新華網北京6月20日電(記者姬少亭許曉青)老師在距離學生300公里的太空中，課堂人數超過6000萬人，相當於法國人口數量，這個世界上最大的課堂出現在人類航天時代的最開端。

　　在作品中動輒縱橫數萬光年的科幻作家劉慈欣說：“這堂課最偉大的地方不在於簡單展示了幾個知識點，而是像一支畫筆一樣，爲孩子描述了一個與地球重力世界不同的太空世界。”

　　劉慈欣守在電視機前認真上完了這堂近一個小時的太空物理課，與此同時，他的女兒也在山西一所中學的課堂裏，成爲了爸爸的“同學”。

　　五個實驗展示了足夠震撼的新世界

　　“課堂展示了另一個世界，物理規律與地面一樣，但因爲失去了重力，這個世界的運行方式與地面是完全不同的。它會很大地啓發和開闊孩子們的思想、視野。”劉慈欣認爲，那是一個新世界，雖然在圖像上看來很狹窄，但完全不同於日常狀態，對學生們來說，已經足夠震撼。

　　37歲的上海延安初級中學物理教師解進和初二年級一個班的30多名學生一起觀看了直播。在直播過程中，解老師沒有插話講解，而是讓孩子們自己去體會。

　　謝老師說，這堂課包含的幾個實驗超過了數十個教學，“耳聽爲虛、眼見爲實”，普通教師很難在地球上創造相同環境。實驗的核心問題是比較地球和太空兩個環境下“有重力”和“無重力”的不同。

　　第一個實驗其實是區別質量和重量。平時稱量體重，測得的重量並不是質量。而王亞平操作的儀器測得的是聶海勝撞向一個平面時的速度，儀器又記錄下了時間，因此儀器根據V＝AT計算出了聶海勝的加速度，再根據已知的太空秤的彈簧回覆力，根據F＝MA，最終可以精確計算出聶海勝的質量。

　　中國科技館的副研究員趙洋說，這個實驗利用了牛頓第二定律，而這個定律在太空中有很強的應用性。這位中國科學院科學技術史博士舉例說，美國有一次航天器對接時，需要對接力度恰到好處，這兩個航天器質量一致，又可以控制速度，力度得到了很好的控制。

　　第二個單擺實驗，也與地心引力有關。謝老師說，在地球上的課本教學中，教給孩子們的是，小球的機械能等於動能加勢能，小球在單擺運動時，動能和勢能可以相互轉換，但太空中就不一樣了，小球只受到了王亞平給出的初始動能，不能擺起，因爲勢能不存在。同樣因爲上下左右的概念不存在，小球呈現的圓周運動，其實是在太空中任何一個平面上的圓周運動。

　　第三個陀螺實驗，是所有實驗中，受到重力影響最小的一個，高速旋轉的陀螺在太空受到外界其他力的干擾幾乎爲零，因此在初始狀態下，陀螺可以始終指向指定的方向，起到導航作用。

　　趙洋說，這裏麪包含了角動量守恆原理，實際應用已經有很多，例如很多通信衛星，爲保證天線對準地面，就通過陀螺高速自轉達到穩定。

　　最令趙洋驚喜的實驗是第四個水膜實驗，他說他猜到了大部分實驗，而親眼看到水膜變水球的情景令他感到很奇妙。“就像是升維，從二維水膜逐漸變成了三維水球。”

　　謝老師認爲，從表面看是水的張力問題，其實也是重力問題，太空不受重力影響，“水膜自然就HOLD住了！”謝老師說。

　　中國科學院理論物理學家李淼提到，水的受力主要是無數個水分子之間的引力，向水膜不斷注水，形成的是水球，由於張力，水的表面積有很多能量，在體積一定的情況下，會盡量使表面積最小，而球面的表面積最小。

　　第五個是水球實驗。地球上，在不同的水的深度，物體受到的壓力不同，氣泡受到的壓力上小下大，因而自然向上。太空中的氣泡在水中受力是均勻的，除非有外力干擾，氣泡會安靜地呆在水球中。

　　趙洋說，太空旅行時會用到液體燃料，瞭解氣泡在液體中的狀態，會非常有助於消除氣泡，保證燃料在管道中的順暢運行。

　　在解釋對水球進行染色時，李淼提到了擴散原理，因爲沒有重力，染料沒有固定去向，向四面八方均勻擴散。謝老師說，亞平老師希望告訴小朋友，在太空實驗中進行材料融合實驗，得到的合成材料的分子、原子分佈均勻度高於在地球上的情形，“這樣的太空材料技術今後是否能得到廣泛應用，從而爲人類製造出更多高品質合成材料，是非常有趣而有懸念的”。

　　解老師說，這些實驗當中，有關“質量和重量的區別”、“小球的機械能”、“水的張力”的大致知識，在上海初中的物理課和科學課上都會講到，但學生們學習有關F＝MA、V＝AT等公式，學會計算水的壓強等，還要到高中階段。

　　中國夢有一部分要放到太空去做

　　“小時候看到的東西會對人生有很大影響。”趙洋說，他小時候特別喜歡看有關太空的電視節目，連新聞都不放過，看過後還會反覆回味，後來，他就報考了北京航空航天大學，繼而去中科院繼續讀博士。

　　作爲航天迷、太空迷和科幻迷，趙洋稱神十升空、太空授課爲太空迷的節日，正在“過節”的他說，太空是一個非常好的實驗場所，“天然的微重力、很高的真空度以及無處不在的輻射，這三個條件都是很好的實驗條件”。

　　他說：“中國夢，有一部分是要放到太空中去做的。”

　　“歷史上經濟和科技發達的大國，全都有自己太空夢，他們或是建成了人類的第一個空間站，或是把人類送到了外星，有很多科學定律都是以他們的名字命名的，但以中國人名字命名的卻很少。未來，很多未知都會來自太空，人類要向太空要知識、要資源。”

　　李淼說，他正在參與的引力波測量實驗，就非常適合在太空做。他解釋說，萬有引力也有波，跟電磁波類似，但是還沒有被直接測量到，而僅僅間接觀測到其效應。

　　作爲理論物理學家，他還很想在太空中進一步驗證愛因斯坦的廣義相對論，用精密儀器測量時鐘是否會變快，以及陀螺運動的變化。作爲科幻作家，他甚至希望到黑洞邊上去做實驗，看看根據相對論，人會不會變得更年輕。

　　李淼預測，未來，中國會在距離地球150萬公里的第二拉格朗日點做實驗，也會利用衛星來觀測宇宙微波背景輻射，研究宇宙最深處的祕密。

　　趙洋說，真正的太空科學實驗和演示實驗是有區別的，王亞平的實驗看似非常簡單，卻“觸及了宇宙的本質”。

　　未來太空學校將開啓宇宙新文化

　　王亞平展示的牛頓第二定律讓趙洋想起了劉慈欣的短篇科幻《鄉村教師》。一位一無所有的老師在貧窮的山溝裏執著地教孩子們學習牛頓三定律。

　　劉慈欣說，他之所以在小說中選擇牛頓三定律，是因爲在牛頓之前，人們認爲天上和地下的規律是不同的，而牛頓用簡潔得不能再簡潔的三個定律，展現了從蘋果落地到天體運行的宇宙規律，儘管後來的物理學證明，它還是很淺的東西，但當人類知道了宇宙在按照相同的規律運行時，人類文明就產生了一個質的飛躍，脫離了文明的最底線。

　　在小說中，那位老師的學生，在入侵的強大外星文明面前表現出對三定律的理解，從而拯救了地球文明。

　　對於這次太空授課，作爲計算機工程師的劉慈欣最大的感觸是，在從空間站到地面之間如此複雜的系統中，維持如此高的帶寬來保證畫面清晰度，是非常不容易的。

　　但他也不無遺憾。“一個孩子問到宇航員看到的星空什麼樣，爲什麼不能讓她看一眼舷窗外的星空呢？王亞平提到90分鐘就能經歷一次日出，而授課時間將近一個小時，說不定就可以看到一次日出或日落。真的非常想透過舷窗看一眼。”

　　“這樣一個狹窄的空間，展現不出外部宇宙的廣闊。”

　　他說，阿波羅登月以後，人類離開地球的距離還很近。他希望有一天老師能在月球上講課，那一天，他希望看到地球如何在月面升起。

　　他相信，一百年以後，學生和教師都會去到太空中，太空中應該有學校，甚至有一所大學。彼時的太空是人類生存空間的一部分，有城市，有居民區，它的大學和地面有很多相似之處，太空大學的學科除了集中在太空工程和科研方面，還將開設太空文學和藝術的課程，“這種太空新文化也許將會超越技術，變爲太空人類最關注的部分”。

　　到那時，人們回望這“最原始的”第一堂課，應當是感慨萬千的。(完)

　　(來源:新華網)