通识课堂 | 珞珈从游之旅——《自然科学经典导引》课堂感悟

正如梅贻琦先生所言：“学校犹水也，师生犹鱼也，其行动犹游泳也。大鱼前导，小鱼尾随，是从游也。从游既久，其濡染观摩之效自不求而至，不为而成。”通识教育的碧浪清波指引我畅游自然科学这片浩瀚汪洋，在激流勇进中初步培养批判性思维的能力，同时启蒙终生广博学习的坚定信念。

咿呀学语的稚童在海滩捡拾贝壳，脚边翻腾的白色浪花都足以令他惊讶于自然之美。然而，当我们借助欧几里得《几何原本》的科学规范体系来检验它时，透过理性的目光，浮现在眼前的，正是堪称完美无缺的几何螺旋。只见那变幻莫测的涡流，此时以某种更为复杂而又精确的方式呈现，生动演绎出无尽的科学之美。

和谐即为多样性的辩证统一，是事物中各类因素的协调一致。大到宇宙天体运行，小至原子能级跃迁，都能侧面反映出运动的和谐性。人类对于宇宙的探索自古以来生生不息，以托勒密为代表的地心说学派，认为地球处于宇宙中心静止不动，并依此提出本轮-均轮模型；而以哥白尼为代表的日心说学派，通过夙兴夜寐地测量行星的位置，坚持认为太阳是宇宙中心。虽二者皆有其时代局限性，但是单就运行轨道而言，他们都一致认为是最为完美和谐的圆形。对于宏观高速的宇宙，爱因斯坦凭一己之力创造出关于时空和引力的相对论，提出“同时的相对性”、“四维时空”、“弯曲时空”等全新的概念，这一伟大理论彻底改变了人类对宇宙和自然的常识性观念。

仰观宇宙之大，俯察品类之盛。宇宙在150亿年间一直维持自身的和谐性，科学使人类从整体上把握客观世界的和谐性。其实在自然界中，透过万千现象，人们也可以直观感受到生命的奥妙。尽管五官上感觉不到宇宙膨胀，看不见原子夸克的存在，观察不到光速光波，无法听见脉搏跳动，对于自然界的林林总总也只能感受到小小的局部。但利用科学技术，我们可以扩展人类的感觉视野，使人们亲身体验奇妙的物质世界，得以在更深更广的范围内去审视客观世界。从拉马克用进废退的进化学说，到达尔文以自然选择为中心的《物种起源》，通过变异性、遗传性、人工选择、物竞天择适者生存等方面论证自然界的多样性与统一性，人类对于自身的起源和发展永远充斥满怀激情。

世间万物皆有规律可循。科研工作者致力于挖掘客观事物的规律性，对于繁杂事物和困难问题寻求最优解，力求从整体上把握自然现象，表达简洁的推理公式；数学家在各式抽象的数学概念之间思索，寻找它们之间的内在联系和深刻规律；艺术家表现的是具有鲜明形象的个体，比如喷薄欲出的红日、中秋佳节的圆月、莫奈笔下的向日葵。科学的理性美就在于其理论能架构成完整的体系，每个理论都能找到它所在的位置。正如伽利略发掘自由落体规律，而后牛顿提出万有引力定律，把伽利略的理论包括其中。爱因斯坦创造出相对论，又把牛顿力学作为宏观低速状态下的特例涵盖其间。麦克斯韦的电磁学理论将原先互相孤立存在的光电磁理论和谐统一于整体。诸如此类理论的建立，使人们惊喜地发现宇宙竟是如此简洁而有序。