NCERT 11年级物理第1章物理世界解答

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问题 1.1

一些关于科学本质最深刻的论述来自阿尔伯特·爱因斯坦，他是有史以来最伟大的科学家之一。你认为爱因斯坦说“关于世界最不可理解的事情是，它是可以理解的”是什么意思？

答案

整个物理世界极其复杂。生物世界本身就很复杂。此外，空间、时间和质量的尺度在数量级上存在巨大差异。尽管如此，几乎所有的物理现象都可以用极少数的基本定律来描述。从这个角度来看，爱因斯坦的说法是完全可以理解的。

问题 1.2

“每一个伟大的物理理论都始于异端邪说，终于陈词滥调。”请从科学史中举一些例子来证明这一精辟言论的正确性。

答案

光沿直线传播，是日常生活中常见的观察。当惠更斯首次提出他的波动理论时，它与传统观念相悖。但一旦波动理论成功地用于解释反射、折射等现象，它很快就成了定论。当发现光电效应时，我们得出结论，光具有双重特性，光的波动理论无法解释这一现象。它既可以像波一样作用，也可以像粒子一样作用。我们可以在科学史上想到更多类似的例子。

问题 1.3

“政治是可能性的艺术。”同样地，“科学是可解的艺术。”解释这句关于科学本质与实践的美丽格言。

答案

科学是对观察的系统性研究。科学家通过耐心分析这些观察，推导出一些定律。例如，第谷·布拉赫观察行星运动二十年。开普勒的三大著名行星运动定律就是从这大量的观察数据中发展出来的。政治是可能性的艺术，正如科学是可解的艺术一样。

问题 1.4

尽管印度现在拥有庞大且迅速扩张的科技基础，但距离实现其成为世界科学领导者的潜力还有很长的路要走。请列举一些你认为阻碍了印度科学进步的重要因素。

答案

以下列表包括了一些限制印度科学进步的重要因素：

1. 缺乏高质量科学研究的设施和资源。
2. 科学教学需要有适当的重点和方向。根据我们的需要，它需要不同的指导。
3. 与行政人员相比，科学家的薪酬和其他福利较差。印度社会充满了迷信，非常传统。农村地区几乎没有科学教育，这使得大部分人口无法从科技进步中受益。因此，他们需要很长时间才能吸收新的科学趋势。
4. 研究人员和实业家之间没有协调。尖端科技的真正使用者是实业家。国内企业对印度的科学实力缺乏信心。

问题 1.5

没有物理学家“见过”电子。然而，所有物理学家都相信电子的存在。一个聪明但迷信的人以此类比，论证说“鬼魂”是存在的，尽管没有人“见过”。你将如何反驳他的论点？

答案

许多依赖于电子存在的现象已经在日常生活中被预测和证实。认为鬼魂存在但看不见的想法无法解释任何事情。因此，很明显，将这两种情况进行比较是没有道理的。

问题 1.6

在日本某个沿海地区发现的螃蟹壳似乎大多与传说中的武士脸相似。下面给出了对这一观察事实的两种解释。你认为哪一种是科学解释？

1. 几个世纪前，一场悲惨的海难淹死了一位年轻的武士。为了向他的英勇致敬，大自然通过其神秘的方式，将他的脸印在该地区的螃蟹壳上，使其永垂不朽。
2. 海难发生后，该地区的渔民为了向他们逝去的英雄表示敬意，会放生任何偶然捕获到的形状像武士脸的螃蟹壳。因此，这种特定形状的螃蟹壳得以更长久地存活下来，久而久之，这种形状通过基因得以遗传。这是人工选择进化的一个例子。

[注：这个有趣的例子取自卡尔·萨根的《宇宙》，它强调了一个事实，即许多初看起来“超自然”的奇怪和无法解释的事实，实际上往往有简单的科学解释。试着想出其他类似的例子。]

答案

解释(b.)是正确的。这是对所观察事实的科学解释，因为它有“人工选择进化”这一科学理论的支持。

问题 1.7

两个多世纪前，英格兰和西欧的工业革命是由一些关键的科学技术进步引发的。这些进步是什么？

答案

现代科学的发展与工业革命密切相关。研究对现代科学发展的另一个重要贡献是，当它被用来解决工业问题时，获得了公众的关注和支持。

以下是一些重大的发现及其应用：

1. 工业革命期间科技的一大进步是蒸汽机，它是通过应用热力学和热学原理创造出来的。
2. 电的发现和应用促进了电动机和发电机的发明。同样，对重力的研究引发了对运动的兴趣，这反过来又催生了火炮和其他武器的创造。这项技术赋予了西方国家力量，使它们能够统治世界其他地区。
3. 炸药的发现对矿产勘探和军队都有益处。

这些只是促使英格兰和欧洲在全球占据显赫地位的众多技术进步中的一部分。

问题 1.8

人们常说，世界现在正经历着第二次工业革命，它将像第一次工业革命一样从根本上改变社会。列出一些导致这场革命的关键当代科技领域。

答案

由于一些重要的现代科技领域，一场新的工业革命目前正在发生，并预计很快就会到来，这些领域包括：

1. 人工智能
2. 超高速计算机。
3. 生物技术
4. 室温超导材料的开发。
5. 电子学、信息技术、纳米技术和空间科学等领域取得了进展。

问题 1.9

根据你对二十二世纪科技的推测，写一篇约1000字的小说。

答案

到2220年，人类将能够建造虫洞，从而可以前往遥远的宇宙地点。我们已经在地球外建立了人类社区，并将与外星生命接触。随着量子物理学的发展，我们将能够更深入地理解我们宇宙和存在的真正本质。我们的技术所产生的污染将不会损害地球。人类和人工智能之间可能会偶尔发生冲突。

问题 1.10

尝试阐述你对科学实践的“道德”观点。想象一下，你偶然发现了一项具有重大科学价值，但肯定只会对人类社会产生危险后果的发现。如果存在这样的两难困境，你将如何解决？

答案

科学专家追求真理。每一项新的科学发现都揭示了宇宙的一个基本事实。任何发现，无论对人类有害还是有益，都必须公之于众。

但即便如此，我们也不能忽视其影响。在公布之前，我们必须首先确定它会带来多大的好处或坏处。假设我们知道某项发现只会对公众造成伤害。在这种情况下，最好对其他人保密，以保护从事这项研究的研究人员和科学家。这样，这项发现从长远来看可能对文化有益，而不会在当时彻底摧毁它们。

问题 1.11

科学，像任何知识一样，可以用于好的或坏的目的，这取决于使用者。下面列出了一些科学的应用。请就某项特定应用是好是坏，还是无法明确分类，阐述你的观点。

1. 为遏制并最终从人群中根除天花而进行的大规模疫苗接种。（这在印度已经成功实现）。
2. 利用电视消除文盲以及进行新闻和思想的大众传播。
3. 产前性别鉴定
4. 利用计算机提高工作效率
5. 将人造卫星送入地球轨道
6. 核武器的发展
7. 开发新的、强大的化学和生物战技术）。
8. 饮用水净化
9. 整形手术
10. 克隆

答案

1. 好的。广泛的免疫接种帮助地球上消灭了可怕的疾病。
2. 好的。电视是大众传播和娱乐的有力工具，也有助于扫盲运动。
3. 坏的。产前性别鉴定被认为是负面的，因为它会导致在胎儿是女性时进行堕胎的做法。
4. 好的。使用计算机可以提高生产力。
5. 好的。人造卫星有助于国际通信。
6. 坏的。如果核武器使用不当，人类可能会被彻底摧毁。
7. 坏的。这些方法可能被滥用于负面目的。
8. 好的。净化后的水可以改善人们的健康。
9. 不好不坏。整形手术有助于为有需要的人去除某种畸形，因此不能简单地归类为好或坏。
10. 坏的。克隆有可能扰乱人类社会的传统家庭结构。

问题 1.12

印度在数学、天文学、语言学、逻辑学和伦理学方面有着悠久而不间断的卓越学术传统。然而，与此并行的是，我们社会中盛行着一些迷信和蒙昧主义的态度和做法，不幸的是，即使在今天，在许多受过教育的人中也依然存在。你将如何利用你的科学知识来制定策略以对抗这些态度？

答案

应利用互联网、报纸、电视和广播等大众媒体，传播对日常事件的科学解释。向公众传播科学知识非常重要，这样他们才能理解现象的真正起源，从而消除迷信观念。

问题 1.13

尽管法律赋予印度女性平等的地位，但许多人对女性的内在天性、能力和智力持有不科学的观点，并在实践中给予她们次要的地位和角色。请用科学论据，并引用科学和其他领域的伟大女性的例子来驳斥这种观点；并说服自己和他人，在给予平等机会的情况下，女性与男性是平等的。

答案

在劳动、智力和决策方面，男女之间没有显著差异。男性和女性的体格和情感主要由天性决定。产前和产后饮食的营养价值极大地有助于人体的成长。如果给予男女平等的机会，女性的头脑和身体将和男性一样有效。在各个领域取得成功的杰出女性不胜枚举。例如：

→居里夫人

→英迪拉·甘地

→弗洛伦斯·南丁格尔

→玛格丽特·撒切尔

→特蕾莎修女

→萨罗吉尼·奈都

→卡尔帕娜·乔拉

她们来自科学和社会学等不同领域，都因其对人类的贡献而闻名。鉴于女性在国家生活的各个方面都做出了贡献，她们对社会的重要性与男性一样。

问题 1.14

“物理方程的美比它们与实验相符更重要。”伟大的英国物理学家P. A. M. 狄拉克持有这一观点。请评论这一说法。在本书中找出一些让你觉得很美的方程和结果。

答案

狄拉克的假设是正确的。那些包含完整理论并经得起实验结果检验的方程，本质上易于理解、简洁且对称，这使得它们真正美丽。一些优美方程的例子包括：E = mc²，E = hv，F = mg，以及 P.E = mgh。