听科普作家的讲座

(数天前)第一次真正地听科普作家的讲座。以前也听过很多次科普性质的公开讲座，但是或者主讲人并不是真的有名的科普作家，或者只是我自己孤陋寡闻。但这一次，无论从他们的宣传还是自己的动机，都是冲着这位“科普”作家去的——我很想看看，到底这种科普讲座和我们常见的学术讲座甚至是“科普”性质的学术讲座到底有什么不同。真正的“科普”应该怎么讲。

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（一）讲座的内容
演讲人叫做Brian Greene, 是哥伦比亚大学的天文学教授，曾写过多部科普书籍，其中有名的”The Elegant Universe”曾被译作汉语名为《宇宙的琴弦》，收录进第一推动丛书。

主持人介绍的时候提到了这本”The Elegant Universe”，于是讲座中Brian就以这本书作为开场，他很轻松的说着自己书的笑话：他的书刚开始卖就有人在亚马逊网站上评了5颗星，原因是“你很难评价一本你看不懂的书”。（全场笑）。

Brian没有用幻灯片，而是有点像脱口秀+放电影。说几句俏皮话，然后慢慢聊。中间时不时停下来，播放一小段制作精美的小电影，漂亮而且直观。

Brian的讲座真正部分从大家都熟悉的爱因斯坦说起。爱因斯坦后期致力于寻找四种力（强、弱相互作用，电磁力，引力）的大统一。但是很遗憾的是，他没有做到。为什么要找这样一个“大统一理论”呢？因为他，或者说他们想找到万事万物的基础，推动一切的根基，宇宙演化的起源。换句话说，就是想寻找“生命、宇宙、以及一切事情的终极答案”（这里希望的答案当然不是“42”）。他们想寻找一个统一的理论，在时间零点之前、在任何情况下都可以适用的统一的理论。

Brian回顾了爱因斯坦的贡献，爱因斯坦查看了牛顿的公式，提出了问题：重力是如何作用的，为什么会有引力。由此，爱因斯坦提出了广义相对论，将质量解释成了时空的弯曲。就像一个软橡胶板，如果没有任何物体，一个运动的小球会直线一直运动。如果放上另外一只大球，橡胶板就会凹陷下去，从他它周围经过的小球就会绕着大球旋转起来。（这里播放了一个很漂亮的小电影）。但是矛盾来了，这种说法，在微观世界里不成立。这就是爱因斯坦与量子力学的矛盾。Brian 简单讲了量子力学初期的历史——一些实验结果对原有的理论提出了质疑，因此提出假设，理论模型，一步一步推导验证的过程。海森堡很确定地提出了“不确定性 ”，在此基础上，小尺度上的量子涨落很大，因此无法定义一个空间曲率。这一点与广义相对论的核心——质量改变时空曲率，是矛盾的。他们要做得就是如何把两者结合起来，寻找统一的理论。有人也许会说，你们瞎忙些什么呢，大尺度下用广义相对论，小尺度下用量子力学不就完了么。但是从更高的角度看，宇宙有自己的统计规律，是否也可以用量子力学来解释呢？

接下来讲的是Brian自己研究的内容：弦论，也就是他们认为可以实现“大统一”的理论。Brian讲了弦论的基础。弦论本身从另一个角度出发，对什么是最基础的不可细分的夸克或电子提出质疑。弦论认为这很多种基本粒子并不“基本”，在其内部还有一层，就是超弦。这些（绳状/丝状的）弦的不同振动频率对应了不同的粒子。弦论可以统一所有的物质，同时，还可以统一广义相对论和量子力学。即可以将量子涨落剧烈的例子看成弦之后，大尺度下就相当于把弦拉平，涨落因此变小了。

Brian举了个例子讲解艰深难懂得弦论，那就是弦论里说时空维度是10维，那么多出的维度藏到哪里去了。他举了个例子（又是一个小电影），远处看电线是 1维的，但是如果变成站在蚂蚁的角度看，蚂蚁可以绕着电线爬动，它们看的到多出的维度。同样的，如果有超级微观蚂蚁，它们也许可以绕着超弦爬行，可以因此 “看”到多出的维度。

弦论在数学上证明是正确的，但是还没有经历任何实验的检测。欧洲的LHC（线形强子对撞机）也许能给出一些实验证据。但是仍未可知。

（二）有意思的问题环节

讲座给了很长时间给问答环节，这些问题和回答都很有意思。

因为是针对大众的演讲，观众的年龄、性别、知识构架等等的跨度都很大。因此提的问题有的时候很是出乎意料。对于我们这些理科研究生来说，我们生活在一个（非正常人的）小圈子，平时熟悉的朋友大都是理工科的研究生，有太多的共同点和相似的背景基础。像我们这种人，虽然有时也很想做些科普的事情，但是其实很多问题我们从来没有遇到过也没有想过如何回答。因此这个问题环节对于我们来说更加的有意思——给我们一个特别的视角，让我们知道“正常”人会提出哪些问题，会对什么有兴趣。

比如，有一个大约十来岁的小男孩提出的问题是，什么是频率。我听到这个问题的时候就有些崩溃。整个弦论的基础就是超弦以不同的频率振动，从而对应了各种基本粒子。听完了整个报告后有人问什么是频率真的是挑战演讲人耐心的问题。但是Brian比我想的要“和蔼”亲切的多——他或许已经习惯了这种问题了吧。他从很基础的东西解释，频率，就是如果有一个有规律的振动（双手做振动状），一秒钟振动多少次，这个就是频率。振动得越快（加快双手振动频率），表示它的能量就越高。我们都知道有名的E=mc2，那么不同的能量就对应着不能质量的基本粒子，能量越高，就代表了这个粒子的质量就越大。他从基础的什么是频率出发，深入浅出地再次解释了他报告里的关键部分——弦的频率如何与不同的粒子挂钩。因为他很清楚，如果不知道什么是频率的话，后面的部分肯定也听得很模糊，因此他把重要的内容又重复了一遍，让大家更容易理解。

类似的问题还有一些，他都回答得很好，很清楚，从问问题的人的角度出发，让不同层次水平的人理解。还有一个很有意思问题，是一个年轻人说他是一名高中自然科学教师，想知道如何把你的这个超弦理论讲给高中生听。美国的高中物理算是自然科学，一般分三个等级，honor physics（是简单的物理知识），regular physics（普通物理），和advanced physics（高等物理），也没有全国统一的教科书，因此教学内容很灵活，教师完全可以把一些内容补充进课堂。他的问题甚至可以说是很犀利，因为还没有实验证据可以证明超弦理论是对的，而且超弦理论本身就有无数种不同的变化。这种不知对错的新“科学”，是否应该讲给中学生听？如果不可以的话，你们做的东西到底有多大意义？Brian很明显并没有对此恼火，而是很诚恳地说，他认为可以告诉学生有这样一个东西，但是不需要讲解具体的内容和细节。这些学生需要的是inspiring，如果鼓励他们，刺激他们的求知欲，让他们对这些有兴趣，有好奇心。Brian表明了他的另一个观点，他认为现在的中学教科书里都是应经证明了的东西，那些不是真正的科学，真正的科学是一个反复探索、反驳、验证的过程。应该让学生了解这样的过程，了解什么是真正的科学。他的这番话引起场下震天的掌声。更重要的是inspring，而不是灌输。道理其实我们都懂，但是我还是忍不住和大家一起鼓掌。

（三）科普、娱乐与科研
整个报告讲的很浅显，很风趣，报告的风格甚至可以说有些娱乐性，一些壮丽宏伟的景象，一些耐人寻味的问题，一些制作精良的视频电影，一些幽默，一些科学。

事实上，很难指望让普通人通过短短1一个小时的时间，真正学到什么是弦论。实话说，整个报告我自己几乎没有学到任何内容性的新知识。但是，听讲座的过程很享受。这种科普讲座，所有来听的人都想听懂些什么，都想有些收获。能让各种不同水平、年龄、经历的人都有些收获，是件很难得的事情。这种讲座中演讲人和听众不是老师和学生的“传道授业”的关系——学生必须听课。如果演讲人讲的太无趣，太枯燥，太学术，恐怕场上就有一片哈欠声了。因此如果报告能做到以科学娱乐大众，让大家对科学/弦论有兴趣，让很多从来不会或是很少接触科学的人，对科学感兴趣。那这场报告的目的就达到了。如果能使大家多了解了一些广义相对论，弦论的基础，那就就是额外的奖赏了。

虽然娱乐，但是这个“娱乐”的基础却是对科学的深入了解。换句话说，只有懂科学的人，才能开科学的玩笑。作科普的人，如果自己也做科研，就会有不同的内涵。我原以为，像Brian这种经常出差做科普报告，过多地搞科普这种“副业”的教授，自己的科研做得应该水平也有限吧，然而熟悉这个领域的几个朋友说 Brian在他的研究领域不是最顶尖的，但是仍然是一流的。说这与我的猜测还是很有差距，也更加觉得难得。

国外很多像Brian这样的科普作家本身就在做科研，也就是科学家。其实，你必须很懂得科学，才能做好科普。很多时候，自己的科研讲给同行人听，很容易讲解，但是一定要能把很基础很本质的东西搞明白，才能讲给不懂的人听。绝大部分科学家很难做的了好的科普。但是反过来，如果作科普的人并不了解科研的过程，不了解什么是真正的科学，甚至没有进过实验室，看到过真正的科学仪器，只是通过读一些科普杂志书籍，做一些转述总结的话，这样的科普业很难想象会有什么的后果。然而事实上，国内很多所谓的作科普的人，正是后者。国内的科普气息还是很淡，虽然最近“科学松鼠会”的出现多多少少让这种氛围稍有改观，但是大的氛围，仍旧任重而道远。



＊备注* 　有兴趣者可以去看看这里： http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/，有很多有意思的视频、电影