【跨科際閱讀】未來總統的物理課

未來的公民最好有智性上的好奇心以及深厚的知識。

撰文│高涌泉(臺大物理系教授)

繆勒(Richard A. Muller)是美國加州大學柏克萊分校物理系教授,他今年64歲,曾於1982年獲得麥克阿瑟基金會著名的「天才獎」,也曾長期參與由菁英科學家組成的傑森(Jason)團隊,提供美國政府關於國家安全的意見。其研究領域極廣,涵蓋粒子物理實驗、天文物理、地球物理與應用物理。

繆勒最為人所知的工作是提出「復仇之星」(Nemesis)的假說,這個點子乍聽之下有些異想天開:太陽有個還未被觀測到的伴星,目前約在數光年之外。這顆復仇之星如果存在,就可解釋地球上的物種何以每隔2600萬年就發生一次大滅絕(包括6500萬年前的恐龍滅絕),因為當復仇之星接近太陽,會讓歐特雲區的彗星群入侵內太陽系,撞擊地球而導致大規模生物死亡。由於生物學界對於大滅絕週期性發生這件事尚無共識,而且天文學家也還沒發現復仇之星的蹤跡,所以繆勒的假說尚未廣為學界接受,不過我們可以從這個例子看出繆勒樂於突破窠臼的個性。

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「為未來總統開授的物理課」(Physics for Future Presidents)課本。

2001年春天,繆勒受邀開授給非理工科系學生選修的物理通識課程,這門課向來被稱為「為詩人開授的物理課」(Physics for Poets)。結果他另起爐灶,徹底翻新課程內容,重新命名為「為未來總統開授的物理課」(Physics for Future Presidents)。

繆勒為這門課所出版的書有以下的廣告詞:「請設想你是(美國)總統,恐怖份子在紐約曼哈頓中心放置了一顆輻射「髒彈」,這時你該怎麼辦?你應如何反應?假如你完全不知道物理,便無法又快又正確地處理。但如果你懂物理……」也就是說,繆勒期待未來的總統能夠「了解鈾彈、鈽彈、氫彈的區別,以及核廢料的真正危險何在。」

除了一點核物理之外,未來的總統(與大法官、國會議員、企業執行長、外交官、新聞記者、世界領袖)當然還得了解「能源、全球暖化、健保、網際網路、人造衛星、洲際彈道飛彈、DVD、MRI」等事物。它們莫不涉及各種物理,所以繆勒為未來總統所安排的物理課程內容依序為

「能量與功、原子與熱、重力、原子核與放射現象、連鎖反應、核子反應爐、原子彈、電與磁、波、光、雷射、電磁光譜、量子物理、相對論、宇宙論」,這種安排與傳統通識物理大異其趣。繆勒說最後兩項「對於世界領袖而言是多餘的」,但因學生有極大的興趣而放進課程裡。

繆勒強調修這門課不需很深的數學基礎:你只要會開根號與知道科學記號(如109)的意義就夠了。他自問自答:「教物理可以不用數學嗎?當然可以!數學是計算的工具,但不是物理的精髓。」這門課的目的不在培養「迷你物理學家」,而在「讓未來世界領袖有足夠的知識與理解去做決策」。如果未來的領袖需要計算,他們只要「僱用物理學家」就行了。因此繆勒不教學生解題,他重視的是對於物理量大小的概念,例如他會告訴學生一立方公尺的水比同樣體積的空氣重1000倍。

給總統的物理課Video

課程講授影音檔案可至「為未來總統開授的物理課(Physics for Future Presidents)」課程網站下載:http://muller.lbl.gov/teaching/Physics10/PffP.html

這門課有隨堂小考、閱讀與寫作作業、期中與期末考,不是輕鬆的課。我舉幾題期末考的選擇題為例,讓大家一窺這門課的大概:一、超導體可以傳導1.電子 2.熱 3.質子 4.微波;二、警察測定你車速所用的雷達是靠測量反射訊號的1.頻率? 2.振幅? 3.速率? 4.飛行時間;三、在極高速下,以下何者不變?1.電荷? 2.質量? 3.長度? 4.兩事件相距的時間;四、摧毀廣島的炸彈,其能量來自1.鈽? 2.鈾235 3.鈾238 4.氫(核融合)。

繆勒這門別具一格的物理課後來被學生票選為校園最佳課程,許多修課學生從此改變了對物理的印象。柏克萊大學將上課錄影公佈於YouTube網站,總觀看次數已有幾十萬,全球各角落(如西藏、伊拉克)都有觀眾。

沒人會反對未來的公民最好有智性上的好奇心以及深厚的知識,總統更應如此。繆勒的例子或許會啟發各地的老師去開發更棒的課程,來教育下一代公民。

(文中題目答案為1、1、1、2)

備註:因應教育部跨領域教學計畫,高涌泉教授目前也在臺大開設了「給未來領袖的物理課」,詳細課綱可點選本網頁上方課程內容。

美國總統的物理測驗詳細題目可以參看http://shs.ntu.edu.tw/shs/?p=228#more-228

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3 Responses

  1. jtchen 說:

    這是個有趣的問題,表示總統最好是科學家嗎?答案顯然非肯定。
    就算現在已開發及開發中國家紛紛把科學素養列為國民核心素養,也必須面對大多數國家的年輕人不喜歡學習相對艱難生澀的數理科目的事實。如果教學方式不變,只有東亞這種唯考是尚的制度能強迫較多的年輕人學科學,但是為考試學習的環境卻使學生失去了更重要的自發、思辯、判斷的能力及行動創意。

    未來的公民最好有智性上的好奇心以及深厚的知識。我想我可以同意這個訴求,但是更重要的是一群有智性上的好奇心以及深厚的知識的人在一起時,是否可以發揮集體智慧。

  2. 鈺婷 說:

    這幾天看電視新聞,看新聞記者採訪香港人如何看待公設問題?(實際新聞議題印象模糊)不過倒是見識了香港一般民眾,如何在接受採訪時侃侃而談,論述自己的觀點,印象非常深刻,儼然像是受過訓練般。相較之下,台灣社會的一般性論述能力並不太好,(我反省自己就知道有多麼不及格),偶會見到記者問出些令人不解的問題。教育,在我生長的環境中,到底出了什麼問題,還是,問題至今才被發現?身為年輕的一份子,對於自己某部分已熟成的個性或積習感到沮喪。what can we do now?

  3. jtchen 說:

    敘事能力是可以訓練的。最好的訓練方法就是寫作。
    Never say too late!

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