天才!清华学霸的女儿一年级搞懂波粒二相性!

好吧,先承认我又标题党了。我既不是学霸,女儿也没有真正的懂什么叫波粒二象性。我只是个中偏下等成绩的学生,女儿确实是一年级。


有一天我带着女儿在漫咖啡玩,她津津有味看着绘本《神奇校车》,我在刷手机。突然看到这么一个段子:

我当时就震惊了!看到00后有这么多爱音斯坦转世,我不禁陷入了深深的自责。如果我也有上海家长那样好的基因给她,那他也三个半月就能说话,幼儿园中班就懂核反应和碱基配对,一年级搞懂微积分,会六门语言,那长大以后得能搞多大一个新闻啊。。。

正当我的思绪正在陷入各种如果的沉思时,女儿突然对我说:“爸爸,你看这个校车飞上蓝天,天上还有彩虹”。我抬头一看,他的那本画册上有一辆黄色的巴士飞到了空中,有一条巨大的彩虹横跨天际,非常好看。

“爸爸,我们为什么能看到彩虹?”她接着问。

“因为太阳光有很多种颜色呀”我回答道。

“如果太阳光有很多颜色,那为什么我们看地面看空中都没有彩色,而只有彩虹有很多颜色呢?”她继续问。

“太阳光里的所有颜色混在一起,看起来就是白色。天空有很多小水珠,他们把太阳的颜色分开了,所以我们就能看到七彩的彩虹”。

听完我的回答,她沉默了一会儿,似乎明白了什么,又好像没有明白,看着外面在想着什么。

过了半分钟,她突然开口问到:“爸爸,我们为什么能看见光?光是什么啊,太阳光为什么又会有各种不同的颜色?”

“额…光是一种电磁波,额…”我突然语塞了,看着我对面这个一年级的小学生,我想象着听到我这种解释她接下来会面临的一系列茫然。

“电磁波是什么?”果然被她揪住了不放。我意识到自己刚才的表达方式有严重的问题,同时脑子里飞快的闪过光的波动说、粒子说、波粒二象性等等画面。那一瞬间我觉得找到一种合适的方法回答她这个问题比学习光学还要难上很多。

“来,爸爸这儿一块巧克力,你先吃” 我递给他一块巧克力,使出缓兵之计。我需要时间来思考一个合适的表达方式。他接过巧克力,高兴的吃了起来,并且似乎把关于光的问题抛到脑后,继续看其她的绘本。

过了几分钟,我认为我找到了一种他能理解的方式,于是就把她从绘本里拉了出来。

“爸爸现在告诉你什么是光” 我对他说道。

他放下手中的绘本,睁大眼睛看着我。

“所有会发光的东西啊,他们上面都住着很多很多的小人儿,小的我们根本都看不见。”我说道。

“哇~,小人,那太阳上有好多小人,灯泡里也有好多小人,是吗?” 他显然对小人有十二分的兴趣,惊奇地睁大了眼睛。

“对呀,灯泡里有好多小人,星星上也有好多小人,太阳上月亮上都有好多小人。这些小人,只做一件事情,他们在不停的往外扔好多好多的小球球,这些小球球叫光子。当这些小球球扔到我们眼睛里,我们的眼睛就能感觉到被这些小球球砸中,所以就感觉到了亮,这就是光。” 我一边说,一边掏出一张纸来揉成了一团小球向她扔了过去。

“哦,原来是这样,真好玩儿。”她开心地笑着说。

“那你知道光为什么有不同的颜色吗?”我问道。

“是因为他们扔的小球球有不同的颜色吗?”她回答。

“是,也不是。其实呢,他们扔的小球球都差不多。我们之所以能看到不同的颜色,是因为他们扔小球球的力气不一样。”我说道。

“这些小球球在被扔出来的时候,会一边往前飞,一边飞快地振动。” 我又揉了一团纸拿在手里,一边让直往前飞,一边上下振动。

“小人扔球球的时候,力气越大,这些球球就会越重,震动的也越快。那些用更大力气扔出来的小球球打到你眼睛里就会看见蓝色和紫色,而那些用比较小的力气扔出来的小球球震动比较慢,你就会看见红色和黄色。不同重量,振动快慢不同的小球球在我们眼睛看起来就是不同的颜色,这就是我们看到光有不同颜色的原因。”

“哇~好好玩啊,原来我们看到彩虹是因为彩虹向我们扔来了好多不同重量的小球球!”她显然非常满意我的解释。

我也对我刚才的这一通解释还算满意。面对一年级的小朋友你不可能跟他说光是具有粒子性的电磁波,不同颜色是因为光谱的不同。。。但用震动的小球球这种比喻,既让她明白了光是一种粒子,也让她知道光有波动性,虽然光的波粒二象性并非这种情形,其背后深层次的机理到现在物理学家们仍在探索,但对于一个一年级的小朋友,在她心里埋下一颗好奇的种子,让她感受到科学的神奇和有趣,这就足够了。

这段对话其实进行了很久,后接下来还有关于水彩笔为什么会有这么多颜色等等一系列讨论,后面我会抽时间慢慢写出来。也希望家长们有什么好的idea也一起分享,大家一起从小为孩子们培养科学精神。