“實(shí)用性閱讀與交流”學(xué)習(xí)任務(wù)群品讀霍金《果殼中的宇宙》

張林

導(dǎo) 語(yǔ)

實(shí)用性閱讀包括消息、通訊、新聞評(píng)論、科普文章、演講詞、書(shū)信、調(diào)查報(bào)告等文體，旨在引導(dǎo)“學(xué)生在語(yǔ)文實(shí)踐活動(dòng)中，通過(guò)傾聽(tīng)、閱讀、觀察，獲取、整合有價(jià)值的信息，根據(jù)具體交際情境和交流對(duì)象，清楚得體表達(dá)，有效傳遞信息，滿足家庭生活、學(xué)校生活、社會(huì)生活交流溝通需要”。這里我們從科普文章這一體裁著手，以霍金《果殼中的宇宙》為例，理解實(shí)用性文本，多角度觀察社會(huì)生活。

作品選讀

【選段一】

宇宙的情景也是一樣。當(dāng)宇宙尺度很大，正如它今天這樣時(shí)，骰子被投擲的次數(shù)極為巨大，其平均結(jié)果就會(huì)得出某種可預(yù)見(jiàn)的東西。這就是為何對(duì)于大系統(tǒng)經(jīng)典定律有效的原因。但是，當(dāng)宇宙尺度非常微小時(shí)，正如它在鄰近大爆炸的時(shí)刻，投擲骰子的次數(shù)很少，而不確定性原理則非常重要。

因?yàn)橛钪娌煌５貪L動(dòng)骰子，看看下一步還會(huì)發(fā)生什么，它就不像人們以為的那樣僅僅存在一個(gè)歷史。相反地，宇宙應(yīng)該擁有所有可能的歷史，每種歷史各有其概率。宇宙必須有這樣的一種歷史，伯利茲囊括了奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)的所有金牌，雖然也許其概率很小。

宇宙具有多重歷史的思想聽(tīng)起來(lái)像是科學(xué)幻想，但是它現(xiàn)在被當(dāng)作科學(xué)事實(shí)而廣被接受。我們現(xiàn)在從事的是把愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論和費(fèi)恩曼的多重歷史的思想合并成一個(gè)完備的統(tǒng)一理論，該理論將描述在宇宙中發(fā)生的一切事物。如果我們知道宇宙的歷史是如何開(kāi)始的話，這個(gè)統(tǒng)一理論就使我們能夠計(jì)算宇宙將如何發(fā)展。

（選自第三章“果殼中的宇宙”）

◆賞析

作者運(yùn)用擬人的修辭手法，將宇宙人格化，以投擲骰子的方式，判斷預(yù)測(cè)未來(lái)發(fā)生的幾率，淺顯生動(dòng)地寫(xiě)出宇宙發(fā)生的不確定性。作者筆下有極強(qiáng)的幽默感和趣味性，用許多看似戲謔的詞句引導(dǎo)著我們進(jìn)行猜測(cè)和推想，將艱澀難懂的科學(xué)知識(shí)描述得通俗卻不失深刻。

【選段二】

我們似乎可以無(wú)限繼續(xù)下去，發(fā)現(xiàn)在越來(lái)越小的尺度下的結(jié)構(gòu)。然而，這個(gè)序列存在一個(gè)極限，如同俄羅斯套娃，一個(gè)娃娃內(nèi)部套有更小的娃娃。

最終，人們達(dá)到最小的娃娃，它再也不能被拆開(kāi)了。物理學(xué)中最小的娃娃是所謂的普朗克長(zhǎng)度。為了探測(cè)更短的距離需要這么高能的粒子，這些粒子處于黑洞之中。我們不能準(zhǔn)確知道M理論中的基本普朗克長(zhǎng)度是多少，但是它可能小到一毫米除以一億億億億。我們不準(zhǔn)備建造一個(gè)可探測(cè)那么小距離的粒子加速器。

然而，正如在第二章和第三章中解釋的，在M理論的數(shù)學(xué)模型網(wǎng)絡(luò)中，時(shí)空具有十維或十一維。人們直到最近還認(rèn)為6個(gè)或7個(gè)額外維全都被卷曲得非常微小。它們就像人的頭發(fā)。如果你透過(guò)放大鏡來(lái)看頭發(fā)，就能看到它的粗細(xì)，但用肉眼就只能看到一根線，只有長(zhǎng)度而沒(méi)有其他維。時(shí)空可能是類(lèi)似的，它在人體、原子甚至核物理的尺度下顯得是四維的，并且?guī)缀跏瞧教沟摹Ａ硪环矫?，如果我們用極高能粒子探測(cè)非常短的距離，我們應(yīng)該看到時(shí)空是十維或者十一維的。

如果所有附加的維都非常小，觀察到它們則是非常困難的。然而，最近有人提議一個(gè)或者更多的額外維也許較大，或者甚至是無(wú)限的。這個(gè)思想具有巨大的優(yōu)勢(shì)（至少對(duì)于像我這樣的實(shí)證主義者而言），下一代粒子加速器或者引力的短距離的敏感測(cè)量也許可以檢驗(yàn)這種思想。這類(lèi)觀測(cè)要么可以證偽此理論，要么在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了其他維的存在。

大的額外維是在我們尋求終極模型或者理論中的激動(dòng)人心的新進(jìn)展。它們意味著我們生活在一個(gè)膜世界中，一個(gè)在高維時(shí)空中的四維面或膜。

這就和人存原理相一致。人存原理陳述道：宇宙必須適合于智慧生命。如果原子不穩(wěn)定，我們便不能在此觀察宇宙并詰問(wèn)為何它顯得是四維的。

另一方面，彎曲空間所代表的引力會(huì)彌漫到高維時(shí)空的整體中去。這意味著引力的行為和我們體驗(yàn)的其他力不同：因?yàn)橐Πl(fā)散到額外維去，它隨距離減小得比我們預(yù)料的更快。如果引力更快速地減小可以延伸到天文的距離，我們就會(huì)在行星軌道上覺(jué)察到它的效應(yīng)。事實(shí)上，正如在第三章中談?wù)摰降?，這些軌道會(huì)是不穩(wěn)定的：行星要么會(huì)掉到太陽(yáng)中去，要么會(huì)逃逸到寒冷黑暗的星際空間中去。

（選自第七章“膜的新奇世界”）

◆賞析

作者指出我們的宇宙可能是高維空間中的一個(gè)四維膜，可以用普朗克長(zhǎng)度的高能粒子探測(cè)，或附加大的額外維，將觀測(cè)的范圍伸到更小的尺度。作者通過(guò)做比喻、列數(shù)據(jù)使文章通俗易懂，如以頭發(fā)為喻，生動(dòng)形象地推測(cè)出也許時(shí)空并非三維或四維，更可能是十維或十一維。這樣深入淺出的知識(shí)科普更有說(shuō)服力，更能引發(fā)讀者的深思。

鏈 接

《果殼中的宇宙》是英國(guó)物理學(xué)家史蒂芬·威廉·霍金創(chuàng)作的科普著作，是《時(shí)間簡(jiǎn)史》的延伸閱讀，對(duì)其中一些內(nèi)容進(jìn)行了深化闡釋?；艚鸾淌谠谇把詫?xiě)道：“我現(xiàn)在意識(shí)到，有必要撰寫(xiě)一本也許更容易理解的有別于《時(shí)間簡(jiǎn)史》的書(shū)?！?/p>

該書(shū)主題是宇宙學(xué)，涉及廣義相對(duì)論、量子論、黑洞、暴脹、時(shí)間旅行、弦論等諸多前沿概念。從超對(duì)稱(chēng)到超引力，從量子理論到M理論，從全息論到對(duì)偶論，在這個(gè)奇境里，粒子、膜和弦作十一維運(yùn)動(dòng)，黑洞蒸發(fā)，并且和它攜帶的秘密同歸于盡，宇宙創(chuàng)生的種子只不過(guò)是一個(gè)微小的硬果。

該書(shū)大量使用彩色繽紛的插圖解釋宇宙學(xué)概念，變幻成超現(xiàn)實(shí)的奇境，給讀者一種直觀印象。同時(shí)霍金教授利用通俗的語(yǔ)言、慣有的平易幽默的風(fēng)格、明晰清澈的表達(dá)，把讀者帶到理論物理的最前沿，引導(dǎo)讀者見(jiàn)證他富有創(chuàng)見(jiàn)、充滿靈感的思想，走向探索宇宙秘密的征途?；艚鸾淌谝运?dú)特的熱情，邀請(qǐng)讀者一道作非凡的時(shí)空遨游。

讀書(shū)筆記

宇宙的奧秘

◎張少卿

“我即使被關(guān)在果殼之中，仍自以為無(wú)限空間之王?！痹凇豆麣ぶ械挠钪妗分?，這句源自莎士比亞戲劇《哈姆萊特》的臺(tái)詞令我震撼不已，既震撼果殼般的宇宙浩渺深邃，更震撼物理學(xué)家霍金不屈的靈魂。在輪椅構(gòu)筑的小小一方果殼之中，他為我們撥開(kāi)宇宙星空的迷霧一角，讓人類(lèi)的思想觸角觸碰到看不見(jiàn)的遠(yuǎn)方。

宇宙這個(gè)巨大空間，由許多恒星、行星、銀河系等極為復(fù)雜的物質(zhì)而構(gòu)成，而且它像一個(gè)不停膨脹的泡泡，一直到現(xiàn)在還不停歇，讓我們?nèi)滩蛔∪ヌ剿饔钪娴钠鹪春臀磥?lái)，去破譯神秘的宇宙密碼。

最讓我感興趣的是，時(shí)間旅行可能嗎？人真的能穿越嗎？曾經(jīng)以為的天方夜譚，但在霍金看來(lái)，是有科學(xué)性的，因?yàn)橛钪娴奈镔|(zhì)和能量能將時(shí)空彎曲變形，還有蟲(chóng)洞的存在。因而，我對(duì)時(shí)間旅行充滿了奇妙的幻想。如果有一架時(shí)光機(jī)器，我想回到大唐盛世，一日看盡長(zhǎng)安花；我想飛去愛(ài)因斯坦的生活中，看看他童話般的物理世界；我想飛到未來(lái)，坐著曲率驅(qū)動(dòng)飛船進(jìn)行星際穿越……

宇宙的果殼中，還有許多需要去探索的未知。例如，宇宙的暗物質(zhì)和暗能量、相對(duì)論、量子糾纏、超導(dǎo)現(xiàn)象等?；艚鹨运祚R行空的文字、獨(dú)特的熱情把我?guī)肓宋宀拾邤痰钠婢忱铩?/p>

“如果我們已經(jīng)抵達(dá)終點(diǎn)，則人類(lèi)精神將枯萎死亡。但我認(rèn)為，我們將永遠(yuǎn)不會(huì)停止?！比酥谟钪婧榛?，也不過(guò)滄海一粟。但霍金對(duì)厄運(yùn)的挑戰(zhàn)、對(duì)未知的勇敢追求，鼓舞我用智慧和勇氣去追求自己的夢(mèng)想。

【陜西西大附中浐灞中學(xué)】