轮椅上的霍金教学反思

2024-10-02

轮椅上的霍金教学反思(通用10篇)

1.轮椅上的霍金教学反思 篇一

《轮椅上的霍金》是一篇振奋人心、感人至深的文章。主人公霍金在全身瘫痪,失去说话能力,全身只有大脑能够思考的情况下,完成了常人都不可能完成的事情,并且在物理科学领域取得了骄人的成就,令世人称颂。此文与去年的《海伦・凯勒》有异曲同工之妙。由于知道要来调研,我做了如下准备:

一、熟悉教案

我把这篇课文的教案作了详细的分析。借助语文参考书、备课手册,对事先备好的课作了整理。为了使整堂课更加流畅,更有把握,我增加了许多过渡,并且用红笔来写。这样上课时才更加游刃有余,不至于紧张。

二、多媒体辅助

多媒体是使一堂课更加精彩最有效的手段之一。我通过网络进行了课件的下载。由于和所备的课不一样,我有根据教案进行了修改。增加了霍金的图片、课文中霍金取得的荣誉的补充、霍金科学著作《时间简史》的资料以及霍金的名言。使得课件更加与教案一致,内容更加饱满。

三、资料搜集

第一课时预习时,我让学生收集了许多霍金的资料。大家对霍金有了初步的认识,也为第二课时的学习奠定了基础。

由于比较充分的准备,使得整堂课比较顺利地上完了。但还是存在许多不足的地方,下面我就结合薛老师的意见和我自己的感受来谈谈课的不足:

一、学生朗读准备不够

这一不足是我个人感觉,薛老师没有提到。由于平时时间紧张,学生作业很多。因此现在学生的读书时间越来越少了。除了第一课时读了几遍,再也没有更多的时间朗读。导致一些平时朗读能力比较差的学生,朗读时存在读错字,语句不连贯的现象。为了弥补这一不足,我在第二课时时,过多的让学生齐读,使得读书的形式单一缺少个性化的朗读。这一点薛老师是提到的。

二、提问太多

薛老师给我粗略数了一下,我的问题大约有五、六十个,甚至更多。这样还是体现了教师问,学生答的传统的教学模式。薛老师建议可以把老师的提问减少20个左右,把这些问题改成学生自己的问题,让他们自己去发现问题、提出问题,这样学生的自主性更容易体现。

三、自学时间太少

我在教学时,有两个环节是布置学生自己读片段,自己在文中做批注。出发点是好的,但两个环节的时间大约在一分半的时间,这显然是不够的。至少要有3-5分钟的时间,才能体现学生的自主学习。

四、互动性不强

现在的课更加注重老师与学生之间的有效互动,我的课有互动,但不够有效。这与我越少教育的智慧有关。

五、有效性不高

下课后,薛老师居然给全班学生进行了一次小测验。让学生默写出我的板书,这样的测试是出乎我的意料之外的。测试结果不佳,课堂有效性大大降低。

在大力提倡课堂有效性的今天,通过这次调研,使我深深感受到这不是一句空话,需要教师实实在在地贯彻在课堂的每一个环节。只有这样才能真正做到减负增效。这次听课,使我感受颇深,收益颇丰。

2.轮椅上的霍金教学反思 篇二

教学目标:1. 正确、流利、有感情地朗读课文。2. 学会本课生字, 理解相关词语, 从提供的词语中选两个造句。3. 抓住课文具体的语言文字感受。

教学重难点:学习霍金面对困难, 坦然面对残酷命运的乐观而又豁达的精神。

教学过程:

一、走近文本, 认识霍金

师导入:有这样一把特殊的轮椅, 承载着一位特殊的病人。前一节课, 我们已经初步认识了这样一位伟大而富有传奇色彩的人物——霍金。 (出示轮椅上霍金的图片) 1.面对这样一位病人, 你有哪些问题想问呢? (让学生提问) 2.师小结:是的, 命运对霍金十分残酷。“残酷”具体体现在哪儿?你能从书上找出句子吗?从中你体会到什么? 3.指导朗读第三自然段。

过渡:在这漫长、残忍的疾病的困惑下, 霍金一刻也没有停止过读书, 是什么力量在驱使着他?

二、阅读文本, 了解霍金

轮椅的确禁锢了霍金的身体, 他翻书、读文献都离不开轮椅, 但轮椅阻挡不了他思维的飞翔, 他的思维穿越时空, 在茫茫宇宙中探索。

1. 文中有一句话点明了霍金的魅力, 是哪句话呢?指名读。

霍金的魅力不仅在于他是一个充满传奇色彩的物理天才 (板书) , 更因为他是一个令人折服的生活强者。 (板书)

(1) 同学们, 读这句话应该带有怎样的感情? (景仰) 带着这样的感情读读这句话吧

(3) 但课文主要就是讲他是物理天才吗?从哪个词语看出来的? (更因为) 是的, 文中重点讲他是生活的强者, 在身体如此残疾的情况下, 依然执着地追求梦想。轮椅, 撼动不了他成为生活强者的信念。让我们再来读读这句话, 再次仰慕这位伟大的科学家吧。

过渡:“他是充满传奇色彩的物理学家, 他更是一个令人折服的生活强者”。这话好像与一个残缺之躯不应该联系在一起。但事实却是真真实实的。那么, 他是如何做到这一切的呢?

2. 请同学们默读第4—7自然段, 思考一下。

学生回答, 老师利用多媒体相机出示重点句。

(设计意图:此处设计, 我通过指导学生对语言文字的阅读、揣摩, 引导学生深入体会霍金的内心, 从而感受霍金在身处逆境时, 顽强、不屈服的性格。)

过渡:霍金正是凭着坚毅不屈的意志、不断求索的精神, 才创下了一个又一个奇迹。他的确是一个很有魅力的物理天才。

三、升华文本, 理解霍金

霍金, 这样一个充满传奇色彩的物理天才, 这样一个不向命运低头的生活强者, 他用不断求索的科学精神和勇敢顽强的人格力量感动着每一个人。我们再来读关于他的一则小故事。

1.默读小故事, 思考: (1) 年轻的女记者向霍金提出了怎样的问题? (2) 你是如何看待命运对霍金的不公平的? (让学生说说)

2.文中那位女记者在仰慕他的同时又是怎样看待霍金的命运的呢?

3.霍金自己又是如何看待自己的命运的呢?从哪儿可以看出来。

交流: (充满恬静的微笑) 动作 (艰难地叩击) 用生命写就的文字 (……对了, 我还有一颗感恩的心………) 所有这些表现都在诠释着这位非凡的科学家, 他乐观笑对人生, 永不言败的强者风范。轮椅成为他生命的支点, 也成为他勇敢顽强地挑战命运的新的起点。他, 是生活的强者。

(1) 指名读。 (2) 交流:命运使霍金失去了身体的自由, 不能像常人那样学习、工作, 这对于拥有强烈科学抱负的人来说是多么痛苦, 可是霍金觉得自己依然拥有很多很多, 手指能活动, 大脑能思维, 有终生追求的理想, 有亲人和朋友, 有一颗感恩的心……这不正是令人折服的生活强者吗?多么令人敬佩的生活强者! (3) 有感情地诵读霍金的回答。

4. 小练笔:同学们, 学完了这篇课文, 你有什么话想对霍金说吗? 让我们面对着屏幕上的霍金表达你的心声吧! 动笔写下来。以“轮椅上的霍金, 我想对你说”为题。

(设计意图:霍金的这段话表现了他在命运前面不低头, 不退缩, 勇敢地向命运挑战。这是一段震撼人心的话语。引导学生读懂、读透很重要。前面有一个“抑”的伏笔, 这儿学生在对比的意境下, 也较容易理解, 并且很容易对人物产生钦佩等感情。这儿设计一个“霍金, 我想对你说”的小练习, 就是水到渠成了, 而且也符合《新课程标准》中对听、说、读、写训练的要求, 把这项练习结落到实处。)

四、拓展文本, 寻找“霍金”

1.交流同学们收集的霍金的资料。2.整理几条霍金名言。 (多媒体出示) 我们一起来念一念。3.课堂小结:今天我们走进了霍金的内心世界, 感受到他乐观的人生态度, 让我们以霍金为榜样, 在今后的学习和生活中勇做生活的强者, 去创造属于我们自己的奇迹吧!

作业:推荐课外阅读。 (海伦·凯勒的《假如给我三天光明》;奥斯特洛夫斯基《钢铁是怎样炼成的》)

摘要:在教学过程中, 我打算引领学生逐步深入阅读文本, 反复品味咀嚼那些看似平凡朴素的语言文字, 以自主、合作、探究的学习方式架设学生与文本之间对话交流的平台。

3.《轮椅上的霍金》教学设计 篇三

1. 理清课文层次。

2. 归纳课文主要内容。

3. 在预习中,你认识了一位怎样的霍金?

4. 引导学生体会第8自然段承上启下的作用。

二、 品悟语言,用心灵与强者对话,体会选材典型。

1. 我们从课文哪些地方可以看出霍金是一个物理天才呢?

(1)重点交流第4~7自然段,抓住三个层面:撰写《时间简史》被称为“宇宙之王”、世界公认的科学巨人、最年轻的英国皇家学会会员,体会取得的辉煌的成就。

(2)指导学生读好“五个飞”。你觉得这个句子有什么特点吗?感受语言表达的层次性,认识语言表达的魅力,体会霍金的思想的领先。

(3)句式训练:思想让霍金 ,他能,能 ……

(4)抓住“众星捧月、顶礼膜拜”与“此时他一定坐在……”的细节对比,感受名人的“热闹”与伟人的“安静”。

(5)提示:生活中的一些明星出名后会干什么?让透过文本的语言文字领悟到霍金的淡泊名利以及对事业的执著追求,忘我工作的精神与对孩子与学生的爱。

2. 但是,课文主要是讲物理天才吗?(不)你从哪一个词语看出来的?(更因为)对!我们从哪些语句中,可以具体感受到霍金是生活的强者呢?引导学生细读课文第3自然段,了解身体极度残疾的霍金却是一个生活的强者。

(1)默读第3自然段,画出关键词句,说说你从哪些地方感受到命运的残酷?

(2)一个“完全”,一个“彻底”,一个“必须”,冷冰冰的三个词语,不容商量,寸步不离地纠缠着霍金,表现了命运对霍金真是十分残酷,也看出作者的准确用词,三个词语紧紧地扣住了读者的心。

(3)抓住表现时间的三个数字,从1963年到1985年,漫长的40年,对霍金来说是怎样漫长的煎熬与折磨,“轮椅上的霍金”带给我们的是无限的“悲悯”!

(4)句式训练:命运让霍金 ,他不能,不能 ……

3. 思考:课文第3、4两个自然段通过什么手法,让我们强烈的感受到了霍金非凡的成就呢?(体会对比手法,凸显命运的残酷与成就的伟大,感受选材典型)

4. 但就是这样一个人,命运对霍金如此的残酷,那么他是如何看待命运对他不公的呢?你又从哪儿感受到他作为生活强者的魅力的?请找出有关文字来读一读。

(1)默读课文9-12自然段,面对年轻女记者尖锐而唐突的问题,大家为什么一片静默?霍金是怎样做的,怎样说的?你从中读懂了什么?在你感受深刻的地方写写自己的批注。

(2)在女记者、一般的人眼里,我们可能认为霍金失去了健康的身体,正常的生活、读书、写字的能力,失去了生活的乐趣……但从霍金充满“恬静的微笑”中,我们却感受他的平静,虽然他的行动是如此地“艰难地扣击键盘”,但微笑着面对一切;从他的语言中感受到了霍金有理想敢追求,爱生活有幸福,乐观向上,有一颗感恩的心,不愧是一个令人折服的生活的强者!引导学生体会选材的鲜明。

(3)有感情地朗读霍金的话,语气平静幸福,语速要慢,更要饱含自己对霍金的敬仰。

5. 引读最后一段,这就是霍金不断求索,勇敢顽强的人格魅力!

三、 拓展延伸,升华情感,提升阅读品质。

1. 同学们,霍金的话,让在场的人心灵震颤,老师相信,现在你的心灵肯定也被深深震颤!那你现在心中最大的感受是什么呢?以“轮椅上的霍金,我想对您说……”为题写一段话,表达你的敬仰吧!

2. 交流,小结。你们发自肺腑的话语,让老师相信,在霍金精神的感染下,一定也能鼓足勇气,迎接人生中的各种挑战。

3. 让我们永远记住——轮椅上的霍金,永远记住霍金说的话。

上帝既造就天才,也造就傻瓜,这不取决于天赋,完全是个人努力程度不同的结果。

当你面临着夭折的可能性,你就会意识到,生命是宝贵的,你有大量的事情要做。

即使把我关在果壳里,仍自以为无限空间之王。

4. 联系《小草和大树》《轮椅上的霍金》两篇课文,仔细想一想强者是什么?

5. 完成一篇读后感。

4.《轮椅上的霍金》教学反思 篇四

《轮椅上的霍金》是一篇饱含着浓浓的情感,让人深受感动和鼓舞的文章。阅读这篇文章,目的在于使小学生能学习霍金不怕失败、不怕困难、敢于向残酷命运挑战的精神,并从中受到鼓舞和激励,为他们树立正确的人生观、价值观,产生积极的影响,提供学习的榜样。

这篇课文比较长,不可能面面俱到,因此,我做到了长文短教,长文精教,以读促讲,读中体会,读中感悟。课前,我让学生充分预习,做到正确、流利、有感情地朗读课文。教学中,我合理选择并调整了教学内容,重点引导学生研读命运对霍金究竟怎样残酷,以及从哪些方面看出他是一个充满传奇色彩的物理天才和一个令人折服的生活强者。引导学生在读中悟,悟中读,体会霍金不断探索,孜孜以求的科学精神和坚强、乐观的人格魅力。课堂的一开始,我抓住女记者的提问来切入本课的教学,采用身份置换的方式让学生以一个记者的身份走近霍金,向霍金提问,质疑心中的困惑。学生带着问题走进课堂,走进文本,开始了和霍金的对话。课堂中,我又引领学生抓住重点词句,不断地让学生诵读课文,品读课文,充分感受霍金面对困难不屈服,坦然面对残酷命运的乐观而又豁达的精神。其间又不断抛出发人深省的问题,引导学生用心灵和人物对话,与文本中的人物产生共鸣。如,在教学命运对霍金实在是残酷时,提出“同学们,一般人如果遭遇如此的命运,可能会怎么想、怎么做呢?”再如,假如这样一位不幸的人此刻就在我们教室里,你的心情怎样?促使学生联系生活去触摸语言、感悟文本。

由于课文比较长,虽然在设计的时候想方设法抓住重点展开教学,但还是觉得时间很紧,为了赶进度,所以对几个重点的品读感悟还不到位,感觉浮于表面,不能品到点子上,深感遗憾。

5.轮椅上的霍金教学反思 篇五

《轮椅上的霍金》教后感

孙家小学 王晓艳

霍金不仅是一位充满传奇色彩的物理天才,还是一位令人折服的生活强者。而这两方面的内容是揉在一起介绍的。因此,我抓住课后问题“从哪些地方可以看出霍金是一个‘非凡’的科学家”组织教学,从整体入手,对霍金有一个全面的、立体的认识。而这样的教学也有效提高了课堂教学效率。在本课的教学中,这三个方面(三个“非凡”)是随着课文的学习层层推进,逐一揭示的。

第一个“非凡”,在文中没有过多的描绘,但医生的断言,以及霍金用行动创造出的生命奇迹,就足以说明第一个“非凡”。我在教学时,也没用过多的环节,只以描述性的语言帮助学生领会到这一点。

第二个“非凡”,课文中最显而易见的内容,文中很多地方都能让我们感受到霍金的“伟大成就”:宇宙之王、科学巨人、物理天才等等,这样的成就放在任何人身上都可以称之为“非凡”,更何况是一个全身只有三个手指能动的人呢?教学至此,再次回复到上文,对比的效果水到渠成。

第三个“非凡”,是最“非凡”的“非凡”,是全文最能打动人的地方,也是教学的难点和重点。有了前两个“非凡”的学习作为铺垫,学生的情感已经由最初的震惊、不可思议逐渐产生敬佩,但学生还是无法完全走入这个巨人的内心。此时,课文中一位女记者的提问就像说出了学生的心里话,借着这个提问,我设计让学生谈自己对这个问题的感受,然后在文中找霍金的回答。霍金的回答只有五行字,但留给我们的却很多,在指导学生朗读的过程中,学生一次次地被霍金地精神感动着,对第三个“非凡”的理解也逐渐深刻清晰。

6.轮椅上的霍金教学设计 篇六

第一部分:教学提示

[教材简析]:

《轮椅上的霍金》是苏教版国标本小学语文教材第十一册第三单元的一篇讲读课文.文章以感人的笔触向我们介绍了一位与命运抗争的英雄——霍金。本文主要写了霍金身患卢伽雷氏症后在轮椅上度过的不幸的命运以及以惊人的毅力成为了世界公认的科学巨人,充分表现了他勇敢顽强的生命力量和不断求索的科学精神。

[教学目标]:

1、学习生字新词,理解词语的意思,能从提供的词语中选两个造句。

2、清除障碍,正确、流利地朗读课文

3、大概了解课文主要内容,知道霍金是个怎样的人,从而受到启发与感染。

4、学习课文对比的表现手法。

[教学重点]:

感受霍金不仅是个充满传奇色彩的物理天才,更是个令人折服的生活强者。引导学生能够真切地感受霍金命运的悲惨以及学习时的艰难和顽强,以产生心灵上的共鸣。

[教学准备]:搜集并整理霍金的资料、准备作业纸

第二部分:教学流程

一、谈话导入,激发兴趣

猜猜看,如果有人“在轮椅上坐了40年,全身只有三根手指会动,说话只能通过语音合成器来实现”他的人生结局会如何?

大多数同学回答悲惨、不幸等词

(停顿片刻)没有别的可能吗?这位同学你说说

学生联想到张海迪和海伦,认为也有身残志坚的可能。

今天我们要认识的就是这样一个人,“他在轮椅上坐了40年,全身只有三根手指会动,演讲和答问只能通过语音合成器来实现。然而,他撰写的科普著作《时间简史》在全世界拥有无数的读者。”„,他是谁呢?

学生回答:霍金

板书:轮椅上的霍金学生齐读

二、读通课文 整体感知

霍金的病情究竟如何?女生读第三段,男生按时间顺序用“他„了”的格式总结他的不幸

他瘫痪了。1963年,21岁时

他不能自主呼吸了1985年43岁时

他不能看书学习了40年过去了(提示:用上不仅而且甚至等关联词效果更佳)

这就是课文标题中的轮椅上的几个字的深刻含义,当你读了这些文字,你觉得此刻用那个词评价此人的命运比较恰当?

对,就是不幸,板书:不幸

常人到了这种地步,也许只有感叹命运不公,让自己求生不得,求死不能,霍金呢?让我们一起大声读出来:

“虽然,他的身体一点也没有离开过轮椅,但是,他的思维却飞出了地球,飞出了太阳系,飞出了银河系,飞到了上百亿光年外的宇宙深处,飞向了神秘莫测的黑洞。他在大脑中想象着,论证着,计算着。他思考着宇宙从什么时候开始,时间有没有尽头。他发现了黑洞的蒸发性,推论出黑洞的大爆炸„„他还建立了非常美的科学的宇宙模型。他被选为最年轻的英国皇家学会会员,成为只有像牛顿这样的大科学家才能跻身的卢卡逊数学讲座的教授。”

读了这些文字,你觉得此刻用哪个词语评价此人的成就比较恰当?杰出

板书:杰出

你知道作者在为我们介绍霍金的时候用了一种什么样的写作手发吗?这样做又什么好处?

对比,突出霍金这个物理天才的传奇性和他的顽强精神。

关于霍金,老师也让大家在课前搜集了资料,谁来补充交流一下。

(停顿片刻)教师小结:老师通过上网和阅读也找到了关于霍金的一些资料,请大家一起来读读这段话。

[作业纸出示:史蒂芬·霍金教授,1942年1月8日出生于英国的牛津。是当今世界最著名的物理学家,黑洞理论和“大爆炸”理论的创立人。现任剑桥大学数学中心主席。他因患卢伽雷氏症(肌萎缩性侧索硬化症),禁锢在一张轮椅上达40年之久,尽管他那么无助地坐在轮椅上,但他却身残志不残,克服了常人难以想象的艰难而成为国际物理界的巨人。他的代表作是1988年撰写的《时间简史》,这是一部优秀的天文科普小说,至今累计发行量已达2500万册,被译成近40种语言。]

三、学习字词扫清障碍

相信大家对霍金的故事一定很感兴趣。学习中,总有一些字词会成为拦路虎,就让我们一起先来清扫障碍

检查学生自学情况。

1指导学生正确朗读生字:霍、萎、屏、撰、页、摊、膜、牌、扰、匠、鸦

重点字正音:

翘舌音:撰、扰;后鼻音:匠、屏;前鼻音:撰、摊;膜:第二声,不要读成第一声。2读课后词语并任选两个造句,并指正。

3理解词语的意思。

卢伽雷氏症:一种能够导致全身肌肉萎缩的可怕疾病。

顶礼膜拜:是佛教最高的敬礼,指双膝跪地,两手伏在地上,用头顶着所尊敬的人的脚。形容对人十分的景仰、崇拜、尊敬。

震动:颤动。

唐突:指莽撞,冒失。

悲悯:哀怜,慈悲怜悯。

景仰:敬佩,仰慕。

禁锢:监禁,关押。

4说说近义词:景仰——敬仰悲悯——怜悯唐突——冒失静默——寂静 5指名分自然段朗读课文,师正音。

6下面请同学们自由地大声地朗读课文,注意把课文读正确,读通顺。读完请坐正。

四、习题演练巩固提高

出示作业纸

(1)写字指导

观察生字结构:6个左右结构的字,写得左窄右宽。

重点字指导:“撰”注意右边部分,上下结构要紧凑。

“摊”每一部分都要写得细长,结构紧凑。

“牌”左边四笔,不是五笔;右边八笔,不是九笔。

“匠”共六笔,最后一笔是竖折。

(2)描红,练习。

(3)实战演练

1、看拼音写词语。

zhuàn xiěmíng páitān kāidǐng lǐ mó bài

()()()()

dǎrǎogōng jiàngyèmǎshén mì mò cè

()()()()

2、根据课文内容填空。

(1)被誉为“宇宙之王”的在轮椅上坐了年,全身只有根手指会动,演讲和答问只能通过来实现。他撰写的科学著作《》在全世界拥有无数的读者。

3写出下列词语的近义词

景仰()静默()悲悯()

唐突()恬静()依赖()

4、摘抄文中的句子,把字写得整洁又美观。

他读文献时必须让人将每一页平摊在一张大办公桌上,然后驱动轮椅如蚕吃桑叶般地逐页阅读。

比起整天被人众星捧月般的顶礼膜拜,他宁愿一个人静静地思考宇宙的命运。

霍金的魅力不仅在于他是一个充满传奇色彩的物理天才,更因为他是一个令人折服的生

活强者。

5、依照例句,对下面的句子进行补充。

例:这楼房可真高。

这楼房可真高,快把天刺破了。

(1)这地方可真热闹。

这地方可真热闹,(2)小明他爸长得好黑。

小明他爸长得好黑,6、修改病句

(1)繁重的打击只能使弱者低头叹息。

(2)霍金对命运十分残酷。

(3)报告厅内鸦雀无声,一片静默,偶尔有几次咳嗽声。

板书设计:轮椅上的霍金

不幸杰出(对比)

教学小结:

《轮椅上的霍金》介绍了非凡的科学家以坚强的毅力不断地挑战命运,挑战科学,他那种不断求索的科学精神和勇敢顽强的伟大人格令所有人啧啧称赞和折服。文章内容与学生生活距离较大,学生难以完全领悟课文内容,为了教好这篇课文,我做了以下工作:

一、让学生充分预习。文章中有较多难懂的物理术语,学生又没有对残疾人生活的深刻体验,再加上篇幅较长,语言精炼,学生理解有一定的难度,为此,我让学生充分预习,搜集资料,了解霍金的生平事迹。为学好本文进行大量铺垫。

二、想方设法提高课堂教学效率。

7.史蒂芬·霍金:轮椅上的勇士 篇七

智慧的大脑诞生了

史蒂芬·霍金,出生于1942年1月8日,这个时候他的家乡伦敦正笼罩在希特勒的狂轰滥炸中。

霍金和他的妹妹在伦敦附近的几个小镇度过了自己的童年。多年以后,他们的邻居回忆说,当霍金躺在摇篮车中时非常引人注目,他的头显得很大,异于常人——这多半是因为霍金现在的名声与成就远远异于常人,邻居不由自主地要在记忆里重新刻画一下天才儿童的形象。

不过霍金一家在古板保守的小镇上的确显得与众不同。霍金的父母都受过正规的大学教育。他的父亲是一位从事热带病研究的医学家,母亲则从事过许多职业。小镇的居民经常会惊异地看到霍金一家人驾驶着一辆破旧的二手车穿过街道奔向郊外。汽车在当时尚未进入英国市民家庭。然而这辆古怪的车子却拓展了霍金一家自由活动的天地。

霍金热衷于搞清楚一切事情的来龙去脉,因此当他看到一件新奇的东西时总喜欢把它拆开,把每个零件的结构都弄个明白——不过他往往很难再把它装回原样,因为他的手脚远不如头脑那样灵活,甚至写出来的字在班上也是有名的潦草。

霍金在17岁时进入牛津大学学习物理。他仍旧不是一个用功的学生,而这种态度与当时其他同学是一致的,这是战后出现的青年人迷惘时期——他们对一切厌倦,觉得没有任何值得努力追求的东西。霍金在学校里与同学们一同游荡、喝酒、参加赛船俱乐部,如果事情这样发展下去,那么他很可能成为一个庸庸碌碌的职员或教师。然而,病魔出现了。

病魔出现了

从童年时代起,运动从来就不是霍金的长项,几乎所有的球类活动他都不行。

到牛津的第三年,霍金注意到自己变得更笨拙了,有一两回没有任何原因地跌倒。一次,他不知何故从楼梯上突然跌下来,当即昏迷,差一点死去。

直到1962年霍金在剑桥读研究生后,他的母亲才注意到儿子的异常状况。刚过完21岁生日的霍金在医院里住了两个星期,经过各种各样的检查,他被确诊患上了“卢伽雷氏症”,即运动神经细胞萎缩症。

大夫对他说,他的身体会越来越不听使唤,只有心脏、肺和大脑还能运转,到最后,心和肺也会失效。霍金被“宣判”只剩两年的生命。那是在1963年。

起初,这种病恶化得相当迅速。这对霍金的打击是可想而知的,他几乎放弃了一切学习和研究,因为他认为自己不可能活到完成硕士论文的那一天。然而,一个女子出现了。

她出现了

她叫简·瓦尔德。

1962年的夏天,简通过朋友,认识了走路笨拙、脚步踉跄的霍金,后来又发生了几次偶遇。于是,他们碰到了爱情。

但是,他们的爱情却多了一丝苦涩。霍金对自己的病感到无望,因此不打算建立长期稳定的关系。他们之间总是存在着一个第三者——死神。

然而,爱情的力量却无法抗拒。第二年7月14日,简和霍金结了婚。

多年之后,简在自己的回忆录《音乐移动群星》中写道:“我非常爱他,任何东西都不能阻止我和他结婚,我愿意为他做饭、洗衣、购物和收拾家务,放弃我自己以前的远大志向。”

与简的订婚使霍金的生活发生了真正的变化。为了结婚,他需要一份工作,为了得到工作,就需要一个博士学位。因此,他开始了一生中的第一次用功。令他十分惊讶的是,他发现自己很喜欢研究。爱情有了圆满的结局。然而,轮椅出现了。

轮椅出现了

霍金的病情渐渐加重。1970年,在学术上声誉日隆的霍金已无法自己走动,他开始使用轮椅。直到今天,他再也没离开它。

永远坐进轮椅的霍金,极其顽强地工作和生活着。

1991年3月,霍金在一次坐轮椅回柏林公寓,过马路时被小汽车撞倒,左臂骨折,头被划破,缝了13针,但48小时后,他又回到办公室投入工作。

又有一次,他和友人去乡间别墅,上坡时拐弯过急,轮椅向后倾倒,不料这位引力大师却被地球引力翻倒在灌木丛中。

虽然身体的残疾日益严重,霍金却力图像普通人一样生活,完成自己所能做的任何事情。他甚至是活泼好动的──这听来有点好笑,在他已经完全无法移动之后,他仍然坚持用唯一可以活动的手指驱动着轮椅在前往办公室的路上“横冲直撞”;在莫斯科的饭店中,他建议大家来跳舞,他在大厅里转动轮椅的身影真是一大奇景;当他与查尔斯王子会晤时,旋转自己的轮椅来炫耀,结果轧到了查尔斯王子的脚趾头。

当然,霍金也尝到过“自由”行动的恶果,这位量子引力的大师级人物,多次在微弱的地球引力左右下,跌下轮椅,幸运的是,每一次他都顽强地重新“站”起来。

1985年,霍金动了一次穿气管手术,从此完全失去了说话的能力。他就是在这样的情况下,极其艰难地写出了著名的《时间简史》,探索着宇宙的起源。霍金取得巨大成功,但生活的现实取代了爱情的浪漫,他和简的婚姻走到了尽头。

来自直觉的启示:黑洞不黑

霍金的研究对象是宇宙,但他对观测天文从不感兴趣,只有几次用望远镜观测过。与传统的实验、观测等科学方法相比,霍金的方法是靠直觉。

“黑洞不黑”这一伟大成就就来源于一个闪念。在1970年11月的一个夜晚,霍金在慢慢爬上床时开始思考黑洞的问题。他突然意识到,黑洞应该是有温度的,这样它就会释放辐射。也就是说,黑洞其实并不那么黑。

这一闪念在经过3年的思考后形成了完整的理论。1973年11月,霍金正式向世界宣布,黑洞不断地辐射出X光、伽马射线等,这就是有名的“霍金辐射”。而在此之前,人们认为黑洞只吞不吐。

从宇宙大爆炸的奇点到黑洞辐射机制,霍金对量子宇宙论的发展做出了杰出的贡献。霍金获得1988年的沃尔夫物理奖。

畅销书之王:《时间简史》

霍金的科普著作《时间简史——从大爆炸到黑洞》在全世界的销量已经高达2500万册,从1988年出版以来一直雄踞畅销书榜,创下了畅销书的一个世界纪录。在这本书里,霍金力图以普通人能理解的方式来讲解黑洞、宇宙的起源和命运、黑洞和时间旅行等。

8.《轮椅上的霍金》教学设计 篇八

教材简介:

《轮椅上的霍金》是苏教版第十一册中的一篇课文,介绍了“宇宙之王”霍金在长达40年的轮椅生涯中,不屈不挠地与残酷的命运作斗争,他不因瘫痪而悲观,不因身体的残疾而消沉,不因医生“只能活两年”的断言而放弃,用自己顽强的意志、乐观的精神创造了生命的奇迹,创造了科学的奇迹。霍金是个极富魅力的传奇人物,他是物理天才,是“宇宙之王”,他更是一个生活的强者,他不断探索的科学精神和勇敢顽强的人格力量,深深打动了每一个人。课文赞扬了他不断求索的科学精神和勇敢顽强的人格力量,抒发了作者由衷的敬仰之情。

目标预设: 知识与能力目标:

1、学习课文中的生字词,能通过联系上下文的方式理解词语。

2、能正确、流利、有感情地朗读课文,并理解课文内容。过程与方法目标:

3、在学生自主阅读,合作探究的过程中进一步练习体会文章的思想感情,领悟作者的表达方法,并受到学习策略的启迪。

情感、态度、价值观目标:

4、通过语言文字的学习体会到霍金不断求索的科学精神和勇敢顽强的人格力量,从而树立起正确的人生观和价值观。

重点难点:

重点:通过具体语言文字感受霍金不断求索的科学精神和勇敢顽强的人格力量。难点:霍金面对困难不屈服,坦然面对残酷命运的乐观而又豁达的精神。设计理念:

课堂上以“重点句切入、自主感悟、合作探究”的教学方法,辅之信息技术手段和其它教学方法进行教学,让学生积极主动地观看、倾听、参与阅读、品悟,在合作探究中获得思想感情的熏陶、洗礼和升华,实现语文学科人文性与工具性的统一。引导学生在解读文本的同时要受到学习策略的启迪,本课时我仍然立足于培养“学生自能读书”的能力,体现自主、合作、探究的学习方式,不断发展学生的能力,提高学生的语文素养。

设计思路:

著名特级教师于漪有一句名言:“课的第一锤要敲在学生的心灵上,激发起他们的思维火花,好像磁石一样把学生牢牢地吸引住。”于是我由课文第一小节直接导入新课,让学生直接 走进文本,在语言文字间感受人物,让心灵受到冲击,从而产生强烈的阅读期待。然后整体感知课文,理清文章的脉络。最后精读感悟,重点让学生体会霍金的“命运残酷,成就巨大”。在最后一部分的教学中,先从霍金的形象入手,感悟他的“标志性形象”;接着体会命运对他的残酷;最后感悟他巨大的成就。从而体会到他身上的那种不向困难低头,坦然面对残酷命运的乐观而又豁达的精神。

教学过程:

一、激趣导入

1、同学们,我们刚刚读完了小草浇灌成大树的故事,故事中的夏洛蒂三姐妹让我们深深感动。今天我们要去认识一位创造奇迹的伟人。课件出示课文第一小节:他在轮椅上坐了40年„„自己读读这段话,说说对这个人的第一印象。

2、这个特殊的人物,就是今天我们要认识的,霍金。出示课文第二小节,齐读。(板书课题:轮椅上的霍金)。你会带着怎样的感情去读这个课题?再读课题。读了课题,你有什么疑问吗?

3、让我们一起走近轮椅上的霍金,去感受这个平凡人不平凡的人格魅力。

二、整体感知,理清脉络

1、轻声阅读全文,读准字音,划出生字词,利用工具书了解意思。

2、出示课后练习二的词语,指名朗读。

3、指名学生读课文。思考:霍金的魅力究竟在哪里呢?课文中有一段话,直接作了说明,请同学们把它找出来。

4、齐读第8小节,思考:这一小节在全文起什么作用?尝试给课文分段。

5、全班交流。

过渡:轮椅上的霍金是怎样的,他的一生到底充满了怎样的传奇色彩呢?

三、精读课文,感悟命运残酷、成就巨大

1、出示一系列霍金的图片,说说你眼中的霍金的形象是怎样的?课文中怎样描写他的形象的,找出来读一读。

出示句子:“40年过去了„„这已经成了他的标志性形象。” 教师领读,学生接读。40年过去了,在疾病的折磨中他形成了“标志性形象”,是一种怎么样的形象呢?(头-----?肩膀----?双手----?两只脚----?嘴----?“龇牙咧嘴”是什么意思?这里的“龇牙咧嘴”是说霍金凶猛吗?(只是一种形象的描述罢了)。指导学生读句子,个别读,集体读。

指导学生理解“标志性形象”。

2、这一组霍金的照片和霍金的标志性形象让我们深切地感受到了什么?(命运对霍金十 分残酷)

3、默读课文的第三自然段,小组合作学习:你从哪里感受到命运对霍金的残酷?边读边在书上做批注。在小组内交流。

4、全班交流:(霍金永远不能站起来,只能永远被禁锢在轮椅上。他永远不能说话。)

5、是啊!——学生接读:(出示:他不能写字,看书必须依赖一种翻书的机器。读文献时,必须让人将每一页平摊在一张大办公桌上,然后驱动轮椅如蚕吃桑叶般逐页阅读)

从这两句话中,你体会到了什么?出示图片加练习:命运对霍金十分残酷。让他失去了

失去了

失去了

失去了„„(健康的身体、正常的生活、读书、写字的能力、生活的乐趣等等)

6、总结:无需多言,病痛的折磨,命运的无情已经清清楚楚、明明白白地写在了他的脸上、他的身上。霍金是一位命运对他极度残酷的人,他简直无法生存。同学们,一般人如果遭遇如此残酷的命运,可能会怎么想、怎么做呢?

7、医生曾经诊断身患绝症的霍金只能活两年,面对残酷的命运,如果霍金软弱一下,那么,就有可能痛苦的活着,平庸的消失。但是,霍金却对命运说:“反正就是一死,你的能耐再大,也不过如此。随你的便吧!”结果,两年过去了,许多个两年过去了,轮椅上的霍金不仅艰难而又顽强地活了下来,还成了一个伟人,他有什么成就呢?速读课文,在文中找出相关的句子。

8、学生交流,出示:

“他撰写的科普著作《时间简史》在全世界拥有无数的读者。”

“他就是人和称“宇宙之王”的史蒂芬•霍金。”

“他发现了黑洞的蒸发性,推论出黑洞的大爆炸„„他还建立了非常美的科学的宇宙模型。他被选为最年轻的英国皇家学会会员,成为只有像牛顿这样的大科学家才能跻身的卢卡逊数学讲座的教授”

读读上面的句子,说说有什么感受?从霍金的身上你体会到了一种什么精神?

9、认识了这样的一个奇人,现在你最想对霍金说的是什么?请把它写下来并交流。

三、全课总结:

命运对霍金是如此的残酷,可就是这样一个人,却有着非凡的成就和品质,我们下节课再一起去感受霍金带给我们的心灵震撼!

四、作业

1、收集有关霍金的小故事读一读。

9.10轮椅上的霍金教学设计 篇九

教学目标:

1、学会本课6个生字,两条绿线内的2个生字只识不写。理解词语。从提供的词语中选择两个造句。

2、能正确、流利地朗读课文,理清课文脉络。

3、凭借具体语言材料,了解霍金是一位非凡的科学家,也是一位生活强者,教育学生学习他不断求索的科学精神和勇敢顽强的伟大人格。

教学重点:

能正确、流利地朗读课文。

教学难点:

1、理解由生字组成的词语;理清课文脉络。

2、凭借具体语言材料,了解霍金是一位非凡的科学家,也是一位生活强者,教育学生学习他不断求索的科学精神和勇敢顽强的伟大人格。教具准备:

图片资料、小黑板 教学时间:两课时 教学过程:

第一课时

一、尝试朗读,自主释疑

(一)情景导入,质疑问难

1、同学们,你们知道霍金吗?他是个什么人?

2、展示霍金的有关图片资料,引导学生观察,抓住这些图片的共同特征,描述人物形象。

3、对照课文,找出课文描写人物形象的有关语句,进行朗读,理解“标志性形象”的含义,加深对人物战胜疾病的英雄形象的感受。

4、出示课题。读了课题,你有什么疑问?指名学生质疑。

(二)初读感知,自主释疑

1、学生带着刚才的问题自由读课文,边读边标出自然段的序号,画出生字词,并自学生字新词,了解课文大意,自主释疑。

2、交流自学情况。(1)交流生字学习情况。

(2)交流课文把握情况:通过自学,大家读懂了什么?明白刚才提出的问题了吗?

二、熟练朗读,大胆质疑

1、指名分段读课文,师生正音,教师指导朗读。

2、用自己喜欢的方式读课文,边读边思考,课文给我们讲了些什么?

3、在小组内交流:学习这篇课文,还有什么弄不明白的地方提出来? 朗读思考;哪些自然段讲的是一个方面的意思,可以合并起来。

4、学生默读思考,同桌交流。

5、指名说说全文共写了几个方面的内容,教师适当点拨。

请学生概括出全文主要内容

6、指导写字。

(1)师重点指导:撰、牌、扰

(2)学生写字

(3)展示评议

第二课时

三、品赏诵读,互动解疑

(一)自读自悟,自主探究

1、品读课文,比较阅读,品味语言。

出示材料,比较阅读。

出示配读材料:“尽管他那么无助地坐在„„解开了宇宙之迷”

出示课文:虽然,他的身体一点也没有离开过轮椅„„非常美的科学的宇宙模型。

2、朗读比较

3、交流感受。同样是介绍霍金的科学研究及其业绩,课文以丰富的想象,“再现“了霍金进行科学探索的情景,生动形象地表现了霍金不断求索的科学精神。

(二)感受魅力。复述故事。

1、自读课文,了解除了霍金的勇敢顽强以外,课文还介绍了霍金的哪些故事?尝试给故事拟一个小标题,并讲出理由。参考标题:

(1)不愿被外人打扰

(2)一颗感恩的心

2、交流感受。品味这两则故事表现了霍金怎样的品质?

(1)“不愿被外人打扰”主要讲述了霍金不愿意被人顶礼膜拜,安静工作的故事,体现了霍金不贪图虚名、脚踏实地的科学研究品质。

(2)“一颗感恩的心”主要讲述了霍金回答记者关于命运的提问的故事,面对残酷的命运,霍金没有抱怨,而是为自己所能拥有的一切感到高兴,体现了霍金正视命运、乐观向上的精神品质。

3、复述故事。

四、拓展泛读,启思归疑

1、学了课文,你有什么收获?

2、完成课后练习第3、4题。

五、作业布置

1、抄写生字词。

2、完成课后第2题。

板书设计:

10、轮椅上的霍金

坚强、正视命运、乐观向上

10.轮椅中的霍金与果壳中的宇宙 篇十

史蒂芬·霍金(2001年)

时至今日,对一般人来说,进行太空旅游并不是什么稀奇事。但对霍金来说,却是个惊人之举。还是在他读研究生的1962年,即21岁生日过后不久,就被诊断出患上了运动神经细胞萎缩症,从手、脚到心、肺和大脑,能够动的部位会越来越少。到1963年,医生宣判他的生命只剩下两年的时间。但他的顽强抗争,不仅延缓了死神的到来,而且成为著名的科学家。

不过,他的病情还是在20年前就已经很严重了,脑袋往下耷拉,手脚不能动,只能靠轮椅行动,说话很困难。1985年,在肺炎手术后,又完全不能说话了,只能靠安装在轮椅上的语言合成器与人交谈。开始,他用一只手的三根手指在计算机屏幕上选择词汇,组成句子,后来则只能通过眼皮的动作来选择词汇组成句子了。

《果壳中的宇宙》封面

霍金与宇宙有不解之缘。早在读研究生时,他就非常关注宇宙学问题,而现在,“即便把我关在果壳里,仍然自以为无限空间之王”。霍金使“轮椅”和“果壳”结了缘。

《果壳中的宇宙》正是霍金继《时间简史》之后又一科普力作。让我们来一睹芳容。

《果壳中的宇宙》虽然是科普书,我们还是要铺垫着来描述。

终极理论

所谓终极理论,是指宇宙中的一切都可以用一项单一的数学方程(定律)来描述的那种理论,又叫统一理论、万有理论、万物至理、万物终极理论等等。

建立终极理论,不是完全另起炉灶,而是设法把已有的成功理论统一起来。正如法国学者奥古斯特·孔特所说:“科学进步的重要是在不断扩展那些不同原理之间的联系、减少它们的数目。”

自现代科学诞生以来,一些科学家一直在追求宇宙的终极理论,并不断有人宣称离找到终极理论的时间不远了。

终极理论的源头,可以上溯到17世纪牛顿建立行星运动理论之时。那时就有拉普拉斯的决定论:只要给定宇宙在某一时刻的结构,由给定的一组定律,就能精确的决定它的演化。

1831年,英国物理学家迈·法拉第发现,电和磁虽然表面现象不同,但却是同一基本现象的不同方面。这暗示着以某种方式来看,宇宙具有一种基本的统一性。那时,法拉第还缺少实现这种统一的工具——数学。

1861年,詹·麦克斯韦成功地将法拉第的发现转换成数学语言,即麦克斯韦电磁方程组,成功地将电、光、磁统一到一个电磁理论中。但电磁理论不包含引力。

我们生活在一张膜上,或者我们只不过是张全息图?

进入20世纪以后,原子论已牢固地建立起来。当时的大多数物理学家认为,除了某些物质吸收热量的准确方式和某些原子蒸汽辐射出的奇怪谱线等少数几个问题外,对一切事物基本上已经完全了解了,剩下的那几个问题,过不了几年也可以得到解决。如在1903年,著名实验科学家迈克尔逊就说:“所有比较重要的基本定律和物理科学的事实,都已经被发现,它们已经很稳固地成立,甚至连因为有新的发现而要对它们进行补充的这种可能性,都极其微小。”

但是,其言犹在耳,就有崭新的物理学——爱因斯坦狭义相对论和包含引力的广义相对论诞生。更有卢瑟福砸碎原子,掏出一个广阔的微观世界,诞生了迄今应用成果最大的量子力学。

在原子被砸碎,了解到原子是由电子和原子核组成的以后,著名物理学家马克斯·玻恩在1928年发表评论说,“我们所了解的物理学,将于6个月内大功告成”。

爱因斯坦在发表广义相对论后的40年中,都在从数学上进行把广义相对论与电磁理论统一起来的理论——“统一场理论”的研究。

每个娃娃代表对自然的小到某一尺度的理论理解。每个娃娃都包含一个更小的娃娃,后者对应于描述在更短的尺度下自然的理论。但是在物理学中存在一个最小基本长度,即普朗克长度,这是自然可以用M-理论描述的尺度

爱因斯坦注意到,德国数学家卡卢扎1919年曾证明了有一系列方程能把广义相对论与电磁理论统一起来,但宇宙需要5维时空。宇宙这额外的一维哪里来呢?他还注意到瑞典数学家克莱因在1926年曾提出一种观点,认为宇宙的那个额外维卷曲得太小,我们无法察觉到。爱因斯坦虽然觉得卡卢扎和克莱因的发现很重要,但在用于他的统一场理论时,总有一些零星问题不能解决,或者会得到一些滑稽的结果。

在爱因斯坦还没有将引力和电磁力统一起来的时候,人们又发现了将原子核中质子和中子束缚在一起的强核力和弱核力。更糟的是,这两种基本力是由信使子传递的,这与爱因斯坦对引力的看法大相径庭。

1955年爱因斯坦逝世后,他的统一场理论很少有人问津。人们将注意力转向了电磁力与弱核力的统一——量子场理论。

20世纪60年代末,美国的温伯格和格拉肖、英国的萨拉姆找到了电磁力与弱核力统一的方程。电磁力和弱核力是统一的电弱力的不同方面。随后,他们的理论得到了证实。

1973年,格拉肖发现了把电磁力、弱核力与强核力统一起来的数学公式,这就是“大统一场理论”。电磁力、弱核力和强核力是统一的“超力”的不同方面。超力在宇宙大爆炸后分裂成电磁力、弱核力和强核力。但大统一场理论不包括引力。

为了统一电磁理论、狭义相对论和量子理论,狄拉克等人早在20世纪20年代就建立了量子场论。但量子场论也不包括引力。为弥补这个不足,科学家们又建立了量子引力论,就是把广义相对论与量子理论统一起来。1967年,惠勒和德威特找到一个数学公式,成功地将广义相对论与量子理论结合起来了。但是,在这些尝试中,他们像爱因斯坦一样遇到数学问题,其中包括无穷大的问题。

20世纪70年代初发现的“超对称理论”,又使科学家找到了把构成物质的粒子(费米子)与携带力的粒子(玻色子)统一起来的数学特性,即消除了亚原子粒子的差别,提供了把引力统一进来的线索。这就是“超引力理论”。

1984年,约翰·施瓦茨和迈克尔·格林提出了“超弦理论”,指出把引力与其它力统一起来的唯一条件是,把粒子看成是弦,它们必须拥有超对称(超弦),并且存在于10维时空中。不过,超弦理论仍然没有反映全部情况,而且超弦理论有5种之多。

在基本粒子物理学、量子力学取得了巨大成就的时候,霍金于1988年在他的畅销书《时间简史》中说,“可以谨慎乐观地说,我们对自然的终极规律的探索,现在也许接近了尾声。”

1996年,威滕提出M理论,认为5种超弦理论只是M理论的不同侧面。如果超弦代表膜,则5种超弦理论仅仅是11维膜的边缘。因此,霍金认为,M理论有可能成为人们追求的终极理论。

M理论

1985年以后,物理学家开始意识到,弦理论中的“弦”,只不过是延展成多于1维的众多物族的一员。

1994年以后,物理学家又知道一种描写强相互作用的闭弦理论与描写弱相互作用的开弦理论完全相同。对开弦理论的深入研究,特别集中于弦的边缘(即开弦的两个端点)可运动的空间。理论物理学家伦内特·赫伊斯佐恩在对这些边缘空间进行数学研究时,根据数学家狄利克雷的名字,将这些空间命名为“D-膜”。英国剑桥的数学和理论物理学家保罗·汤森对膜作了许多基本研究。他把由弦延展成多于1维的物体叫做“P-膜”(P表示维数)。一个P膜在P方向上有长度。这样,P=0的膜是点,P=1的膜就是弦,P=2的膜就是面,如此等等。而且,所有P-膜都是平等的。1996年,爱·威滕等人又发现,5种弦理论假设,实际上只是从不同侧面表述同一基本的11维假设。

在把众多的假设汇集成一种假设的过程中,物理学家意识到,他们的方程所描述的宇宙,不仅是由弦,而且是由薄膜状的东西组成的。这种薄膜状的东西就是“P-膜”。由此便产生了“M理论”(含有“所有理论之母”的意思)。M理论认为,一维的弦可延展为2维的面,即“膜”;二维的膜则可卷曲成3维的圆环膜,乃至11维空间交错的膜。膜可以因量子起伏而自发地创生和消失。我们就生活在D-膜的边缘上,即四维时空的表面(即膜)上。我们的四维时空,可能仅仅是真实宇宙的很小一部分,它是一个围绕着多维时空的泡泡。剑桥大学的尼尔·图洛克等人认为,不同膜之间的碰撞,有可能引发像我们宇宙诞生时的大爆炸那样的爆炸。

膜世界的形成就像在沸腾水中蒸汽泡的形成一样

果壳中的宇宙

既然M理论认为宇宙是11维的,但为什么除了4 维时空外,我们没有感觉到其他维的存在?M理论认为,那是因为我们处在低能的状态下,电子和其它粒子只能在大维中运动,因而使我们感觉不到卷曲得很小很小的7个额外维,也就无法领略整个10维空间的风光。如果用具有极高能量的粒子进行探测,就会看到宇宙具有11维时空,就像肉眼看头发只是一条一维的线,而用高倍放大镜观察则能看到它的3维结构一样。在宇宙诞生早期的高温高能状态下,宇宙正是11维的,随着温度(能量)的下降,额外的7维才卷曲起来。霍金相信,大型强子对撞机有可能观察到卷曲得很小的额外维。

在M理论中,有人认为,我们的宇宙除了三个大的空间维以外,还可能有一个或更多的大的空间维,只是由于它们相当大,甚至无限大,在目前的条件下我们无法观察到它们罢了。

霍金认为,这个思想具有巨大的优势,是我们寻找终极理论(或模型)的激动人心的新进展。为此,他在2001年将全息论、宇宙多重历史理论和人择原理等结合起来,提出果壳中的宇宙理论。这是不是宇宙终极理论呢?

2004年,霍金的思想来了个大转弯,宣布放弃终极理论,认为探索终极理论是徒劳无益的。当然,他并没有放弃果壳中的宇宙理论。

《果壳中的宇宙》

下面,举例说明《果壳中的宇宙》对宇宙难题的描述。

宇宙的起源和膨胀。我们知道,在烧沸的水中会产生气泡。膜的量子创生有点像气泡在沸水中创生。这就是,不确定性原理允许膜世界作为泡泡从无中出现,膜形成泡泡的表面,内部则是高维空间。小泡泡倾向于再坍缩为无,两个泡泡可能因为碰撞而合并,宇宙大爆炸或许就是两个泡泡之间碰撞造成的。我们就生活在四维时空的泡泡上(宇宙的边缘上)。一个超过某一临界尺度的泡泡会继续长大,生活在膜上的智慧生命(如地球人类)就会觉察到星系在相互离开,宇宙在膨胀,而没有任何星系是膨胀的中心。

在我们膜世界中的一个黑洞会延展到额外维中去。如果黑洞很小,它就几乎是球形的。但是在膜上的巨大黑洞会在额外维中延展成一个饼状的黑洞

在这里,有膜和泡泡两种模型,它们都是描述观测的数学模型。到底是使用膜还是使用泡泡,就看哪个更方便。

果壳宇宙。根据宇宙无边界的设想,宇宙在虚时间中的历史像一个果壳。如果宇宙是4维时空构成的,则果壳中是空的。根据M理论,则果壳中被卷曲得很小的6或7维充满,我们生活在4维泡泡的表面上;如果有额外的大维,则只有5或6维被卷曲在果壳中,我们就生活在5维泡泡的表面上。

人择原理与果壳宇宙。由于物质、电力等非引力的东西被限制在膜上而不能散发出去,这正是原子得以稳定的条件。原子稳定才能使星系和生命得以形成。人择原理说,宇宙必须适合于智慧生命,如果原子不稳定,我们便不能在此观察宇宙,并诘问它为何显得是4维的。

在膜世界场景中,由于引力传播入额外的维,行星可以围绕在影子膜上的暗质量公转

一个在虚时间中表面完全光滑的果壳是泡泡最可能的历史,但是它在实时间中对应于以暴涨形式永远膨胀的膜(泡泡的表面),星系不能在这样的表面上形成,就不可能有智慧生命发展。而在虚时间中不那么光滑的果壳历史,虽然概率稍低,但它在实时间中对应的泡泡历史,首先有一个加速暴涨的相,然后缓慢下来。在这个减速过程中,星系能够形成,智慧生命能够发展。稍稍长毛的果壳宇宙,正是智慧生命从M理论允许的大量的宇宙中选择出来的膜模型。

暗物质和影子人类。M理论认为,引力可以从膜上弥漫出去。这样,如果在邻近我们膜世界有一张额外的大膜,则它能防止引力向远处发散。这张邻近的额外大膜就是我们的“影子膜”(影子世界)。由于引力可以传播到影子膜上去,所以那里的恒星可以围绕影子星系中心公转、行星可以围绕暗质量公转。由于光被限制在膜上,所以我们看不到影子世界。但是,我们可以感觉到影子膜上物质的引力影响。这种引力影响在我们膜上真正是“暗的”。这或许就是我们宇宙中丢失的暗物质?在影子世界中或许还有影子人类,他们在解释恒星绕影子星系中心公转和行星绕暗质量公转时,也很想知道他们宇宙中下落不明的物质。

全息学

全息学把一个空间区域的信息编码到一个低一维的面上。一个黑洞的事件视界的面积是它的内部状态数的测度这一事实显示,全息原理似乎是引力的一个性质。在膜世界模型中,全息学是在我们四维世界的态和高维的态之间的一一对应。从实证主义的观点看,人们不能区分何种描述更为基本。

能量守恒。根据M理论,膜上的运动物体产生的引力波可以从膜上弥漫出去。如果存在一张影子膜,引力波就会在我们膜和影子膜之间来回反射。但是,如果影子膜是高度弯曲的(如马鞍型),就不能将引力完全反射回来,特别是波长比其曲率半径短的引力波会完全逃逸出去。由于引力波会带走能量,这仅从我们膜来看,是违反能量守恒定律的,但从多维世界来看,只不过是能量发散得更开而已。

黑洞辐射和消亡。黑洞发射的引力波会传播到额外维上去,并在我们维与额外维之间来回反射。因而,我们膜上的一个黑洞会延展成额外维上的一个黑洞。如果黑洞很小,则额外维上的黑洞是球形的,如果是巨型黑洞,则额外维的黑洞是饼状的。黑洞由于引力辐射而损失能量,它因此会慢慢蒸发,尺寸缩小。当它比马鞍型额外维的曲率半径还小时,它的引力波就会自由地逃逸而不再返回,在我们膜上就无法直接观测到黑洞的辐射,只有通过黑洞的质量损失间接地测量到。也许这正是我们迄今没有观测到黑洞激烈消亡时产生的伽玛射线的原因。

黑洞的熵和全息界。熵本来是热力学中的概念,表示一个物理系统的无序程度。1948年美国应用数学家香农在设法量化一条消息所包含的信息量时,得出了一条与玻尔兹曼热力学熵类似的公式,于是便把熵的概念引进信息论。一条消息的熵,就是编码这条消息所需二进制位(即比特)的个数。黑洞的熵是黑洞内部状态(质量、旋转和电荷)数目的度量。1974年,霍金发现一个计算黑洞熵的简单公式,即黑洞的熵等于黑洞视界的面积。这说明,熵是一个系统中的总信息的测度。这就暗示,与三维世界中的所有现象相关联的信息,能被存储在它的二维边界上。这就是“全息原理”。

物理系统所能容纳信息量的界限叫“全息界”。

宇宙是幅全息图。我们都知道全息照相,它可以把3维图像记录在2维的胶片上,描述3维图景的所有信息,都被编码到2维胶片的明暗相间的图样上。以适当方式放映这些胶片,我们就可以看到3维图像。从M理论的观点来看,宇宙也是一幅全息图。

如果宇宙是由4维时空组成的,我们就生活在4维时空泡泡上。根据M理论,4维时空很可能就是5维时空(其余空间维卷曲得很小)宇宙的边缘。根据全息原理,在我们生活的膜(泡泡)上,应该负载着5维时空内发生的一切信息的密码。那么,应用适当技术,我们就可以了解多维宇宙的情况。

根据全息原理,5维时空宇宙就是一幅画在其4维边界上的全息图像,4维时空的态与5维时空的态一一对应,两个宇宙是完全等效的。因此,生活在这些宇宙中的生物,将无法确定他们是栖息在一个由弦理论描述的5维时空中,还是生活在一个由量子场论描述的4维时空中。但是,由于全息等价,使得一个在某一时空中难以计算的问题,可以用另一种方式解决,如,4维时空中夸克和胶子特性的计算,可以转化为高度对称的5维时空中的简易计算。

上一篇:古诗文诵读计划下一篇:学前教育心理学论文

热搜文章

    相关推荐