“度·量”展厅以“度与量——标定了世界”为主题。
当我们去描述一个物理世界,学着数学家说“1+1=2”的时候,那么一定是错误的,因为没有明确单位。物理世界,一定是一个单位的世界,也就是说一个数字有度,但是没有量。
自伽利略时代以来,自然科学都是建立在计算以及定量的实验观测上,而测量和数值计算背后最基本就是计量单位。单位是抽象数值和物理量之间的桥梁,国际度量组织定义了7个基本单位以及由7个基本单位组合导出的其它单位,科学家利用它们去探究其中体现的思想和技术,去了解物理规律,用它们去演绎去描述这个复杂的世界,符号或数字+单位,成为物理学最重要的物理语言,是人类描述和定义世间万物的标尺。
同时,科学家们不断的发明新的技术,研究新的测量的方式,越来越快、越来越小、越来越远、越来越高的测量结果,成为各个行业和领域应用的基础,并在测量技术的支持下,尝试在不同的条件下进行探索,更定量的去研究物质属性的变化。物理量的描述要同时用数字和单位来描述,否则不能产生任何物理意义。
这个展厅是从物质的信息性角度来诠释测量技术的发展,并且从定量实验的角度去探索物质有趣的现象与属性,在帮助青少年建立用数与量描绘复杂世界的思维习惯的同时理解各类测量方式背后的思维智慧。展厅从“量化世界”、“测量的智慧”、“ 变量下的物质”3 个主题进行展开,包含1个展教空间和50套展品展项,内容涉及长度、时间等数十个知识点。
设计概述:物理学的进步在很大程度上归功于它使用了定量的模型,定量的模型可给出精准的语言,物理量就是定量模型的标准化语言。
本主题展区围绕“物理量是物理世界的一种语言”,旨在让观众了了解基本物理量与导出物理量,及其相应的单位。其中基本物理量包含长度、质量和时间等,导出物理量包含密度、容积、速度、力、功和电量等。
设计概述:在物理中,当我们描述一个物质的属性时,往往需要限定一定的条件,如,水的沸点是 100℃,其前提条件是在一个标准大气压下;又如,水的密度1000kg/m3,是在一个大气压下、4℃环境中测得。所以当物理量的度发生变化,系统的性质也会随量的变化而发生变化,物体呈现另一种性质。因此,科学家在测量某一物质性质时,需要设计不同的环境变量,用来探查物质在不同条件中的性质变化。
本区围绕“影响物质属性的重要条件”,主要讲述物质性质与环境变量的关系,展示物质在不同环境下性质的变化,以及科学家在探查物体时,利用精准的控制及测量手段创造特殊实验环境,如:高压环境、高温环境等。
设计概述:物理量是人类研究物质世界的基石,促进人类不断的认知物质世界的本质。为了将物理量定义得更为精准,人类从未停止过探索的步伐,在探索和发现的过程中,逐渐形成了智慧的测量方法,创造出更加智慧的测量工具,这些智慧的结晶,对人类社会产生了深远而又巨大的影响。
该主题展区以此为出发点进行设计,旨在向公众展示人类在测量方面产生的奇思妙想的智慧,如,埃拉托色尼测地球周长、多普勒效应测速度,通过多样化的展示形式,引导公众体验测量的精巧,探究测量的方法,感悟测量的智慧。