科學(xué)家的人文精神與科學(xué)精神

1、第四講科學(xué)家的人文精神與科學(xué)精神,教師科學(xué)素養(yǎng)課程組,倫琴于1895年發(fā)現(xiàn)X射線,他在報(bào)告中還附有一張他夫人的手的骨骼的照片.這為醫(yī)療疹斷提供了強(qiáng)有力的新手段,藏匿著極大的商機(jī).德國(guó)的柏林通用電氣公司,提出用高價(jià)來(lái)?yè)Q取倫琴的X光和末來(lái)的一切物理發(fā)現(xiàn)專利權(quán) ,但遭到拒絕.倫琴說(shuō):“專利是什么?打算把X光一個(gè)人獨(dú)占嗎?,它不是我發(fā)明的,我僅僅是發(fā)現(xiàn)了它,它千古以來(lái)就存在著.因此,X光是全人類的財(cái)產(chǎn),不是我個(gè)人的財(cái)產(chǎn),也不應(yīng)該受任何集團(tuán)的控制

2、,這些發(fā)現(xiàn)和發(fā)明絕不應(yīng)該受專利.”,一、科學(xué)家的人文精神,為全人類謀福利------ 倫琴不為X射線申請(qǐng)專利,熱愛(ài)祖國(guó)------- 錢學(xué)森等沖破重重阻力回國(guó),建國(guó)初期從海外歸來(lái)的科學(xué)家很多 如：李四光、張鈺哲、童弟周、趙忠堯、薩本棟、周培源、余瑞璜、孟昭英、錢偉長(zhǎng)、黃昆、謝希德、王淦昌、錢學(xué)森、錢三強(qiáng)、何澤慧、郭永懷、張文裕、王竹溪、王

3、大珩、彭桓武、鄧稼先… … 他們?yōu)槭裁匆獜臈l件優(yōu)越的海外歸來(lái)？華羅庚于1950年在歸國(guó)途中《致中國(guó)全體留美學(xué)生的公開(kāi)信》回答了這個(gè)問(wèn)題 ：“為了選擇真理，我們應(yīng)當(dāng)回去；為了國(guó)家民族，我們應(yīng)當(dāng)回去；為了為人民服務(wù)，我們應(yīng)當(dāng)回去；就是為了個(gè)人，也應(yīng)當(dāng)早日回去，建立我們的工作基礎(chǔ)，為我們偉大祖國(guó)的建設(shè)和發(fā)展而奮斗！” 現(xiàn)在有“春暉計(jì)劃”。,為真理而斗爭(zhēng) -------

4、 伽利略為捍衛(wèi)日心說(shuō)不怕坐牢,伽俐略(1564—1642年)意大利物理學(xué)家.他以極大的勇氣批判了亞里士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn)開(kāi)創(chuàng)了物理學(xué)的新紀(jì)元,后來(lái)被牛頓稱為“力學(xué)的拓荒者”。伽俐略他還用自己發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡觀察天體，以所觀察到的事實(shí)證明日心說(shuō)的正確性。鑒于此，1611年，他被教會(huì)列入黑名單；1615年受到正式警告；1616年被傳到羅馬，教主當(dāng)面下令，不準(zhǔn)宣傳日心說(shuō)。但伽俐略，不顧這些，反而寫(xiě)出了《兩大世界體系的對(duì)話》來(lái)大力

5、宣傳日心說(shuō)。1633年，再次被傳喚到羅馬，受到連續(xù)四個(gè)月的刑訊逼供，并被判刑終身監(jiān)禁。監(jiān)禁中，要他在三年內(nèi)每周都要背誦《圣經(jīng)》中的7首懺誨詩(shī)，要他公開(kāi)收回日心說(shuō)的“邪說(shuō)”。監(jiān)禁中伽俐略堅(jiān)持科學(xué)研究，又寫(xiě)出了《兩門(mén)新科學(xué)的對(duì)話》偷偷送到荷蘭出版,書(shū)送到手中時(shí)，他已奄奄一息。 300多年后1992年，羅馬教會(huì)成立了一個(gè)由六位諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主組成的專門(mén)委員會(huì)對(duì)伽俐略案進(jìn)行重新審理，并宣布為伽俐略平反。,不向惡魔低頭 -----

6、- 愛(ài)因斯坦敢于反對(duì)希特勒,1933年1月，希特勒上臺(tái)后，狂熱地推行反共和反猶的政策，對(duì)一切猶太人、和平人士和共產(chǎn)黨人進(jìn)行鎮(zhèn)壓和屠殺。愛(ài)因斯坦雖然是享譽(yù)世界的大物理學(xué)家，但他是猶太人、又是和平主義者，并經(jīng)常在公眾場(chǎng)合批評(píng)希特勒的反動(dòng)政策。于是希特勒發(fā)怒了，他狂叫：即是象愛(ài)因斯坦這樣的猶太人也要滾蛋！ 于是，5月，納粹的沖鋒隊(duì)抄了愛(ài)因斯坦在柏林的家，查封了他在卡普特的別墅，公開(kāi)燒毀愛(ài)因斯坦的著作。但愛(ài)

7、因斯坦沒(méi)屈服，于8月31日公開(kāi)發(fā)表揭露希特勒罪行的褐皮書(shū)。希特勒再次發(fā)怒了，懸賞兩萬(wàn)馬克提取愛(ài)因斯坦的頭顱。為了躲避納粹的迫害，愛(ài)因斯坦于9月9日星夜渡海到達(dá)英國(guó)。納粹特務(wù)窮追不舍。10月10日，他又遠(yuǎn)涉重洋來(lái)到美國(guó)，才得以安身。,以德報(bào)怨 —— 法拉弟善對(duì)老師,戴維是法拉弟的恩人和老師，法拉弟對(duì)老師非常尊重。但當(dāng)法拉弟在科學(xué)研

8、究上顯露出才華并有可能超過(guò)自己的時(shí)候，這位老師對(duì)法拉弟又特別忌妒。 在發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)體繞著磁體轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，法拉弟取得了重大進(jìn)展。可有人在報(bào)刊上誣陷法拉弟瞟竊他人的成果，對(duì)法拉弟的名譽(yù)和人格造成極大的損傷。戴維是知情人，完全可以站出來(lái)說(shuō)公道話，但他對(duì)此保持沉默。后來(lái)得知，這個(gè)誣陷者正是戴維。 在推選法拉弟進(jìn)入英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的時(shí)候，作為皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)的戴維是唯一的投反對(duì)票的會(huì)員。當(dāng)然，這給戴維本人也帶來(lái)的是不幸

9、，使他從此威信掃地。 但法拉弟并不因此記恨他，以高姿態(tài)一如既往地對(duì)待自己的老師。這被傳為佳話。,二 科學(xué)家的文學(xué)藝術(shù)修養(yǎng),錢學(xué)森論科學(xué)與藝術(shù)的關(guān)系: “從思維科學(xué)的角度看,科學(xué)工作總是從一個(gè)猜想開(kāi)始的,然后才是科學(xué)論證。換言之，科學(xué)工作是源于形象思維，終于邏輯思維。形象思維源于藝術(shù)，所以科學(xué)工作先是藝術(shù)，后是科學(xué)。相反，藝術(shù)工作必須對(duì)事物先有個(gè)科學(xué)的認(rèn)識(shí)，然后才是藝術(shù)創(chuàng)作。在過(guò)去，人們總只看到后一半，所以把

10、科學(xué)與藝術(shù)分家，而其實(shí)是分不了家的，科學(xué)需要藝術(shù)，藝術(shù)也需要科學(xué)?！?科學(xué)是精確化的藝術(shù)；藝術(shù)是感情化的科學(xué)。,達(dá)·芬奇與物理學(xué)------- 他率先提出永動(dòng)機(jī)不能造成 恩格斯對(duì)達(dá)·芬奇的評(píng)價(jià)：文藝復(fù)興“是一次人類從來(lái)沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)的最偉大的、進(jìn)步的變革，是一個(gè)需要巨人而且產(chǎn)生了巨人的時(shí)代。”其中最具代表性的巨人就是達(dá)·芬奇。他“不僅是大畫(huà)家，

11、而且是大數(shù)學(xué)家、力學(xué)家和工程師，他在物理學(xué)的各種不同部門(mén)都有重要發(fā)現(xiàn)?！?光學(xué)上他首先提出光的波動(dòng)說(shuō)、光的傳播機(jī)制和光的強(qiáng)度與距離成反比的思想。力學(xué)方面，他指出：“物體對(duì)空氣的阻力和空氣對(duì)物理的力一樣大”；“重力是沿著物體到世界中心線作用的?！痹诰鶆蛎芏鹊目諝庵小爸匚锵侣鋾r(shí)每一份時(shí)間要比前一份時(shí)間增加一份運(yùn)動(dòng)，成算術(shù)序列?！弊钪匾氖撬氏戎赋觯河绖?dòng)機(jī)探索者們！你們?cè)谶@些探索中白白浪費(fèi)了多少時(shí)間！”“不可能重物下降后又回

12、到原來(lái)的高度，無(wú)論用多少時(shí)間。”,愛(ài)因斯坦與音樂(lè)------- 音樂(lè)使他的思想插上了想象的翅膀,音樂(lè)，不但對(duì)科學(xué)研究有直接的“誘發(fā)”作用和起美學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的作用，而且還有豐富了科學(xué)家科學(xué)思想中的浪漫主義成分——即科學(xué)研究中的非邏輯思維——的作用。愛(ài)因斯坦便是這方面的典型。他在創(chuàng)立現(xiàn)代物理學(xué)的過(guò)程中，非邏輯的科研方法發(fā)揮了其它方法無(wú)法替代的作用，而這種方法的形成又與他熱愛(ài)音樂(lè)有密切的關(guān)系。 “獨(dú)立”不僅是愛(ài)因斯

13、坦在人權(quán)上的追求，也是他科學(xué)思想中最具特色的東西。他年青時(shí)就構(gòu)想出了神奇的“追光實(shí)驗(yàn)”和“升降機(jī)實(shí)驗(yàn)”，那讓人難以接受的“狹義相對(duì)論”和跑得更遠(yuǎn)的“廣義相對(duì)論”就是在此基礎(chǔ)上創(chuàng)立起來(lái)的。,伏爾泰與法國(guó)的啟蒙運(yùn)動(dòng) ------ 他熱情宣傳牛頓的《原理》,18世紀(jì)，繼意大利的文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)之后、英國(guó)的先進(jìn)思想傳入了法國(guó)，在法國(guó)掀起了一場(chǎng)為資產(chǎn)階級(jí)革命鳴鑼開(kāi)道偉大的“啟蒙運(yùn)動(dòng)”?！袄硇浴笔恰皢⒚伞钡暮诵?，而牛頓的《原理》是“理性”

14、的基礎(chǔ)。 伏爾泰是啟蒙運(yùn)動(dòng)的領(lǐng)袖人物。他有一段名言：“一些知名人士在討論誰(shuí)是最偉大的人物，是凱撒、亞力山大、成吉思汗，還是克倫威爾？有人說(shuō)毫無(wú)疑問(wèn)是艾薩克·牛頓。這是非常正確的。我們應(yīng)當(dāng)尊敬的推崇用真理的力量來(lái)征服我們頭腦的人，而不是靠暴力奴役我們的人；是認(rèn)識(shí)宇宙的人，而不是歪曲宇宙的人?！?。1724年，訪英回國(guó)后，他出版了訪問(wèn)錄《哲學(xué)通信》。書(shū)中，以相當(dāng)大的篇幅介紹牛頓的《原理》，它是法國(guó)人了解牛頓的入門(mén)書(shū)。

15、后來(lái)，他還出版了《牛頓形而上學(xué)》和《牛頓哲學(xué)》等著作。 在伏爾泰影響下，他的朋友阿爾伽羅迪寫(xiě)了《牛頓主義婦女讀物》，這是宣傳牛頓哲學(xué)的普及讀物中最流行的一本。伏爾泰的女友沙特萊夫人，第一個(gè)將《原理》譯成了法文，這對(duì)在法國(guó)的傳播牛頓學(xué)說(shuō)起了非同小可的作用。,學(xué)歷史的德布羅意 ----- 提出了物質(zhì)波的新觀點(diǎn),愛(ài)因斯坦建立光電效應(yīng)方程時(shí)，提出的 “ 光量子”概念，它區(qū)別于波，但又絕不是牛頓的粒子。實(shí)際上指出了光具

16、有波粒二象性。 1923年法國(guó)的德布洛意想到：大家都公認(rèn)電子是粒子，那么電子是否也有波動(dòng)性呢?對(duì)稱性體現(xiàn)在波方面,也應(yīng)體現(xiàn)在粒子方面. 對(duì)電子我們對(duì)它 “把粒子的圖象想是太多,而過(guò)分地忽略了波的圖象?” 1925年,美國(guó)的戴維遜用電子流得到了衍射圖樣, 證明了德布洛意假說(shuō)。從此， “ 光量子” 和 “電子波”一起揭示了微觀世界的一幅完整的圖象。 值得注意的是，德布洛意是學(xué)歷史的，由于時(shí)代和他哥哥的影響轉(zhuǎn)搞物

17、理。他提出“物質(zhì)波”新觀點(diǎn)時(shí)，運(yùn)用了“類比”的方法，這種方法也就是歷史研究中的“以史為鑒” 方法。他后來(lái)成為研究科學(xué)史的專家.,物理學(xué)家兼音樂(lè)家 —— 赫姆霍茲提出“力的守恒律”,亥姆霍茲從小就對(duì)音樂(lè)有銳敏的鑒賞能力。當(dāng)他成長(zhǎng)為科學(xué)家后，就從物理學(xué)和生理學(xué)的角度對(duì)音樂(lè)進(jìn)行了深入的研究。他研究單音時(shí)，就假定人體內(nèi)有許多不同長(zhǎng)度的神經(jīng)纖維，每根纖維對(duì)一定波長(zhǎng)或音高能作出共嗚反應(yīng)，認(rèn)為它正

18、象樂(lè)器不同長(zhǎng)度的弦與音高相應(yīng)一樣。他還以實(shí)驗(yàn)確定了人耳可以聽(tīng)到的最高音和最低音以及介于二者間的可以辯別的音調(diào)數(shù)。其研究成果至今還沒(méi)過(guò)時(shí)。由此，他開(kāi)辟了現(xiàn)代生理聲學(xué)的領(lǐng)域,也豐富了現(xiàn)代物理聲學(xué)的內(nèi)容。 同時(shí)，他在提琴科學(xué)的研究方面也取得突出的成就。另外，他還對(duì)音樂(lè)史進(jìn)行了研究，闡明了音樂(lè)發(fā)展的基本趨勢(shì)。由于他在音樂(lè)上的特殊貢獻(xiàn)，現(xiàn)代音樂(lè)家詞典中都有亥姆霍茲的大名。 在物理學(xué)方面，他成績(jī)卓著，最著名的就是用公理化方法提出了

19、“力的守恒定律”（即能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律）、電磁學(xué)的亥姆霍茲線圈等。,三 、科學(xué)家的 科學(xué)精神與科學(xué)發(fā)現(xiàn),嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí) ------- 瑪麗居里夫婦花4年時(shí)間提煉鐳 1898年12月，居里夫婦發(fā)現(xiàn)了比鈾的放射性強(qiáng)200倍的新元素鐳，轟動(dòng)了世界。但有的化學(xué)家提出疑問(wèn)：“ 沒(méi)有原子量就沒(méi)有鐳，把鐳拿出來(lái)看看?！睘榱税谚D分離出來(lái)，居里

20、夫婦在實(shí)驗(yàn)棚里花了45個(gè)月的時(shí)間，不畏嚴(yán)寒不畏酷暑，經(jīng)歷5677次試驗(yàn)，458次分離失敗，用原始的試驗(yàn)手段，從8噸瀝青礦碴中提煉出了0.1 克鐳，測(cè)得了它的原子量。因此，居里夫婦獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。,信念執(zhí)著 ------- 法拉弟用十年探索電磁感應(yīng)定律,人們接觸電和磁的現(xiàn)象的歷史很久遠(yuǎn)，直到16世紀(jì)，英國(guó)的吉爾伯特才對(duì)這兩種現(xiàn)象進(jìn)行了系統(tǒng)研究，但他最后的結(jié)論是：電和磁互不相關(guān)。這種觀點(diǎn)影響物理學(xué)界

21、近兩百年，直到1820年，丹麥的奧斯特在發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，才使電和磁聯(lián)系起來(lái)了。 電能生磁，那么磁也應(yīng)該能生電，這是物理學(xué)家慣用的對(duì)稱思維方法，于是他們開(kāi)始了艱難的探索，其代表人物就是法拉弟。探索過(guò)程婁婁受挫，但法拉弟堅(jiān)信“自然是統(tǒng)一的”，他經(jīng)過(guò)千百次失敗也不氣餒，終于在1831年10月17日發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律。,勇于創(chuàng)新 ------ 愛(ài)因斯坦建立相對(duì)論的新概念,伽利略建立他的力

22、學(xué)理論時(shí)， 提出著名的相對(duì)性原理：即力學(xué)規(guī)律在一切慣性系中等價(jià)。 愛(ài)因斯坦在建立狹義相對(duì)論時(shí)， 提出了狹義相對(duì)性原理：即物理規(guī)律在一切慣性系中等價(jià)；光的傳播速度與光源的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。 愛(ài)因斯坦在建立廣義相對(duì)論時(shí)， 提出了廣義相對(duì)性原理：即物理規(guī)律在一切參照系中等價(jià)；局部非慣性系與均勻引力場(chǎng)等效。,艱苦奮斗 ------開(kāi)普勒在困境中尋找行星運(yùn)動(dòng)定律,開(kāi)普勒是因發(fā)現(xiàn)行

23、星運(yùn)動(dòng)三定律聞名于世物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家.而他的成就是在極其艱難的條件下取得的.美國(guó)數(shù)學(xué)史家霍德華·伊夫斯說(shuō):各種各樣幾乎難以忍受的人間不幸伴隨了他的一生.” 首先是家庭不幸: 父親早逝;母親坐牢;婚姻不美;孩子夭折. 第二是殘廢和疾病:他是7個(gè)月的早產(chǎn)兒；幼年得了天花和猩紅熱導(dǎo)至雙目擊者高度近視，雙手輕度殘廢而顯得苯拙．　　第三是他人嫉妒：他的導(dǎo)師逝世前把自己長(zhǎng)達(dá)21年的天文觀測(cè)資料沒(méi)傳給家人而傳

24、給了開(kāi)普勒，于是他們聯(lián)合起來(lái)找開(kāi)普勒的麻煩．　　第四受教會(huì)的歧視和迫害．大學(xué)畢業(yè)后，他因宣傳哥白尼學(xué)說(shuō)而找不到工作，只得到奧地利謀生。他的《哥白尼天文概要》被列為禁書(shū)?！　〉谖迨亲诮虥_突。1598年，在奧地利的宗教沖突中被開(kāi)除；1626年，險(xiǎn)遭宗教狂熱分子殺害。　　第六，終身貧困。因教會(huì)歧視，他的工資一再被削減和拖欠，不得不靠算命爭(zhēng)“外快”糊口。1630年10月，他帶著“白條”赴京城討要工資時(shí)，病死途中。,不迷信權(quán)威

25、 —— 萊特兄弟發(fā)明飛機(jī),1865年，英國(guó)皇家協(xié)會(huì)主席，開(kāi)爾文勛爵湯姆遜曾斷言：“比重比空氣還輕的飛行器是不可想象的?！蓖瑫r(shí)代發(fā)出“飛機(jī)不可能”論調(diào)的大科學(xué)家還有：法國(guó)數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家勒讓德、德國(guó)大發(fā)明家西門(mén)子、德國(guó)物理學(xué)家赫姆霍茲、美國(guó)天文學(xué)家紐康。但萊特兄弟不迷信這些權(quán)威的“理論”，克服種種困難，終于在1903年造成出了世界上第一架飛機(jī)。 第一次飛行留空時(shí)間很短，只有12秒時(shí)間，飛了約36.6米，但這是一項(xiàng)偉大的成就：它

26、是人類歷史上第一次有動(dòng)力、載人、持續(xù)、穩(wěn)定、可操縱的重于空氣飛行器的首次成功飛行。這次飛行具有十分深遠(yuǎn)的歷史意義，為人類征服天空揭開(kāi)了新的一頁(yè)，也標(biāo)志著飛機(jī)時(shí)代的來(lái)臨。11時(shí)20分，威爾伯·萊特又駕駛"飛行者一號(hào)"作了第二次飛行，也取得了成功，留空時(shí)間約11秒，飛行距離約60米。奧維爾作了第三次飛行，留空時(shí)間15秒，飛行距離61米。第四次也是當(dāng)天最后一次飛行由威爾伯駕駛，取得了成功并達(dá)到當(dāng)天的最好成績(jī)：留空

27、時(shí)間59秒，飛行距離260米。,甘當(dāng)人梯 —— 玻爾與哥本哈根學(xué)派,玻爾因提出氫原子能級(jí)假說(shuō)正確解釋氫光譜而聞名于世，并獲1922諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 1920年哥本哈根成立理論物理學(xué)研究所，玻爾就任所長(zhǎng)。玻爾平易近人，特別是對(duì)年青一代倍加愛(ài)護(hù)，不遺余力地培養(yǎng)。于是,眾多才華橫溢的青年科學(xué)家紛至沓來(lái)，使該所很快就成為世界上主要科研中心之一。由此形成了哥本哈根學(xué)派。致使十幾個(gè)世界一流的