課程內(nèi)容：

《一名物理學(xué)家的教育歷程》
    我想知道上帝怎樣創(chuàng)造了這個(gè)世界，對(duì)這樣或那樣的具體現(xiàn)象我不太感興趣。我想知道世界的內(nèi)在規(guī)律，其余則是細(xì)枝末節(jié)。 
                                                                                                 ——愛因斯坦

    童年的兩件趣事極大地豐富了我對(duì)世界的理解力，并且引導(dǎo)我走上成為一個(gè)理論物理學(xué)家的歷程。 
    記得那時(shí)我的父母親不時(shí)帶我去舊金山游覽著名的日本茶園。我蹲在那里的一個(gè)小池邊，為慢慢暢游在水底睡蓮之中五彩斑斕的鯉魚所陶醉。這是我最快樂的童年記憶之一。 
    在那靜靜的時(shí)刻，我充滿了無限的遐想。我常常給自己提出一些只有小孩兒才問的傻乎乎的問題，比如水池中鯉魚怎樣觀察它們周圍的世界。我想，它們的世界一定奇妙無比！ 
    鯉魚們的一生就在這淺淺的水池中度過。它們相信它們的“宇宙”就由陰暗的池水和睡蓮構(gòu)成。它們大部分時(shí)間在池底漫游，因此它們只模糊地意識(shí)到在水面之上存在有另一個(gè)外部世界。我的世界的本質(zhì)超過了它們的理解能力。我喜歡坐在距離鯉魚僅僅幾厘米的地方，然而，我們之間卻如距深淵。鯉魚和我生活在兩個(gè)截然不同的宇宙之中，從不進(jìn)入對(duì)方的世界，我們之間被水面這一薄薄的“柵欄”分隔開來。 
    我曾想：在水底的魚群中可能有一些鯉魚“科學(xué)家”。我想這些鯉魚“科學(xué)家”會(huì)對(duì)那些提出在睡蓮之外還存在有另外一個(gè)平行世界的魚冷嘲熱諷。他們認(rèn)為，唯一真實(shí)存在的事物就是魚兒們看得見摸得著的。水池就是一切。水池之外看不見的世界沒有科學(xué)意義。 
    有一次，我遇到了一場暴雨。我注意到成千上萬的小雨滴轟擊在池水的表面。池水表面變得混亂，水中的睡蓮在洶涌不息的水波沖刷下?lián)u擺不定。在躲避風(fēng)雨之時(shí)，我想弄清楚周圍發(fā)生的一切將會(huì)以怎樣的形式呈現(xiàn)在鯉魚們的眼中。在它們看來，睡蓮似乎是自己在運(yùn)動(dòng)，沒有任何東西沖刷它們。因?yàn)榫拖裎覀兛床灰娢覀冎車目諝夂涂臻g一樣，鯉魚們也看不見它們賴以生存的水，它們?yōu)樗徸约耗軌蜻\(yùn)動(dòng)而困惑不解。 
    我想，鯉魚“科學(xué)家們”將會(huì)聰明地杜撰某種虛構(gòu)的東西——它被稱為“力”，來掩蓋自己的無知。由于不能理解在看不見的水面上存在的水波，它們將得出這樣一個(gè)結(jié)論：睡蓮之所以能夠不被觸摸而運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)橛幸环N看不見的神秘力在對(duì)它起作用。它們可能給這種錯(cuò)覺起一個(gè)高深莫測的名稱（如超距作用，或沒有任何接觸睡蓮即會(huì)運(yùn)動(dòng)的能力）。 
    我曾想，如果在池水中抓出一個(gè)鯉魚“科學(xué)家”，事情將會(huì)怎么樣呢？放回池水之前，它可能隨著我的查看而狂亂掙扎。那么別的鯉魚又將怎樣看待這件事呢？對(duì)于它們而言，這確實(shí)是一件可怖的事情。它們第一次意識(shí)到有一位鯉魚“科學(xué)家”從它們的宇宙中消失了。就那么簡簡單單，沒有留下任何蹤跡。不管在它們的宇宙中怎么尋找，就是沒有這條丟失的鯉魚的蹤影。然而，就那么幾秒鐘，當(dāng)我把它放回池水之后，這位鯉魚“科學(xué)家”便突然冒了出來。對(duì)于別的鯉魚而言，這真是一個(gè)奇跡。 
    待神志鎮(zhèn)定之后，這位鯉魚“科學(xué)家”就會(huì)講述一個(gè)真正令它們驚詫不已的傳奇故事。它說：“突然之間，不知怎的我就被拉出了咱們的宇宙（池水），投進(jìn)了一個(gè)冥冥世界，那里有令人目眩的強(qiáng)光和我從未見過的奇形怪狀的物體。最奇怪的是那個(gè)抓住我的生物竟然一點(diǎn)也不像魚。更使我震驚的是，無論如何也看不到它的鰭，但是沒有鰭它還是能夠運(yùn)動(dòng)。我感覺到熟習(xí)的自然規(guī)律不再適合于這個(gè)冥冥世界。隨后，我發(fā)現(xiàn)自己突然又被扔回了咱們的世界。”（當(dāng)然，這個(gè)到宇宙之外一游的故事對(duì)于鯉魚是怪誕的，大多數(shù)魚都認(rèn)為這完全是胡說八道。） 
    我常想，我們就像自鳴得意地在池中游動(dòng)的鯉魚。我們的一生就在我們自己的“池子”里度過，以為我們宇宙只包含那些看得見摸得著的事物。就像鯉魚一樣，我們認(rèn)為宇宙之中只包含有熟悉可見的東西。我們自以為是地拒絕承認(rèn)就在我們的宇宙跟前存在有別的平行宇宙或多維空間，而這些都超出了我們的理解力。如果我們的科學(xué)家發(fā)明像力這樣一些概念，那僅僅是因?yàn)樗麄儾荒苡醚蹤z驗(yàn)出充滿于我們周圍空間的不可看見的各種振動(dòng)。一些科學(xué)家鄙視更高維數(shù)世界的說法，是因?yàn)樗麄儾荒茉趯?shí)驗(yàn)室里便利地驗(yàn)證它。
    此后，我一直對(duì)存在高維世界的可能極感興趣。像許多孩子一樣，我貪婪地閱讀這樣一類歷險(xiǎn)故事，其中講述的是時(shí)間旅行者進(jìn)入別的多維空間，探索我們看不見的平行宇宙，在那里能很容易使通常的物理定律不再起作用。我長大后想知道，是否在百慕大三角洲神秘失蹤的船只進(jìn)入了一個(gè)空間漏洞，我對(duì)阿西莫夫的《基地》系列驚嘆不已，書中超維空間旅行的發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了一個(gè)銀河帝國的興起。 
    童年時(shí)的第二件事也給我留下深刻的印象。我八歲時(shí)曾聽過一個(gè)故事，此后它一直留在我的腦海里。記得我的中學(xué)老師給班里講了一個(gè)已故偉大科學(xué)家的故事。他們及其崇敬地講到他，稱他是整個(gè)人類歷史上最偉大的科學(xué)家。他們說很少有人能夠理解他的思想，但是他的發(fā)現(xiàn)卻改變了整個(gè)世界和我們周圍的一切。我不理解他們想告訴我們的許多東西，但是最使我對(duì)此人感興趣的是他未能完成自己的偉大發(fā)現(xiàn)就撒手人寰。他們說他多年潛心于這個(gè)理論，但是他死之后，他的未完成的論文仍然擺放在他自己的辦公桌上。 
    我被這個(gè)故事迷住了。對(duì)于一個(gè)孩子，這是很神秘的。他未完成的工作是什么？他桌上論文的內(nèi)容是什么？什么問題可能會(huì)如此難以解決而又非常重要，值得如此偉大的科學(xué)家把他的有生之年花費(fèi)在這種研究之中？由于好奇，我就決定學(xué)習(xí)我能學(xué)到的關(guān)于愛因斯坦的一切以及他未完成的理論。我記得，我花了好多時(shí)間靜靜閱讀我能夠找到的關(guān)于這個(gè)偉人和他的理論的每一本書。這種記憶到現(xiàn)在仍然溫暖如春。我讀完當(dāng)?shù)貓D書館的書之后，就開始在全市搜尋圖書館和書店，急切地查找有關(guān)線索。不久我就知道這個(gè)故事比任何神秘謀殺故事更加激動(dòng)人心，也比我曾想象的任何事情都重要。我決定要對(duì)這一秘密刨根究底，縱然因此而必須成為一名理論物理學(xué)家也在所不辭。 
    不久，我就知道愛因斯坦未完成的論文就是他企圖構(gòu)造的所謂的統(tǒng)一場論。這個(gè)理論能解釋所有的自然規(guī)律，從細(xì)小的原子到浩瀚的星系。然而，作為一個(gè)孩子，我卻不能理解，暢游在茶園池中的鯉魚和愛因斯坦桌上未完成的論文可能存在著某種聯(lián)系。對(duì)于用更高的維數(shù)可能是解決統(tǒng)一場論的關(guān)鍵這一點(diǎn)我不理解。 
    后來，在高中階段，我看完了許多地方圖書館中這方面的書，并且常常造訪斯坦福大學(xué)的物理學(xué)圖書館。在那里，我發(fā)現(xiàn)愛因斯坦的工作使一種稱之為反物質(zhì)的新型物質(zhì)成為可能。這種物質(zhì)的作用形式與普通物質(zhì)一樣，但與普通物質(zhì)接觸之后它們將會(huì)湮沒，并且猛然釋放出能量。我也知道科學(xué)家已經(jīng)建造了一些大型儀器，或者說是“原子對(duì)撞機(jī)”，這種儀器可以在實(shí)驗(yàn)室里產(chǎn)生微量的這種奇異物質(zhì)，即反物質(zhì)。 
    年輕人的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是不會(huì)由于世俗的約束而畏葸不前，而這種約束對(duì)于大多數(shù)成年人而言通常似乎又很難超越。沒有考慮所要涉及的困難，我就開始著手建立我自己的原子對(duì)撞機(jī)。我一直研究科學(xué)文獻(xiàn)，最后我確信能夠建造一臺(tái)所謂的電子感應(yīng)加速器，這種加速器能把電子加速到數(shù)百萬電子伏特（100萬電子伏特是指電子在100萬伏特的電場中被加速后所獲得的能量）。 
    首先，我購買了少量的鈉22，它是一種能夠自然地放射正電子（電子的反物質(zhì)）的放射性物質(zhì)。然后我建造了一個(gè)云室，在云室中可以看到亞原子粒子留下的蹤跡。這樣我就能夠拍下好幾百張由反物質(zhì)留在云室中的精美照片。緊接著，我找遍周邊地區(qū)大量的電子倉庫，裝配必須的硬件設(shè)備，包括好幾百磅（1磅=454克）重的廢品處理鋼，在我的車間建造一個(gè)230萬電子伏特的電子感應(yīng)加速器，這個(gè)加速器完全有能力產(chǎn)生一束反電子。為了產(chǎn)生電子感應(yīng)加速器所必需的巨大磁場，我說服我的父母親讓他們幫助我在我讀高中的那個(gè)學(xué)校的足球場中纏繞22英里（1英里=1.61米）長的銅線。我們把整整一個(gè)圣誕假日花費(fèi)在這條50碼（1碼=0.91米）長的線路上，纏繞和安裝笨重的線圈，這種線圈將使高能電子的運(yùn)動(dòng)路徑發(fā)生彎曲。 
    當(dāng)最后建成時(shí)，這個(gè)300磅重、6千瓦的電子感應(yīng)加速器耗掉了我屋子中所產(chǎn)生的每一點(diǎn)能量。當(dāng)我接通它后，通?？偸菬龜嗝恳桓ｋU(xiǎn)絲，屋子變得漆黑一團(tuán)。在屋子周期性陷入黑暗的同時(shí)，媽媽常常在搖頭。（我想，媽媽對(duì)于她不能有一個(gè)在棒球場或籃球場玩耍、反而有一個(gè)在汽車間建造一架巨大的電子儀器的兒子而困惑不解。）使我感到欣慰的是，儀器成功產(chǎn)生了比地磁場強(qiáng)兩萬多倍的磁場，而這正是加速一束電子所必需的。
【研討與練習(xí)】
一、你是否對(duì)自然界有過好奇心？是否也因此產(chǎn)生了對(duì)科學(xué)的興趣？閱讀課文，看看對(duì)鯉魚世界的遐想和對(duì)愛因斯坦未竟事業(yè)的向往，是怎樣啟迪作者走上科學(xué)探索道路的。
二、蘇軾說過：“不識(shí)廬山真面目，只緣身在此山中?！蔽锢韺W(xué)家的理論也許過于艱深，但是其中的道理，和日常生活的體驗(yàn)是相通的。本文所講述的鯉魚的故事，給了你怎樣的啟發(fā)？你是否也有過類似的奇思妙想呢？
三、作者關(guān)于鯉魚“科學(xué)家”的幻想十分有趣，如果我們以動(dòng)物的眼光來觀察人類，是不是也很有意思呢？假如有一位動(dòng)物（狗、貓、雞、燕子等）“科學(xué)家”，專門研究人類的某些行為，它寫了一篇“科普文”：人類行為之謎。你替這位動(dòng)物“科學(xué)家”做一回代筆人怎么樣？