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費曼物理學講的是什麼

發布時間:2023-07-13 02:25:52

Ⅰ 我是一個高一學生想認真學下物理,請問看《費曼物理學

本講義共分三卷。這部書雖然基礎、光學、氣體分子動理論、熱力學、波等,並增加了介紹費恩曼生平的短文和新的序言,因他在量子電動力學方面的工作和朝永振一郎及施溫格(J.Schwinger)同獲諾貝爾物理學獎。費恩曼博士獲得諾貝爾獎是由於成功地解決了量子電動力學理論問題。在以後的幾年裡。我們按照新版的原本進行了翻譯。費恩曼(R.P.Feynman)1918年生於布魯克林區,它比任何其他數學形式描述都更大地改變了對基本物理過程形成概念及進行計算的方法。費恩曼是一位卓越的教育家,盡管當時他還很年輕、相對論。在《費恩曼物理學講義》一書中對一些問題的分析和處理方法反映了費恩曼自己以及其他在前沿研究領域工作的物理學家所通常採用的分析和處理方法。全書對基本概念、定理和定律的講解不僅生動清晰,2005年6月推出第一版,截至2010年已經是第八次印刷。世界圖書出版公司北京公司也出版了該書的影印版。在他區得的許多獎項中,他對1972年獲得的奧斯特教學獎章特別感到自豪。在1963年第一次出版的《費恩曼物理學講義》被《科學叛國人》雜志的一位評論員描寫為「咬不動但富於營養並且津津有味您好,他在誇克理論的發展中起了關鍵性的作用,提出了他的高能質子碰撞過程的部分子模型。除了這些成就之外。《費曼物理學講義》成書幾十年,導引了千千萬萬物理學工作者進入物理殿堂。我國自82年開始引進並翻譯,並由上海科學技術出版社刊印。近年來上海科學技術出版社與上海世紀出版股份有限公司合作出版、發行該書,首先是無處不在的費恩曼圖,在近代科學歷史中,看看是這個么,我會在線幫你解決費曼物理學講義(TheFeynman',全書還列舉了許多基本物理原理在各個方面(諸如天體物理、地球物理;sLecturesonPhysics)被譽為本世紀最經典的物理導引、生物物理等)的應用,仍需反復研讀。簡介20世紀60年代初,美國一些理工科大學鑒於當時的大學基礎物理教學與現代科學技術的發展不相適應,1942年在普林斯頓獲得博士學位。第二次世界大戰期間在洛斯阿拉莫斯。教學改革試圖解決的另一個問題是按照當前物理學工作者在各個前沿研究領域所使用的方式來介紹物理學的內容,紛紛試行教學改革,加利福尼亞理工學院就是其中之一。該校於1961年9月至1963年5月特請著名物理學家費恩曼主講一二年級的基礎物理課,事後又根據講課錄音編輯出版了《費恩曼物理學講義》,費恩曼教授還特地准備了一套適合大學二年級水平的講法。1965年,第1卷包括力學,理解時,第3卷是量子力學。全書內容十分豐富。25年後它仍是教師和最好的初學學生的指導書」。為了使外行的公眾增加對物理學的了解,費恩曼博士寫了《物理定律和量子電動力學的性質,在深度和廣度上都超過了傳統的普通物理教材。引申當時美國大學物理教學改革試圖解決的一個主要問題是基礎物理教學應盡可能反映近代物理的巨大成就。《費恩曼物理學講義》在基礎物理的水平上對20世紀物理學的兩大重要成就——相對論和量子力學——作了系統的介紹,對於量子力學。此後,他和蓋爾曼(M.Gell-Mann)在β衰變等弱相互作用領域內做出了奠基性的工作,通俗易懂,而且特別注重從物理上作出深刻的敘述。為了擴大學生的知識面:光和物質的奇特理論》。他還是許多高級出版物的作者,這些都成為研究人員和學生的經典參考書和教科書,他也創立了說是液氦中超流動性現象的數學理論,以及物理學的一些最新成就。由於全書是根據課堂講授的錄音整理編輯的,它在一定程度保留了費恩曼講課的生動活潑、引人入勝的獨特風格。《費恩曼物理學講義》從普通物理水平出發,注重物理分析,深入淺出,避免運用高深煩瑣的數學方程,因此具有高中以上物理水平和初等微積分知識的讀者閱讀起來不會感到十分困難。至於大學物理系的師生物理工作者更能從此書中獲得教益。1989年,為紀念費恩曼逝世一周年,原書編者重新出版本書,但已在曼哈頓計劃中發揮了重要作用。以後,他在康奈爾大學和加利福尼亞理工學院任教,第2卷主要是電磁學。《費曼物理學講義》是根據諾貝爾物理學獎獲得者-理查德·菲利普·費曼(RichardPhillipsFeynman,又譯作費恩曼),在1961年9月至1963年5月在加利福尼亞工學院講課錄音整理編輯的,費恩曼博士將新的基本計算技術及記號法引時物理學。刪除了原錄音中費曼教授對慣性導航的精彩解說(可以到網上找錄音)和應對做題的解決思路(單獨成書),譯名為《費恩曼物理學講義》

Ⅱ 請介紹一下費曼的物理思想

解世雄 費曼的物理教學思想

費曼的物理教學思想
解世雄
(嘉應學院廣東·梅州514015)
[摘要]R·Feynman(1918—1988)作為最傑出的物理學大師之一,其不僅對物理論本身作出傑出的貢獻,對物理教學的貢獻更是無人能比。對費曼物理教學思想的整理和研究,具有重要的理論意義和實踐指導意義。本文是筆者的初步研究,介紹費曼物理教學的基本思想,並進行必要的拓展。
[關鍵詞]費曼物理教學

一、酷愛教學的物理大師
理查德·費曼,1918年出生在紐約州靠近海邊的一個叫法洛克的小鎮。他在家鄉生活了17年,1935年進麻省理工學院;4年後進普林斯頓大學念研究生。第二次世界大戰期間參加研製原子彈的曼哈頓計劃,戰後他採用自己獨特的方式進行物理學研究,在理論物理方面做出巨大的貢獻,因量子電動力學上的開拓性理論而獲得1965年諾貝爾物理學獎。
費曼非常擅長演講,在物理教學思想和方法方面獨樹一幟。物理教學是費曼一生最重要的工作之一。他非常熱愛教學工作,他曾寫道:「我不相信,如果不教書我還能過得下去。原因是,這樣就算我一點東西都想不出來時,我還能跟自己說:『至少我還活著;至少我還在做一些事情,有些貢獻。』而且在課堂上時,你可以思考一些已經很清楚的基本東西。這些知識很有趣,令人愉快,重溫一遍又何妨?教學能給舊的知識新生命,如果你真的有什麼新想法,能從新角度看事物,你會覺得很愉快。」「學生問的問題,有時也能提供新的研究方向」「因此對我來說,教書以及學生,使我的生命繼續發光發亮,我永遠也不會接受任何人替我安排一切——快快樂樂的不必教書。永遠不會!」
二十世紀60年代初期美國物理教學存在一些問題,就是課程設置過於陳舊。1957年蘇聯人造衛星上天,極大地刺激了美國政府和高等教育。在這個背景下,費曼參與了加州理工學院基礎物理課的改革嘗試。沒有任何大物理學家教過大學新生的物理課,而費曼卻被這一挑戰和機遇所吸引。因此從1961年秋天起,費曼就開始計劃講一年的物理學導論的系列演講。最後實際從1961年9月講到1963年5月跨越了兩個學年。費曼的演講經萊頓和桑茲整理出版了《費曼物理學講義》,這套書成了物理學的指南,是費曼對物理學的理解,如何把不同部分適當地組織在一起,思考事物、解決問題的方法等,都包括其中。《費曼物理學講義》受到了世界物理學界的贊賞。得到極高的評價,有人認為《講義》超過了他對物理學所作的其它貢獻,「他是一位偉大的老師的老師」。
費曼生性樂觀,灑脫,幽默,興趣廣泛,深受他的同事和學生的愛戴。1988年4月14日,他逝世那天,加州理工學院的大學生們在學院11層高的圖書館大樓上懸掛了一條橫幅上寫「迪克,我們愛你」(迪克是費曼名字的昵稱)。費曼確實有他迷人的風采,現在被越來越多的中國物理教師和物理專業學生所了解,國內掀起了一股費曼熱。
二、物理學習的探索性與原創性
費曼從小數學天賦極高,他總被視為小學里的「算術神童」,在10—11歲時,他曾被請到其它班講解他做減法的方法,老師認為這種方法對小孩來說非常簡潔,「在中學也是如此,比如,年長的學生會拿一些在高年級數學中才有的棘手幾何學難題給他,他總是能解答出來」。他性格中有一種從不放棄的韌性。物理學與數學之間存在很深刻的聯系,雖然被視為數學天才,但他真正感興趣的是物理學。
費曼對自然的奧秘,非常好奇,思考問題非常深刻,他在大學完成一次考試時不經意地寫了一首詩非常好地說明了這一點。
「我想知道這是為什麼,我想知道這是為什麼
我想知道為什麼,我想知道為什麼
我想知道竟究為什麼我非常要知道
我為什麼想知道這是為什麼」
讀了這首小詩我們不能不感嘆費曼的好奇心和探索精神,以及超越常人的深刻發問。
費曼的成功除了天賦、好奇心以外,獨特的「原創」思想則是另一個最顯著的特徵。在費曼的學習生涯中,他從不迷信權威,他有疑問時會毫不猶豫地發問,甚至對阿爾伯特·愛因斯坦也是如此。
費曼非常喜歡解決問題,他想讓自己從第一性原理開始來解決每一個問題,這樣就可以確信他做對了,免得浪費寶貴的時間去深入其它人的思想,而最終也許只能發現這些思想一開始就是錯的。
他一生都非常喜歡狄拉克論量子力學書上的最後一句話:「看來這里需要全新的思想。」當費曼第一次讀到這句話時,對其影響非常大,因為狄拉克本人也承認在20世紀30年代對量子理論的理解既不徹底也不完美,而且需要全新的思想。費曼想,最好是從頭開始建立自己的量子力學,他不僅這樣想,而且也這樣做了。因而他獨創了量子電動力理論。
他在論述物理學和物理教學到底是什麼這個問題時寫到:「在對科學的學習中,你學會通過試驗和誤差處理問題,養成一種獨創精神和自由探索精神,這比科學本身的價值更巨大。你還要問自己有沒有更好的方法來做。」
通過以上簡短的敘述,我們已經強烈地感到費曼學習物理研究物理的明晰的思路,就是用新的思想去大膽地探索未知。20世紀物理學的發展是建立在新的思想方法之上的,而我們今天的物理學習,不僅要記住物理學的結論,了解和掌握物理學的研究方法,更重要的是通過物理學習感受物理學中的探索和創新精神,養成自己獨立思考的習慣,敢於大膽發表自己原創性的思想。自然是復雜的,同時又是可以部分地被認識,科學的目的是探索自然的奧秘,科學認識沒有止境。
三、物理教學要與自然相遇
費曼曾到南美的巴西作過近一年的客座教授,費曼和巴西的學生之間存在著很大的差異,他教的學生是為了在那種體制中生活並找到物理教師的工作而學習,他們為適應考試已養成了死記硬背課本內容而不去理解自然,這個活生生的「物理」。
強烈的文化差異和敏銳的頭腦,費曼發現了巴西物理教育中存在驚人的弊端,他寫到:「我發現一個很奇怪的現象,有時我問一個問題,學生馬上答出來,但下一次我問同一個問題——至少在我看來是同一個題材,同樣的問題——他們卻答不出來!例如有一次,我談到偏振光,拿了些偏振片給他們。
在討論偏振光問題時,我給每個學生一些偏振片。偏振片只讓矢量為某一方向的光通過,因此我跟他們講解了怎樣根據偏振片的亮暗來判斷光的偏振方向。
我們先將兩塊偏振片疊合一起,通過轉動使透過他們的光最強,這樣我們可知此時從偏振片出來的光的偏振方向相同,通過一塊偏振片的光也通過另一塊,然後我問他們:怎樣才能知道從單獨一塊偏振片的光線的絕對偏振方向?
學生竟無反應。
我知道這個問題不太好回答,就給了他們提示:看看那從外面海灣射來的反射光。
還是沒有人吭聲。
於是我問:你們知道布儒斯特角嗎?
知道!光從具有一定折射率的媒質反射,當反射光成為偏振光時所對應的入射角,就是布儒斯特角。
那麼此時反射光的偏振方向呢?
這光的偏振方向跟反射平面成直角。我自己還要想一想呢,但他們背得滾瓜爛熟!他們甚至還知道那個角的正切值等於折射率!
因此我說:這下行了,答案該有的吧?
仍然無濟於事,盡管他們告訴了我從具有一定折射率的媒質(例如外面的海灣),反射出來的光是偏振光,而且說出了偏振光的方向,但開始的問題還是回答不上來。
最後我說:看看海灣,透過偏振片來看,好,現在轉動偏振片。
噢,這是偏振光!他們大叫起來。」
費曼通過教課和聽其他教授的課和分析巴西的物理教材,他發現了巴西物理教學中的致命的問題:「學生什麼都背得很熟,但完全不理解自己在背些什麼。」
一個人可以得高分通過考試,完成學業,但卻同時可能對很簡單的現象卻不理解,不知道水、玻璃就是光的介質,沒有辦法(也沒有想過)用死記硬背來的材料解決任何實際問題。
費曼批評這是一種「自我繁衍系統」,在這樣的教育系統中,人們通過考試,然後又去教人家怎樣通過考試,誰也不管怎樣理解物理知識的實質。費曼的靈感雖然來自巴西的教育經歷,但是我國這樣的現象也相當地嚴重,至少在我教過的學生中,相當普遍地存在著不能把物理學的概念、結論與真實世界相聯系,他們為考試而學習,不曾領悟到物理就是自然界萬物之運行規律。
費曼告誡我們物理教學要增進學生對大自然的理解。例如他講到有的教材給學生講,磨擦擦發光(tribo-luminescence),只定義是當晶體被撞擊時所發的光。……而不與任何實驗聯系,學生也不會受到任何激發。「但是如果你寫『當你在黑暗裡拿把鉗子打在一塊糖上,你會看到一絲藍色光。其它晶體也有此效應,沒有人知道為什麼。這個現象被稱為磨擦發光。』那麼就會有人回家試著這樣做,那就是一次與大自然相遇的美妙的經驗。」
費曼雖然非常擅長數學和計算,但是他非常重視物理現象和實驗,非常重視理論教學與實驗和現象的聯系。提出了物理教學要使學生與自然相遇的重要觀點,絕非偶然,這是他研究物理和教授物理的一貫思想。
四、物理教學目的多樣性
物理教學是一個龐大的體系,有中學小學的物理教學(小學包含在自然課中)、大學的物理教學,而大學物理教學也相當的復雜。我認為至少可以分為三種類型:為研究物理而學物理;為應用而學物理;為提高文化素養而學物理。即為物理而物理,為應用而物理,為文化而物理。這就構成了物理教學目的多樣性或者說物理學習的多功能性問題。
首先來看物理科學的價值,費曼認為:第一點科學應用價值,是眾所周知的。科學知識使人們能夠製造許多產品,做許多事業。但是他提醒我們,科學知識給予人們能力去行善,也可以去作惡,它本身並沒有附帶使用說明。科學的另一個價值是提供智慧與思辯的享受。這種享受在一些人可以從閱讀、學習、思考中得到,而在另一些人則要從真正的深入研究中方能滿足,這種享受的重要性往往受人忽略。科學上已發現的理論和定律,是科學研究的收獲,也是科學家得到的最高獎賞。科學家發現這些理論時激動不已,而學習者從學習和理解的過程中得到滿足和成就感,而這種心情對於人來說是極其重要的。第三個價值是改變人們對世界概念的認識。人類為了滿足自身的物質和精神需要而創造出來的科學知識,成為一種文化背景改變人們對自然和世界的認識方式。第四個價值是科學的精神價值,科學就是對未知世界的永無止境的探索,科學家們對研究對象,不知道答案時他是無知的;當他大概有了猜測時他是不確定的;即使滿有把握時,他永遠會留下質疑的餘地。科學家的責任是探索更好的辦法留傳給下一代。
物理教學的目的,費曼有非常深刻而全面的觀點。他認為學習物理有五方面的理由:第一是為了學會怎樣動手做測量和計算,及其知識在各方面的應用;第二是培養科學家,他們不僅致力於工業的發展,而且貢獻於人類知識的進步;第三認識自然界的美妙,感受世界穩定的實在;第四是學習怎樣由未知進到已知的科學求知方法;第五是通過嘗試和糾錯,學會一種有普遍意義的自由探索和創造精神。費曼在他的《費曼物理學講義》的結束語中這樣寫道:「我講授的主要目的,不是為你們參加考試做准備——甚至不是為你們服務於工業或軍事做准備,我最想做的是給出對於這個奇妙世界的一些欣賞,以及物理學家看待這個世界的方式,我相信這是現今時代里真正文化的主要部分。也許你們將不僅對這種文化有欣賞,甚至也可能你們會加入到人類理智已經開始的這場偉大的探險中去。」
由上可見物理教學的目的是多樣性的,而教學的功能也是多方面的,我們在進行物理教學活動時,應該有更加廣闊的文化視野,有對人的和諧和全面發展有更深刻的思考,還要關注學生學習的愉快問題,以及保護他們的好奇心,培養探索精神,以及科學應用中的道德問題的探討等等。
五、物理教學應該是令人愉快的
低水平的物理教師,枯燥呆板的教材,缺乏學習動機的學生,三者結合必然是一種應付考試的學習模式,沒有愉快而言。學習變成痛苦與焦慮。這正好與豐富多彩的物理探索活動,變化無窮的物理世界,形成鮮明的對比。而費曼給我們的是生動活潑、幽默、形象的、充滿樂趣的物理教學。
費曼的物理教學生涯最著名的是他1961年9月—1963年的那次長達兩年的演講,由此產生的《費曼物理學講義》成為物理學界的經典之作。費曼的演講達到了一種理想的地步,它們象是演出,開頭、中間和結尾都很有趣。每個演講自成一體,而且都對要點的概括作為結束,以便學生可以留作將來參考。他往往以不同的方式和不同的側重點來講述問題,以達到最佳效果,在愉快的氣氛中教你正確的方式和如何與這個世界融洽相處。為了體會他的風格,我們引用他的兩段文字。
「如果在某種大變動後所有的科學知識將不復存在,只有一句話能流傳後世,那麼什麼樣的敘述能以最少的語詞包涵最多的信息呢?我相信這就是:世間萬物都由原子組成的原子假設(或者叫原子事實,或其它隨你怎樣叫的名字),原子這種永恆運動著的小粒子,當他們彼此遠離時互相吸收,彼此靠近時就互相排斥。從這句話中,只要用一點點想像力和思考,你就會明白其中包涵了有關這個世界的極大量的信息。」
費曼講述方式非常新奇,讓人把一句枯燥的話,或者說一個科學假說「包裝」得如此精美,讓你永遠也難以忘記。
費曼在講述狄拉克反粒子理論時,有一個讓人過目忘的幽默,根據狄拉克假說微觀粒子有與它相應的反粒子,如中子、反中子、質子、反質子,就是說自然界有正物質和反物質。這個理論非常讓人激動,對解釋世界物質的起源很有啟發。費曼說到這個地方幽默地說:「當你遇到一個外星人時,他想和你握手,你一定要留心他是用左手還是右手和你握。」
物理教學盡量讓學生愉快,這是一種教學思想。費曼獨特的生活方式的核心就是要讓自己愉快,不壓抑自己。愉快的物理教學有助於提高學生的學習興趣,有助於培養學生的樂觀與自信。有了這種思想方法的指導,任何好的教師都會積累和創造出一些好的方法和例子,使學生有愉快的學習環境。

參考文獻:
1、約翰·格里賓、瑪麗·格里賓《迷人的科學風采—費恩曼傳》上海科技教育出版社1999.9版
RichardFeynman:AlifeinSciencebyJohnGribbim&
2、R·費曼《別鬧了,費曼先生》北京生活·讀書·新知,三聯書店,1997.12
SurelyyouAreJoking.Mr.Feynman.Copyright&;1992byRichardFeynman.
3、R·費曼《你干嗎在乎別人怎麼想?》中國社會科學出版社,1999.6
.P.Feynman&;.
4、關洪《觀光,還是探險?——從〈費曼物理學講義〉誕生談起》,《大學物理》1998年第17卷第6期
(作者簡介:解世雄現任嘉應學院教務處副處長、副教授。研究方向為:物理文化與物理教育)

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