第四講科學家的人文精神與科學精神

第四講科學家的人文精神與科學精神第1頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三

倫琴于1895年發(fā)現(xiàn)X射線,他在報告中還附有一張他夫人的手的骨骼的照片.這為醫(yī)療疹斷提供了強有力的新手段,藏匿著極大的商機.德國的柏林通用電氣公司,提出用高價來換取倫琴的X光和末來的一切物理發(fā)現(xiàn)專利權,但遭到拒絕.倫琴說:“專利是什么?打算把X光一個人獨占嗎?,它不是我發(fā)明的,我僅僅是發(fā)現(xiàn)了它,它千古以來就存在著.因此,X光是全人類的財產(chǎn),不是我個人的財產(chǎn),也不應該受任何集團的控制,這些發(fā)現(xiàn)和發(fā)明絕不應該受專利.”一、科學家的人文精神為全人類謀福利------

倫琴不為X射線申請專利第2頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三熱愛祖國-------

錢學森等沖破重重阻力回國

建國初期從海外歸來的科學家很多

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、黃昆、謝希德、王淦昌、錢學森、錢三強、何澤慧、郭永懷、張文裕、王竹溪、王大珩、彭桓武、鄧稼先……

他們?yōu)槭裁匆獜臈l件優(yōu)越的海外歸來？華羅庚于1950年在歸國途中《致中國全體留美學生的公開信》回答了這個問題：“為了選擇真理，我們應當回去；為了國家民族，我們應當回去；為了為人民服務，我們應當回去；就是為了個人，也應當早日回去，建立我們的工作基礎，為我們偉大祖國的建設和發(fā)展而奮斗！”

現(xiàn)在有“春暉計劃”。第3頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三為真理而斗爭-------

伽利略為捍衛(wèi)日心說不怕坐牢

伽俐略(1564—1642年)意大利物理學家.他以極大的勇氣批判了亞里士多德的錯誤觀點開創(chuàng)了物理學的新紀元,后來被牛頓稱為“力學的拓荒者”。伽俐略他還用自己發(fā)明的望遠鏡觀察天體，以所觀察到的事實證明日心說的正確性。鑒于此，1611年，他被教會列入黑名單；1615年受到正式警告；1616年被傳到羅馬，教主當面下令，不準宣傳日心說。但伽俐略，不顧這些，反而寫出了《兩大世界體系的對話》來大力宣傳日心說。1633年，再次被傳喚到羅馬，受到連續(xù)四個月的刑訊逼供，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，要他公開收回日心說的“邪說”。監(jiān)禁中伽俐略堅持科學研究，又寫出了《兩門新科學的對話》偷偷送到荷蘭出版,書送到手中時，他已奄奄一息。

300多年后1992年，羅馬教會成立了一個由六位諾貝爾物理學獎得主組成的專門委員會對伽俐略案進行重新審理，并宣布為伽俐略平反。第4頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三不向惡魔低頭------

愛因斯坦敢于反對希特勒

1933年1月，希特勒上臺后，狂熱地推行反共和反猶的政策，對一切猶太人、和平人士和共產(chǎn)黨人進行鎮(zhèn)壓和屠殺。愛因斯坦雖然是享譽世界的大物理學家，但他是猶太人、又是和平主義者，并經(jīng)常在公眾場合批評希特勒的反動政策。于是希特勒發(fā)怒了，他狂叫：即是象愛因斯坦這樣的猶太人也要滾蛋！

于是，5月，納粹的沖鋒隊抄了愛因斯坦在柏林的家，查封了他在卡普特的別墅，公開燒毀愛因斯坦的著作。但愛因斯坦沒屈服，于8月31日公開發(fā)表揭露希特勒罪行的褐皮書。希特勒再次發(fā)怒了，懸賞兩萬馬克提取愛因斯坦的頭顱。為了躲避納粹的迫害，愛因斯坦于9月9日星夜渡海到達英國。納粹特務窮追不舍。10月10日，他又遠涉重洋來到美國，才得以安身。第5頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三

以德報怨——

法拉弟善對老師

戴維是法拉弟的恩人和老師，法拉弟對老師非常尊重。但當法拉弟在科學研究上顯露出才華并有可能超過自己的時候，這位老師對法拉弟又特別忌妒。在發(fā)現(xiàn)通電導體繞著磁體轉(zhuǎn)動的實驗過程中，法拉弟取得了重大進展?？捎腥嗽趫罂险_陷法拉弟瞟竊他人的成果，對法拉弟的名譽和人格造成極大的損傷。戴維是知情人，完全可以站出來說公道話，但他對此保持沉默。后來得知，這個誣陷者正是戴維。在推選法拉弟進入英國皇家學會的時候，作為皇家學會會長的戴維是唯一的投反對票的會員。當然，這給戴維本人也帶來的是不幸，使他從此威信掃地。但法拉弟并不因此記恨他，以高姿態(tài)一如既往地對待自己的老師。這被傳為佳話。第6頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三二科學家的文學藝術修養(yǎng)錢學森論科學與藝術的關系:

“從思維科學的角度看,科學工作總是從一個猜想開始的,然后才是科學論證。換言之，科學工作是源于形象思維，終于邏輯思維。形象思維源于藝術，所以科學工作先是藝術，后是科學。相反，藝術工作必須對事物先有個科學的認識，然后才是藝術創(chuàng)作。在過去，人們總只看到后一半，所以把科學與藝術分家，而其實是分不了家的，科學需要藝術，藝術也需要科學。”科學是精確化的藝術；藝術是感情化的科學。第7頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三

達·芬奇與物理學-------

他率先提出永動機不能造成

恩格斯對達·芬奇的評價：文藝復興“是一次人類從來沒有經(jīng)歷過的最偉大的、進步的變革，是一個需要巨人而且產(chǎn)生了巨人的時代?！逼渲凶罹叽硇缘木奕司褪沁_·芬奇。他“不僅是大畫家，而且是大數(shù)學家、力學家和工程師，他在物理學的各種不同部門都有重要發(fā)現(xiàn)?！?/p>

光學上他首先提出光的波動說、光的傳播機制和光的強度與距離成反比的思想。力學方面，他指出：“物體對空氣的阻力和空氣對物理的力一樣大”；“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每一份時間要比前一份時間增加一份運動，成算術序列?！弊钪匾氖撬氏戎赋觯河绖訖C探索者們！你們在這些探索中白白浪費了多少時間！”“不可能重物下降后又回到原來的高度，無論用多少時間?！钡?頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三

愛因斯坦與音樂-------

音樂使他的思想插上了想象的翅膀

音樂，不但對科學研究有直接的“誘發(fā)”作用和起美學標準的作用，而且還有豐富了科學家科學思想中的浪漫主義成分——即科學研究中的非邏輯思維——的作用。愛因斯坦便是這方面的典型。他在創(chuàng)立現(xiàn)代物理學的過程中，非邏輯的科研方法發(fā)揮了其它方法無法替代的作用，而這種方法的形成又與他熱愛音樂有密切的關系。

“獨立”不僅是愛因斯坦在人權上的追求，也是他科學思想中最具特色的東西。他年青時就構(gòu)想出了神奇的“追光實驗”和“升降機實驗”，那讓人難以接受的“狹義相對論”和跑得更遠的“廣義相對論”就是在此基礎上創(chuàng)立起來的。第9頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三伏爾泰與法國的啟蒙運動------

他熱情宣傳牛頓的《原理》

18世紀，繼意大利的文藝復興運動之后、英國的先進思想傳入了法國，在法國掀起了一場為資產(chǎn)階級革命鳴鑼開道偉大的“啟蒙運動”?！袄硇浴笔恰皢⒚伞钡暮诵模ｎD的《原理》是“理性”的基礎。

伏爾泰是啟蒙運動的領袖人物。他有一段名言：“一些知名人士在討論誰是最偉大的人物，是凱撒、亞力山大、成吉思汗，還是克倫威爾？有人說毫無疑問是艾薩克·牛頓。這是非常正確的。我們應當尊敬的推崇用真理的力量來征服我們頭腦的人，而不是靠暴力奴役我們的人；是認識宇宙的人，而不是歪曲宇宙的人。”。1724年，訪英回國后，他出版了訪問錄《哲學通信》。書中，以相當大的篇幅介紹牛頓的《原理》，它是法國人了解牛頓的入門書。后來，他還出版了《牛頓形而上學》和《牛頓哲學》等著作。在伏爾泰影響下，他的朋友阿爾伽羅迪寫了《牛頓主義婦女讀物》，這是宣傳牛頓哲學的普及讀物中最流行的一本。伏爾泰的女友沙特萊夫人，第一個將《原理》譯成了法文，這對在法國的傳播牛頓學說起了非同小可的作用。第10頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三學歷史的德布羅意

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提出了物質(zhì)波的新觀點

愛因斯坦建立光電效應方程時，提出的“光量子”概念，它區(qū)別于波，但又絕不是牛頓的粒子。實際上指出了光具有波粒二象性。

1923年法國的德布洛意想到：大家都公認電子是粒子，那么電子是否也有波動性呢?對稱性體現(xiàn)在波方面,也應體現(xiàn)在粒子方面.對電子我們對它“把粒子的圖象想是太多,而過分地忽略了波的圖象?”1925年,美國的戴維遜用電子流得到了衍射圖樣,證明了德布洛意假說。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，德布洛意是學歷史的，由于時代和他哥哥的影響轉(zhuǎn)搞物理。他提出“物質(zhì)波”新觀點時，運用了“類比”的方法，這種方法也就是歷史研究中的“以史為鑒”方法。他后來成為研究科學史的專家.第11頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三

物理學家兼音樂家

——赫姆霍茲提出“力的守恒律”

亥姆霍茲從小就對音樂有銳敏的鑒賞能力。當他成長為科學家后，就從物理學和生理學的角度對音樂進行了深入的研究。他研究單音時，就假定人體內(nèi)有許多不同長度的神經(jīng)纖維，每根纖維對一定波長或音高能作出共嗚反應，認為它正象樂器不同長度的弦與音高相應一樣。他還以實驗確定了人耳可以聽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過時。由此，他開辟了現(xiàn)代生理聲學的領域,也豐富了現(xiàn)代物理聲學的內(nèi)容。同時，他在提琴科學的研究方面也取得突出的成就。另外，他還對音樂史進行了研究，闡明了音樂發(fā)展的基本趨勢。由于他在音樂上的特殊貢獻，現(xiàn)代音樂家詞典中都有亥姆霍茲的大名。在物理學方面，他成績卓著，最著名的就是用公理化方法提出了“力的守恒定律”（即能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律）、電磁學的亥姆霍茲線圈等。

第12頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三三、科學家的科學精神與科學發(fā)現(xiàn)

嚴謹求實-------

瑪麗居里夫婦花4年時間提煉鐳

1898年12月，居里夫婦發(fā)現(xiàn)了比鈾的放射性強200倍的新元素鐳，轟動了世界。但有的化學家提出疑問：“沒有原子量就沒有鐳，把鐳拿出來看看?！睘榱税谚D分離出來，居里夫婦在實驗棚里花了45個月的時間，不畏嚴寒不畏酷暑，經(jīng)歷5677次試驗，458次分離失敗，用原始的試驗手段，從8噸瀝青礦碴中提煉出了0.1克鐳，測得了它的原子量。因此，居里夫婦獲得了諾貝爾化學獎。第13頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三

信念執(zhí)著-------

法拉弟用十年探索電磁感應定律

人們接觸電和磁的現(xiàn)象的歷史很久遠，直到16世紀，英國的吉爾伯特才對這兩種現(xiàn)象進行了系統(tǒng)研究，但他最后的結(jié)論是：電和磁互不相關。這種觀點影響物理學界近兩百年，直到1820年，丹麥的奧斯特在發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，才使電和磁聯(lián)系起來了。電能生磁，那么磁也應該能生電，這是物理學家慣用的對稱思維方法，于是他們開始了艱難的探索，其代表人物就是法拉弟。探索過程婁婁受挫，但法拉弟堅信“自然是統(tǒng)一的”，他經(jīng)過千百次失敗也不氣餒，終于在1831年10月17日發(fā)現(xiàn)了電磁感應定律。第14頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三

勇于創(chuàng)新------

愛因斯坦建立相對論的新概念

伽利略建立他的力學理論時，提出著名的相對性原理：即力學規(guī)律在一切慣性系中等價。愛因斯坦在建立狹義相對論時，

提出了狹義相對性原理：即物理規(guī)律在一切慣性系中等價；光的傳播速度與光源的運動無關。愛因斯坦在建立廣義相對論時，

提出了廣義相對性原理：即物理規(guī)律在一切參照系中等價；局部非慣性系與均勻引力場等效。第15頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三

艱苦奮斗------開普勒在困境中尋找行星運動定律

開普勒是因發(fā)現(xiàn)行星運動三定律聞名于世物理學家和數(shù)學家.而他的成就是在極其艱難的條件下取得的.美國數(shù)學史家霍德華·伊夫斯說: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個月的早產(chǎn)兒；幼年得了天花和猩紅熱導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：他的導師逝世前把自己長達21年的天文觀測資料沒傳給家人而傳給了開普勒，于是他們聯(lián)合起來找開普勒的麻煩．

第四受教會的歧視和迫害．大學畢業(yè)后，他因宣傳哥白尼學說而找不到工作，只得到奧地利謀生。他的《哥白尼天文概要》被列為禁書。第五是宗教沖突。1598年，在奧地利的宗教沖突中被開除；1626年，險遭宗教狂熱分子殺害。第六，終身貧困。因教會歧視，他的工資一再被削減和拖欠，不得不靠算命爭“外快”糊口。1630年10月，他帶著“白條”赴京城討要工資時，病死途中。第16頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三不迷信權威

——萊特兄弟發(fā)明飛機

1865年，英國皇家協(xié)會主席，開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。”同時代發(fā)出“飛機不可能”論調(diào)的大科學家還有：法國數(shù)學家、天文學家勒讓德、德國大發(fā)明家西門子、德國物理學家赫姆霍茲、美國天文學家紐康。但萊特兄弟不迷信這些權威的“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。