Professoren der bringer fysik til live

Over fire årtier på MIT fik Walter Lewin studerende til at blive begejstrede for fysik. Nu når hans forelæsninger millioner af studerende rundt om i verden. Ved

• Jennifer Chu arkiv side

21. februar 2012

I de sidste fire minutter har Walter Lewin arbejdet ved tavlen, opsat på at formidle et punkt – eller rettere, en række små, hurtige punkter, så tæt på hinanden, at de ligner en perforering. Den 76-årige professor emeritus i fysik demonstrerer et mærkeligt fænomen, selv om emnet ikke er Newtons love eller Maxwells ligninger, men noget, der uden tvivl er mere forvirrende.

Tanken er, at kridtet ikke skal være for kort, instruerer Lewin sin elev. Du skal skubbe på brættet, og hvis du ikke skubber for hårdt, springer det. Hvis du går lidt hurtigere, så er du i gang.

Eleven tager endnu et bogstaveligt stik i tavlen og forsøger at efterligne den hurtige bane af prikker, som Lewin er kendt for at tegne tilsyneladende ubesværet med et håndtag, hvilket producerer en lyd, der ligner en lille maskingeværild.

Hvordan han tegner disse stiplede linjer er et spørgsmål, Lewin modtager regelmæssigt fra fans over hele verden. Hvert år finder næsten to millioner mennesker den spidshårede professor gennem YouTube, iTunes U og MIT's OpenCourseWare - ikke kun skitserer ligninger, men svinger fra et pendul, ryger håndfulde cigaretter ad gangen eller hopper fra et skrivebord med en gallon af æblejuice, alt sammen for at bevise fysikkens principper.

Se videoer af Walter Lewin, der underviser, tegner stiplede linjer og holder sit sidste MIT-foredrag her.

I 43 år underviste Lewin så mange som 600 studerende et semester i MITs tre indledende fysikkurser - 8.01, 8.02 og 8.03 - og fik konsekvent rosende anmeldelser. I 1999 begyndte instituttet at videooptage de 94 forelæsninger fra de tre kurser, og i 2004 begyndte OpenCourseWare at poste videoerne, som kunne ses gratis af alle med internetforbindelse. Forelæsningerne spredte sig snart til YouTube, iTunes U og Academic Earth, og i 2007 New York Times fangede trafikken og profilerede fysikprofessoren i et forsideindslag som en international webstjerne.

Indbakken til en webstjerne

Siden hans videoer gik online, har Lewin modtaget tusindvis af breve og e-mails fra beundrere overalt på internettet, inklusive Bill Gates, som har set hans foredrag - mange mere end én gang. Jeg havde nogle gode lærere, da jeg var barn, men jeg ville ønske, at der havde været flere som Lewin, skriver Gates i en anmeldelse af Lewins nye bog, For kærligheden til fysik: Fra regnbuens ende til kanten af ​​tid – en rejse gennem fysikkens vidundere .

Hver dag ankommer to til tre dusin e-mails i Lewins indbakke, mange fra fans med fysikrelaterede spørgsmål. Oftest skriver folk for at takke ham for at have ændret deres syn på fysik - og verden. Lewin gør meget ud af at besvare hver e-mail. Han takker sine onlinestuderende og giver grundige forklaringer til fysikspørgsmål tilbage, ofte inden for få minutter efter at have modtaget dem. Han er hurtig til at komme med forslag til supplerende materialer, og engang sendte han endda 18 fysikbøger som svar på en bøn fra en dreng, der kom fra en fattig familie og kæmpede med en hørenedsættelse. Drengen havde set Lewins videoer og fortalte professoren, at de ændrede hans liv, og at han fiskede bøger ud af skraldespanden for at hjælpe ham i hans søgen efter at blive læge. Du fik mig til at elske fysik, skrev han. Jeg tror nu, jeg har en chance i livet.

På sin personlige computer opbevarer Lewin en særlig fil med e-mails, som har haft særlig betydning for ham gennem årene. Dokumentet er mere end 700 sider langt, men det repræsenterer kun et lille udsnit, siger han, af den fanmail, han har modtaget.

Nogle mennesker håber at møde Lewin en dag, og mange tager turen til MIT i håb om at møde ham personligt. Engang tog han imod en invitation til at besøge en beundrer i Seattle. Steve Johnson, dengang en flådeteknisk chef hos Boeing, tilbød professoren en gratis tur på selskabets 767 flysimulator.

Johnson husker: Min yndlingsdel af flyveturen var, da han råbte: 'Steven, det er umuligt! Jeg mærker fornemmelsen af ​​acceleration, men jeg ved, at denne simulator ikke bevæger sig.’ Alt, hvad jeg skulle gøre, var at give en forklaring én gang … et tegn på, at han var en genial elev.

Mens Johnson havde den sjældne mulighed for at møde professoren på hans hjemmebane, er andre seere tilfredse med blot at se ham på nettet. En 13-årig pige fra Chennai, Indien, afspejlede manges følelser i en e-mail til Lewin i 2006: Jeg føler mig ikke 'udeladt', fordi jeg ikke er på en af ​​de bedste skoler. 'Den bedste' af lærere er i mit hjem.

Forbindelse af prikkerne

Når fans spørger om hemmeligheden bag hans stiplede linjer, inviterer Lewin dem simpelthen til sit klasseværelse til en personlig demonstration - den eneste sikre måde at få budskabet igennem. Faktisk hævder han, at han kan lære tricket til enhver på fem minutter eller mindre.

Tilbage på sit kontor henter han kridtet fra sin elev.

Kan jeg prøve det og se, hvad jeg gør anderledes? spørger Lewin. Du skal mærke det i fingrene og lade det ligesom hoppe af brættet.

Efter at Lewin har demonstreret, tager eleven modvilligt kridtet tilbage. Hvad hvis hun aldrig får det? Hvad hvis kridtet nægter at hoppe? Men han presser på og opmuntrer hende til at prøve igen. Efter næsten fem minutter springer kridtet.

Eleven – denne skribent – ​​må indrømme, at det første spring næsten var spændende, som et skud espresso eller glæde. Den indsats, Lewin lagde i at demonstrere og forklare, var måske ude af proportion til øvelsens trivialitet, men for ham er udbyttet - det elektriske øjeblik af forståelse - det værd.

Lewin har brugt den samme energi og indsats på at undervise i fysik med det formål at indgyde en visceral, langvarig forståelse hos sine elever. I sin sidste forelæsning 8.01 fortalte han dem ofte, at selvom de højst sandsynligt ville glemme Keplers tredje lov (selvom han håbede ikke før den afsluttende eksamen), ville de nok huske, at fysik kan være meget spændende og smukt … hvis bare du har lært at se det og værdsætte skønheden.

At se lektioner

Walter H. G. Lewin blev født 29. januar 1936 i Holland og voksede op midt i omvæltningen af ​​Anden Verdenskrig. I 1940 tog Tyskland kontrol over Holland og deporterede hobevis af hollandske statsborgere til koncentrationslejre. Mange af Lewins slægtninge blev fanget og sendt til gaskamrene, et faktum, han stadig har svært ved at overveje. I sin bog bemærker han, at hans far, som var jøde, stod over for stigende restriktioner i hænderne på nazisterne - han blev forbudt fra offentlig transport, offentlige parker og endda hans yndlingsrestauranter. Kirkegården var et af de få steder, han fik lov til at besøge. En dag, husker Lewin, forsvandt hans far simpelthen for at beskytte sin familie mod yderligere granskning af nazisterne.

Walter Sr. vendte tilbage i 1944, og familien fortsatte med at drive den lille skole, hans forældre havde startet før krigen. Skolen tilbød maskinskrivning og stenografi, og da han gik på college hjalp Lewin til som instruktør.

Det var dog kunsten, der først udløste hans kærlighed til at undervise. Han absorberede tidligt en påskønnelse af kunst fra sine forældre, som ejede en omfattende samling af malerier. (En af hans favoritter var et portræt af hans far, der nu hænger over hans pejs i Cambridge. Det er hans briller, der virkelig skiller sig ud: tykke, sorte, med omrids af usynlige øjne, de følger dig rundt i lokalet, mens hans venstre øjenbryn buer spørgende hen over rammen, skriver Lewin i sin bog. Det var hele hans personlighed: gennemtrængende.)

Fysikken virker! Walter Lewin forbereder sit publikum til en demonstration, han er ved at udføre i sin sidste fysikforelæsning på MIT.

Lewin husker, at han holdt sit første foredrag for sine gymnasiekammerater, da han var 15: en præsentation om Vincent van Gogh, som han holdt til en klasseopgave. Det må have været forfærdeligt, husker han, for i den alder så jeg bare på kunst, ikke så kunst.

Han ville senere drage denne sondring – se versus at se – i sine fysikforelæsninger og opfordre eleverne til virkelig at se, for eksempel, at fysik forklarer rækkefølgen af ​​farver i en regnbue.

Alle mine elever ved, at rød er på ydersiden, og blå er på indersiden, og at den sekundære bue er omvendt, siger Lewin. Og hver gang de ser en regnbue, vil de tjekke det, for jeg har lært dem at se.

Vejen til foredragssalen

I 1965 opnåede Lewin en PhD i kernefysik ved Delft University of Technology, hvor han underviste om dagen og udførte forskning om natten. Han fulgte en ubarmhjertig 80 timer om ugen tidsplan for at slå tre fluer med ét smæk: Ved at undervise i fem år var han i stand til at betale sine lån tilbage, undgå at tjene i hæren og fuldføre sin grad.

Efter endt uddannelse modtog Lewin en central invitation fra Bruno Rossi, en pioner inden for røntgen-astronomi, til at komme til MIT og arbejde i det nye område. Da han først var på campus, sluttede han sig til et team af forskere, der analyserede data fra vejrballoner for røntgenkilder - beviser for fjerne galakser. Seks måneder efter at han satte foden på campus, tilbød MIT Lewin en fakultetsstilling, og som han kan lide at sige, forlod han aldrig.

Lewin dykkede entusiastisk ind i røntgenastronomi på instituttet. I 1972 orkestrerede han opsendelsen af ​​verdens største vejrballon i Australien og sendte et røntgenteleskop til en højde på omkring 45.000 meter for at måle højenergi røntgenstråler fra det ydre rum. Kort efter at han kom til fakultetet, tog Lewin også på de tre kernekurser i fysik og holdt foredrag for hundredvis af studerende i MITs største forelæsningssal, 26-100. Med sit flyvende hår og forkærlighed for store, farverige nåle var han først en kuriosum og siden en evig favorit blandt studerende, som deltog i Lewins forelæsninger hovedsageligt for hans omfattende og tilsyneladende off-the-manchet demonstrationer.

Ved en given klasse fandt eleverne professoren balancerende på en stige, mens han sugede fra et fem meter langt sugerør for at demonstrere hydrostatisk tryk; eller raket over scenen på en trehjulet cykel drevet af en ildslukker; eller legende at slå en elev med et skind af kattepels for at skabe en elektrisk ladning.

Disse klasser kan have haft en følelse af lethed og improvisation, men Lewin gjorde sig stor umage med at samle hver forelæsning. Han sørgede for at lægge et fundament og give kontekst, der kombinerede ligninger og demonstrationer. Hver forelæsning var tempoet på en måde, der minder om teater, komplet med en opbygning, klimaks og afsløring.

Jeg kan få eleverne til at grine, og jeg kan få dem til at græde, siger han. Jeg kan få dem til at sidde på kanten af ​​deres sæde, og jeg kan få dem til at holde op med at trække vejret... Jeg kan bygge op til et drama og en spænding, der er næsten uudholdelig.

Fysikken virker! Walter Lewin demonstrerer, at perioden for et pendul er uafhængig af den masse, der hænger fra pendulet.

For at opnå dette brugte Lewin typisk 40 til 50 timer på at forberede hver forelæsning, hvor han øvede den 50 minutter lange produktion to eller tre gange - den sidste om morgenen i undervisningen. Hans forelæsningsnotater, som er bevaret og stolt udstillet i en række ringbind på hans kontorhylder, afslører et intenst ønske om både præcision og dramatik.

For eksempel markerede Lewin sine skrevne noter med fem minutters intervaller og brugte et stort ur på scenen for at sikre sig, at han var på rette spor. Han lavede også skitser af lyspanelet i salen, hvor han farvede, hvilke knapper der skulle trykkes på på bestemte punkter under foredraget. På denne måde, siger han, gik logistikken ikke et sekund tabt.

Walter var halvt kridtsnak, halvt demo og total teater, siger Craig Milanesi, videoproduktionschef ved MIT. Han var også meget præcis og krævende, ligesom videnskab.

I midten af ​​1980'erne instruerede Milanesi Lewin i en række videohjælpsessioner, som professoren lavede som et supplement til hans fysikkurser. Sessionerne kørte hver time på MITs kabelkanal, og studerende samledes i sovesale for at se dem, ofte bare for sjov. Siddende ved et skrivebord talte Lewin åbenhjertigt ind i kameraet og spækkede sin tale med skitser, demonstrationer og personlige historier. Og ligesom hans live-forelæsninger blev sessionerne timet til den anden.

Han kunne fortælle dig: 'Jeg var 30 sekunder over' eller 'Jeg løb et minut for tidligt', husker Milanesi. Han var intens, direkte - en perfektionist.

At blive global

I 1999, gennem professor Richard Larsons indsats, skaffede fysikafdelingen midler til at videooptage Lewins forelæsninger. Milanesi og videografen Tom White var blandt besætningen, der fuldførte opgaven i løbet af de næste par år.

Vi havde en fantastisk rytme, siger White. Fordi Walter var så forberedt med sine foredrag, blev det bare koreograferet som et dansestykke.

Flere år senere, da videoerne gik globalt gennem OpenCourseWare, ville White, som kan ses betjene det håndholdte kamera i nogle billeder, føle ringvirkningerne af Lewins berømmelse.

Jeg tog til en bar mitzvah, og en lærer fra Chicago spurgte, hvad jeg lavede, husker White. Jeg sagde: 'Jeg arbejder på MIT', og han sagde: 'Åh, jeg bruger disse Walter Lewin-bånd,' og jeg sagde: 'Jeg arbejder på dem!' og han sagde: 'Skat! Han arbejder sammen med Walter Lewin!'

Faktisk har mange lærere skrevet Lewin gennem årene for at takke ham for hans videoer, som de bruger eller henviser til i deres egen undervisning. De bruges også ofte i mindre formelle omgivelser. Kristen McIntyre '80, en senior softwareingeniør hos Apple, brugte dem til at hjælpe sin teenagesøn med at se verden med glæden og undren fra en videnskabsmand, og satte ofte videoen på pause for at give en mere detaljeret forklaring eller for at styrke en pointe. Jeg har gode minder om, at jeg for eksempel stoppede op med at forklare gyroskoper, og at vi begge lavede højrehånds-regel fingertegn til hinanden, mens vi arbejdede igennem det, siger hun. Det gjorde virkelig forskellen for ham i hans fysiktimer på gymnasiet og college, som han modtog i alle TIL s. Jeg har bogstaveligt talt hundredvis af sider med diagrammer og bearbejdede problemer, som alle blev katalyseret af disse 8.01 forelæsninger. I dag opbevarer McIntyre de fleste af Lewins foredrag på sin iPad. Jeg ser dem, når jeg er i humør til en rigtig sjov tur tilbage til 8.01 eller 8.02, siger hun.

Fysikken virker! Lewin ryger flere cigaretter ad gangen for at demonstrere Rayleigh-spredning, spredning af lys af partikler, der er meget mindre end lysets bølgelængde. Når han udånder røg over en upolariseret lyskilde, spreder de ekstremt fine partikler lyset, hvilket får røgen til at se blå ud.

Lewins uhæmmede stil har også haft indflydelse på hans jævnaldrende på MIT. Donald Sadoway, en populær underviser og professor i materialekemi, giver ham æren for at have hjulpet med at udvikle sin egen undervisningsstil på en skole, der har en tendens til at give forskning, ikke undervisning, topfakturering. Fra Sadoways perspektiv kan undervisere på forskningsuniversiteter føle, at de skal være seriøse for at blive opfattet som professionelle - et pres, som han siger er ortogonalt i forhold til ideen om at afsløre individets sande personlighed.

De rigtig gode undervisere på et eller andet niveau er excentriske personligheder på hver deres måde, siger Sadoway. Lewins forelæsninger gav mig selvtillid til at udvikle mit foredrag, til ikke at trække mig tilbage, til at sætte mig selv derude, velvidende at Walter gør det samme på sin egen måde.

Lewin har sjældent eller aldrig været kendt for at holde igen, hverken i eller uden for foredragssalen. For eksempel stopper han ofte ved springvand på en solskinsdag for at pege på regnbuer for forbipasserende. Jeg er sikker på, at nogle af dem synes, jeg er mærkelig, skriver han i sin bog. Men hvad mig angår, hvorfor skulle jeg være den eneste, der nyder sådanne skjulte vidundere?

Joseph Goldbeck '07, der tog 8.03 med Lewin, minder om et andet eksempel på denne impuls til at uddanne. I 2005 besøgte han Lewin ved et Hillel-arrangement på campus og præsenterede sig selv som tidligere studerende. Lewin spurgte, om Goldbeck bar et diffraktionsgitter - et plastikglas, der deler lys i forskellige bølgelængder, hvilket gør alle farverne i en stråle synlige. Goldbeck gravede et gitter ud af sin rygsæk, hvor han havde opbevaret det, siden han tog Lewins klasse. Professoren holdt den op mod lyset et øjeblik og rakte ned i lommen efter sin egen. Han sagde: 'Denne er ikke god', husker Goldbeck. 'Her, få min - det er den bedste i partiet.'

Goldbeck bar Lewins rist i årevis og fiskede det ofte ud, når han stødte på en interessant lyskilde. Jeg tror, ​​han følte med et bedre gitter, jeg ville nyde lysets fysik mere i mit liv, siger han.

Over 26-100

Selvom Lewin blev emeritus og trak sig tilbage fra undervisningen i 2009, kommer han stadig til sit kontor på campus to gange om ugen for at åbne sin post, diskutere forskning, læse litteratur og møde beundrere, der gerne vil give ham hånden. Han modtager regelmæssige anmodninger om at tale rundt om i verden og har for nylig accepteret invitationer til at forelæse i Sydkorea, Washington, D.C. og Holland.

Lewin accepterer også venneanmodninger på Facebook, dog ikke uden at lave sin egen anmodning. I årevis afholdt han en ugentlig kunstkonkurrence uden for sit MIT-kontor, hvor han udfordrede eleverne til at gætte, hvem der havde skabt et bestemt værk, og hvornår. Nu poster han 30 til 50 af de mere end 250 værker, han har vist gennem årene, og beder potentielle Facebook-venner om at identificere dem. Færre end 50 personer har bestået testen.

Et nyligt besøg på hans kontor fandt Lewin midt i en flytning. Efter at have haft det samme kontor i mere end 40 år, flyttede han til et mindre nede i gangen og pakkede de mange malerier, lærebøger og minder, han har samlet gennem årene. Hans ringbind, der indeholdt notaterne fra hver eneste af hans 103 videooptagede forelæsninger (inklusive nogle, han lavede for børn, og en, han gav på universitetet i Delft), var allerede blevet flyttet til det nye rum.

Den 16. maj 2011 fejrede Lewin udgivelsen af ​​sin bog ved at tage sine noter frem igen for at holde et sidste foredrag i 26-100. Hallen var fyldt ud over sin kapacitet med nuværende og tidligere studerende, fakultetet og fans. For Lewin var det sidste foredrag - af mere end 800, han har holdt i salen - et bittersødt højt.

Du ved, du har dem i hænderne, siger han. Du ved, at du kunne gøre hvad som helst med dem, som du ville. Du ved også på en måde, at det er sidste gang, du vil gøre det. Så ved du, at det kommer til en ende. Det er meget følelsesladet for mig. Men det smukke er, at to millioner mennesker ser mig hvert år. Og det vil kun stige.

skjule