除了这些人之外,还有很多学校老师旁听,甚至有两名金发碧眼的西洋老师——讲授数学的泰西传教士鲍明宇和邓保罗。
之所以有这么多旁听者,是因为在大同县,周羽已被奉为全知全能神一般的存在,如果你听过周校长的课,私下与人喝酒吹牛逼的时候可以骄傲地来一句:“我上学那会儿,周校长亲自给我们讲的课!”那绝逼秒杀一切装逼犯。
扯远了,周羽讲课的主题是物质的本源,这是个宏大命题,为此周羽准备了一个星期的讲稿,之所以如此谨慎,是因为周羽想激发学生们的求知欲和好奇心,在这个知识爆炸的前夜,说不定哪句话会引导学生开创一个学科或者一项伟大的技术发明,所以讲课内容不一定多深,但一定要打开学生的视野。
“假如由于某种大灾难,所有的科学知识都丢失了,只有一句话可以传给下一代,怎样才能用最少的词汇来传达最多的信息呢?我觉得这句话可以是:所有的物体都是由原子构成的——这些原子是一些小小的粒子,它一直不停地运动着,当彼此略微离开时相互吸引,当彼此过于挤紧时又相互排斥。”
周羽引用了美国著名物理学家费恩曼教授的话,这段话是他在大一时,从图书馆借来一套《物理学讲义》中的开篇原话,之所以印象深刻,是因为他觉得费恩曼教授不愧为物理学大师,对科学的理解竟如此的简洁而深刻,从原子讲起,娓娓道来,把诸多物理学现象深入浅出地用原子理论解释得入木三分。
“世间万物,纷繁复杂,然而究其本源,均由小小的原子构成,原子有多小?如果把一颗桃子放大到地球那么大——你们大概都知道地球的大小了吧?——那么原子就有桃子那么大。别问我为什么会知道,终究有一天你们会亲眼见到原子的。物质三态——固态、气态和液态,其性质均有其所构成的原子的状态决定。例如冰、水和水蒸气就分别是水的固态、液态和气态,其根本性质没有改变。水分子是由两个氧原子和一个氢原子化合而成,一滴水,又由无数跳动的水分子一个挨一个粘合而成,水能保持一定的体积而不散开,是因为它的分子彼此吸引,而它的体积不易被压缩,又是因为它的分子彼此排斥。水分子的跳动,就称为热运动。当温度增加时,这种运动就变得剧烈,分子之间的空隙也就随之增大,当温度增加到分子之间的吸引力不足以拉住彼此时,它们就飞散了——冰变成了水、铁块变成铁水、水变成了水蒸气。所以,只要温度足够高——即热运动足够强烈——一切皆可熔化、一切皆可汽化。”
“液体的压力由原子热运动造成,并且能够传导,就像一块石头放在另一块石头上面,下面的石头对地面的压力变大一样,一米深的水再注入一米深的水,最下面的水压力也变大了。在同一深度,方向相同的单位面积内通过平面的原子数量是相等的,因此压力也相等——即压强相等。就像这样——一个连通器各开口液面高度是相同的,同学们课后可思考一下为什么。”说着周羽在黑板上画了一个连通器。
“当温度降低,原子热运动变得不那么剧烈,偶尔相遇的原子之间的吸引力占了上风,无数原子凝聚为液态,温度继续降低时,液态变成了固态。当然,不降低温度,仅仅拉近原子之间的距离——即增加压强——也可使原子凝聚。也就是说,当温度足够低、或者压强足够大,一切气体均可液化,乃至固化。”
讲到这里,一个旁听学生举手,周羽点头示意他说话。此人站起来,问道:“校长,既然您说温度是热运动的外在表现,那么可以推测热运动越微弱,温度就越低,直到原子一动不动,那么温度就无法再降低了,是否存在这样一个温度,低到使世间万物都归于死寂?”
“你问的问题很好,而且说得很对,的确存在这样一个温度,低到无法再降低了,我将其称之为绝对零度。你叫什么名字?”周羽惊讶于此人的思维缜密程度,应该是个可造之才。
“学生福建林静堂。学生还有一个问题,斗胆请教校长。”林静堂接着说道。
“请讲。”周羽喜欢动脑的学生。
“既然温度如此重要,怎样才能测量到温度呢?”
“我们目前还没有这样的仪器,需要你们这些学生来完成这个任务。不过我可以提供一些思路,一切物质都有固定的熔点和沸点,就是固态变为液态的温度和液态变为气态的温度。而我们日常最常见的单一物质就是水,你可以把冰水混合物的温度设定为零度,把水煮沸的温度设为100度,再用刻度等分。利用液体热胀冷缩的性质,液体受热则液柱升高,反之则液柱下降,如此则温度测量即可实现。”周羽对于温度计不是没想过制造,但目前国内玻璃烧制技术不过关,杂色无法去除,水银温度计不好烧制,但无论如何,问题可由学生自由思考解决,周羽不会加以限制,“无论如何,要测量温度,不是一件容易的事情,所以,如果你能,请开创历史。”
寒冬已至,教室外面北风凛冽,太阳似乎也被这寒风吹得无精打采起来,吝啬地把少得可怜的温暖投向大地,而大地上辛勤工作的人们,此时却心怀感激,感激还有阳光,感激还活着,更感激还有希望。
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