□文·圖/張軍

觀察在日常生活中的應(yīng)用也很廣泛。上街買肉，我們會(huì)看看顏色、聞聞氣味；挑選西瓜，我們不但看色澤，還會(huì)用手彈一彈，聽(tīng)聽(tīng)聲音；要是買瓜子，我們還會(huì)嘗幾個(gè)。學(xué)習(xí)物理的過(guò)程中，如果你能有意識(shí)地不斷訓(xùn)練、提升觀察能力（圖1），你的思維能力、生活品質(zhì)也一定會(huì)跟著提升。

圖1 供圖/視覺(jué)中國(guó)

不易“觀察”的現(xiàn)象，可以進(jìn)行轉(zhuǎn)化

有些現(xiàn)象不太明顯，或者難以量化，我們需要對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)化（轉(zhuǎn)換）。比如音叉的振動(dòng)難以觀察，但音叉激起水花的現(xiàn)象可以被看到，這是視覺(jué)轉(zhuǎn)化；繃緊的紙面接觸到音叉會(huì)發(fā)出聲音，可以被聽(tīng)到，這是聽(tīng)覺(jué)轉(zhuǎn)化；手指甲觸碰振動(dòng)的叉股會(huì)有麻麻的感覺(jué)，可以被肢體感受，這是觸覺(jué)轉(zhuǎn)化。

初中物理學(xué)習(xí)中經(jīng)常用到轉(zhuǎn)化的方法。隨著液體密度的增大、深度的增大，液體內(nèi)部的壓強(qiáng)也會(huì)增大，但是這種壓強(qiáng)變化是看不見(jiàn)的，我們就通過(guò)壓強(qiáng)計(jì)將其轉(zhuǎn)化為U 形管兩側(cè)液面的高度差的變化。力是看不見(jiàn)的，但是我們可以通過(guò)力的作用效果來(lái)“觀察”它。電流是看不見(jiàn)的，但是我們可以通過(guò)電流的效應(yīng)來(lái)“觀察”它。探究影響動(dòng)能大小的因素、探究影響重力勢(shì)能大小的因素、探究橡皮筋的彈性勢(shì)能大小等，我們都可以使用轉(zhuǎn)化法。

圖2

圖3

如果兩個(gè)物體的固有頻率一致，當(dāng)其中一個(gè)物體振動(dòng)時(shí)，另一個(gè)物體也會(huì)隨之振動(dòng)，這就是共振。準(zhǔn)備幾個(gè)差不多大小的紅酒杯，取其中一個(gè)，用手蘸水摩擦杯口，讓其振動(dòng)發(fā)聲。另外幾個(gè)杯子中，與發(fā)聲杯子固有頻率一致的杯子也將振動(dòng)，但是我們的感官難以察覺(jué)?？梢栽谀菐讉€(gè)杯子的杯沿上各放一小截吸管，當(dāng)杯子共振時(shí)，吸管就會(huì)動(dòng)起來(lái)（圖2）。張老師的實(shí)驗(yàn)室里有兩個(gè)金屬做成的敲擊樂(lè)器，找到兩個(gè)標(biāo)記同樣音調(diào)的金屬片，敲擊其中一個(gè)，用手指可以感受到另一個(gè)金屬片也同時(shí)在振動(dòng)（圖3）。

觀察者的背景知識(shí)不同，所見(jiàn)內(nèi)容也有差別

能觀察到什么，還與觀察者的成長(zhǎng)經(jīng)歷有關(guān)。

看過(guò)電影《唐人街探案3》的同學(xué)想必還有印象，秦風(fēng)剛到日本成田機(jī)場(chǎng)，觀察周邊環(huán)境時(shí)作出了一番判斷：“9 點(diǎn)鐘方向的男子手拿的報(bào)紙是3 天前的；10 點(diǎn)鐘方向的清潔工衣服明顯不合體；2 點(diǎn)鐘方向的那兩個(gè)人看似在等人，注意力卻一直在我們……”這是一個(gè)訓(xùn)練有素的偵探所應(yīng)該具備的觀察能力。

人的大腦是基因和后天環(huán)境共同塑造的，有什么樣的經(jīng)歷就有什么樣的大腦，有什么樣的大腦就有什么樣的思維特征。同樣是欣賞名畫《蒙娜麗莎》，有人看到西方經(jīng)典繪畫崇尚寫實(shí)的特點(diǎn)；有人關(guān)注神秘的微笑；也有人認(rèn)為畫中的模特是一位“三高”女士，因?yàn)樗p眼內(nèi)眥有黃斑瘤，雙手上有一些皮下脂肪瘤的痕跡。

唐朝時(shí)，洛陽(yáng)某寺廟有一幅色彩鮮艷的壁畫，畫上一群樂(lè)工正在聚精會(huì)神地演奏樂(lè)曲。有一次王維看到了，說(shuō)：“哎呀，這演奏的是《霓裳羽衣曲》第三節(jié)的第一拍啊?！焙芸欤腥苏?qǐng)一隊(duì)樂(lè)工來(lái)演奏《霓裳羽衣曲》，當(dāng)演奏到第三節(jié)第一拍時(shí)，讓樂(lè)工停止演奏，保持姿勢(shì)別動(dòng)，然后對(duì)照。樂(lè)工們的手和口在樂(lè)器上的方位、動(dòng)作姿勢(shì)，果然和壁畫上畫的完全一樣。這就是“王維觀畫”的故事，足見(jiàn)王維在音樂(lè)和繪畫方面均有豐富的背景知識(shí)。

圖6

事實(shí)上，一些特殊的職業(yè)，如特工人員、刑偵人員、安保人員，對(duì)觀察力也是有嚴(yán)苛要求的。他們對(duì)周邊人員的著裝、言語(yǔ)、行為特征與職業(yè)的匹配度、與環(huán)境的匹配度，需要有敏銳的感知并進(jìn)行快速判斷、決策。在影視作品中，與此相關(guān)的情節(jié)經(jīng)常出現(xiàn)。所以說(shuō)，物理是一門基礎(chǔ)學(xué)科，其訓(xùn)練出的觀察能力會(huì)成為很多職業(yè)的基本素養(yǎng)，比如考古、繪畫、文創(chuàng)設(shè)計(jì)，等等。

動(dòng)手試一試，感受一下自己的觀察力

我們從江蘇鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社出版的八年級(jí)上冊(cè)物理教材的引言中，挑出兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，簡(jiǎn)單拓展一下，同學(xué)們可以在家動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，感受一下自己的觀察力。

第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，哪支蠟燭先滅（圖4）？

實(shí)驗(yàn)之前，我們可以先猜一下結(jié)果。物理學(xué)科中的“猜想”可不是胡思亂想，必須基于一定的證據(jù)——理論推測(cè)或者經(jīng)驗(yàn)支持。有的同學(xué)猜測(cè)是短蠟燭先滅，因?yàn)槿紵a(chǎn)生的二氧化碳體積越來(lái)越多，把蠟燭火焰“淹沒(méi)”了；也有的同學(xué)猜測(cè)是長(zhǎng)蠟燭先滅，因?yàn)樯厦娴难鯕庥猛炅恕?/p>

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，你能觀察到幾個(gè)變量？容器的高度、容器的橫截面積、容器的形狀、蠟燭的高度、火焰的大小、玻璃罩與底板的密封程度都是變量，理論上可以產(chǎn)生無(wú)數(shù)個(gè)變量組合。告訴大家，在不同的條件下，會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)蠟燭先熄滅、短蠟燭先熄滅、長(zhǎng)短蠟燭一起熄滅3 種情況。我們可以取幾只長(zhǎng)短不一的蠟燭同時(shí)點(diǎn)燃，扣在玻璃鐘罩下，觀察一下它們熄滅的先后順序（圖5）。

第二個(gè)實(shí)驗(yàn)，透過(guò)盛水的玻璃杯看書本上的字（圖6）。

圖7

這個(gè)“看”字的學(xué)問(wèn)可多了。可以讓字離水杯近一些或遠(yuǎn)一些，改變距離觀察；可以讓水杯在左、右方向移動(dòng)，在動(dòng)態(tài)中觀察；可以將視線往下移或者移到水面上方，換不同角度觀察；可以在水中加些鹽或糖，改變了材料再觀察。你能分辨出觀察的現(xiàn)象發(fā)生了哪些變化嗎？

我們還可以讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更豐富一些。找一只球形魚缸裝上水，與裝水的玻璃杯放在一起對(duì)比。將容器后面的皮尺拉直，透過(guò)玻璃杯和魚缸觀察到的現(xiàn)象有何不同？讓皮尺靠近一些或遠(yuǎn)一些，看到的現(xiàn)象有何變化？你還可以做哪些變化（圖7）？

訓(xùn)練觀察能力不復(fù)雜，折紙飛機(jī)就可以。紙飛機(jī)的形狀、重心分布、初始飛行狀態(tài)、空氣流動(dòng)情況等，只要有一個(gè)變量發(fā)生微小變化，紙飛機(jī)的飛行狀態(tài)就會(huì)發(fā)生難以想象的變化（圖8）。你很難發(fā)現(xiàn)兩只飛行軌跡完全相同的紙飛機(jī)，是不是？同一只紙飛機(jī)也飛不出兩次完全相同的軌跡。

隨著學(xué)習(xí)的深入，我們將發(fā)現(xiàn)，科學(xué)探究中的觀察需要對(duì)被研究對(duì)象進(jìn)行積極的干預(yù)，處理好主要因素、次要因素、偶然因素的關(guān)系，采用控制變量、等效替代、轉(zhuǎn)化、理想實(shí)驗(yàn)、建立模型等多種科學(xué)方法，進(jìn)行聯(lián)想、問(wèn)題轉(zhuǎn)換、概括、歸納等分析手段，從而更好地形成概念、發(fā)現(xiàn)新事物、總結(jié)規(guī)律、檢驗(yàn)理論、揭示本質(zhì)。

巴甫洛夫在研究院門口的石碑上刻下了“觀察、觀察、再觀察”的名句，以此來(lái)強(qiáng)調(diào)觀察對(duì)于研究工作的重要性。達(dá)爾文也曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“我沒(méi)有突出的理解力，也沒(méi)有過(guò)人的機(jī)智，只是在覺(jué)察那些稍縱即逝的事物并對(duì)它們進(jìn)行精細(xì)觀察的能力上，我可能是中上之人?！?/p>

隨著技術(shù)條件的不斷進(jìn)步，人類觀察的廣度、深度、精度還會(huì)不斷推進(jìn)，收集的數(shù)據(jù)會(huì)更翔實(shí)，處理數(shù)據(jù)的手段會(huì)更豐富，得出結(jié)論的能力也會(huì)更高。

像科學(xué)家一樣觀察，像心理學(xué)家一樣觀察，像數(shù)學(xué)家一樣觀察，像美學(xué)家一樣觀察……成為一個(gè)好的探究者，從做一個(gè)好的觀察者開(kāi)始。