本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
在2011年一个寒冷的早晨,我安静地坐在一间由芝加哥酒吧改造而成的房间里,听一位物理老师“杀死”圣诞老人。
显然,物理老师和教育工作者一直都在这样做。 对克林格尔物理学的检验被发布(并被反驳)在网络档案、物理新闻媒体和众多科学博客中。 而且很难不关注科学。 圣诞老人是一个值得探索的绝佳问题。 他有已知的条件——即他必须在一定的时间内拜访一定数量的家庭——这涉及到诸如速度和质量等基本物理概念,使他成为一个完美的黑板例子。 但无论你如何解决这个问题,这位留着胡须、快乐的送礼者都是完全不可能的。 成年人当然已经知道这一点,那么我们到底是在为谁做物理学呢?
我手里拿着一个小黄色的笔记本,准备迎接在芝加哥酒吧举行的会议上的下一位演讲者,这是一个怀疑论者大会——一种非正式会议,面向那些对科学与争议性主张(如大脚怪、“替代医学”和信仰疗法)之间的交叉点感兴趣的人。 下一位演讲者是高中教师马特·洛瑞,“怀疑论教师”,他带来了一个关于圣诞老人物理学的简短 PowerPoint。 在接下来的几分钟里,他几乎没有停顿地一口气说完了一句话。
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洛瑞介绍他的幻灯片是他在青少年物理课上展示的内容,目的是向他们介绍批判性思维。 他一边打着手势,一边气喘吁吁地解释说,如果圣诞老人是真的,他将不得不以真正惊人的速度旅行。 由于有数百万儿童要拜访,而且只有一天的时间来拜访他们所有人,克林格尔将不得不以每秒数百英里的速度移动(取决于您使用的估计)。 这样的速度会产生巨大的重力加速度和汽化压缩加热——就像航天飞机重返我们的大气层一样,只是速度更快,而且还带着胡须。 综合作用力会将圣诞老人撕裂,他和他的驯鹿会在一些困惑的孩子的烟囱上方爆发出壮观的火焰和音爆。 对于洛瑞来说,他想传达给学生的中心思想是,圣诞老人不可能是真人,因为物理学不允许。 在他放完最后一张幻灯片并稍作喘息之后,他总结发言,鼓励学生将这种探究方式扩展到其他神话和宗教人物。
[他后来解释说,整个演示文稿已经在物理老师中流传多年。 在我为本文进行的研究中,该演示文稿似乎源于这篇 1990 年发表在现已停刊的《间谍杂志》上的文章,尽管这一点也存在争议。]
洛瑞对圣诞老人的“摧毁”并没有让当天在场的任何人感到不安。 他是在向一群已经持怀疑态度的人布道。 我想,即使是他的高中生,也不会对他的幻灯片的结尾感到特别震惊。 但是,对圣诞老人的物理学检验如何找到尚未摆脱神话的孩子们呢? 怀疑论可以如此轻易地扩展吗? 我带着这些挥之不去的问题离开了会议。
我没有孩子,但我怀疑处理圣诞老人神话的破灭并非易事。 在最好的情况下,孩子自己(或在朋友的帮助下)意识到这一点,并且当父母觉得时机成熟时,就没什么可说的了。 在最坏的情况下,打破神话的打击是沉重的。 揭露真相是一个由父母的谎言编织而成的情感和困惑的乱麻。 也许许多家庭根本不谈论这件事,期望孩子最终自己了解,并且所有相关方都保持沉默,同时秘密地知道真相。
我认为,像马特·洛瑞对圣诞老人进行的物理学检验中,有一些东西可以帮助减轻最终揭露带来的任何痛苦。 一个教育时刻,一种自我赋权,隐藏在对圣诞老人的“摧毁”之中。
我认为圣诞老人可以教授 STEM 科目。 例如,探索驯鹿飞行和跨大陆旅行的物理学,涉及到一些基本概念,而以快乐的送礼者为中心来学习这些概念会更有趣。 速度是距离和时间的函数,可以通过提供圣诞老人的数字轻松地教给孩子。 而且,对于圣诞老人在这些速度下会发生什么,有很多有趣的类比。 就像我上面所说的,如果雪橇必须在一天内完成所有圣诞节的停靠站,它就会燃烧起来,但为什么呢? 看看流星。 它在我们的天空中燃烧,不是因为摩擦,而是因为空气无法足够快地移开它的位置而被挤压在一起。 圣诞老人的雪橇也会发生同样的情况。 这两个教训都涉及到做出正确的估计,这是任何检查中都有价值的工具。 圣诞老人真的要拜访多少个孩子? 你是否考虑了宗教因素? “淘气名单”上的孩子呢? 所有礼物会有多重? 你会在哪里找到这些数字?
以这种方式与孩子们一起工作,对他们来说可能会非常有益,让他们至少有能力自己发现世界,而不必依赖神话或父母的说法。 拒绝权威答案是科学的本质。 这种策略会奏效吗? 我不能肯定。 我敢打赌,孩子对礼物的兴趣比对粒子相互作用的兴趣更大。 但对于有科学兴趣的幼苗来说,我不得不相信,引导他或她完成发现的过程本身就是一份礼物。
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您是一位处理过圣诞老人神话破灭的家长吗? 您是如何处理的? 有什么建议吗?