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理想的花儿开在现实的泥潭

已有 4254 次阅读 2012-4-24 20:26 |个人分类:科研教学絮语|系统分类:教学心得

理想的花儿开在现实的泥潭
 
---笨人学物理---
 
    理想是什么?从小我们都说它,长大之后我的理想是做一名科学家?工程师?那些年岁,那些小不点,有人要做中国的米丘林,有人要做第二个詹天佑......为了中国之崛起而读书,神圣的使命感在每一个小小的心灵里激荡着。然而,当我们长大之后,“你太理想主义了”成了批评人的话,我们再也不谈什么革命理想,谁越快接近现实,谁就越成熟懂事。
 
        当然,也有学物理学傻了的。在川大的时候,朋友去图书馆借书,把包锁在图书室外的柜子了,那里还有管理员在,她就进了书库去。她的包丢掉了。钱钱倒不要紧,关键是暴利装了她的身份证、还有很多重要的票据。我建议她在图书馆给小偷张贴一个布告,请把money拿走,包放在那里哦。实验室的师弟师妹都觉得我很out,“葛姐,你太天真了!”想想也真是的,小偷本来就是不顾他人利益才会盗窃的。过了两天,有人给她打电话了,说是在青羊区什么地方发现了她的包,居然,她去取回了除了money之外的其他东西,包括那只真皮的旧旧的包。由是,我想,也还有一些聪明人,在某种程度上和我傻得相似。
 
       讲解热学,最为重要的模型就是理想气体。每回讲述理想气体方程、实验三定律和理想气体分子模型,我都会不厌其烦地请同学们仔细思考,理想气体究竟是个什么东东?温度不太低---保证它是气体而不液化;压强不太大,保证气体很稀薄;满足三个实验定律的气体,归根结底,三个实验定律是必须用气体来做实验的,因此,它还是实际气体。只不过,是很稀薄的气体罢了。我们就用这样的一个理想气体模型建立了所有的热力学经典理论。
 
       其实理论上这个问题我们已经很深刻地解决了。如果焦耳定律和理想气体状态方程讲解的还比较笼统的话,理想气体分子模型就挖掘得相当透彻了。其实我们先讲分子运动论的三大观点,只不过对于分子限度远远小于分子间距离的系统来说,分子的大小和分子间相互作用力可以被忽略而已。噢,卖糕的,忽略不是不存在!基于这样的忽略,俺们得到了理想气体。于是,那理想的准静态过程、理想的卡诺热机......纷纷来到我们的舞台。毫无疑问,虽然我们不可能得到理想热机的效率,但是,我们的确制造出了热机,实现了热能向机械能的转变。或者说,我们用实际气体去接近理想气体,也让我们的热机接近那个热效率的上限。
 
       从来没有一种思想来自于虚空,从来没有一种理想来源于空白。我们那时的理想是课本和老师倡导的偶像,我们给它镀上理想的金光,在许多年里招引着们向前迈进。正如以理想气体为工作物质的可逆卡诺热机提供了可以参考的热机效率的上限,我们的理想恰如一团恒星的光芒招引在前进的路上,指引方向,修正懈怠。
 
       所以,就算是理想主义,在这现实的社会中,那也是有着丰厚的生存基础的。它本身是现实的产物,它也将会给予现实以耀眼的光芒。所以,我钟爱理想气体,一如真正的实际气体---那每时每刻我们必须呼吸着的air。
        艾米莉·狄金森的《我从未看过荒原》读起来很有味道,就好像我们都没有见过真正的理想气体一样。
 

我从未看过荒原--
我从未看过海洋--
可我知道石楠的容貌
和狂涛巨浪。

我从未与上帝交谈
也不曾拜访过天堂--
可我好像已通过检查
一定会到那个地方 。

 


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