣誕老人。

            帕克一上臺就大聲跟小朋友們打招呼,“你們好嗎?”得到熱情回應后,他又說,“我嗓門很大,如果你們愿意,我就不用話筒了,可以嗎?”小朋友們又積極響應。

            要知道,在一個200人的大廳里,不用麥克風,扯著嗓子喊一堂物理公開課,需要多大的體力精力,而且帕克來華才3天,時差還沒有完全倒過來。但是為了更好地給孩子們傳達物理知識,他愿意犧牲一下嗓子,解放自己的雙手,更好地進行展示。

            帕克的相對論課程,從小學數學的經典問題:相對速度開始。一個人在車廂外觀察高鐵上的乘客,測算高鐵上乘客對于觀察者的相對速度。一開始是簡單的疊加,就是高鐵運行速度加上乘客在車廂里行進的速度;后來到了光速以后,就不再是簡單疊加了,因為愛因斯坦判斷,世界上有質量的物體速度不可能超過光速。所以即使高鐵以光速前行,火車上的人再怎么走,他最多還只能是光速。這個常規問題一下子就吸引起了所有小朋友的興趣。

            緊接著是一貓一狗的時空旅行:假定一只貓和一條狗同時出生,這只貓在地球上不動,那條小狗坐著太空飛船去旅行。那么這條狗從外太空返回地球后,誰更年輕?從貓和狗不同的主體來計算,竟然會得出兩個完全相反的結論。

            然后是橫桿穿過谷倉的實驗演示,3個小朋友上臺參與,帕克也拖著胖胖的身體,在臺上來回穿梭、飛奔;再加上北華航天工業學院兩位老師的幫助,帕克又做了發聲網球和衣架硬幣的小實驗,這讓從來沒有聽過相對論闡釋的小學生和我們這些“大學生”們聽得如癡如醉。

            一堂課50分鐘很快過去,下面開始了問答環節。小朋友們的問題也很有意思:

            “假如汽車跑到光速,那它會發生什么變化?”

            “如果我像小狗一樣持續奔跑,會不會延長壽命?”

            “如果運動速度超過光速,我們是不是就可以進行時空旅行了?”

            ……

            帕克一一給出了耐心的解答,臺上臺下的大人小孩都很高興。我高三學的文科,已經有18年沒有碰過物理了,可當天的這堂物理課還是讓我感到妙趣橫生,“多普勒效應”“時間膨脹”“尺度收縮”等科學概念都在一個個小實驗中得到體現驗證。我跟帕克有一個共同的感覺,這堂課讓所有參與的人都收獲了快樂,不管相對論聽懂了多少,至少他們其中的很大一部分人都對物理產生了興趣,開始愿意去探索時空旅行、引力波這些有意思的話題。

            Science is fun;Science is cool(科學很有趣,科學很酷炫)。物理教學不應該只有冷冰冰的公式和計算,像帕克這樣的大學教授給小學生們做高深理論的科普,同樣是物理教學的一種有益嘗試。非常期待下一次還有機會上帕克大叔的物理公開課。

            帕克教授的這堂公開課是“2019全國科技活動周外國專家科學講堂”活動內容的一部分,由科學技術部國外人才研究中心主辦,共有6名科學家從世界各地趕到北京,來到軍博給中小學生們講授6節風格各異的科學公開課。

            小朋友們大多都是第一次參加這種科學公開課,他們感到非常新奇有趣,而且非常積極踴躍地參與互動,腦科學、聲學、光學、建筑學、空氣動力學和理論物理等內容豐富的課程讓大家獲益匪淺,最重要的是開啟了孩子們對于科學的興趣,對于知識的渴望,我想,這恐怕也是科技周最重要的意義之一了吧。(科技日報北京5月23日電)

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            責任編輯: 夏青
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