课件：一个学派的诞生.ppt

广州市中学 钟雯,物理学真正成为一门严格的科学是从哪里产生的？,意大利,一个学派 的诞生,劳拉费米,费米：最后一位“文武双全”的物理学大师,在五十年前逝世的费米，在物理学理论和实验这两个方面，都做出了第一流的贡献。他是最后一位硕果仅存的“文武双全”的物理学大师。费米亦有他独特的研究风格，不可以用常规来衡量。,对物理学稍有了解的人都不会对恩利科费米这个名字感到陌生。这位在53岁的盛年之际便过早离开人世的科学巨匠在他相对短暂的一生中留给后人的是现代物理学理论的众多奠基之作以及一个崭新而充满挑战的原子能时代。 激动人心的现代物理学史上群星璀璨，然而像费米这样在理论与实验两方面都成就卓著的实在寥寥。无论是驾驭纯粹的抽象问题还是设计完全具体实用性的实验装置，他都显示出不凡的天赋这位科学奇才的多才多艺令人惊叹。而他简洁清晰的授课风格和循循善诱的为师之道又使他成为一名出色的教师他在芝加哥大学执教期间培养出许多优秀的理论家或实验家，其中四人后来荣膺诺贝尔奖（杨振宁、李政道、张伯伦、斯坦博格）。,青年时代的费米,（一） 锋芒初露 1901年9月29日，恩利科费米出生在意大利罗马一个并不富裕的家庭，父亲是交通部的一位稽查长，母亲是一位小学教师。 费米是家中最小的孩子，他上面有一个姐姐还有一个长他一岁的哥哥。兄弟俩非常友爱而且功课都很优秀。在还是少儿的年纪上他俩便设计制造了一台电力发动机，并能操作自如；他们绘制的飞机发动机图纸使专家们不相信是出自儿童之手。,不幸的是，在费米14岁那年，哥哥因患喉疮死在了手术台上。在失去哥哥的忧伤日子里，本来就羞涩寡言的小费米更加孤独和寂寞，他解脱的办法就是更加发奋读书。家境不佳而又爱书如命的他揣着极少的零花钱，成了旧书摊的常客。父亲的一位同事阿米第非常赏识小费米的天资，把自己的许多数学和工程的书借给他看。在这段时期，费米在物理学和数学方面打下了坚实的基础。不满足书本的他还和好朋友柏西柯一起动手做实验，比如他们曾研究过地球磁场和陀螺运动。,中学毕业后，在阿米第的建议下，17岁的费米以优异的成绩获得了比萨皇家高等师范学院的奖学金，这是一所专门为文理两科的高材生而设的学院。入学考试时指定他做的论文题目是“声的特性”。他先以半页作了一般介绍，接着用20页的篇幅对振动棒作了详细的数学分析并讨论其运动。如此复杂的答卷竟完全没靠书本，而且其中没有任何错误，这样的水平甚至连博士生都很难达到。评审的教授对他的答卷大为惊讶，决定破例和他面谈。那位教授对他说：“我从来没有见过你这样的年轻人。”,费米的大学生活过得五颜六色教授们讲的知识他大多学过了，便有很多时间去搞大学生式的恶作剧（因为制造了一枚在课堂上爆炸的臭弹，费米和他的“反邻会”“同党”们险些被永远开除学籍）。费米的好友也是他日后的重要实验合作伙伴拉塞第也是“捣乱分子”之一。不过恶作剧归恶作剧，他们从比萨的学术气氛中吸取了物理学营养，在学业上大有进步。费米通过自学在一年内就掌握了量子理论和相对论，成为比萨在这方面的权威，甚至还可以给教授们讲这方面的新知识。,1922年7月，年仅21岁的费米以名列前茅的成绩获得物理学博士学位。他的论文是关于X光实验工作的报告。费米的答辩自信而精彩，无奈他渊博的学识已非主考教授们所能理解，他们渐渐精神涣散。最后虽然给分很高，但没有一位主考人和他握手或向他道贺，他的论文也未由大学按常规出版。 1924年冬，费米由意大利公众教导部出资，被派到德国的哥廷根与著名物理学家马克斯玻恩一起从事研究工作。研究期满，他回到罗马。此时年轻的费米已在国内外学术界小有名气-他在各类报刊上发表了近30篇论文，其中一部分是实验报告，大部分是关于相对论的理论研究。,其中很重要的一项工作是，1926年费米以泡利在不久前提出的“不相容原理”为基础发表了一种新的统计理论，几个月后该理论又被狄拉克独立提出，此即著名的“费米狄拉克统计”，这个以自旋半整数粒子（又称费米子）为研究对象的理论后来被应用于白矮星以及金属中自由电子等重要领域的研究，是核物理学的理论基础之一。 不久，25岁的费米通过“竞试”，被罗马大学聘任为教授。 1929年，年仅27岁的费米被选为意大利科学院院士。,年轻的理论物理学先驱 当时的意大利物理学界已失去伽利略时代的辉煌，陷入后继乏人的状态，费米的初露锋芒显然是意大利物理学界复兴的一条“福音”。事实上，正是他同其他一些物理学家的共同努力使的罗马在30年代成为世界上又一个崛起的物理学研究中心： 费米对量子力学广泛而深入的研究使得他周围的人深为折服，尊称他为量子论的“教皇”，前面提到的他的好友拉塞第被称为“红衣主教”。有一天，费米的童年好友柏西柯自都灵来到罗马，谈到都灵没有一个人相信量子论，认为这种理论和既成的真理相悖。“教皇”对此事甚为关切，即派柏西柯为“红衣宣传主教”，责令其去向“邪教徒”传播“福音”。,“钦命”的“主教”果然不辱使命，不久他便以长诗形式寄回一篇详细报告，最后两节写道： 他们终于认识了真理， 现在深深地相信， 光是光波和物质， 电子也是物质和电波。 这是他教给邪教徒 众多的教律之一， 从神圣福音的例子中， 他使他们心悦诚服。,1.“费米狄拉克统计”理论（ 1925年12月，与狄拉克各自独立地提出具有半整数自旋粒子的统计法） 2.“托马斯-费米模型”的建立（ 1928年给出描述和计算多电子原子基态的近似方案） 3.1934年创用中子轰击原子核产生人工放射现象，开始富有成果的中子物理学研究，被称为“中子物理学之父”,主要成就与地位,4. 1938年获得诺贝尔奖物理奖 5.1942年，在芝加哥大学建立第一个自持续链式裂变原子核反应堆 6.1949年，与杨振宁合作，提出基本粒子的第一个复合模型（费米杨振宁模型） 7.为了纪念他所作出的贡献，原子序数为100的元素以他的姓氏命名为镄（ferium）,二、阅读文本，回答问题16题（用原文句子回答）,“一个学派的诞生”中的一个学派是指什么学派？ 学派的最早创始人是哪一位？ 学派最重要的代表人物是哪一位？ 学派还有哪些优秀人物？ 学派的最杰出的成就是什么 学派的教学研究有什么特点？,1.“一个学派的诞生”中的一个学派是指什么学派？,“罗马学派”或“费米学派” （见书本第75页，“课后练习”一和“参考资料”,2.学派的最早创始人是哪一位？ A费米 B拉赛蒂 C阿马尔迪 D柯尔比诺 E塞格雷 F马约拉纳,3.罗马学派的最重要代表人物是哪一位？ A塞格雷 B柯尔比诺 C阿马尔迪 D拉赛蒂 E费米 F马约拉纳,4.罗马学派还有哪些优秀人物？,拉赛蒂 阿马尔迪 塞格雷 马约拉纳 佩尔西科 （书本第72页倒数11行和74页注解（1）处,5.罗马学派的最杰出的成就是什么？ A原子理论 B量子理论 C中子理论 D质子理论,6.学派的教学研究有什么特点？,共同具有一种顽皮的态度；脑子想到什么就问题，就问什么问题；一个问题引到另一个问题，并不根据预定的计划；师生通力合作来解决他的问题,1、文中说费米学派的成员“共同具有一种顽皮的态度，那是一种对开玩笑和无聊行为的天真爱好，他们把这一点带进了他们的严肃工作里”。你觉得科学工作中可以容许这样的态度么？为什么？,三、重难点突破：,2、现代科学研究工作很少是单个科学家独立完成的，常常需要若干科学家的合作。根据费米学派的情形，谈谈科研团体对培养学者、推动学术发展有何作用？,3、课文中引用了佩尔西科的叙事长诗，这首诗在文中有何作用？你觉得这首诗从诗歌的角度看，它优美吗？为什么？说出你判断的理由。,4、本文和在哈金森工厂一样，都是由亲人为传主写传，结合本文来谈谈这样来写的好处是什么？,三、重难点突破：,1、文中说费米学派的成员“共同具有一种顽皮的态度，那是一种对开玩笑和无聊行为的天真爱好，他们把这一点带进了他们的严肃工作里”。你觉得科学工作中可以容许这样的态度么？为什么？,科学研究是严肃的,需要认真的态度.但严肃认真并不意味着不能拥有自己的个性.相反,科学研究是最需要人们发挥自己的创造力的。而创造力的发挥与一个人的个性成长有着密切的关系。费米学派的成员都拥有鲜明的个性，并把这带进了自己的科学的研究中，实际上形成了自己特有的学习风气和研究风格，这对学派的成长是有益处的。值得注意的是，费米等人的玩笑仍然是紧紧围绕着物理学以及其他科学的问题的，并不是空虚无聊的游戏。,2、现代科学研究工作很少是单个科学家独立完成的，常常需要若干科学家的合作。根据费米学派的情形，谈谈科研团体对培养学者、推动学术发展有何作用？,现代科学研究越来越依赖团体的合作，像上个世纪后半期诺贝尔的自然科学奖项很多都是几个研究合作伙伴共享的。科学学派更是对现代科学的发展有着重要意义。学派是指在学术上围绕集中的问题、聚集了优秀的人才、采取了新颖的视角、形成了独特的风格、取得了引人注目的成就的研究群体。重要的科学学派不仅是做出奠基性、里程碑式和开拓性的工作的群体，而且也是涌现新的学界领袖的摇篮；既是科学知识的生产基地，又是培植新的科学思想和科学方法的温床。象李比希学派在有机化学领域、哥本哈根学派在量子力学领域都起到了这样的作用。,3、课文中引用了佩尔西科的叙事长诗，这首诗在文中有何作用？你觉得这首诗从诗歌的角度看，它优美吗？为什么？说出你判断的理由。,这首诗歌在文中的作用是进一步渲染了这篇课文的风趣活泼的文风。但从诗歌本身的角度看，它的艺术价值是不高的，称不上优美。它其实只是首先开玩笑而信手写的打油诗。,4、本文和在哈金森工厂一样，都是由亲人为传主写传，结合本文来谈谈这样来写的好处是什么？,由于作者的身份特殊，她能够与这些人朝夕相处，所以了解到许多真切的细节；同样也由于她这个特殊的身份，她对这些人的观察和记叙的视角是家人与朋友的视角，更注重生活的细节，并贯注了深厚的情感，文章因而极富生活情趣，具有很强的感染力,四、 探讨：1.文章是替费米一个人作传还是替罗马学派群体作传？为什么 ？,不仅是费米的个人传记，更是费米学派核心人物的一个集体画像。可以说是一种独特的传记形式，一个科学团体的合作。 在宏观描述整个学派的共同活动时，又散点凸现各个人物在其中扮演的角色及所起的作用，不仅令文章记叙笔法统一中有变化，严整中有散漫多姿的韵致，而且令费米学派的合传既有全面的宏观观照，又不失个性的写照。,2、本文在写作方面有几个比较突出的特点你能说说是什么？,一是，文章的叙述紧紧围绕着罗马学派的形成这条线索，主干十分清晰 二是，文章按人物的主次，出场的先后，分别介绍学派的成员 三是，在描述整个学派的共同活动的同时，有散点凸显出各个人物在其中扮演的角色及所起到的作用,趣闻轶事,1、实验物理与理论物理两栖的学者,在物理学史上，要给费米正确的评价，现在似乎还为时太早。他是二十世纪唯一擅长理论与实验的物理学家，是一位多学科性的学者。他总是摇摆于理论物理学与实验物理学之间，很方便地适应着变化中的需要。无论什么时候，只要看来没有进行令人感兴趣的实验的机会，恩里科就撤退到他的办公室里，一张又一张地写满了计算。他在家里显得全神贯注，一点也不注意家事，他在报纸边上潦草地写上各种令人费解的数字和符号：如果我要递给他一张草稿纸，他就以他自己并不是在做什么重要的事情为借口而拒绝接受。但是，只要他对一个实验研究有了一种想法，或者只要有人在设计和制造一种新仪器设备，他就任凭他的稿纸落满灰尘，而把他的全部时间都花在实验室里。”,费米认为时间是人生最宝贵的财富，所以他从来不愿意把珍贵的时间，浪费在某些无聊的应酬上。 那是1930年的一天，罗马王宫披红挂绿，张灯结彩。意大利的王子举行盛大的婚典。头一天费米就接到一张烫金的请柬。他反复地看着这张高贵的请柬，心里矛盾重重。去吧，就要浪费掉金子般的时间；不去吧，这是王子的婚典，未免有不恭之嫌。怎么办呢？他苦苦思索，始终想不出一个好办法。“干脆不去！”他最后横了心。吃罢早饭，费米和往常一样，穿着工作服，自己开着车向实验室驶去。,但一件麻烦的事情发生了，半路碰到了庆贺婚礼的队伍，警察已封锁了街道。而费米要到实验室，再无别路可走。费米坐在驾驶室里，心烦意乱。实验室去不成了，只好去参加婚礼吧！他抬头看看通往实验室的道路，仿佛觉得那些迷人的仪器正要向他叙述一个迷人的秘密。他皱起眉头，忽然，灵机一动，把发给他的那张请柬递给车前的那位警官，并说：“警官先生，我是费米的司机，他正在实验室工作，我是奉命去接费米先生参加王子婚礼的。