百年中國夢
——諾貝爾物理學(xué)獎零的突破

廣東省江門市培英高級中學(xué) 王 軍

每年一度的諾貝爾獎名單和頒獎都會引起大家的討論：諾貝爾獎距離中國內(nèi)地還有多遠？自從這個獎項設(shè)立以來，還從來沒有一個內(nèi)地的國人獲此殊榮，似乎這是一個永遠繞不開的怪圈。

針對諾獎，國人談?wù)撟疃嗟膮s是“中國內(nèi)地距離諾貝爾獎有多遠？”諾貝爾獎是中國內(nèi)地人的一個夢想。就好像幾代中國足球先軀為中國男足沖出亞洲，走向世界拼搏一樣，曾經(jīng)有位著名的男足教練就說過，中國足球必須從娃娃抓起；而我想說，中國內(nèi)地人的諾貝爾獎夢想的實現(xiàn)，也必須從中學(xué)生抓起；尤其是中學(xué)物理實驗抓起。首先，中學(xué)物理實驗在各學(xué)科教學(xué)中所處的權(quán)重，以及物理實驗在各基礎(chǔ)學(xué)科中關(guān)于對學(xué)生實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)和源動力的開發(fā)和啟發(fā)是具有不可替代性的基礎(chǔ)地位。

為此，本人就如何提高中學(xué)物理實驗教學(xué)水平展開如下討論。

首先，中學(xué)物理實驗教學(xué)是對物理理論教學(xué)的有機補充。當(dāng)高中生面對物理學(xué)的力、熱，光、電、磁等物理概念進行抽象思維，面對看不見，摸不著，而又客觀實際存在的力、電、磁等物理規(guī)律進行想象，以求能在意識層面理解時，往往無論從知識結(jié)構(gòu)，還是理論素養(yǎng)都無法保證對所有的概念和物理規(guī)律在第一時間從感覺層面上升到意識層面，這也決定了物理科學(xué)習(xí)的困難。這已經(jīng)從前幾年高考選修物理人數(shù)激劇下降，可見一斑；為此，我們不妨從學(xué)習(xí)的源頭，進行改革，將改革落到實處，即可以利用一切可以利用的條件，創(chuàng)造能夠使學(xué)生切身體驗到的實驗環(huán)境，讓學(xué)生在體驗式的實驗過程中，把物理概念和物理規(guī)律從抽象思維中，直接上升到感覺層面，在能夠打開學(xué)生所有感覺器官的體驗實驗環(huán)境中，突破抽象思維的學(xué)習(xí)，形成意識層面的知識結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建。

當(dāng)我們在為提高成績和減輕學(xué)生負擔(dān)之間權(quán)衡，在為是否放棄題海戰(zhàn)術(shù)而權(quán)衡力弊之時，在苦于找不著好的行之有效的提高學(xué)生長久而穩(wěn)定的興趣的方法苦惱時，為什么不能從物理學(xué)的實驗之根本上找出路呢？為什么教育改革如此困難，為什么如此層層考試選拔出的學(xué)子，在大學(xué)、研究院的逐步培養(yǎng)下，到現(xiàn)在，諾貝爾獎之夢難圓？究其根本是是否反思了我們教育體制所培養(yǎng)的人才的方向和評價機制中缺乏對創(chuàng)新的包容。

縱觀歷屆諾貝爾獎物理學(xué)獎項，除了少數(shù)理論物理學(xué)的突破以外，絕大多數(shù)是實驗物理中所取得驗證性發(fā)現(xiàn)和檢驗預(yù)見性物理規(guī)律等實證項目。比如，當(dāng)奧斯特發(fā)現(xiàn)電流產(chǎn)生磁場的現(xiàn)象之后，法拉第想知道相反的情況是否可能發(fā)生——磁能產(chǎn)生電嗎？在多次失敗之后，法拉第以其高超的實驗技能瞥見電和磁僅僅是同一基本現(xiàn)象的不同方面，是宇宙中統(tǒng)一性的又一方面，這是否是對諾貝爾物理學(xué)獎獲得者20世紀最偉大的物理學(xué)家愛因斯坦臨終前幾小時所做的一項失敗努力——他要創(chuàng)造一個“統(tǒng)一場理論”，對宇宙中已知的幾種相互作用力做出統(tǒng)一解釋，再一次，從一個層面進行了實驗驗證。

當(dāng)然，通過實驗驗證說明一些物理規(guī)律，也是實驗物理非常重要的一環(huán)。從20世紀50年代開始，物理學(xué)家的注意力轉(zhuǎn)向了電磁力與弱相互作用力的統(tǒng)一；到60年代末，溫伯格、格拉肖和薩拉姆分別在理論上表明，這兩種力僅僅是同一種力的不同方面，而由此預(yù)言的現(xiàn)象直到70年代被實驗物理學(xué)家所證實，才讓他們共同獲得1979年諾貝爾物理學(xué)獎。

如果從物理實驗對應(yīng)用的啟發(fā)性和源動力來講，物理實驗是當(dāng)之無愧的首屈一指，比如，隨著國際能源大環(huán)境的變化，石油能源的逐步枯渴受此危機感的影響，環(huán)境保護，碳排放概念的國際合作強化等影響之下，清潔能源電動汽車的主要裝備——高效充電電池隨著材料物理學(xué)的技術(shù)發(fā)展，在經(jīng)過若干年的改革試驗，新的鐵材料電池在比亞迪企業(yè)誕生，標志著新動力裝置試驗成功；期間經(jīng)過無數(shù)的試驗，失敗，改革，再試驗，再改革，再試驗，最終在當(dāng)今新能源動力車領(lǐng)域獨樹一幟，企業(yè)也得到社會各界人士的認同。其股票曾經(jīng)得到投資大師巴菲特的青睞，攜巨資投資比亞迪公司的股票，說明比亞迪汽車企業(yè)的新能源動力裝置產(chǎn)業(yè)同樣受到投資大師的認可。如果比亞迪企業(yè)沒有強大的自主投資和精湛的技術(shù)研發(fā)團隊，沒有潛心研究和實驗新材料的科研第一線的實驗人員，其新能源動力裝置的研發(fā)也不可能很快誕生。

回想當(dāng)年著名數(shù)學(xué)家陳景潤先生為了攻克數(shù)學(xué)上的哥德巴赫猜想，在成功之前獨居在幾平方米的樓梯間幾十年，在床板上完成了大量的數(shù)學(xué)研究工作，最終攻克哥德巴赫猜想數(shù)學(xué)皇冠上的一顆明珠；但凡在自然科學(xué)類研究獲得成功者無不具有此類獻身精神；然而隨著社會的進步，經(jīng)濟的發(fā)展，國際、國內(nèi)環(huán)境的變遷，又有多少人能夠做到象陳景潤先生如此之境界呢？

筆者有位多年的朋友，二十幾年前就曾經(jīng)對理論物理和量子物理理論中的理論提出諸多疑點和大膽的猜想，也曾在一定時段內(nèi)發(fā)奮鉆研和論證，然而，在缺乏有力的數(shù)理模型的論證和大量物理觀察和實驗的鑒證之下，堅持數(shù)年的研究實數(shù)不易；隨著周圍環(huán)境的改變，其堅持二十多年的研究終未出成果，如今，也隨著國人積極參與到經(jīng)濟建設(shè)的現(xiàn)實社會中來，究其原因，當(dāng)然令人嘆惜的同時，也應(yīng)深思啊！

而2010年兩位俄裔科學(xué)家，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)教授，安德烈?海姆和康斯坦丁?諾沃肖洛夫獲諾貝爾物理學(xué)獎。據(jù)瑞典皇家科學(xué)院評審委員會發(fā)布的新聞稱他們研究的石墨烯為“完美的原子晶體”。評審委員會介紹：把研究工作視為“游戲”是海姆和康斯坦丁團隊的特點之一，“在過程中學(xué)習(xí)，誰知道，或許有一天會中大獎”。這就是現(xiàn)代諾貝爾獎獲得者真實感言，偶然中的必然，當(dāng)一切條件具備之下，或許只需一點點運氣或偶然，就可能中獎，但前提是，首先在原創(chuàng)研究方面，必然取得一定的成功。

綜上所述，中國大陸諾貝爾獎之夢和中國足球沖出亞洲之夢的實現(xiàn)，必將在從娃娃抓起，這一根本性的基礎(chǔ)建設(shè)上逐步靠近，從中學(xué)生實驗室的建設(shè)和開放中吸引和培養(yǎng)一大批具有深厚興趣的未來之星，在一些必須的條件成熟之中，在過程中，或許中國諾貝爾獎之夢圓也。