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PAGEPAGE5湖南省龍山縣皇倉(cāng)中學(xué)高中語(yǔ)文論文《淺談構(gòu)建高中語(yǔ)文教學(xué)大課堂》新人教版新語(yǔ)文課程標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)給高中語(yǔ)文教學(xué)提供了新的平臺(tái),在這新的平臺(tái)上,加快語(yǔ)文課堂教學(xué)的改革,提高語(yǔ)文教學(xué)的效率成為全社會(huì)的共識(shí)。傳統(tǒng)的語(yǔ)文課堂教學(xué)存在著諸多問(wèn)題,在語(yǔ)文教學(xué)的價(jià)值取向、教材選擇、教學(xué)方法、師生關(guān)系、學(xué)生的學(xué)習(xí)方式等方面都亟需改革,本文就構(gòu)建高中語(yǔ)文教學(xué)大課堂談一談自己粗淺的認(rèn)識(shí)。一、大課堂的概念界定“語(yǔ)文教學(xué)大課堂”是以提高學(xué)生的語(yǔ)文素養(yǎng)為中心,充分利用情景、會(huì)話等手段,并具有主動(dòng)和自由學(xué)習(xí)語(yǔ)文的特征的課堂體系。構(gòu)建語(yǔ)文教學(xué)大課堂,是指通過(guò)為學(xué)生提供一個(gè)具有更多的主動(dòng)和自由的語(yǔ)文學(xué)習(xí)空間,使學(xué)生可以在其中自由的探索和學(xué)習(xí),學(xué)生可以借他山之石攻玉,利用各種工具和信息資源(文字材料、書(shū)籍音像資料、多媒體光盤和Internet的資源),綜合各學(xué)科的知識(shí),與同伴相互協(xié)作,或者在老師的支持,進(jìn)行學(xué)習(xí),從而發(fā)展學(xué)生評(píng)議,提高學(xué)生的語(yǔ)文素養(yǎng)。二、構(gòu)建語(yǔ)文教學(xué)大課堂的意義語(yǔ)文教學(xué)課堂是老師和學(xué)生在雙邊活動(dòng)中共有的時(shí)空,大課堂不是言空間之大、時(shí)間之長(zhǎng),而是指在老師的有效組織下,給學(xué)生更大的自由發(fā)揮空間,使學(xué)生積極主動(dòng)的學(xué)習(xí),學(xué)生的情感和智慧能得到充分的發(fā)揮,這樣,課堂教學(xué)的效率才會(huì)提高,可持續(xù)學(xué)習(xí)的動(dòng)力就會(huì)增強(qiáng)。構(gòu)建語(yǔ)文教學(xué)大課堂的意義主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1、有利于轉(zhuǎn)變師生角色。在語(yǔ)文教學(xué)大課堂中營(yíng)造了一個(gè)自主學(xué)習(xí)的環(huán)境,能促進(jìn)師生角色的轉(zhuǎn)型,構(gòu)建新型的師生關(guān)系。首先是老師的角色定位:第一,老師要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)寬松、民主、平等、互動(dòng)的的課堂,有利于在學(xué)習(xí)目標(biāo)的引導(dǎo)下自主學(xué)習(xí)、交流對(duì)話;第二,要為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供豐富的學(xué)習(xí)資源,為學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)造有利條件;第三,在課堂上創(chuàng)設(shè)一種研究性學(xué)習(xí)的氛圍,在這種氛圍中學(xué)生樂(lè)于學(xué)習(xí),積極探索,不斷在學(xué)習(xí)上取得成功。所以,老師的角色已經(jīng)突破傳統(tǒng)的“傳道、授業(yè)、解惑”的角色,已經(jīng)是學(xué)生學(xué)習(xí)的組織者、合作者、引導(dǎo)者。其次,就是學(xué)生角色的轉(zhuǎn)變。通過(guò)語(yǔ)文大課堂的建立,使學(xué)生內(nèi)在的心理素質(zhì)不斷得到提高,形成“學(xué)習(xí)化”的心理取向和行為取向,使學(xué)生能成為課堂中的主體,主動(dòng)獲取知識(shí)。2、有利于轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。在語(yǔ)文大課堂中,學(xué)生有了更大的自由發(fā)揮空間,不是被動(dòng)、消極的知識(shí)接受者,而是主動(dòng)的、積極的知識(shí)探索者。教師充分激發(fā)學(xué)生的求知欲,保護(hù)學(xué)生的好奇心,培養(yǎng)學(xué)生語(yǔ)文學(xué)習(xí)的主動(dòng)意識(shí)和進(jìn)取精神。有利于學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)探究語(yǔ)文知識(shí),拓寬語(yǔ)文學(xué)習(xí)的空間,轉(zhuǎn)變語(yǔ)文學(xué)習(xí)的方式,切實(shí)提高學(xué)生的語(yǔ)文素養(yǎng)。3、有利于構(gòu)建開(kāi)放有活力的語(yǔ)文課程體系?!墩Z(yǔ)文課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出“語(yǔ)文是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,應(yīng)該讓學(xué)生多接觸語(yǔ)文材料,在大量的語(yǔ)文實(shí)踐中掌握并運(yùn)用語(yǔ)文學(xué)習(xí)的規(guī)律?!痹谡Z(yǔ)文教學(xué)大課堂中,教師提供給學(xué)生大量感性的材料,擴(kuò)大學(xué)生閱讀范圍,開(kāi)闊學(xué)生視野。在豐富多樣的學(xué)習(xí)資源面前,新教材提出來(lái)的學(xué)習(xí)任務(wù)是:“基于豐富學(xué)習(xí)資源的學(xué)習(xí)”才可能變成現(xiàn)實(shí),從而才有可能實(shí)現(xiàn)老師從“教教材”轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝媒滩慕獭钡霓D(zhuǎn)變,形成開(kāi)放式的大語(yǔ)文教學(xué)觀,構(gòu)建開(kāi)放的有活力的語(yǔ)文課程體系。三、構(gòu)建語(yǔ)文教學(xué)大課堂的基本策略對(duì)語(yǔ)文教學(xué)大課堂可以從老師和學(xué)生兩個(gè)角度進(jìn)行分析,從而有效構(gòu)建。1、教師,教學(xué)大課堂的學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)者——做一名溫暖人心的語(yǔ)文教師(1)創(chuàng)設(shè)和諧、開(kāi)闊的學(xué)習(xí)環(huán)境。在教學(xué)大課堂創(chuàng)設(shè)過(guò)程中老師的作用是無(wú)可替代的,教師主要應(yīng)在兩個(gè)方面下工夫。第一是營(yíng)造一個(gè)安寧的、和諧的、物化的學(xué)習(xí)環(huán)境,讓學(xué)生在這樣的環(huán)境中學(xué)習(xí),感覺(jué)心情舒暢,學(xué)習(xí)的積極性被充分激發(fā)。第二是要營(yíng)造一個(gè)具有“心理安全感”的學(xué)習(xí)環(huán)境,課堂上學(xué)生發(fā)言的觀點(diǎn)和見(jiàn)解都不會(huì)受到批評(píng)、指責(zé),教師對(duì)學(xué)生只有指導(dǎo)和鼓勵(lì),讓學(xué)生大膽的、全身心地投入到學(xué)習(xí)中來(lái)。第三是學(xué)習(xí)要面向生活,不局限于課堂,不拘泥于教材,充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性,讓教學(xué)成為一種“教師低控制”的教學(xué)活動(dòng)。這三點(diǎn)在教學(xué)大課堂構(gòu)建上起著至關(guān)重要的作用,都不能忽視。(2)提供豐富的學(xué)習(xí)資源。教師要為學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源,尤其在語(yǔ)文課上,教師要突破“教材”的局限,要將教材看成一個(gè)學(xué)習(xí)的載體,教師要想方設(shè)法提供與教學(xué)目標(biāo)相關(guān)聯(lián)的學(xué)習(xí)資料。教師提供給學(xué)生的學(xué)習(xí)資源不能光局限在有限的課堂內(nèi),可以將課堂看成一個(gè)支點(diǎn),從這個(gè)支點(diǎn)向校園、向課外發(fā)散,向以往的生活經(jīng)驗(yàn)回歸。讓學(xué)生帶著問(wèn)題走進(jìn)課堂,帶著繼續(xù)學(xué)習(xí)的動(dòng)力走向社會(huì)生活,走向大自然。這樣就能變有限的課堂為無(wú)限的教學(xué)大課堂。(3)營(yíng)造積極的學(xué)習(xí)氛圍。第一、教師要為學(xué)生營(yíng)造積極的,富有競(jìng)爭(zhēng)性的學(xué)習(xí)氛圍,在這樣的學(xué)習(xí)扭轉(zhuǎn)中,班集體的學(xué)習(xí)功能才能充分發(fā)揮利用。同時(shí)要讓學(xué)生在競(jìng)爭(zhēng)中學(xué)會(huì)合作,在合作中發(fā)揮各自的長(zhǎng)處,相互之間取長(zhǎng)補(bǔ)短;第二、教師努力在大課堂中創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境,激發(fā)學(xué)生在認(rèn)知和情感上的強(qiáng)烈沖突,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的原動(dòng)力。第三開(kāi)展豐富多彩的學(xué)習(xí)活動(dòng)讓學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)充滿歡樂(lè)。語(yǔ)文老師可以根據(jù)教學(xué)的內(nèi)容提要,組織形式多樣的語(yǔ)文活動(dòng)。教學(xué)活動(dòng)課堂可以設(shè)在校園內(nèi)的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、會(huì)議室、閱覽室、圖書(shū)室、電腦室、語(yǔ)音室,也可以設(shè)在校園外大自然中。活動(dòng)形式靈活多樣,可以是觀賞性的、實(shí)踐性的、感受性的、也可以是對(duì)抗性的,讓學(xué)生在活動(dòng)中激發(fā)學(xué)習(xí)語(yǔ)文的熱情,感受學(xué)習(xí)語(yǔ)文的樂(lè)趣,提高學(xué)習(xí)語(yǔ)文的興趣。2、學(xué)生,教學(xué)大課堂的實(shí)現(xiàn)者——做一名主動(dòng)、自主、積極向上的學(xué)生(1)樂(lè)學(xué)語(yǔ)文“知之者不如好之者,好之者不如樂(lè)之者”,讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)語(yǔ)文的“樂(lè)之者”才會(huì)對(duì)自己的語(yǔ)文學(xué)習(xí)充滿信心;讓學(xué)生在語(yǔ)文學(xué)習(xí)中感受到快樂(lè)這樣才有繼續(xù)學(xué)習(xí)的動(dòng)力,才能提高學(xué)生的語(yǔ)文素養(yǎng)。激發(fā)和調(diào)動(dòng)學(xué)生的語(yǔ)文學(xué)習(xí)興趣值得每一個(gè)語(yǔ)文老師思考。首先,要使學(xué)生喜歡語(yǔ)文教師,“親其人才能近其道”。這就要求語(yǔ)文老師不斷提高自己的綜合素質(zhì),博覽群書(shū),廣泛地涉獵各種知識(shí),對(duì)課堂教學(xué)駕馭自如,游刃有余,展示語(yǔ)文學(xué)科的魅力。其次,開(kāi)展豐富的學(xué)習(xí)活動(dòng),讓語(yǔ)文課堂活躍有趣。我在教高中語(yǔ)文教材中那些已經(jīng)改編成電影的作品時(shí),都設(shè)法讓學(xué)生觀看相關(guān)電影,觀看后的課堂教學(xué),學(xué)生興趣盎然,討論積極,氣氛活躍。在教學(xué)古代詩(shī)詞及現(xiàn)代詩(shī)歌中的愛(ài)情詩(shī)時(shí),我讓學(xué)生將時(shí)下流行的愛(ài)情歌曲與之對(duì)比,讓學(xué)生賞析教材中的愛(ài)情詩(shī)的妙處,并讓學(xué)生試著給它們譜曲試唱,學(xué)生學(xué)習(xí)詩(shī)詞的興趣大增。再次就是在對(duì)學(xué)生語(yǔ)文成績(jī)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),應(yīng)該采取綜合評(píng)價(jià)方式,不能僅以筆試分?jǐn)?shù)機(jī)械評(píng)價(jià),通過(guò)綜合性評(píng)價(jià)充分肯定學(xué)生的語(yǔ)文學(xué)習(xí)成效。會(huì)學(xué)語(yǔ)文給學(xué)生擁有能學(xué)語(yǔ)文的時(shí)空;讓學(xué)生擁有能學(xué)語(yǔ)文的素材;教學(xué)生會(huì)學(xué)語(yǔ)文的方法。語(yǔ)文大課堂是不限時(shí)空的課堂,當(dāng)然也包括課堂上堅(jiān)持以學(xué)生為主體,給予學(xué)生討論思考的課堂空白。指導(dǎo)和啟迪學(xué)生在學(xué)習(xí)和生活凡事留心,時(shí)時(shí)處處學(xué)習(xí)語(yǔ)文。學(xué)習(xí)中能從不同的角度去思考問(wèn)題,利用發(fā)散思維和求異思維大膽創(chuàng)新,并勇于實(shí)踐,不怕失敗,追求成功。在教學(xué)朱自清的《荷塘月色》時(shí),我讓學(xué)生思考文章開(kāi)頭“這幾天心里頗不寧?kù)o”的原因并說(shuō)出根據(jù)時(shí),有的學(xué)生提出:可能是他的孩子淘氣以及與太太吵了架致使他“心里頗不寧?kù)o”,根據(jù)是:作者獨(dú)自一人走出家門,獨(dú)賞荷塘美麗的月色,月色楊柳寄寓了作者對(duì)妻兒的脈脈柔情,自覺(jué)不必在意與妻兒的不快,于是,情不自禁加快了腳步回到了家中,當(dāng)看到妻兒早“已熟睡好久了”,便不忍心打破這樣寧?kù)o的局面,悄悄的關(guān)了門。學(xué)生這樣的分析理解顯然沒(méi)有受到老師課前交代的文章寫(xiě)作背景的局限,是值得肯定和表?yè)P(yáng)的。在教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生自覺(jué)形成反思的學(xué)習(xí)策略也是很重要的。反思實(shí)踐是指通過(guò)對(duì)實(shí)踐活動(dòng)的反思,審查,改進(jìn),也是進(jìn)一步對(duì)認(rèn)知策略進(jìn)行加工改善,不斷創(chuàng)新的過(guò)程。如在閱讀教學(xué)中讓學(xué)生讀完后時(shí)常反思,這篇文章除了這個(gè)內(nèi)容外,還表達(dá)了什么意思?這段話還有什么深沉含義等等。生活“語(yǔ)文化”生活“語(yǔ)文化”是指語(yǔ)文學(xué)習(xí)要聯(lián)系生活,在生活中學(xué)習(xí)并運(yùn)用語(yǔ)文。要構(gòu)建語(yǔ)文教學(xué)大課堂,語(yǔ)文教師必須引導(dǎo)學(xué)生,使學(xué)生形成“語(yǔ)文是生活的組成部分,生活時(shí)刻離不開(kāi)語(yǔ)文”的觀念,并養(yǎng)成時(shí)時(shí)、事事、處處吸收與運(yùn)用語(yǔ)文知識(shí),在社會(huì)生活中提高語(yǔ)文能力的好習(xí)慣,讓學(xué)生的生活“語(yǔ)文化”。①、日常生活“語(yǔ)文化”。這實(shí)際上就是讓學(xué)生逐步具備一種在日常生活中情不自禁學(xué)習(xí)或運(yùn)用語(yǔ)文的“本能”。要讓學(xué)生不但認(rèn)真地閱讀課文,而且更應(yīng)該習(xí)慣于課外博覽,并把這種“閱讀”當(dāng)作人生的一部分;要讓學(xué)生不但認(rèn)真地寫(xiě)好每一篇作文,而且更應(yīng)習(xí)慣于寫(xiě)信、寫(xiě)日記、寫(xiě)隨筆,不是為了應(yīng)付教師檢查,而是為了表達(dá)自己的心聲。另外,從打到會(huì)客人,從聽(tīng)廣播到看電視,從寫(xiě)留言條到申請(qǐng)書(shū),從同學(xué)爭(zhēng)辯到家庭討論,從糖酒廣告到家用電器說(shuō)明書(shū)……無(wú)一不是語(yǔ)文聽(tīng)說(shuō)讀寫(xiě)能力的運(yùn)用。目前學(xué)生所面臨的語(yǔ)言文字環(huán)境可以說(shuō)是“無(wú)錯(cuò)不成書(shū)”、“無(wú)錯(cuò)不成報(bào)”、“無(wú)錯(cuò)不成招牌”、“無(wú)錯(cuò)不成廣告”,連電臺(tái)電視臺(tái)里的不少主持人也常常讀錯(cuò)字!但這恰好訓(xùn)練學(xué)生辨字正音的明目聰耳提供了生活化、社會(huì)化的“語(yǔ)文試題”。如果引導(dǎo)得法,學(xué)生也就把語(yǔ)文學(xué)習(xí)自然而然地由課堂擴(kuò)展到了生活天地。②、班級(jí)生活“語(yǔ)文化”。在班級(jí)建設(shè)和管理中,可以有意地滲透語(yǔ)文學(xué)習(xí)和訓(xùn)練,比如班委會(huì)選舉,可讓學(xué)生先寫(xiě)自薦書(shū)或上臺(tái)演講;每堂課安排一位學(xué)生進(jìn)行“三分鐘講演”,評(píng)論生活;班干部在黑板上寫(xiě)個(gè)通知,讓全班同學(xué)看看有無(wú)錯(cuò)別字、病句;要開(kāi)文娛晚會(huì)了,讓學(xué)生寫(xiě)《我設(shè)計(jì)的文娛晚會(huì)》的說(shuō)明書(shū)、節(jié)目串臺(tái)詞等等,班級(jí)生活“語(yǔ)文化”可謂一箭雙雕:學(xué)生既是在語(yǔ)文實(shí)踐,又是在班級(jí)建設(shè);教師既是在語(yǔ)文訓(xùn)練,又是在班級(jí)教育。③、社會(huì)生活“語(yǔ)文化”。要求學(xué)生在社會(huì)生活的廣闊天地中,自覺(jué)運(yùn)用語(yǔ)文這個(gè)生活的工具、人生的武器提高自己的生活質(zhì)量,提高自己的人生品位,為改造社會(huì)盡一份公民應(yīng)有的責(zé)任?!吧鐣?huì)生活‘語(yǔ)文化’”并不只是指學(xué)生在校外的活動(dòng),也包括學(xué)生雖然身處校園卻始終保持著熱愛(ài)祖國(guó)、熱愛(ài)生活,關(guān)心改革、思考社會(huì)的好習(xí)慣。語(yǔ)文教師應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生“身居斗室、胸懷天下”,對(duì)社會(huì)熱點(diǎn),焦點(diǎn)問(wèn)題要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和討論。通過(guò)社會(huì)參與和語(yǔ)文實(shí)踐相統(tǒng)一的活動(dòng),學(xué)生所收獲的不止是不斷提高的聽(tīng)說(shuō)讀寫(xiě)能力,也有日益增強(qiáng)的現(xiàn)代公民意識(shí)。四、構(gòu)建語(yǔ)文教學(xué)大課堂必須明確的兩個(gè)觀念(一)、建立新型的師生關(guān)系建立新型的師生關(guān)系是新課程實(shí)施與教學(xué)改革的前提和條件,也是構(gòu)建教學(xué)大課堂的前提?,F(xiàn)代先進(jìn)教育理念強(qiáng)調(diào)平等,也就是教師應(yīng)盡可能地以朋友的角色出現(xiàn)在學(xué)生的面前,寬容地對(duì)待每一個(gè)學(xué)生,寬容地對(duì)待每一個(gè)學(xué)生的想法,盡可能地讓學(xué)生的思想迸射出靈感的火花,從而培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。1、學(xué)生是具有自主發(fā)展能力的人,是學(xué)習(xí)的主人學(xué)生在求知過(guò)程中,懷疑老師,懷疑課本,甚至對(duì)知識(shí)產(chǎn)生疑問(wèn),這都很正常的,有時(shí)還可能是進(jìn)行創(chuàng)新的先兆。因此我們不僅要容忍學(xué)生的這種質(zhì)疑舉動(dòng),而且還要鼓勵(lì)并為之創(chuàng)造條件,點(diǎn)燃學(xué)生創(chuàng)新思維的火花。反之,如果教師唯我獨(dú)尊,刻薄地要求學(xué)生,長(zhǎng)此以往,將不能喚起學(xué)生內(nèi)心對(duì)知識(shí)的渴求,創(chuàng)新意識(shí)也被扼殺在萌芽狀態(tài)。2、教師要提高自身的人格修養(yǎng),改變自己的傳統(tǒng)觀念作為教師,當(dāng)然有自己的人格尊嚴(yán),也需要有威信,但這種尊嚴(yán)和威信不能僅靠職業(yè)的自然權(quán)威去維護(hù)和樹(shù)立,而要靠自己淵博的學(xué)識(shí)和出色的教學(xué)能力去獲得。教師對(duì)待學(xué)生態(tài)度要大度一些,寬厚一些,胸懷寬廣一些。教師應(yīng)該允許和鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考,學(xué)會(huì)接受乃至欣賞學(xué)生的不同意見(jiàn);即使當(dāng)時(shí)回答不出學(xué)生的問(wèn)題,也可以跟學(xué)生平等地、心平氣和地去探討。因此,教師要提高自己的人格修養(yǎng),改變陳舊的傳統(tǒng)觀念,與學(xué)生建立一種民主平等、相互尊重理解,心理相融的新型師生關(guān)系,這將有助于學(xué)生形成積極向上的精神狀態(tài),思維敏捷,迸發(fā)出創(chuàng)新的火花。(二)、樹(shù)立正確的學(xué)習(xí)觀在多元智力理論和成功智力理論的指導(dǎo)下,學(xué)生的語(yǔ)文學(xué)習(xí)應(yīng)是一種“基于案例的學(xué)習(xí)”、“基于豐富學(xué)習(xí)資源的學(xué)習(xí)”、“基于社區(qū)的學(xué)習(xí)”,“基于真實(shí)問(wèn)題情景的學(xué)習(xí)”。教師要倡導(dǎo)自主、合作和探究發(fā)現(xiàn)性的學(xué)習(xí),轉(zhuǎn)變?cè)瓉?lái)的接受學(xué)習(xí)的方式。這樣才能成功構(gòu)建語(yǔ)文教學(xué)大課堂。綜上所述,構(gòu)建語(yǔ)文教學(xué)大課堂是一個(gè)系統(tǒng)的工程,需要從多方面、多角度去思考,并且需要我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中努力實(shí)施和貫徹構(gòu)建教學(xué)大課堂的理念。如能這樣,我堅(jiān)信語(yǔ)文大課堂定能給語(yǔ)文教學(xué)帶來(lái)有益的思考和啟發(fā),新課改下的語(yǔ)文教學(xué)一定能煥發(fā)勃勃的生機(jī)。
引力波的實(shí)驗(yàn)探測(cè)給我們的啟示摘要:引力理論的發(fā)展經(jīng)歷了數(shù)百年,從牛頓到愛(ài)因斯坦,從萬(wàn)有引力定律到廣義相對(duì)論。在這過(guò)程中,科學(xué)家們引力波的預(yù)言質(zhì)疑不休、爭(zhēng)論不止。而引力波的實(shí)驗(yàn)探測(cè)無(wú)疑證明了一切。引力波的發(fā)現(xiàn),彌補(bǔ)了愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論的漏洞,也確定了他的理論的正確。這是人類史上出現(xiàn)的又一契機(jī),它將為人類社會(huì)帶來(lái)重大變革?!捌莆濉笔侵袊?guó)傳統(tǒng)迎財(cái)神的日子。2016年的這一天,卻一個(gè)讓全世界物理學(xué)界沸騰的日子,甚至許多的物理學(xué)家為之痛哭流涕——被預(yù)言已經(jīng)百年的引力波,終于被探測(cè)到了。引力是什么?在今天人們所知道的物質(zhì)的四種基本相互作用中,引力作用為最弱。四種相互作用按作用強(qiáng)度比例順序是:強(qiáng)相互作用(1),電磁相互作用(10),弱相互作用(10),引力相互作用(10)。因此,在研究基本粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí),引力一般略去不計(jì)。但在天文學(xué)領(lǐng)域內(nèi),由于涉及的對(duì)象的質(zhì)量極其巨大,引力就成為不僅支配著天體的運(yùn)動(dòng),而且往往是天體的結(jié)構(gòu)和演化的決定因素。引力并不是一種所謂的“力”,而是一種屬性。牛頓在1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書(shū)中首次提出萬(wàn)有引力定律,基于此,他結(jié)識(shí)了彗星的運(yùn)動(dòng)軌道和地球上的潮汐現(xiàn)象,并根據(jù)萬(wàn)有引力定律成功地預(yù)言并發(fā)現(xiàn)了海王星。萬(wàn)有引力定律出現(xiàn)后,才正式把研究天體的運(yùn)動(dòng)建立在力學(xué)理論的基礎(chǔ)上,從而創(chuàng)立了天體力學(xué)。簡(jiǎn)單的說(shuō),質(zhì)量越大的東西產(chǎn)生的引力越大,地球的質(zhì)量產(chǎn)生的引力足夠把地球上的東西全部抓牢。1905年,愛(ài)因斯坦提出狹義相對(duì)論,突破了絕對(duì)時(shí)間和絕對(duì)空間的概念,否定了瞬時(shí)超距作用,從根本上動(dòng)搖了建立在這些舊觀念基礎(chǔ)上的牛頓引力理論。經(jīng)過(guò)十年的探索后,愛(ài)因斯坦于1915年提出了迄今為止最成功的近代引力理論——廣義相對(duì)論。廣義相對(duì)論中,引力被歸咎于時(shí)空的彎曲。這種彎曲是由物質(zhì)造成的,物質(zhì)的質(zhì)量越大,所形成的扭曲也就越嚴(yán)重。但是這種彎曲,對(duì)于人類來(lái)說(shuō)根本感知不到,一是因?yàn)槿祟惏殡S這種彎曲一起彎曲了,而是由于這種彎曲太微小。大質(zhì)量物體發(fā)生的扭曲引起了震動(dòng),而這種震動(dòng),就是引力波。科學(xué)家們通過(guò)探測(cè)這種時(shí)空震蕩,來(lái)證實(shí)引力波的存在。早在1916年,愛(ài)因斯坦在廣義相對(duì)論中就預(yù)言了引力波的存在。而科學(xué)家們普遍認(rèn)為,這次LIGO這一發(fā)現(xiàn)是愛(ài)因斯坦相對(duì)論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中最后一塊缺失的“拼圖”,證實(shí)了愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的正確性,彌補(bǔ)了愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論的漏洞,驗(yàn)證了已故科學(xué)家愛(ài)因斯坦的預(yù)言。探測(cè)的儀器叫做邁克爾遜干涉儀,或是LIGO。LIGO的“兩條腿”都有4千米長(zhǎng),最近的一次升級(jí)就花去了幾十億美元。LIGO的原理是什么?簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是利用光速不變,在同樣的直線路程里測(cè)試耗時(shí),而通過(guò)時(shí)間的偏差(盡最大可能排除誤差,也是耗資巨大的原因)來(lái)判定空間確實(shí)存在震動(dòng)。這樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)置基于愛(ài)因斯坦的假設(shè):光速不變,是因?yàn)橐怨獾囊暯强?,它沿途?jīng)過(guò)的空間發(fā)生了折疊伸縮??赡艿囊Σㄌ綔y(cè)源包括致密雙星系統(tǒng)(白矮星,中子星和黑洞)。在2016年2月11日,LIGO科學(xué)合作組織和Virgo合作團(tuán)隊(duì)宣布他們已經(jīng)利用高級(jí)LIGO探測(cè)器,首次探測(cè)到了來(lái)自于雙黑洞合并的引力波信號(hào)。在過(guò)去的數(shù)十年里,許多物理學(xué)家和天文學(xué)家為證明引力波的存在進(jìn)行了大量研究。其中,泰勒和赫爾斯由于第一次得到引力波存在的間接證據(jù)榮獲1993年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。到目前為止,類似的雙中子星系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了近十個(gè),但是雙黑洞系統(tǒng)卻是首次。在實(shí)驗(yàn)方面,第一個(gè)對(duì)直接探測(cè)引力波作偉大嘗試的人是韋伯。雖然他的共振棒探測(cè)器最后沒(méi)能找到引力波,但是韋伯開(kāi)創(chuàng)了引力波實(shí)驗(yàn)科學(xué)的先河,為如今的碩果打下了基礎(chǔ)。因?yàn)樵诘孛嫔虾苋菀资艿礁蓴_,所以物理學(xué)家們也在向太空進(jìn)軍。歐洲的空間引力波項(xiàng)目eLISA(演化激光干涉空間天線)。eLISA將由三個(gè)相同的探測(cè)器構(gòu)成為一個(gè)邊長(zhǎng)為五百萬(wàn)公里的等邊三角形,同樣使用激光干涉法來(lái)探測(cè)引力波。此項(xiàng)目已經(jīng)歐洲空間局通過(guò)批準(zhǔn),正式立項(xiàng),目前處于設(shè)計(jì)階段,計(jì)劃于2034年發(fā)射運(yùn)行。作為先導(dǎo)項(xiàng)目,兩顆測(cè)試衛(wèi)星已經(jīng)于2015年12月3日發(fā)射成功,目前正在調(diào)試之中。中國(guó)的科研人員,在積極參與目前的國(guó)際合作之外之外,也在籌建自己的引力波探測(cè)項(xiàng)目。引力波的實(shí)驗(yàn)探測(cè)引起了世界范圍的轟動(dòng),這些探測(cè)極其不易,宇宙中發(fā)生爆炸性的大事件時(shí)產(chǎn)生的引力波,才相對(duì)容易探測(cè)到,例如黑洞合并、星系合并、超新星爆炸等。100年前,愛(ài)因斯坦在預(yù)言引力波存在時(shí)就曾說(shuō):“這些數(shù)值是如此微小,她們不會(huì)對(duì)任何的東西產(chǎn)生顯著的作用,沒(méi)人能夠去測(cè)量它們。”蔡一夫給出解釋:“時(shí)間發(fā)生得越早,距離越遠(yuǎn),越會(huì)在宇宙中傳播期間被紅移。紅移指的是由于宇宙本身的膨脹將所有的波動(dòng)的波長(zhǎng)拉直拉平,這樣其波動(dòng)性就難以被探測(cè)到。例如,這次LIGO探測(cè)到的引力波,是13億年以前兩個(gè)大約30個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞并合所產(chǎn)生的引力波,振幅之小,是在原子核尺寸的千分之一的尺度。能探測(cè)到真的是非常不容易,LIGO實(shí)驗(yàn)組的科學(xué)家們也是在幾十年里經(jīng)歷多次挫折,不斷調(diào)整方案,改進(jìn)儀器,才最終探測(cè)到的?!彼运某晒μ綔y(cè)也標(biāo)志著在這個(gè)領(lǐng)域人類的技術(shù)進(jìn)步到了前所未有的水平。而它所具有的里程碑意義不止在科學(xué)情感上,更在于能夠打開(kāi)人類的一個(gè)新的世界——每個(gè)人都對(duì)它滿懷期待。如果電磁波探測(cè)是人類的眼睛,那么人類又多了一雙聆聽(tīng)外界的耳朵。馬克斯·普朗克引力物理研究所說(shuō):“在《星際穿越》和《三體》中,都不約而同地將引力波選為了未來(lái)科技發(fā)達(dá)的人類的通訊手段,這也許只能是美好的幻想,但對(duì)于天文研究而言,引力波的確開(kāi)啟了一扇新的窗口。吹進(jìn)來(lái)的第一縷清風(fēng),就帶來(lái)了一個(gè)重大的信息:極重的恒星級(jí)雙黑洞系統(tǒng)存在并可以在足夠短的時(shí)間(10億年)內(nèi)并合。這是讓我們始料未及的。誰(shuí)能知道在將來(lái)的更多的探測(cè)中,LIGO和一眾引力波探測(cè)器能帶給我們什么樣的驚喜呢?”引力波有兩個(gè)非常重要而且比較獨(dú)特的性質(zhì)。第一:不需要任何的物質(zhì)存在于引力波源周圍。這時(shí)就不會(huì)有電磁輻射產(chǎn)生。第二:引力波能夠幾乎不受阻擋的穿過(guò)行進(jìn)途中的天體。比如,來(lái)自于遙遠(yuǎn)恒星的光會(huì)被星際介質(zhì)所遮擋,引力波能夠不受阻礙的穿過(guò)。對(duì)于天文學(xué)家來(lái)說(shuō),這兩個(gè)特征允許引力波攜帶有更多的之前從未被觀測(cè)過(guò)的天文現(xiàn)象信息,而每一個(gè)電磁波譜的打開(kāi),都會(huì)為我們帶來(lái)前所未有的發(fā)現(xiàn)。天文學(xué)家們同樣期望引力波也是如此。而引力波本身的性質(zhì)也可能對(duì)基礎(chǔ)物理學(xué)產(chǎn)生巨大的影響。另外,引力波蘊(yùn)含的,很可能是宇宙誕生的畫(huà)面。我們從小都被告知一個(gè)最著名的猜想——宇宙是在一場(chǎng)爆炸中誕生的。這意味著,在時(shí)空的開(kāi)始,宇宙又一次最為劇烈的震動(dòng)。引力波就能讓我們還原這個(gè)震動(dòng)——它是否存在?有多大規(guī)模?不僅如此,引力波還能傳遞信息——我們看不到的宇宙空間在發(fā)生什么?據(jù)科學(xué)家解釋,這次的引力波就是在遙遠(yuǎn)的距離上巨大的黑洞變化引起的。而這一結(jié)果也證明了黑洞真實(shí)存在——至少是廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)的由純凈、真空、扭曲時(shí)空組成的完美圓形物體。并且,引力波傳遞的信息可以讓科學(xué)家更精確地估計(jì)宇宙膨脹的速度。總而言之,一個(gè)新的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn),總會(huì)給人類社會(huì)帶來(lái)無(wú)法預(yù)估的發(fā)展。18世紀(jì)面熟電磁波的麥克斯韋理論確認(rèn)的時(shí)候,也沒(méi)人知道會(huì)給人類帶來(lái)什么,但是現(xiàn)在不管是電視機(jī)還是移動(dòng)電話,都與電磁現(xiàn)象有關(guān)。引力波的發(fā)現(xiàn)類似當(dāng)年的發(fā)現(xiàn)X光一樣,是一種工具。有了這個(gè)工具,我們可以利用引力波的觀察,去觀察遙遠(yuǎn)的宇宙的現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)、時(shí)空穿梭等等才是有可能實(shí)現(xiàn)的事情。如果沒(méi)有引力波,以我們現(xiàn)有的技術(shù)是做不到這些科幻世界才有的事情的?!凹热灰Σㄊ谴嬖诘模谝Σǖ目蒲兴悸房尚判跃痛蟠筇岣吡?。就好像走一條未知的路,走到半路,有人懷疑不對(duì),結(jié)果證實(shí)是對(duì)的,那么就可以加快步伐了。”蘇萌說(shuō)。世界各國(guó)都加大了探測(cè)研究引力波的力度,我國(guó)也緊跟探索引力波的步伐。“天琴計(jì)劃”參與者、中山大學(xué)天文與空間科學(xué)研究院院長(zhǎng)李淼教授介紹,“天琴計(jì)劃”是我國(guó)自主開(kāi)展空間引力波探測(cè)的可行方案,發(fā)射三顆衛(wèi)星探測(cè)引力波,該計(jì)劃預(yù)期執(zhí)行期為2016~2035年,分四階段實(shí)施。項(xiàng)目還將挖山洞,建觀測(cè)站以及建設(shè)綜合研究大樓。預(yù)計(jì)擬投三億啟動(dòng)。天琴計(jì)劃預(yù)期執(zhí)行期為2016-2035年,分四階段實(shí)施:(1)2016-2020年:完成月球/深空衛(wèi)星激光測(cè)距、空間等效原理檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)和下一代重力衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)所需關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。主要研發(fā)成果包括:新一代月球激光測(cè)距反射器、月球激光測(cè)距臺(tái)站、高精度加速度計(jì)、無(wú)拖曳控制(包含微推進(jìn)器)、高精度星載激光干涉儀、星間激光測(cè)距技術(shù)等;(2)2021-2025年:完成空間等效原理檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)和下一代重力衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)工程樣機(jī),并成功發(fā)射下一代重力衛(wèi)星和空間等效原理實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。主要研發(fā)成果包含:超靜衛(wèi)星平臺(tái)、高精度大型激光陀螺儀以及進(jìn)一步提高加速度計(jì)、無(wú)拖曳控制、高精度星載激光干涉儀、星間激光測(cè)距等技術(shù);(3)2026-2030年:完成空間引力波探測(cè)關(guān)鍵技術(shù),完成衛(wèi)星載荷工程樣機(jī);(4)2031-2035年:進(jìn)行衛(wèi)星系統(tǒng)整機(jī)聯(lián)調(diào)測(cè)試、系統(tǒng)組裝,發(fā)射空間引力波探測(cè)衛(wèi)星。李淼介紹,“天琴計(jì)劃”的出發(fā)點(diǎn)是切實(shí)根據(jù)我國(guó)的技術(shù)能力實(shí)際和未來(lái)幾十年的發(fā)展前景,提出我國(guó)自主開(kāi)展空間引力波探測(cè)的可行方案。在目前討論的初步概念中,天琴將采用三顆全同的衛(wèi)星構(gòu)成一個(gè)等邊三角形陣列,每顆衛(wèi)星內(nèi)部都包含一個(gè)或兩個(gè)極其小心懸浮起來(lái)的檢驗(yàn)質(zhì)量。衛(wèi)星上將安裝推力可以精細(xì)調(diào)節(jié)的微牛級(jí)推進(jìn)器,實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)姿態(tài),使得檢驗(yàn)質(zhì)量始終保持與周圍的保護(hù)容器互不接觸的狀態(tài)。這樣檢驗(yàn)質(zhì)量將只在引力的作用下運(yùn)動(dòng),而來(lái)自太陽(yáng)風(fēng)或太陽(yáng)光壓等細(xì)微的非引力擾動(dòng)將被衛(wèi)星外殼屏蔽掉。高精度的激光干涉測(cè)距技術(shù)將被用來(lái)記錄由引力波引起的、不同衛(wèi)星上檢驗(yàn)質(zhì)量之間的細(xì)微距離變化,從而獲得有關(guān)引力波的信息。“天琴”的衛(wèi)星將在以
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