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文双春博客介绍的Henry Reich给奥巴马的公开信,呼吁在中学课本中加入现代物理学,如量子力学。这是非常有必要的。
法国中央理工大学给工程类大学生,例如电信、计算机类,开设了量子力学必修课,内容大致相当于我们大学物理系的量子力学,不止是概念性的介绍,而是要计算的。我当时想了好久,他们学量子力学有什么用?基本上是一辈子也用不上的,除非极少数人进入了高深的研究阶段。
人的认知体系是很奥妙的。听说了一个概念名词,即使完全没有理解它的意思,对以后的认知也是非常关键的一步。高中的时候看过一本科普书《物理世界奇遇记》,那时是完全不能理解的。书中假定了普朗克常数很大,光速很小,这样在日常生活中,相对论和量子现象能表现出来的情况下,我们会碰到一些什么样的奇妙现象。内容是完全不记得了,只记住了几张插图。一个人骑自行车,路两边的建筑看上去变得很窄;打台球时,三角框怎么也框不住台球;打猎时,一只老虎从森林里扑出来,看上去是一排的虚像,不知道怎么瞄准。大学时学了相对论和量子论,一下子恍然大悟,讲的尺缩效应和测不准原理。
与非研究人员接触时,发现绝大部分人对现代物理是没有概念的。几天前碰到一位地方领导,很认真地了解中微子。他对物质结构层次的了解,在中学学的原子和电子上。原子、原子核还能不能分,电子与原子核是不是同一个层次的,很少有人知道。我们在中学学的东西其实是最牢靠的。譬如搞科学研究的人,如果不是自己有兴趣的话,对文学、历史、地理,基本上就停留在中学课本上。因此,在中学课本中加入一些理解现代科技必须的概念,是十分必要的。
中学课本中加入现代科学概念是可行的。单纯的课外读物和泛泛的了解,作用并不显著。只有列入考核内容的掌握才深。量子力学的基本概念基实并不需要高深的数学知识,加减乘除就够了。例如波粒二象性,所有的粒子都具有波动性,所有的波都具有粒子性,粒子的能量E=普朗克常数h$\times$波的频率$\nu$。测不准原理$\Delta E\times\Delta t\sim h$。这是可以学、可以考的。知道了这点基本概念就能明白很多现代科技。比如说,现在电脑CPU芯片集成度越来越高,元器件尺度从95年的500纳米做到了现在的22纳米,能不能一直小下去,使摩尔定律一直成立?物理规律的极限在哪里?电子显微镜为什么能比光学显微镜看到更小的尺度?极限是多少倍?
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GMT+8, 2024-5-2 02:12
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