紙幣上的物理大師(上)
余建剛
(廣東省佛山市南海區(qū)石門中學(xué),廣東佛山528248)
紙幣作為國家強(qiáng)制發(fā)行、使用的貨幣符號,有著其無容置疑的權(quán)威性、精美絕倫的圖案設(shè)計和印刷質(zhì)量.目前,世界上約有80%國家在紙幣圖案設(shè)計上采用特定的人物肖像,其中政治家已不再獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷,科學(xué)家、文學(xué)家、音樂家、思想家等名人紛紛上榜.在韓國,甚至由國民投票決定那位名人上鈔票.
將科學(xué)家的頭像印在流通貨幣上,體現(xiàn)了一個國家或民族對他們的極大尊重.普通百姓在日常生活中幾乎每天都要接觸到錢幣,我們會在不經(jīng)意間留意紙幣上的圖案,自然而然會對錢幣上的頭像、相應(yīng)圖案甚至其背后的故事產(chǎn)生濃厚的興趣.從這個層面上講,印有科學(xué)家圖案的紙幣除了具有一般貨幣的流通功能、支付功能、貯藏功能外,還具有重要的教育、科學(xué)啟蒙功能,對引導(dǎo)青少年認(rèn)識科學(xué)家和熱愛科學(xué)探索有積極意義,對提升全民科學(xué)素養(yǎng)也有重大的推動作用.
筆者特地在國內(nèi)外一些網(wǎng)站[1]收集含有物理學(xué)家頭像的各國紙幣,并作整理和介紹說明,讓我們一起來欣賞這一張張?jiān)O(shè)計精美、主題鮮明,實(shí)用性、藝術(shù)性、科學(xué)性完美融合的的紙幣吧!
1波蘭幣——哥白尼
國家:波蘭
幣值:1000茲羅提
發(fā)行年份:1982年
紙幣描述:紙幣正面右側(cè)是哥白尼頭像,背面是哥白尼在“日心說”中所描述的太陽系運(yùn)行示意圖(圖1).
圖1
科學(xué)家介紹:尼古拉·哥白尼(1473—1543)是文藝復(fù)興時期波蘭數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家,現(xiàn)代天文學(xué)開創(chuàng)人,日心說的創(chuàng)立者,其經(jīng)典論著《天體運(yùn)行論》成為科學(xué)的“獨(dú)立宣言”.1496年23歲的哥白尼來到文藝復(fù)興的策源地意大利,在博洛尼亞大學(xué)和帕多瓦大學(xué)攻讀法律、醫(yī)學(xué)和神學(xué),博洛尼亞大學(xué)的天文學(xué)家徳·諾瓦拉對哥白尼影響極大,在那里哥白尼學(xué)到了天文觀測技術(shù)以及希臘的天文學(xué)理論.40歲時他提出了“日心說”,經(jīng)過長年的觀察和計算終于完成了他的偉大著作《天體運(yùn)行論》.哥白尼的“日心說”沉重地打擊了天主教會的宇宙觀,使天文學(xué)從宗教神學(xué)的束縛下解放出來,自然科學(xué)從此獲得了新生,在近代科學(xué)的發(fā)展上具有劃時代的意義.
2意大利幣——伽利略
國家:意大利
幣值:2000里拉
發(fā)行年份:1973年
紙幣描述:紙幣正面中央為伽利略頭像、右側(cè)為比薩大教堂和比薩斜塔,代表伽利略的主要實(shí)驗(yàn)和科學(xué)成就.其中一個是擺的等時性原理,另一個是著名的自由落體實(shí)驗(yàn).背面為17世紀(jì)古典星圖和天文臺,以紀(jì)念伽利略在天文上的巨大成就(圖2).
圖2
科學(xué)家介紹:伽利略·伽利萊(1564—1642)是意大利物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家.伽利略改進(jìn)了望遠(yuǎn)鏡,以確鑿的天文觀測反駁了托勒密的地心體系,有力地支持了哥白尼的日心學(xué)說.他創(chuàng)立了把科學(xué)受控實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)、邏輯推理結(jié)合起來的科學(xué)研究方法,愛因斯坦對此進(jìn)行了高度的評價:“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一,而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端.”伽利略從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出自由落體定律、初步的慣性定律和伽利略相對性原理等,從而推翻了亞里士多德物理學(xué)的許多臆斷,奠定了經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ).
3英國幣——牛頓
國家:英國
幣值:1英鎊
發(fā)行年份:1970年
紙幣描述:紙幣正面是英國女王伊麗莎白二世,背面是大名鼎鼎的物理學(xué)家艾薩克·牛頓.牛頓身后是一根開花的蘋果樹枝,身邊的桌上是他制作的反射式望遠(yuǎn)鏡.背面左半部分的主要圖案,是各種各樣的橢圓——萬有引力支配下天體的運(yùn)行軌道,以紀(jì)念牛頓在力學(xué)、天文學(xué)、光學(xué)等領(lǐng)域上的卓越貢獻(xiàn).(見圖3)
圖3
科學(xué)家介紹:艾薩克·牛頓(1643—1727)為英國物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家.他在伽利略等人工作的基礎(chǔ)上提出了三大運(yùn)動定律,發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,完成了科學(xué)史上的巨著――《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》,創(chuàng)立了經(jīng)典力學(xué).在光學(xué)上,他通過色散實(shí)驗(yàn),提出了顏色理論,發(fā)明了反射望遠(yuǎn)鏡.在數(shù)學(xué)上,牛頓與萊布尼茨分享了建立微積分學(xué)的榮譽(yù),他證明了二項(xiàng)式定理.
4荷蘭幣——惠更斯
國家:荷蘭
幣值:25盾
發(fā)行年份:1955年
紙幣描述:紙幣正面印有惠更斯的肖像,肖像左側(cè)是發(fā)光的太陽,背景中出現(xiàn)三顆球狀星體,左側(cè)兩顆分別為土星及其衛(wèi)星——土衛(wèi)六,土衛(wèi)六帶有“光環(huán)”,該光環(huán)正是惠更斯用自制望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的土星光環(huán),右側(cè)一顆為火星極冠.正面設(shè)計突出表現(xiàn)了惠更斯在天文學(xué)領(lǐng)域的成就.而紙幣背面是各種各樣的曲線,則旨在表現(xiàn)他在數(shù)學(xué)上的成就,一個個包絡(luò)面象征著惠更斯所創(chuàng)立的光的波動說(如圖4).
圖4
科學(xué)家介紹:克里斯蒂安·惠更斯(1629—1695)為荷蘭物理學(xué)家、天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家,對力學(xué)和光學(xué)的發(fā)展都有杰出的貢獻(xiàn),在數(shù)學(xué)和天文學(xué)方面也有卓越的成就,是近代自然科學(xué)的一位重要開拓者.他提出了向心力公式和動量守恒原理,改進(jìn)了計時器.惠更斯在《光論》中提出了光的波動說,提出了著名的惠更斯原理.惠更斯提出的光的波動說,長期與牛頓的微粒說分庭抗禮.
惠更斯把大量的精力放在了研制和改進(jìn)光學(xué)儀器上.成功改良了開普勒望遠(yuǎn)鏡.惠更斯利用自己研制的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了大量的天文觀測.因此,他還解開了一個由來已久的天文學(xué)之謎.伽利略曾通過望遠(yuǎn)鏡觀察過土星,他發(fā)現(xiàn)了“土星有耳朵”,后來又發(fā)現(xiàn)了土星的“耳朵”消失了.伽利略以后的科學(xué)家對此問題也進(jìn)行過研究,但都未得要領(lǐng).“土星怪現(xiàn)象”成為了天文學(xué)上的一個謎.當(dāng)惠更斯將自己改良的望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)這顆行星時,他發(fā)現(xiàn)了在土星的旁邊有一個薄而平的圓環(huán),而且它很傾向地球公轉(zhuǎn)的軌道平面.伽利略發(fā)現(xiàn)的“土星耳朵”消失,是由于土星的環(huán)有時候看上去呈現(xiàn)線狀.紙幣上的帶有“光環(huán)”土衛(wèi)六圖案便是對惠更斯這一天文成就的紀(jì)念.
5英國幣——開爾文
國家:英國
幣值:100英鎊
發(fā)行年份:1996年
紙幣描述:紙幣正面印著的人物肖像是英國著名物理學(xué)家開爾文工作時的形象,背面是英國著名的威斯敏斯特教堂(如圖5).
圖5
科學(xué)家介紹:開爾文(1824—1907)原名叫威廉·湯姆孫,是英國杰出的理論物理和實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家.開爾文的研究范圍相當(dāng)廣泛,他在數(shù)學(xué)物理、熱力學(xué)、電磁學(xué)、彈性力學(xué)和地球科學(xué)等方面都有重大的貢獻(xiàn).在電磁學(xué)方面,他用萊頓瓶的振蕩實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)出了電磁振蕩頻率的公式,設(shè)計、制造了很多非常有價值的電磁學(xué)測量儀器,如靜電計、鏡式電流計、雙肩電橋等,這些儀器為電磁學(xué)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了條件.
在熱力學(xué)方面,開爾文創(chuàng)立了熱力學(xué)溫標(biāo),是熱力學(xué)第二定律的奠基人之一,他提出的“不可能從單一熱源取熱使之完全變成有用功而不產(chǎn)生其它影響”的說法,被認(rèn)為是熱力學(xué)第二定律的標(biāo)準(zhǔn)說法.他在熱電效應(yīng)方面也取得了很大的成就,他和焦耳合作研究氣體通過多孔塞后溫度發(fā)生變化,提出了“焦耳—湯姆孫效應(yīng)”,這一成果成為以后制造液態(tài)空氣的理論根據(jù).
開爾文還主持修建了大西洋海底電纜,歷經(jīng)9年建立歐美之間永久大西洋海底電纜,他也因這一偉大的工程而聲名遠(yuǎn)揚(yáng),他也由此獲得“開爾文勛爵”的貴族稱號.
6意大利幣——伏特
國家:意大利
幣值:10000里拉
發(fā)行年份:1984年
紙幣描述:紙幣正面印著意大利物理學(xué)家亞歷山德拉·伏打的肖像,伏特左側(cè)是他于1800年的著名發(fā)明——伏特電堆.背面為伏打位于意大利科莫市的陵墓(如圖6).
圖6
科學(xué)家介紹:伏打(1745—1827)是意大利物理學(xué)家.1775年伏打發(fā)明了用來產(chǎn)生靜電的儀器(起電盤).1778年發(fā)現(xiàn)并分離了甲烷氣體,一年后被任命為帕維亞大學(xué)物理學(xué)教授.1780年他的朋友伽伐尼發(fā)現(xiàn)兩種不同的金屬與蛙的肌肉接觸就產(chǎn)生電流.伏打重復(fù)伽伐尼的實(shí)驗(yàn)時發(fā)現(xiàn),只要有兩種不同金屬互相接觸,中間隔以濕的硬紙、皮革或其他海綿狀的東西,不管有沒有蛙腿,都有電流產(chǎn)生,兩種不同金屬的接觸才是電流現(xiàn)象的真正原因,從而否定了動物電的觀點(diǎn).1800年他發(fā)明了伏打電堆,為紀(jì)念他在經(jīng)典電學(xué)中上的突出貢獻(xiàn),物理學(xué)上把電壓的單位以他的名字命名.
7英國幣——法拉第
國家:英國
幣值:20英鎊
發(fā)行年份:1993年
紙幣描述:紙幣正面是英國女王伊麗莎白二世.背面右側(cè)是法拉第肖像,左側(cè)是法拉第在英國皇家研究院作科學(xué)演講的場景,
在講臺旁邊擺放的是他自己發(fā)明的發(fā)電機(jī),以此紀(jì)念他在電磁學(xué)上的杰出成就(如圖7).
圖7
科學(xué)家介紹:邁克爾·法拉第(1791—1867)為英國實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家、化學(xué)家,也是著名的自學(xué)成才的科學(xué)家.法拉第生于薩里郡紐因頓一個貧苦鐵匠家庭,僅上過小學(xué).1821年法拉第完成了電磁旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn),發(fā)明了電動機(jī),于1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律,據(jù)此制作了最原始的發(fā)電機(jī).他在理論上最先提出場和力線概念.為了紀(jì)念法拉第,在國際單位制里電容的單位是法拉.
法拉第在化學(xué)方面也做出了巨大貢獻(xiàn).他發(fā)明了使氣體液化的方法,發(fā)現(xiàn)了多種化學(xué)物質(zhì),其中包括苯,更主要的是他在電化學(xué)方面所做出的貢獻(xiàn).經(jīng)過多年精心實(shí)驗(yàn),法拉第總結(jié)出了兩條電解定律.
參考文獻(xiàn):
[1] http://www-personal.umich.edu/~jbourj/money1.htm
[2] http://www.math.uni-bielefeld.de/~souyang/expos_article/WWW-banknote/WWW-banknote.html#mathematician