K娃糖豆對“物理知識”的感知（3）－Particles，Force，Field等

三個月前，K班第一次家長會，校長“突然出現”（我們不知情，是班主任安排的）。狠狠地給糖豆爹娘打了針雞血！至於如何表揚咱家糖豆同學的？此處省略80分鍾…… 最後握手道別的時候，校長笑道：“Who knows, he may be the one solving the mystery of 'Dark Matter'!"  我？這校長也有心靈感應哈，咋知道糖豆前一天才對Dark Matter發表“建設性”speech呢！

 

那是去年11月份的一天， 第一次對糖豆提起“Dark Energy”時，他非常淡定地回答說：“And there is something called Dark Matter！”我就好奇了。糖豆媽我自己才掃的盲。他從哪裏得來的消息？！就聽糖豆繼續說： “You can find them because light going near them will bend!”   “Otherwise, the light will travel in the straight line if there is nothing there!”  糖豆說是從“Particle Zoo”（一個iPad App）裏看來的：“I know that when I was 4！”小朋友的確有好記性。前一陣子當我read book，象發現新大陸般地告訴他：“Wow！ There are six different kind of Quarks！”他揚起笑臉““Yeah!  Up, down, bottom, top, charming and strange Quarks”! 他可是有將近一年沒有去玩這個app了哈！

 

處於好奇，當天晚上我還是去搜出了這個app。找到了那個“Dark Matter”。看介紹非常簡短，隻寫了這東東 “neither emits light; nor absorbs light”。哪裏就提到Light bends when near it！ （ 不過，YouTube的clip裏的確是這麽個意思）。趁著小豬泡澡高興呢，我“似乎”灰常不經意地問他：“how do you know ‘light can bend around Dark Matter’？”他嘻嘻哈哈地，但簡單明了地解釋道： “Matter has mass.  Mass has gravity.  Gravity makes light bend.”

 

兩天之後，從學校將糖豆接回家的路上，他突發感想： " THEY say ‘Dark Matter’ and ‘Dark Energy’ are two different things.  But I think they're the same!"  那啥，5歲娃居然敢懷疑科學家的話！他繼續："They （Dark Energy and Dark Matter）might be the same stuff doing opposite things.  The ‘(Dark) Matter’ pulls the matters together, the ‘(Dark) Energy is pushing space (no matter) apart!"  糖豆爸對此的評價是：“無知者無畏啊！”  當晚，我在廚房一邊準備晚餐，一邊看iMac上 “The Dark Universe” 掃盲片。突然聽到一句 "some theory puts these two together, called 'Dark Fluid'."  哈！不管人科學家說的是否和我家K娃一個概念。先將糖豆爸拖過來洗腦，然後暴打一個毛栗子！叫你說糖豆“無知”！

 

下麵說說糖豆對於常見particle的感知吧：

去年夏天，糖豆問為什麽水是H₂O, not O₂H。當時我這個理科盲和他繞啊繞的，搞得一頭霧水。（http://blog.wenxuecity.com/myblog/62002/201309/2760.html）由此，糖豆再次pick up了化學元素表。他這次主要是想學electron shell。第一次看見diagram，他小手指著electron cloud說道：“Oh!  This (electron) has magnetic energy!” 那時候，他還沒有接觸過EM呢。天曉得他從哪裏聽來的！

 

聽了啥叫“Quantum Leap”，小子不學好，哈哈大笑道：““Electron pooped out Photon, like lost energy, so electron goes down a shell level.  But when electron eat a Photon, it gains energy, so it goes up a shell level!”  （是的，糖豆同學還處於“神馬東西都和Poop，Peepee扯上關係的tender age。）

 

當我告訴他“Photons don’t have mass, they are not considered as matters.”，他的第一反應是：“Then how about x-ray?” 小同學還沒有學過Electron－Magnetic Spectrum 的知識呢。 咋就將visible和invisible的light都歸類了呢。問他怎麽想出這個問題的，他聳聳肩：“It just popped into my brain！”

 

一周後，終於讓糖豆看了EM的掃盲片。裏麵提及了Frequency，wavelength等等，正好和他自學的Trig function中的graphing關聯起來。當時一看見最簡單的那種sine function’s graph，amplitude, frequency和phase的關係。小朋友立馬說：“increasing frequency will affect the period！—— It decreases the period.” 然後說：“The higher the frequency, the more dangerous that EM wave is!  Such as Gamma Ray.” 現在真的知道了為什麽理論物理學家必須要有好的數學功底，或必須要有一個數學超強的老婆（看Einstein傳有感！嗬嗬嗬）

 

也還是去年底的時候。我問他：“哪個 particle responsible for the Electromagnetic Force?”  他頭也沒抬：“Electron”！但，馬上，他將注意力從iPad上移開了，燦爛的笑臉，眼睛亮亮地糾正自己：“Oh!  Not electron!  It is photon!”  天曉得啊！我這是剛從物理書裏5秒鍾前才批發來的知識啊，原本想抖一抖的…… 不久，提起CERN發現了Higgs Boson。 我問他知不知道什麽是Higgs Boson，他樂：“Yeah!  That Boson is giving Higgs Field!”  說實話，我真想知道他是如何搞清楚 “Field” 和“Particles”，還有“force”的關係的。

 

昨晚，糖豆在看“Who was Einstein”的書。裏麵提起Einstein在Teen的時候就發表了第一篇學術論文：推翻了過去Scientists認為的Space裏有Ether的理論。Einstein認為“Empty Space is Empty”。他問我：“Is that true？”我真不敢瞎說，隻能說：“還是個unknown吧。Einstein也有那個時代的limitation，technology一直在發展的……”還沒等我說完呢，他笑著說：“Yeah！Otherwise it would be ‘Einstein Boson’， Not ‘Higgs Boson’了！”（Higgs Boson可能fill了Space，它的Field給了Matters Mass。）至於Mass 和Weight之間的關係，糖豆同學在“小時候”已經搞得很清楚了。