余宙華

一個人要過得有趣，覺得我們所處的世界在不可思議中又能有所思議，那么必然得喚醒其內(nèi)心深處的創(chuàng)造沖動。

作家王小波寫過這樣一段話：“人都喜歡有趣。這是我一生不可動搖的信條，假如這世界上沒有有趣的事，我情愿不活。有趣是一個開放的空間，一直伸往未知的領(lǐng)域，無趣是一個封閉的空間，其中的一切我們?nèi)慷炷茉敗！?/p>

我想，牛頓在觀察蘋果下落的時候，一定滿是訝異，覺得這個現(xiàn)象十分有趣。所以，物理學(xué)一定是由那些最有趣的心靈構(gòu)造出來的。

今天，我想要為孩子們展示物理學(xué)的趣味、物理學(xué)的優(yōu)美、物理學(xué)的力量。

下午三點，教室的門哐當(dāng)一下被撞開了，聽動靜就知道是Tony。面頰通紅、滿頭大汗，毫無疑問，剛剛結(jié)束一場激烈的足球比賽。

“去衛(wèi)生間洗洗，把汗擦干，喝點水……”

Tony一邊朝衛(wèi)生間走去，一邊問：“老師，今天我們做什么啊？”

“研究乒乓球！”

“什么？”Tony 把頭從衛(wèi)生間里探出來。

“等Jerry來了，我表演給你們看！”

Tony一杯水下肚的功夫，Jerry也安靜地走了進(jìn)來。

“Jerry，Jerry，老師說今天讓我們玩乒乓球。”Tony一邊快速地動著嘴皮，一邊拉扯滿臉困惑的Jerry。

“不是玩，是研究！”洋爸糾正道。

Tony 吐了吐舌頭：“研究，太牛了！只要不是吹牛……”洋爸盯了Tony一眼，Tony自覺地說：“好吧，我閉嘴！”

洋爸拿出一個乒乓球，把它舉過頭頂，停在比桌面高半米的地方。“注意看??！”他放開手，乒乓球落了下來，碰到桌面又彈了起來，再落下去，如此反復(fù)……終于慢慢地停在了桌面上。

“看清了？”Tony和Jerry互相看了一眼，有些不以為然：“看清了?！?/p>

洋爸提出了今天的編程目標(biāo)：“你們都是編程的老手了，請你們盡快完成一個小程序，模擬這個乒乓球的運(yùn)動?！闭f完，展示了教案程序的效果：

“請看，在這個程序中的乒乓球運(yùn)動是不是和現(xiàn)實世界的乒乓球非常相似？它的運(yùn)動是重復(fù)落下、彈起、又落下?！?/p>

Tony 和 Jerry都表示贊同。

“用一個程序做出和現(xiàn)實世界同樣的效果就是模擬。模擬有什么用呢？”洋爸自言自語道：“如果你能模擬出真實世界，那么你一定是發(fā)現(xiàn)了真實世界的秘密，否則你是不可能造出一個真實世界的！所以，模擬既是發(fā)現(xiàn)，也是驗證真理的方法?！?/p>

洋爸轉(zhuǎn)頭對兩個孩子說：“你們覺得模擬乒乓球難嗎？”

Tony大大咧咧地說：“我看很簡單啊，Y坐標(biāo)的變化就可以上下運(yùn)動，下落的時候Y坐標(biāo)減小，上升的時候Y坐標(biāo)增大……”

洋爸說：“好極了，給你們10分鐘夠嗎？”

Tony：“沒問題！”

兩個孩子風(fēng)風(fēng)火火地開始寫程序了，Tony的嘴閑不?。骸袄蠋?，下落已經(jīng)完成。老師，上升也可以了?！眲傔^5分鐘，Tony就喊老師了：“老師，老師，你看看我這個行嗎？”

洋爸看了看Tony的程序，評論道：“你的乒乓球能落下來，又能彈上去。可是，為什么彈上去后就停在半空了呢？這和剛才真正的乒乓球太不一樣了?！盩ony辯解道：“要想再落下來，那還不簡單嗎？我把落下的程序再執(zhí)行一次不就可以了？”

洋爸沒有過多解釋：“那你再改進(jìn)一下吧！”

過了10分鐘，Jerry交卷了。洋爸過去仔細(xì)查看他的程序：“你的乒乓球的確能落下、上升，反復(fù)很多次，但是總覺得怪怪的，不像真實的乒乓球。我再表演給你看一下。”

說完，洋爸又把乒乓球從空中拋下，乒乓球落下彈起、落下彈起……

“你看，這個乒乓球落下的時候是不是越來越快？相反，在它彈起來的時候，越往上速度越慢，最后終于沒力氣了，又落下來了。”Jerry點點頭?！澳愕钠古仪蛏舷逻\(yùn)動的時候，速度總是不變的，所以顯得很奇怪，和真實世界不一樣！”Tony打岔：“Jerry還沒找到世界的秘密呢！哈哈！”

“你呢，你找到了嗎？”洋爸反問Tony。

“這個乒乓球程序看起來好像很容易，可是越做越復(fù)雜了！老師你看，乒乓球向下要越來越快，向上又要越來越慢，反彈的高度還要越來越低，太復(fù)雜了，搞暈了?！盩ony有點泄氣的樣子。

“一個小小的乒乓球還真挺復(fù)雜的呢。”Jerry也表示同意Tony的說法。

洋爸微笑著說：“你們知道有個人叫牛頓嗎？”

“知道！”兩個人異口同聲地說，“牛頓觀察落下的蘋果發(fā)現(xiàn)了萬有引力！”

“嗯，今天我們就學(xué)習(xí)一點點物理學(xué)：牛頓發(fā)現(xiàn)的世界秘密。牛頓第一定律：如果一個東西在運(yùn)動，沒有任何力量去干擾它，不推它也不阻攔它，那么它就會一直按照那個速度向前運(yùn)動?！?/p>

“這個定律好簡單！”Tony評論道。

“我們讓乒乓球從舞臺的上方落下，下落的速度保存在一個變量里，速度不變?！?/p>

Tony說：“這不是和Jerry做的程序一樣么？牛頓定律也沒什么了不起?。　毖蟀置济袅艘幌?，說：“牛頓還有一個定律，叫牛頓第二定律?！盩ony和Jerry異口同聲：“啊，到底有幾個牛頓定律啊？”洋爸：“我們今天就學(xué)習(xí)兩個牛頓定律，第一定律和第二定律。第二定律也很簡單，牛頓認(rèn)為如果你去推一個運(yùn)動的物體，那么它的速度就會改變。順著它的前進(jìn)方向推，那么它的速度會變快；反著它的前進(jìn)方向推，那么它的速度會變慢。你們覺得這個第二定律有道理嗎？”洋爸說完反問。

Tony ：“挺有道理的！”洋爸：“呵呵，如果我們按照牛頓的定律可以模擬出真實的乒乓球效果，我們才能確認(rèn)他說的到底有沒有道理?！盩ony ：“對對，老師說了，一定不能迷信他人！”

洋爸：“當(dāng)乒乓球下落的時候，有沒有力量去推它或者拉它呢？”Jerry：“有，地球的吸引力?！毖蟀郑骸澳敲?，這個地球的吸引力，在向什么方向拉它呢？”Tony ：“向下?！?/p>

洋爸：“OK！我們已經(jīng)有一個變量保存了向下的速度。因為地球的向下拉力，這個變量的值就會變大，對嗎？”Tony ：“這個沒問題，向下的速度變大。”

洋爸：“行了！程序?qū)懞昧耍　?/p>

Tony 和Jerry簡直不敢相信：“程序這么短！這才幾行指令啊，不會吧，老師？ 這就能模擬出真實的乒乓球效果嗎？”洋爸：“我說了也不算，是真是假，讓程序運(yùn)行一下吧！”

結(jié)果當(dāng)然令他們更加震驚，區(qū)區(qū)幾行代碼比他們堆砌的一大串指令都管用。物理學(xué)揭示了世界的秘密，讓那些千頭萬緒、雜亂無章的事物，突然變得簡單明白，盡在我們的掌控之下。

在剩下的時間里，我們又對程序做了一些深化，讓乒乓球可以反復(fù)地落下、彈起，我們還可以設(shè)定乒乓球的堅硬程度，控制乒乓球反彈高度的衰減快慢。在編程過程中，孩子們都在運(yùn)用牛頓定律。學(xué)習(xí)物理不是為了考試，而是因為它非常有用！非常強(qiáng)大！

說明：鑒于Tony和Jerry都是小學(xué)生，所以牛頓第二定律只做了定性的解釋和運(yùn)用，這樣做既考慮到孩子的理解力，也是為了讓孩子更多關(guān)注物理定律的趣味、力量，激發(fā)他們對物理學(xué)的興趣。

因為我致力于少兒創(chuàng)意編程推廣，經(jīng)常會碰到很多家長的疑問。他們問我編程到底是學(xué)什么的？有什么用？小孩兒為什么要學(xué)？

提問的不乏IT業(yè)內(nèi)人士。

我不斷地回答這樣的問題?，F(xiàn)在，我把我的想法總結(jié)一下，一并回答如下：

人類是會使用工具的生物，而所有工具發(fā)明中最了不起的是思維符號工具。

迄今，人類先后發(fā)明了三種通用智力工具，分別是自然語言（中文、英文等）、數(shù)學(xué)符號（方程、函數(shù)等）和程序語言。它們分別誕生于人類文明的三個發(fā)展階段：農(nóng)業(yè)文明時代、工業(yè)文明時代和信息技術(shù)時代。

這些符號體系極為重要，因為人類的智力成果是通過它們來表達(dá)的。

中國近代的落后就在于未能創(chuàng)立現(xiàn)代數(shù)學(xué)符號體系，所以無法掌握近代科技知識。歐洲的現(xiàn)代數(shù)學(xué)符號體系，正是從中國明末時開始建立，代表人物為笛卡爾、伽利略、牛頓、萊布尼茲等。借助明晰的數(shù)學(xué)表達(dá)符號體系，眾多未知領(lǐng)域被人類掌握，誕生了近代力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)，它們和技術(shù)相結(jié)合，徹底改造了人類的生產(chǎn)和生活方式。

幸虧近代充滿遠(yuǎn)見的中國先賢，引入了現(xiàn)代數(shù)學(xué)。

中國引入現(xiàn)代的算術(shù)教育是民國時候的事情了，在那之前，中國的算術(shù)教育基本沒有。私塾只學(xué)習(xí)文史哲，也就是自然語言符號部分。

所以才會有這樣的現(xiàn)象：今天一個中學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力遠(yuǎn)勝以前的秀才舉人。

這一點并不是說今天的孩子智商高很多，而是一種符號體系的力量。

要知道在明代，一個開方的算式用中文表達(dá)需要整整兩頁紙，而現(xiàn)代符號只是簡潔的一行！

每一種符號體系的建立，都是人類智慧跨越式的發(fā)展，是上了一個大臺階！

借助簡潔清晰的符號，小學(xué)生學(xué)習(xí)乘除法也沒有困難，而這些算術(shù)以前被認(rèn)為是非常艱深困難的。當(dāng)孩子站在新的臺階上，掌握了一種新的符號體系和它帶來的新思維方法，他就能看到更加廣闊的世界、更多的可能性。

程序語言非常簡單，難度不會超過加減乘除。這也正是程序語言堪稱“人類第三代通用智力工具”的原因。

人類未來幾十年的科技創(chuàng)新，將主要來自信息技術(shù)。而在數(shù)字時代自由航行的水手，一定要具備數(shù)字思維方式。學(xué)習(xí)程序設(shè)計語言，學(xué)會編程的思維方式，就是為了讓孩子掌握人類的第三代智力符號工具，為孩子打開通向未來的窗戶！