陳政演講視頻：
以下為陳政講話實(shí)錄：
2020年12月26日 北京
大家下午好，我是北京交通大學(xué)的物理老師。 我叫陳錚。 我的主要工作是學(xué)物理、教物理、玩物理。 今天我要跟大家分享的話題叫《用眼睛和雙手走進(jìn)物理》。
聊這個(gè)話題該從哪里開始呢？
一提到物理，很多朋友頓時(shí)心頭一顫，勾起中學(xué)時(shí)被物理老師、物理課、物理試卷支配的回憶。 恐懼在我心中升起。
為什么會(huì)發(fā)生這種情況？
一個(gè)很重要的原因是，我們中學(xué)時(shí)學(xué)的物理實(shí)在是太糟糕了，以至于江湖上有這么一副對(duì)聯(lián)。 它的第一聯(lián)是“游西湖，提錫壺，錫壺將落入西湖，珍惜錫壺”。 網(wǎng)友給出了第二句臺(tái)詞：“學(xué)物理，就像在霧里看物理，在霧里看物理，不懂物理。” 大家都會(huì)微笑，一方面是因?yàn)檫@副對(duì)聯(lián)確實(shí)很工整，但更重要的是，這副對(duì)聯(lián)真是讓人心碎不是嗎？ 甚至有人給出了這樣的橫向評(píng)價(jià)，叫做“珍惜生命，遠(yuǎn)離物理”。 不知道有多少小伙伴此時(shí)此刻勾起恐怖的回憶，想起試卷上那些無(wú)論怎么算都算不出來(lái)的題。
大家之所以有這樣的印象，很大程度上是因?yàn)槲覀儺?dāng)年學(xué)的物理確實(shí)是這樣的。 我們每天在課本和公式面前計(jì)算、推導(dǎo)、證明，然后每天研究練習(xí)冊(cè)上的題，甚至背考試中的實(shí)驗(yàn)題。 游標(biāo)卡尺的刻度、電流表的指針……如果我們只在試紙上看到過(guò)這些圖片，而從未見過(guò)實(shí)物，結(jié)果會(huì)怎樣呢？
結(jié)果就像你學(xué)蓋房子時(shí)，有人給你一套非常完整的圖紙，詳細(xì)解釋每一個(gè)工藝步驟、每一個(gè)工藝細(xì)節(jié)。 但從小到大，你都沒(méi)見過(guò)磚、瓦、鋼筋、混凝土。 你從未見過(guò)墻是如何建造的，屋頂是如何搭起來(lái)的。 這套圖無(wú)論多么細(xì)致，對(duì)你來(lái)說(shuō)也像是一本天書，與齊白石的蝦或徐悲鴻的馬沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。
但相反，如果你被扔到一個(gè)工地上，即使你沒(méi)有理論基礎(chǔ)，你也會(huì)在這個(gè)工地上搬磚、砌墻半年。 最終，雖然你還是蓋不了高樓，但是你還是可以蓋高樓的。 你已經(jīng)知道如何建造豬圈了。 這時(shí)，再加上理論知識(shí)的指導(dǎo)，你可能會(huì)成為一名優(yōu)秀的土木工程師。
物理學(xué)本身就是一門利用觀察和實(shí)驗(yàn)方法來(lái)處理自然的科學(xué)。 當(dāng)我們探索自然背后的規(guī)律時(shí)，出發(fā)點(diǎn)其實(shí)是對(duì)自然的好奇、觀察和實(shí)驗(yàn)。 它應(yīng)該從我們的感性經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，而不是一開始就面對(duì)那些公式。 當(dāng)一個(gè)有感性經(jīng)驗(yàn)的人看到一個(gè)精彩的公式時(shí)，他會(huì)覺(jué)得它很簡(jiǎn)單，很美； 但如果沒(méi)有感性經(jīng)驗(yàn)作為基礎(chǔ)，我們就會(huì)覺(jué)得公式是一本圣書。
所以，我想做的工作，也是我目前正在做的工作，就是把物理學(xué)還原到我們認(rèn)知的過(guò)程，還原到自然現(xiàn)象本身，還原到應(yīng)用場(chǎng)景。 這時(shí)候你看到的物理又是另一番景象了。 這就是我所說(shuō)的，以不同的方式開啟物理學(xué)。
比如，當(dāng)我們背書某件事時(shí)，杠桿原理就是省力就省距離，省力就省距離。 如果背在背上，就得背在背上。 當(dāng)你記不住的時(shí)候，當(dāng)你省力的時(shí)候物理學(xué)家拉，就會(huì)付出距離或者節(jié)省距離。 但是，如果你有過(guò)這樣的感性體驗(yàn)，當(dāng)你有10組滑輪時(shí)，你的力量就會(huì)被放大，你可以拖動(dòng)一個(gè)很重的物體，比如一架飛機(jī)。
這就是我在央視《加油！》中所做的事情。 幾年前。 與《走向未來(lái)》節(jié)目合作期間進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。 大家都看到我一直拉著這根繩子，但是飛機(jī)卻移動(dòng)得很慢。 這是一種省力又省距離的方法，多么直接啊。 一旦你有了這樣的經(jīng)歷，你就不會(huì)再犯錯(cuò)誤了。
當(dāng)我們很小的時(shí)候，我們就知道伽利略的比薩斜塔實(shí)驗(yàn)。 雖然我們懷疑伽利略是否真的做過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家拉，但我們總聽說(shuō)過(guò)兩個(gè)鐵球同時(shí)落到地上，木球和鐵球同時(shí)落到地上，以及許多其他實(shí)驗(yàn)。 版本。 對(duì)你來(lái)說(shuō)仍然只是文字?jǐn)⑹觯愫茈y想象那個(gè)場(chǎng)景。
也在《加油！》 在《走向未來(lái)》節(jié)目中，我設(shè)計(jì)了一個(gè)直徑60厘米、高6米的真空管，進(jìn)行了羽毛和鐵球同時(shí)落到地面的實(shí)驗(yàn)。 我們首先將羽毛放在真空中，將鐵球放在空氣中。 我們可以看到他們幾乎同時(shí)倒在地上。 那么當(dāng)我們把它們?nèi)糠湃胝婵展苤袝r(shí)，我們看一下下面的高速攝像機(jī)視頻，可以看到結(jié)果還是非常接近的。
當(dāng)你有這樣的直接體驗(yàn)，然后回過(guò)頭來(lái)想想慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量是如何如此精確地等價(jià)的，你會(huì)發(fā)現(xiàn)那件事非常令人興奮。
物理學(xué)本身就是一件非常酷的事情。 除了觀看之外，你還可以親自體驗(yàn)。 例如，讓我們看一下這個(gè)視頻：
正如你所看到的，舞臺(tái)上有一個(gè)特斯拉線圈，它會(huì)產(chǎn)生高壓電弧。 從電弧的長(zhǎng)度來(lái)看，用1厘米1萬(wàn)伏的粗略估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，可以粗略判斷已經(jīng)超過(guò)了100萬(wàn)伏。 閃電擊中某物，但它實(shí)際上不是某物。 這個(gè)不是東西的東西是什么？
這是一個(gè)人，而這個(gè)人就是我。
這也是我們?cè)凇都佑停 分兴龅氖虑椤?在“走向未來(lái)”節(jié)目中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。 我坐在裝滿鹽水的水池里。 2%的鹽水是導(dǎo)體，具有很高的電導(dǎo)率。 我戴了一頂用錫紙包裹的草帽，然后再蓋上一層銅網(wǎng)，雙重保護(hù)。 這時(shí)，草帽上的錫箔紙和銅網(wǎng)，還有導(dǎo)電的鹽水，就形成了一個(gè)完整的導(dǎo)體，而我就躲在導(dǎo)體里面。 這就是我們中學(xué)時(shí)學(xué)過(guò)的靜電屏蔽。 電荷位于外表面上。 我安全地待在里面并可以與閃電互動(dòng)。 我不怕它襲擊我。 我不但不怕，還可以一起玩。
我們來(lái)看看這個(gè)視頻：
池子里的人不是人魚，而是我。 我把身體露出水面的部分用錫紙包裹起來(lái)，并貼上一層銅網(wǎng)，起到雙重保護(hù)的作用。 我們做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，一定要從安全出發(fā)，逐步探索安全的邊界。 這時(shí)，我們就產(chǎn)生了數(shù)十萬(wàn)伏的高壓。 正如你所看到的，我可以閃電般地行走。
我也夢(mèng)想有一天能做這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：不用這些錫紙和銅網(wǎng)，而是用浮潛管把自己藏在鹽水池里，然后用金屬棒把自己藏在水下，做任何我想做的事。通緝。 地面戲弄閃電。 這是更酷的物理學(xué)。
畢竟，剛才看到的場(chǎng)景還是視頻。 今天，眼見為實(shí)。 我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)創(chuàng)建了一道閃電供大家觀看。
這是一個(gè)小型閃電發(fā)生器，它是特斯拉線圈。 當(dāng)我打開它時(shí)，我們可以看到它產(chǎn)生了一個(gè)非常小的閃電。 當(dāng)我用燈管靠近它時(shí)，可以看到它足以讓燈管點(diǎn)亮。 這時(shí)，我的身體里其實(shí)有電流通過(guò)，但那是高頻電流，而且電流很小，所以我其實(shí)并沒(méi)有明顯的感覺(jué)。
我們也可以嘗試使用一些靠近閃電的漂亮的小霓虹燈管。 它們?nèi)匀豢梢员婚W電照亮，并且仍然有電流流過(guò)我的身體。 因?yàn)槭歉哳l電流，所以可以看到趨膚效應(yīng)非常明顯。 我什至可以用手觸摸它，用閃電跳舞，用閃電為大家演奏音樂(lè)。
怎么樣，如果你懂得一些物理，是不是看起來(lái)就擁有超能力了呢？
我們可以很容易地在我們周圍找到這樣的設(shè)備，并且我們經(jīng)常可以通過(guò)這種方式與物理進(jìn)行交互。 以閃電為例。 我們可以用它洗澡，我們可以用它跳舞，我們可以用它冷凍。
這是一塊透明的亞克力板。 我用釘子敲了一下，砰的一聲，一道閃光閃過(guò)。 然后你可以看到這里不斷地發(fā)生閃電。 這其實(shí)就是利用高能電子加速器，將電子像子彈一樣轟入到這個(gè)亞克力板中，然后電子就停在亞克力板內(nèi)部。 這時(shí)，他突然被一根釘子擊中，平衡被打破。 所有的電荷瞬間從釘子的縫隙中排出，一道閃電從這里沖出。 而這個(gè)閃電將會(huì)在這個(gè)亞克力板上為我們留下一個(gè)印記。 這是一個(gè)閃電雕塑。
這是您剛剛在視頻中看到的亞克力板。 它是由隨機(jī)放電產(chǎn)生的。 世界上沒(méi)有兩個(gè)完全相同的人。 這就是大自然的鬼斧神工。 作為一個(gè)五流的業(yè)余詩(shī)歌愛(ài)好者，我也為它寫了一首詩(shī)——
這棵“梁樹”的名字是中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所的科學(xué)家給它起的，我用它來(lái)解釋它的原理。
僅僅觀看是不夠的。 我們還可以儲(chǔ)存電力，感受大自然的力量賦予你的心跳。 1745年，荷蘭萊頓大學(xué)的物理老師馬森布羅克發(fā)明了人類歷史上最早的可以儲(chǔ)存電力的裝置，稱為萊頓瓶，也就是右邊的瓶子。 它可以儲(chǔ)存摩擦產(chǎn)生的電力。
我還做了一個(gè)簡(jiǎn)單的萊頓瓶。 這個(gè)裝置非常簡(jiǎn)單。 只需從易拉罐中取出一個(gè)奶茶杯或一個(gè)塑料盒，用一層錫紙包裹起來(lái)，將兩個(gè)這樣的杯子放在一起，就形成了一個(gè)電容器，它可以儲(chǔ)存電力。
在我們的活動(dòng)開始之前，我已經(jīng)預(yù)約了幾位觀眾上來(lái)和我一起感受興奮。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)非常簡(jiǎn)單。 我這里有一個(gè)維氏發(fā)電機(jī)，你可以用它產(chǎn)生摩擦電荷。 我把摩擦產(chǎn)生的電荷放入這個(gè)杯子里。
臺(tái)上的朋友們?cè)谧雷雍竺嬲境蒛字形，然后手拉著手，形成串聯(lián)電路。 當(dāng)遠(yuǎn)處的朋友用手指觸摸電極時(shí)，此時(shí)就會(huì)發(fā)生放電。
當(dāng)自然的力量穿過(guò)你的身體時(shí)，我們可以感受到心跳。 這種感覺(jué)有一個(gè)名字，叫做吻，電吻。
通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，我們有了體感體驗(yàn)。 物理其實(shí)很有趣。
今天，我們的生活已經(jīng)離不開電。 例如，激光打印機(jī)實(shí)際上是利用靜電吸附來(lái)完成轉(zhuǎn)移打印的。
我的工作就是用這個(gè)方法來(lái)改變你打開物理學(xué)的方式。
我的工作地點(diǎn)是北京交通大學(xué)物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。 這是我的實(shí)驗(yàn)室，面積500平方米，有200多個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置。
我們希望大家能夠回歸到自然現(xiàn)象本身，讓自然現(xiàn)象本身的美觸動(dòng)你的內(nèi)心，而不是依賴我的外表。
無(wú)論我們是在自己的實(shí)驗(yàn)室里還是在外面，我們都會(huì)發(fā)現(xiàn)物理學(xué)特別有趣。
例如，我曾經(jīng)在長(zhǎng)城上安裝了兩個(gè)這樣的衛(wèi)星天線，利用拋物面聚焦的效應(yīng)，在慕田峪長(zhǎng)城上相距近千米的兩座烽火臺(tái)之間進(jìn)行通信，利用聲音的焦點(diǎn)并行傳輸。
我還到農(nóng)村小學(xué)的教室，用塑料繩、氣球、罐頭等簡(jiǎn)單材料進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)。 這樣，學(xué)生就能發(fā)現(xiàn)物理無(wú)處不在。
為什么要這樣做？ “一個(gè)人快樂(lè)，和別人一起快樂(lè)，哪個(gè)快樂(lè)？” 當(dāng)然，“不如和別人在一起”。 “和少數(shù)人玩，和大眾玩，哪個(gè)玩得開心？” 當(dāng)然，“不如隨波逐流”。 當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)一些有趣的東西時(shí)，我們希望有更多的人和我們一起玩。 這是我們做好這項(xiàng)工作的動(dòng)力。
對(duì)于我們所有人來(lái)說(shuō)，未來(lái)不一定會(huì)成為物理學(xué)家，但是物理學(xué)的思維方式和物理學(xué)的視角會(huì)讓你的生活變得更好。 希望你和我一起改變開放的方式，用自然現(xiàn)象的美走進(jìn)物理學(xué)，用你的眼睛和雙手走進(jìn)物理學(xué)，保留你與生俱來(lái)的好奇心。 這個(gè)時(shí)候，學(xué)習(xí)物理就沒(méi)有那么困難了。 就像我在杭州做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)時(shí)，攝影師捕捉到了孩子的表情，讓我深受感動(dòng)。 希望你能改變一下你的做法，當(dāng)你重開物理學(xué)的時(shí)候，你能放下你的偶像包袱，露出這樣的表情。
歡迎大家跟我一起，用眼睛和雙手走進(jìn)物理學(xué)。 讓我們一起玩物理、學(xué)物理、運(yùn)用物理。
謝謝你們！
演講者陳錚：“用眼睛和雙手走進(jìn)物理”| 攝影：
