第十四課 應有格物致知精神 1作者簡介及文章寫作背景   丁肇中，美國物理學家。1936年生于密執(zhí)安州安阿伯。1962年獲哲學博士學位。1969年后任馬薩諸塞理工學院教授，主要從事高能物理學研究。1974年領導的研究小組在實驗中發(fā)現新粒子(Jqr粒子)，并導致了一系列與之相關的新粒子的發(fā)現，使粒子物理學進入了一個新的發(fā)現階段。因此于1976年與里克特同獲諾貝爾物理學獎。   本文是作者在被暸望周刊授予“情系中華”征文特別榮譽獎時的一篇發(fā)言稿，節(jié)選時省略的內容是：“我非常榮幸地接受<臁望周刊授予我的情系中華征文特別榮譽獎。我父親是受中國傳統教育長大的。我受的教育的一部分是傳統教育，一部分是西方教育。緬懷我的父親，我寫了懷念這篇文章?！?#160; 2“格物致知”注釋補充   格：推究。致：獲得。禮記·大學：“致知在格物，格物而后知至?！币庵^推究事物，方能獲得事物的知識。宋·洪邁容齋隨筆舊序：“因命紋梓，播之方輿，以弘博雅之君子，而凡志于格物致知者，資之亦可以窮天下之理云。”嚴復原強：“顧彼西洋以格物致知為學問本始，中國非不爾云也，獨何以民智之相越乃如此耶?”(中國成語大詞典上海辭書出版社1986年)  3扣題開談，適時立論   本文是一篇漫談式的議論文，在各方面都體現了這類議論文的特色。這篇文章一開始并沒有直接提出全文的論點，而是緊扣文題，先引用大學中的句子，扼要說明“格物致知”的意思，強調探察物體即實驗在現代化學術中的重要性。然后從大處落筆向中心靠攏，先說明“中國傳統教育并不重視真正的格物和致知，埋沒了其真正意義”。接著從實驗過程的兩個特點，中國學生存在的問題和作者自己的親身經驗，分析了實驗精神在科學上的重要性，最后指出真正的格物致知精神的兩個意義，提出全文的中心論點。  4風格樸實，方法多樣   這篇文章簡短精要，寫得樸實通俗，深入淺出，讀來親切有味，沒有說教氣息，這種風格也是漫談式論說文的一個特點。這種風格的形成除了語言的明白通俗外，與行文的靈活和說理方法的多種多樣也是分不開的。具體說來，本文采用的說理方法有以下幾種：(1)引用古語：如，開頭引用大學中的格物致知，指出它的基本意思。3段中引用大學中格物致知、誠意、正心、修身、齊家、治國、平天下的八條目。   (2)擺事實與講道理有機結合：列舉事例時，采用正面事例與反面事例相結合說理的方法。表格如下：  列舉事例   闡述道理   論述角度    明朝大理論家王陽明“格，竹子，苦思頭痛而失敗的事例，   傳統儒家對實驗的態(tài)度是把探察外界誤認為探討自己。   反面事例    通過實驗了解付予性質的事例。   實驗的過程不是消極的觀察，而是積極的、有計劃的探測。   正面事例   中國學生功課成績好，面臨研究工作束手無措的事例，   中國學生偏向理論而輕視實驗，偏向于抽象的思維而不愿動手。   反面事例  作者在美田大學念物理時，因事先沒有準備，做研究發(fā)現需要自己作主張出主意而恐慌的親身經歷。   以埋頭讀書應付一切，對于實際的需要毫無幫助。   正面事例   事例論證的好處：用典型事例作為論據進行論證，它的好處是說理充分，令人信服。  (3)運用對比：如，中國傳統教育埋沒了格物致知的真正意義，強調知識的獲得是通過內心體悟和自我檢討，與科學進展的歷史說明新的知識只能通過實地實驗得到形成鮮明對比。   (解說：在進行議論文教學時，應緊緊圍繞議論文文體特點來進行學習。自學點撥時，除了要讓學生掌握課文基本內容外，還應點撥學生了解議論文的一般常識，如，論點、論據、論證方法，以及事例論證的好處等。)  自讀思考1在文中畫出真正的格物致知精神以及意義。  2用表格方式，梳理本文所舉事例和闡述的道理。  3針對質疑，分組作探究學習，寫出探究小報告或制作電子作品。  4閱讀下面短文，請從文中丁肇中教授所談四個體會中選擇自己感受最深的一點，寫一篇小議論文。   丁肇中在中科院講故事   在中國科學院建院50周年中外著名學者學術報告會上，丁肇中我所經歷的20世紀的實驗物理學的報告尤為引人注目。他講了4個故事，談了4個體會。   第一個故事是測量電子半徑。根據量子電動力學，電子的半徑為零。1964年，哈佛大學和康奈爾大學的著名科學家進行了哈佛一康奈爾實驗，其實驗結果與這種理論不相符。丁肇中認為這個實驗很重要，他們于1966年在德國用不同的方法重復了實驗，得到的結果則是電子確實小到不可以測量。他由此得出的體會是：不要盲信專家的結論。   第二個故事是發(fā)現新粒子家族。1970年，人們認為基本粒子都可以歸納為3種夸克。丁肇中對此持懷疑態(tài)度，但他想進行實驗的想法卻遭到了幾乎所有國家大型實驗室的反對。最終，他們在美國布魯海文國家實驗宣開展了實驗，發(fā)現了一種全新的夸克。由此得到的體會是：永遠對自己充滿信心，做你自己認為是正確的事。   第三個故事是發(fā)現膠子。光子傳播原子之間的力，膠予傳播夸克之間的力。丁肇中與中科院唐孝威等科學家合作，在1979年發(fā)現了膠子，而這一結果是他們事先沒有料到的。由此得出的體會是：要對意料之外的現象有充分的準備。   第四個故事是尋找反物質。在地面上不可能找到反物質，國際大空站上的阿爾法磁譜儀擔當起了研究太空反物質、物質和暗物質的任務。去年，發(fā)現號將實驗儀器送上了太空。這是人類第一次在天上測量帶電粒子。丁肇中得出的體會是：要實現你的目標，最重要的是好奇心，對所做的工作要有興趣，要勤奮地工作。   (科學時報2001年11月4日)   (解說：思考1、2是從議論文文體特點出發(fā)，讓學生掌握課文基本內容。思考3是課外拓展探究學習，目的不在于學生探究有多深入全面，但要讓學生在查詢資料，歸納提煉觀點，寫探究報告中嘗試科學嚴謹的實驗步驟與方法，并擴大課外閱讀視野。思考4是學生在學習本單元議論文的基礎上，遷移學習能力，初步學習寫作議論文，是課內學習的課外拓展延伸。)  參考答案  1不管研究自然科學，研究人文科學，或者在個人行動上，我們都要保留一個懷疑求真的態(tài)度，要靠實踐發(fā)現事物的真相。意義：第一，尋求真理的惟一途徑是對事物客觀的探究；第二，探索的過程不是消極的袖手旁觀，而是有想像力的有計劃的探索。2見自讀點撥(4)的列舉事例表格。3略4略  備教資料  丁肇中小傳  由于和里希特各自獨立發(fā)現一種新型的JA粒子，而共同獲得1976年諾貝爾物理學獎金。  國外科學技術界評論說，丁肇中是最有實驗能力，最善于觀察現象的實驗物理學家。美國自然雜志還評論說，丁肇中所從事的工作是溝通中美兩國科技交流的一座橋梁。  丁肇中是由于一次“意外的出生”而成為美國公民的。他的父母都是中國的大學教授，祖籍山東日照。1936年，他們從中國啟程去美國，對密執(zhí)安州立大學進行訪問。1月26日，就在這所學院里丁肇中降生了。他在回憶中說：“我的父母希望我出生在中國，可是我卻偏偏早產了。我出生兩個月后才回到中國?！彼耐暾档诙问澜绱髴?zhàn)日本侵略中國的戰(zhàn)亂年代，所以他十二歲以前幾乎沒有受過什么正規(guī)教育。由于父母忙于工作，丁肇中是由外祖母撫養(yǎng)成人的。外祖母性格剛毅且果斷，她丈夫在第一次國內革命戰(zhàn)爭中犧牲了，從那以后她回到學校當教師，把丁肇中的母親撫養(yǎng)成人。丁肇中在童年經常聽到外祖母回憶那些艱難歲月里度過的窘迫生活，外祖母對丁肇中以后嚴謹刻苦治學，一絲不茍實驗，縝密組織研究和嚴格要求下屬等優(yōu)良作風產生了很大影響。丁肇中先在大陸度過童年，十三歲去臺灣上學，那時他父親是國立臺灣大學的一名教授。二十歲時，他決定回到他的出生地美國密執(zhí)安大學繼續(xù)攻讀?！澳菚r我英文懂得不多，對美國的生活一無所知。在國內的時候在書上讀到許多美國學生是自己掙錢維持生活讀完大學的。我告訴父母也這樣做。當1956年9月6日到達美國底特律機場的時候，口袋里只有一百美元。在那時，有點錢好像已經滿不錯了。我舉目無親，不免有幾分擔心。”那幾年，可以說是丁肇中一生中最艱難的歲月，一面頑強勤奮地學習，一面自己掙錢維持生活。后來因成績優(yōu)異獲得了獎學金。三年之后的1959年獲得物理學和數學兩個學士學位，1960年獲得碩士學位。接著在密執(zhí)安大學物理研究所當研究生，1962年獲物理學博士學位。  1963年，丁肇中以博士和福特基金會會員的身份，前往設在瑞士日內瓦的歐洲核子研究中心工作，在柯可尼的指導下用質子同步加速器進行研究。柯可尼對實驗工作的嚴格與耐心對丁肇中產生了直接的影響。在這段日子以及后來再到日內瓦工作期間，丁肇中的典型生活情況是：一早起來在自取食堂里吃早飯，然后一整天留在實驗室里，直到夜里離開實驗室，驅車十分鐘回到他的公寓房間睡覺。每隔兩個星期，他坐飛機回到美國麻省萊克新頓自己的家里看望妻子凱·路易絲·庫恩和兩個女兒。1964年，丁肇中離開日內瓦回到美國哥倫比亞大學執(zhí)教，直到1969年。在那里他和斯坦伯格、希瓦茲、吳健雄和李政道等在內的第一流物理學家工作。這個時期，丁肇中發(fā)現了“抗氫同位素”，使他初露頭角。美國各大報刊都以顯著位置報道了這項發(fā)現。在哥倫比亞大學的這些年里，他開始對“電子和正電子對”的生成發(fā)生了興趣。這時丁肇中又接受美國麻省理工學院之聘，主持該學院的布魯克海汶實驗室，他負責的研究小組分別在美國布魯克海汶實驗室、瑞士歐洲核予研究中心和德國漢堡電子回旋加速器實驗室三處進行類光子粒子的衰變探索，并且尋找衰變成電子對和lL介子對的新粒子。這一研究夜以繼日地整整進行了五年。  1971年，丁攆中帶領它的研究小組回到美國，開始在布魯克海汶國家實驗室進行試驗。經過將近三年的鍥而不舍的努力，終于在1974年8月次覺察到一種新粒手存在的跡象，其量量約為質子的三倍。由于丁肇中的小心謹慎，他們當時沒有公布這一發(fā)現1974年11月10日，丁肇中到美海岸出席斯坦福大學的一次會議時，得知該校加速器實驗室的里希特小組也剛好獨立地發(fā)現了同一現象，并已將新粒子命名為中粒子，于是丁肇中立即通知他的助手發(fā)表他們的發(fā)現，并將新粒子命名為J粒子。 JA粒子的發(fā)現，很快得到了全世界的承認。這一發(fā)現在物理學上的重大意義是：他提供了一個有力的證據，證明明存在著第四種夸克，即“粲”夸克。從夸克模型看，JA中粒于是由粲夸克和反粲夸克組成的強子。以前，人們認為所有已知強子都可由三種夸克：上夸克，下夸克，奇異夸克以及它們的反粒子以各種形式組成。丁肇中和里希特發(fā)現JA中粒子的卓越成就支持了當今的弱相互作用理論，他們兩人分獲1976年的諾貝爾物理學獎金。1979年，在德國漢堡，丁肇中領導他的小組又找到了膠子，這是量子色動力學理論的一種重要證明，為統一強相互作用奠定了基礎。       丁肇中已成為當代第一流的實驗物理學家。他主持的德國漢堡電子回旋加速器研究小組，首先接納了第一批中國科學院高能物理研究所的物理學家去西方工作。他每次到中國講課，聽眾都是致以千計。他大部分時間是在漢堡工作，同時又擔任美國麻省理工學院的物理學教授。他說：“在漢堡，我的生活就是工作，工作，再工作。對于我的小組，我盡量挑選那些也喜歡刻苦工作的人?！彼怀闊煟缓染?，不玩，也不看小說。當丁肇中還沒有從事粒子物理學研究的時候，他偏愛科學史。他把法拉第看作是一個著名的歷史人物，敬佩法拉第取得的科學成就及其所走過的艱難曲折的道路，立志做第二個法拉第。