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  • 科学大师的求学、恋爱与理念

    馨韵雅歌 发表于:2012-07-11 赞一个(0) 收藏     分享到朋友圈     2 6361

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    发表于:2012-07-11IP属地: 意大利 Ladispoli

    道尔顿 (1766~1844年)

    -- 科学教育的钟声/原子论大师

      他走上音乐指挥台,好吧!『物理』抬起你的头来,『化学』啊!调调你的音符,『生物』不要调皮,看这里!『数学』注意啦!一、二、三,大自然的乐章啊!响起来。他是一个奇特的人,来自偏僻的原野,在草原小学里,才十二岁,就担任校长、老师兼工友,到七十八岁,还是担任校长、老师兼工友。他的教学方式,他的读书理念,套不进流行的框格。

      咦?难道没听到浮华社会的批评?被人嘲笑也不灰心吗?一生无悔,轻描淡写失意的日子,勾勒几笔无华的素描。悄悄地,将一生的精华,揉和在每本物理、化学课本里。

      有人知道这一切吗?一八四四年七月二十七日,四万多个学生,在他的坟前,撒下四万多朵缤纷的小花。

      草原钟声响

      约翰·道尔顿(John Dalton),一七六六年九月十六日生于英格兰西北部的小乡村——鹰之荒野(Eagle field)。这是英国最偏僻的角落,原野西临本宁高陵(Pennine range),北濒突出的罗森雷勒(Rossendale)高地,含着盐分的海风,顺着墨济河(Mersey River)吹进这片谷中草原。长年留在土壤中的盐粒,咸得只让稀疏几株棉花树存活。村里几间陋旧木屋,零落散开在草原间,除了偶而几只盘旋之鹰的斜影,整个草原了无生趣。这里的居民都是下层社会里的纺织工人。道尔顿的父母亲也是纺织工人,需要辛勤地工作,才能勉强生活,但是他们坚持只要孩子能够念书就尽量的念。

      在这个草原中有所小学,平常草原的孩子们都来这儿念书,道尔顿知道父母的辛劳与期待,就努力地读书。小学毕业后,老师与校长因为草原生活艰苦,学生也缺乏经济支援,全部离去。道尔顿看着后面即将失学的低年级学生,毅然决定留下来,才十二岁就担任老师、校长与工友,支持小学能继续教下去。每天一早,草原传来钟声,纺织工人们知道道尔顿已经开始上课了。他这样支持了三年,直到他弟弟毕业接他的位置,他才到中学去念书。这三年的拖延没有白费,道尔顿发现他最快乐的时光是与学生、课本在一起。

      瞎子老师

      坎德尔(Kendal)中学,距离草原有四十哩之遥。道尔顿的父母把家中仅存的一点积蓄,送这个『小老师』念这所最好的中学。坎德尔中学是几个基督徒合办的学校。这所学校之所以著名有三个原因:第一是有丰富的图书馆藏书,当牛顿发表他的『原理(Principle)』时,这个学校的书架上已呈列着全套的牛顿著作;第二是有弹性的教学课程,坎德尔高中经常邀请路过的教授名师,给与有趣的短讲。道尔顿十六岁时有一份现仍保存的家书,写道:『约翰·班克斯(John Banks)教授来学校开授『日常生活中有趣的自然科学十二讲』,真是扩张了高中学生的眼界。』第三是有非常优秀的老师,其中一位——约翰·果夫(John Gough)影响了道尔顿的一生。学生们不称呼果夫先生为『老师』,而是称呼他『旅行家』,因为他很少在课堂上物理与数学,而是带着学生到户外,边走边教。

      道尔顿在十七岁时,幸运地遇到这位老师,他在家书里不断地提到这个旅行家又说了什么。道尔顿写道:『果夫先生没有一定的课程,他走到哪里就教到哪里,在花瓣的旁边他教几何学;在落叶林中,他教我们闻林木的香味,再教物理的空气运动学…… 果夫先生说:什么是科学家呢?科学家是大自然的诗人。果夫先生又说:研究科学的动力从哪里来呢?就相信大自然是上帝的创作而言,科学的爱好,好像人在自然里与上帝同行…… 每当他出去,学生都争先恐后地围着他,听他讲。他关心每个学生,成为学生的好朋友。』道尔顿与果夫相处,发现他只要闻花的味道、摸树干的纹路或是草的叶脉,就能叫出它们的名字。他为什么要用这种方法辨认呢?因为果夫先生是个天生的瞎子。一个瞎子竟能如此地精通科学,而且不断散发出生命的喜悦。道尔顿暗下决心,希望将来能和他一样。

      道尔顿来自基督教的家庭,遇到果夫先生后,更坚定了他的信仰,经常参加教会里的聚会。由于家境贫穷,他经常参加数学竞赛,得奖金做为学费。

      含泪的微笑

      道尔顿十九岁以卓越的成绩自高中毕业。这时候一些亲友劝他去申请法律系或医学系,因为当时的社会与现在一样,认为律师与医师是赚钱的行业。没想到爱丁堡法律系首先拒绝他,因为他的社会阶层太低,律师是给贵族念的。不久,医学系也拒绝他,因为他是色盲。

      道尔顿心里很难过,法律与医学之门都向他关闭了,他只好重回学校,拾起物理课本,当果夫先生的助教,教天文学与光学。后来历史证明幸好他没去当医师,否则就没有日后在物理上的成就。上帝的带领实在奇妙,向他关闭的门,其实不适合他。上帝上好的安排,起初看来好像不太好,后来证实却是最好的。他不知道,十九岁以后,他的每个研究成果,都是人类科学的新页。

      平凡里的不平凡

      他在果夫先生身旁又待了六年,更得老师真传。道尔顿发现老师会懂这么多,是因为他执着的对于自然界的每一件事物保持长期记录。于是,他开始记录每天的气候,后来觉得工具不够用,就自己设计制造气压计、湿度计、雨量计、风速计、风向仪。自十九岁开始,他每天记录直到七十八岁死的前一天,一天都没有中断过。

      道尔顿没料到,自己竟是历史上第一个留下二十万个完整气象资料的人,这份资料是日后多少金钱也换不来的科学第一手数据。他也是第一个发明全套气象仪器的人。不仅如此,他一直记录下去,就发现许多微细的东西是别人所忽略的。例如,他发现水的密度最大是在4℃,而不是0℃。他又发现下雨是空气温度的下降所致,而提出『露点(dew point)』。水在大自然里是最平凡的物质,是每个人每天生活都会接触到的。道尔顿却发现水是自然界的最大奥秘,一些物理法则,别的物质都乖乖臣服,一碰到水就成了例外。

      嘿!那个基督徒

      道尔顿二十五岁时,受邀到曼彻斯特(Manchester)中学担任数学老师。当时没有人注意

      到这个风尘仆仆的年轻人,进入嘈杂喧哗的学校,更没有人想到这个人日后竟点燃『工业革命』(industrial revolution)行进的火炬,改变了人类的文明史。

      他给家乡的父母写道:『学校里有很好的图书馆,在温柔的烛光下,宁静不受干扰地看书,这里是我脑筋最好的运动场。』学校旁边有一个小湖,他在湖滨租间小屋,简朴的几张桌椅,让学生们到此尽情地高谈阔论。学生们看他经常看圣经,给他取个外号叫做『那个基督徒』。

      一七九O年代以后,英国因海上贸易与法国交恶,至一八OO年期间,许多航线被法国封锁,国内经济大受影响。学校谣传有些老师可能要被解聘,以节省人事支出。道尔顿一直相信他的工作前途在上帝手中,即使九年前他在学校薪水最低、职位最低。九年后,不善逢迎的他,职位是高升了,薪水仍然最低。三十四岁那年,自认为以科学研究与教书为己任的道尔顿,被学校解雇了。这件事对他是很大的打击。很多人认为道尔顿应该向市议会申诉。他没有这样做,他相信上帝会给他开另一扇崭新的门。

      伟大的发现

      一八OO年三月三十日,曼彻斯特水晶日报登出一个广告:一位老师开设『数学学屋』,要教学生代数与化学,希望有二个学生申请。结果有九个学生到道尔顿那里,加入这所小学校。像草原的日子一样,道尔顿又开始担任校长、老师兼工友。

      同时道尔顿也开始将他的思想成果发表在当地的学术团体——曼彻斯特哲学协会。第一篇是色盲的研究,他认为色盲的原因是眼睛的水晶体内缺乏一种物质,以致无法吸收红光。道尔顿没有成为医学院的学生,但是他的研究成为医学课本的内容。一八O四年,他发表『每个物质是基本的粒子——「原子」所组成,以氢原子作为各原子的相对原子量,能够将所有化学原子建立一套完整的系统。』这是近代科学的重要发现,称为『原子论』。而后他又提出『风是来自地球的自转』,『酒精的结构有一个OH基』,『高空的极光是受地球磁场的影响』…… 后来很多科学家问他,没有念过大学,又缺乏专业训练,怎能发现这么多理论?他说:『高度创造力的思想,有时需要酝酿在孤独的道路上,太多的人云亦云,反而引人误入歧途。』

      一八一七年他被选为哲学协会的王席,并且担任二十七年之久。

      科学进步的动力

      在他的数学教室里,他用很多创意的模型机器来教物理。这些小机器不久被人认为很有用,被放大成为大机器,无意中带动了工业革命的发展,使曼彻斯特成为工业革命的典范。历史学家认为英国科学的进步,带动日后的世界文明,有四个原因:自修式的学习、师徒制的教导、对科学的喜好与从事科学工作,这些可以培养一个人的个性更成熟。道尔顿的一生就是这四点的缩影。

      参考书目

      Thackray, 1972, John Dalton-Critical Assessments of His Life and Scienee, Harvard University Press, U.S.A.

    2条评论

    • 大将,酸奶  加关注发私信

      发帖 3512奋豆 3622 粉丝 510楼

      发表于:2012-07-11

      前面我觉得像喜羊羊与灰太狼。。。

    • 馨韵雅歌  楼主  加关注发私信

      发帖 1155奋豆 1186 粉丝 131楼

      发表于:2012-07-18

      戈达德 (1882~1945年)

      -- 凌宵七万里/太空火箭之父

        几千年来人类有一个梦想:穿越大气层到另一个星球去。但是梦想总归梦想,实际总归实际。戈达德教授却宣称只要有威力强大的火箭,就可以把人射到月球去。这种分不清实际与梦想的人,科学界将他斥为异类,报纸拿他当作笑谈,警察认为他是想用爆-炸-物破坏社会安宁的疯子。

        只有母亲相信他,把一生积蓄供给他,换取几秒钟火箭冲破地心重力的快速,然后『咻——嘭——』地一声,爆炸了!什么都没留下来。母亲临终前那一刻,三十八岁的戈达德哭得像个孩子,『对不起,母亲,我没有把火星上的石头带下来给您。』母亲轻轻地摸着他的头,『孩子啊!这几年我们不是过得很快乐吗?妈走了之后,希望有另一个女孩出现,像妈一样的相信你。人类终于有一天能到别的星球。』

        四年后,女孩以斯帖步上了火箭研究的舞台,点点滴滴地省下每一分钱,为给自己丈夫建造梦中的火箭。『咻——嘭——』一声,几秒钟内火箭又炸得粉碎,却炸不碎这一对夫妇共同的梦。

        时速一百哩、二百哩…… 七百哩,不断地发射。戈达德的梦想最后有没有实现呢?我想每一个人都知道这个答案。

        青蛙王子

        罗勃·戈达德(Robert H. Goddard)生于一八八二年十月五日,美国麻萨诸塞州(Massachusetts)的小城乌斯特(Worcester),家中自曾祖父起三代都以机械制造为业。喜爱机械的遗传似乎也传到戈达德身上。例如,小学四年级时班上同学流行养青蛙,很多孩子用个瓶子放几只蝌蚪就很满足了。戈达德用电动马达带动水车,使水在大水槽中循环,提供够多的氧气供大量蝌蚪生长,不久家里长出满屋子青蛙。他甚至向人宣称长大以后要经营一家青蛙农场,专门出售青蛙。这位青蛙王子小时候成绩并不出色,只有『劳作』比较好一点。

        戈达德的父母很疼爱他,因为他是独生子,而且天生体弱多病,小时候就被医生宣称活不久。他有天生的胃溃疡、肾功能失调,这些在当时都是难治的病。他的父母是很虔诚的基督徒,认为能拥有孩子一天,就是神赐给他们的祝福。戈达德也是歌唱好手,从小就在乡下教会里的诗班唱歌。

        气球三剑客

        这所教会有个传统,每年都会举办一次射箭比赛,参加的人可以用任何工具、方法——用射的、丢的、扔的、抛的,甚至把箭绑在母鸡身上也好——看谁能把箭弄得高,最高者赢。教会里的大人、小孩常在想各种方法把箭射高。大人用的是臂力,小孩要赢必须靠脑力。戈达德曾经想过用腿的力量把弓拉满,就可以射远一点,但是那年没有赢。又想用灌氢气的气球绑在箭上,但是风一吹箭乱飘,违反比赛规则——箭落下来必须是在教会旁边的小草地上——所以箭还要控制得稳。

        戈达德想出一个妙方法:用金属铝做气球,就可以重得不受风影响,又可以轻得飞上去。他邀教会少年团契里的两个好朋友,海恩斯(Haynes)与杨格(Young),组成『金属气球三剑客』,开始制造这个怪兵器。这三个人成为一生的朋友,四十年后三人所射出去的不是气球而是火箭——人类第一个超音速的机器怪物。

        一八九八年一月八日,十六岁的戈达德在日记上写着:『买了0.5磅重的铝,尝试去熔解它,却熔解不掉。』以后连续十天,日记上都写着:『铝还是熔解不掉。』他的妈妈看到这三个孩子每天下课后,忍着寒冷的冬日,在储藏室里烧那一块顽强的铝,于是花一点钱给他们买了三尺长的铝箔片。

        不久三剑客又研究把铝箔片制成枕头状的气球。到图书馆研读各种有关铝的资料,边看边学、边学边做。一月二十七日,他写着:『下课后铝气球制好了。胜利!』

        铁猪一号

        比赛那天,大人小孩忍不住好奇地围绕着他们三个,从来没有见过这种方式的射箭法。

        戈达德仔细地抬出氢气桶,把管子接到铝气球的尾端开口。每个人的好奇都升到最高点后,戈达德打开氢气桶开关阀,眼睁睁地看着气球大起来、大起来…… 但是气球令人泄气地没有飞起来——铝气球还是太重了!重得像条肥猪。

        那天夜里他在日记上写着:『铝气球升空失败。』他谑称气球是『铁猪一号』。铁猪一号在他心中缓缓升起,总有一天会飞上天空去的。他的优点呈现出来:很快地忘记失望,并重燃希望。

        樱桃树上的白日梦

        一八九九年戈达德的肾功能太差了,每天疲惫地躺在床上,只好休学。这一休息就是两年,他的同学都顺利自高中毕业。这两年发生一件事,扭转他难过的心情,并且决定了他一生的方向。

        一八九九年十月十九日他在日记本上写着:『天气晴朗,下午两点我很无聊,看到门口的樱桃树长得太高,觉得需要修剪。虽然力气不够,我还是慢慢地爬到树干上,拿起锯子准备锯下去。忽然我看到原野的地平线上,彷佛有个金属气球冲上天空去,背后喷出来的是一种气体,从来没有人用过的那种气体。我一下子明白:问题不在气球太重,而是有一种燃料还未被知道。我知道这是白日梦,原野仍如往昔般平静。但是当我从树上爬下来时,我深深知道,我跟以前完全不一样了。』

        梦想加上努力就成为理想,他到图书馆把以前不爱看的物理与数学搬回来,他知道要了解气体需要物理,要知道气体燃烧的计算就需要数学。他知道自己为什么要读书了。

        二年后他回到学校,完全不一样了。

        一九O四年六月二十四日他以高中第一名毕业,代表毕业生在台上演讲,他说:『昨日的梦想是我今日的希望,也是我明日的实践。』这—句话令他父母、放气球的伙伴们都流下泪来。以后七年,由大学到取得物理学博土,他一直保持第一名到底。当时最优秀的普林斯顿(Princeton)大学也要聘请他去任职。

        火箭发射

        成功的人生绝非一帆风顺。这时候他的老毛病又发作,医生甚至宣称他的肾坏透了,只有两个星期的寿命。他的气球还没有升高,他不能倒下来!

        坚强的生命力竟然胜过疾病,休息三年,他到自己的母校克拉克(Clark)大学担任物理学教授。一九一六年,他到各处宣讲高压混合的气体——氧离子汽油——可以放射火箭到外太空去。这种想法太天真了,制造火箭的费用太昂贵,政府、厂家、大学都不肯资助他那个『飞到极高之处』的方式。

        一九一七年某一天,他从教会祷告聚会出来,他父亲兴奋地跑来,握着他的手说:『恭喜!华盛顿来的电报,史密森学会:Smithsonian Institution,决定资助你的计划,一年美金五千元。』太好了,梦中的火箭可以发射了!他以前射出去的小火箭,已把巴家里的储蓄用光。甚至有一次火箭没有往上飞,反而侧向平飞出去,正中靶心,把他唯一所剩的老爷车也炸掉了。

        喜欢快速摄影的女孩

        戈达德一直没有考虑结婚,因为他的身体不好,火箭的研究又很危险。直到遇见女孩以斯帖(Esther)。

        这个女孩很特别,喜欢摄影,不是一般的摄影,而是高难度的快速摄影技术。当时什么最快呢?当然是戈达德的火箭!于是以斯帖来当他的助手,把相机挂上火箭,可以连续记录火箭发射的整个过程,这个技术成为后来人造卫星、太空梭上的必备装置。

        不久两人相恋结婚。于是早期的火箭三剑客又多了一名女侠。他们常在荒野山谷放射火箭。当时还很少人知道这事。

        英雄惜英雄

        直到一九二九年,被报纸报导,全国才都知道有四个人在放射火箭。当时的报导就谑称戈达德是『火箭人』(Rocket man)。

        这件事引来了很多攻击——火箭危害社区安全;招来很多讥笑——什么时代了,还在作梦到别的星球。在反对的声浪中,有一个人出来力排众议,他的名字叫查理斯·林白(Charles Lindberg),独自驾机飞越大西洋的航空英雄。

        他拜访戈达德,看过火箭飞行后,在报纸上宣称:『快速的不仅是火箭,而是戈达德观念已经超越时代,飞到未来。』林白以他的知名度,开始为戈达德募款。当钱汇入银行时,戈达德松了一口气,因为史密森学会的资助正是到那一年(1929年)停止。

        进入太空时代

        一九三五年五月在新墨西哥州的沙漠,戈达德的火箭已上到七千五百尺,时速七百哩,人类第一次超越音速,世人逐渐知道火箭的威力。

        戈达德并没有看到人类登上月球,他死于一九四五年八月十日。他的墓碑上写着:『昨日的梦想是我今日的希望,也是我明日的实践。』

        他被称为太空物理之父、火箭之父,他把二十世纪射向太空时代!

        参考书目

        S. V. Charles,1969, Robert Goddard - Father of the Space Age, Scholastic Book Services, U.S. A.

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