07-2 一名物理学家的教育历程（课件）-2022-2023学年高一语文同步教学课件+教案+练习备课优选（统编版必修下册）

一名物理学家的 教育历程 加来道雄 学习任务 了解加来道雄及其代表作品。 01 梳理文章信息，了解作者成为物理学家的历程。 02 感悟科学精神，从中获取自己的成长启示。 03 人类发展的历史，便是在漆黑的夜空中，将真与美融化交织，点点光亮，已知的事物是有限的，未知的事物是无穷的；我站在茫茫无边神秘莫测的汪洋的一个小岛上，继续开拓是我们每一代人的职责。 ——赫胥黎 让我们走入一名物理学家的成长历程，体悟科学家的探索与创新精神。 加来道雄，日裔美国理论理学家。 1947年1月24日生于美国加利福尼亚州圣何塞，日裔美国理论物理学家，纽约市州立大学城市学院理论物理学教授，世界著名物理学家，著名的科学畅销书作家，超弦理论的奠基人。其著作《超越时空》把现代物理最艰深的理论——超空间理论讲述得普通人也能理解，把“高维空间”这一极其难懂的前沿课题写得有声有色，妙趣横生。 作品 主要著作 有《超越爱因斯坦和超空间》《平行宇宙》《构想未来》《量子场论》。著作《超越时空》被称为“20世纪人类的伟大智力壮行”。 爱因斯坦的主要课题，就是将“广义相对论”和“量子场论”结合起来。但是，爱因斯坦这位大科学家花了40年也没有完成这个工作。 在爱因斯坦的计算中，广义相对论和量子场论互相间并不自洽，所以如果想要统一二者必须要有一个更大的理论框架才行。更多的物理学家沿着爱因斯坦的足迹前行，加来道雄是其中之一。 根据现代物理学知识，将我们的宇宙结合起来的力有四种：万有引力、电磁力、强力和弱力。物理学家运用量子力学，已经把后三种力统一起来(物理学家杨振宁和他的学生米尔斯提出杨—米尔斯理论，解决了这一问题，被称为“标准模型”。但是这一理论因为计算繁复无比而让人头疼)，但是引力仍然游离在外。爱因斯坦毕终生之力想寻求四种力的统一，建立一个大统一的理论，最终也没有实现。 统一场论 知识链接 * 0维：没有长宽高，单纯的一个点，如奇点。 一维 ：只有长度 二维 ：平面世界，只有长宽 。 三维 ：长宽高，立体世界，我们肉眼亲身感觉到看到的世界。 三维空间是点的位置由三个坐标决定的空间。客观存在的现实空间就是三维空间，具有长、宽、高三种度量。 四维 ：一个时空的概念。日常生活所提及的“四维空间”，大多数都是指爱因斯坦在他的《广义相对论》和《狭义相对论》中提及的“四维时空”概念。我们的宇宙是由时间和空间构成。时空的关系，是在空间的架构上比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又加了一条时间轴，而这条时间的轴是一条虚数值的轴。根据爱因斯坦相对论所说：我们生活中所面对的三维空间加上时间构成所谓四维空间。 四维空间 知识链接 * 现代理论物理学认为，统一四种力的前景，在于高维空间(如十维或更高)理论的确立。比如对于古人来讲，风暴是怎样产生的，风暴会袭击什么地方，什么时候袭来，什么时候结束，他们是一无所知的，因为他们生活在平坦的大地上，只能靠肉眼从近似于二维平面的角度来观察，即使有简单的预报，也都是靠经验来推测的。现在有了气象卫星，从太空这样的三维角度观察地球，在地面上看来神秘莫测的风暴被看得一清二楚，可以精准地预报风暴的动向。 同样，理论物理学家认为，传统的四维(空间三维加上时间)理论太“小”，不能解释宇宙中的四种力。当他们超越四维而在更高维(如十维或更高)中寻求统一这四种力时，就能得到一种简单、漂亮的解决模型(科学家认为宇宙应该是简单、和谐的)。 高维空间 知识链接 * 1984年，加来道雄和其他几名科学家提出了“超弦理论”，称“原本我们认为构成物质的粒子并不存在，存在的只是弦在超级空间中的运动。”“各种不同的粒子只不过是弦的不同震动模式而已。”“自然界所发生的一切相互作用包括物质和能量，都可以用弦的分裂和结合来理解。” 超空间理论是一个高度数学化的理论。迄今为止，真实的物理世界的时空被公认为只有四维，而“超越时空”的观点认为宇宙可能存在于高维空间中，或五维，或十维，甚至二十六维。高维空间可生发出千奇百怪的迷人性质。此理论虽然还没有任何实验依据，却能简洁地统一描述所有已知的物理现象。 超空间理论 知识链接 在超弦理论下，爱因斯坦曾经研究的两个课题被结合，整个物理学发生了翻天覆地的变化，我们过去所学到的很多东西变成了错误。加来道雄成了超弦理论的奠基人，更多年轻的物理学家们开始投入到这个新的研究领域中来。 * 走进文本 整体把握 第一部分 第二部分 第三部分 1段 2-11段 总写童年的两件趣事对“我” 成为理论物理学家有重要的作用。 由对鲤鱼世界的遐想。 12-18段 对爱因斯坦未竟事业的向往与学习研究。 浏览全文，梳理文章层次，概括各部分大意，并探究作者成