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浙大博士:學(xué)數(shù)學(xué)的仇視學(xué)物理的?科學(xué)家之間也有鄙視鏈?

更新時間:2023-11-01 文章作者:佚名 信息來源:網(wǎng)絡(luò)整理 閱讀次數(shù):

@ 李劍龍,浙江大學(xué)理論物理學(xué)博士、今日頭條科學(xué)動漫創(chuàng)作者。自稱“”的他,寫得了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹Z貝爾獎報導(dǎo),也能企劃華語版“搞笑諾貝爾獎”——“菠蘿科學(xué)獎”。 2016 年,他更是創(chuàng)立了科學(xué)動漫品牌“ 科學(xué)動漫工作室”,迄今為止,已經(jīng)制做 100 多篇科學(xué)動漫和十幾部科學(xué)動漫短片。科學(xué)晦澀難懂?那是因?yàn)槟銢]有在海棉講演聽過講科普。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

以下為李劍龍講演視頻:點(diǎn)擊鏈接,即可觀看bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

以下為李劍龍演講稿:bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

研究數(shù)學(xué)的仇視研究物理的科學(xué)家之間居然也有鄙視鏈?bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

大家好,我是李劍龍。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

我學(xué)習(xí)的專業(yè)是理論物理學(xué),就是愛因斯坦、玻爾、霍金研究的那個很唬人的東西。這就是為何在看過日劇《生活大爆炸》以后,我給自己起了個代號叫。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

大家看這幅圖,這是我翻譯的一位美國物理學(xué)家埃德曼的論文插圖。我把它稱為自然科學(xué)鄙視鏈。怎么個嘲笑法呢?bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

比方說在電視劇《生活大爆炸》中,和Amy在這個位置,在這個位置。Raj和大約在這兩個位置。而呢?他學(xué)習(xí)的是超弦理論,所以他在鄙視鏈的頂端,在這個位置。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

當(dāng)然,剛才幾位老師也可以置于這個鄙視鏈中,比如,邱老師在這里,幾位老師在這里,畢導(dǎo)和蘇萌老師在這里。我做科研時的研究方向,跟有點(diǎn)兒類似,所以我在這里。這是開玩笑啊,請你們不要當(dāng)真。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

為什么所有的那些學(xué)科都凝聚到了一起呢?這是因?yàn)椋S多科學(xué)證據(jù)表明,每一種自然科學(xué),原則上都可以還原成它的上一級。比如,許多生物學(xué)過程物理學(xué)科網(wǎng)學(xué),原則上都可以還原成一堆化學(xué)反應(yīng)。化學(xué)呢?原則上可以還原成量子力學(xué)。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

如果你仍然向下還原,就會來到廣義相對論和量子場論的交匯處。這個交匯處是一個問號,因?yàn)槟銈冞€沒有研究下來。這就是愛因斯坦在晚年追求的大統(tǒng)一理論。霍金研究的黑洞蒸發(fā),實(shí)際上就是在朝著這個大統(tǒng)一理論努力。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這就是為何這么崇敬霍金,為什么不但厭惡Penny,甚至連其他化學(xué)博士也看不起。因?yàn)椋?dāng)一個人第一次發(fā)覺他和愛因斯坦、霍金成了同行時,肯定會感覺自己非常了不起,肯定希望你們都曉得他為何非常了不起。所以,《生活大爆炸》中的會四處講數(shù)學(xué)。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

其實(shí),后面幾季的《生活大爆炸》中,講數(shù)學(xué)的場合越來越少了。因?yàn)槭且粋€虛擬的人物,他講不講數(shù)學(xué)不是他說了算,而是導(dǎo)演說了算。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

但我不一樣,我是一個真實(shí)的、有講數(shù)學(xué)強(qiáng)迫癥的人。我的講數(shù)學(xué)強(qiáng)迫癥嚴(yán)重到哪些程度?在2013年的時侯,我把我心目中最理想的生活改編成了西瓜科學(xué)獎頒獎典禮上的一個小節(jié)目,請兩位配音老師商虹和季冠霖幫我演了下來,請看大屏幕。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

當(dāng)然,這是我理想中的生活。現(xiàn)實(shí)生活沒有如此理想化,我在家也會給我兒子講數(shù)學(xué),只不過不是晚上講,是在她白天嗜睡的時侯講。據(jù)她反饋,一聽就困,特別好使。一開始我還不信。有一次我特意在晚上的時侯,給果殼網(wǎng)的創(chuàng)始人姬十三講了一次數(shù)學(xué),結(jié)果他也睡著了。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

講了這么多年數(shù)學(xué),不能只當(dāng)安眠藥使bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

其實(shí),我并不是不懂得如何講數(shù)學(xué)。我講數(shù)學(xué)早已講了10年了,在這10年中,我翻譯過科普書、寫過科學(xué)報導(dǎo)、做過活動的科學(xué)企劃、也做過線下講演活動。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

其中最值得拿出來顯擺的是,在劉慈欣老師寫《三體III》期間,他通過電子郵件跟我討論過幾個理論物理學(xué)的問題。所以,有懸疑界的老師跟我開玩笑,私下里封我為劉慈欣的科學(xué)顧問。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

那么,為什么我講了這么多年化學(xué),只能當(dāng)安眠藥使。為什么《三體III》問世沒多久,我發(fā)覺好多對化學(xué)根本不感興趣的人,也開始問我什么叫量子糾纏,什么叫高維空間了呢?bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

后來我想明白了,那是因?yàn)椤度w》上面有好看的故事,我講的化學(xué)上面沒故事。喜歡聽故事,是所有智人的本性。這就是我得到第一個啟示,要想講數(shù)學(xué),至少得先學(xué)會講故事。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

后來,我又想明白另一個道理,光學(xué)會講故事還不夠。因?yàn)槲淖殖休d的信息是很有限的,有些事情靠文字說不清楚。比方說,我們常常會說,無圖無真相啊!所以,圖像比文字更能說明問題。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這是人類在一萬多年前在拉斯科洞窟畫的壁畫。你看,我一句話都不用說,你就曉得一萬多年前的這位藝術(shù)家想要對你說哪些。這就是畫面的力量。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

當(dāng)然,講故事、畫畫和化學(xué)一樣,都須要經(jīng)過常年的訓(xùn)練能夠把握。在這方面,我剛好有一些積累。我上中學(xué)的時侯,就喜歡看漫畫書(《七龍珠》《圣斗士》、《機(jī)器貓》還有蔡志忠動漫)。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

看多了之后,我就忍不住開始自己畫,我喜歡把老師、同學(xué)都編進(jìn)我的動漫里,比如:bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

所以,我把數(shù)學(xué)、故事和動漫結(jié)合在了一起,和幾位同學(xué)一起成立了科學(xué)動漫工作室。我們工作室創(chuàng)立了兩年多,已經(jīng)完成了160篇動漫,11個動漫視頻和8本兒童科學(xué)繪本。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

我們的工作可以概括成如此一個公式:bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

科學(xué)論文+公式+圖表→(簡化)→比喻+故事+漫畫bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

斷言宇稱守恒,費(fèi)曼是怎樣輸?shù)糇约旱馁€注的?bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

那么,實(shí)際療效怎樣呢?今天,我就給你們用這些方式強(qiáng)行講一次數(shù)學(xué)。我要講的題目叫作弱相互作用中的宇稱不守恒問題。為了保證療效,我先問一下,大家晚上都睡好了吧?現(xiàn)在沒有要補(bǔ)覺的吧?bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

好了,沒有就好。我為何要講這個題目呢?因?yàn)?a href='http://www.njxqhms.com/jiaoyou/27347.html' title='楊振寧歸國后收到一封信,看完后卻痛哭失聲:有鄧稼先,國之大幸' target='_blank'>楊振寧和李政道先生通過研究這個問題,獲得了1957年的諾貝爾物理學(xué)獎。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2017年的時侯,網(wǎng)上爆下來一條關(guān)于楊振寧的新聞。我一看好啊,大家總算開始關(guān)心物理學(xué)啦。結(jié)果我發(fā)覺,大家都在網(wǎng)上八卦楊先生的私生活,根本沒有人討論數(shù)學(xué)。于是,我的講數(shù)學(xué)強(qiáng)迫癥發(fā)作了,當(dāng)場和我的朋友合作,用動漫講了一個楊振寧和李政道是怎樣獲得諾貝爾獎的故事。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

有三天物理學(xué)科網(wǎng)學(xué),我的同事山小魈在往板凳上擰一個螺母,它擰了半天也擰不上,就讓我?guī)兔ΑN乙豢淳托α恕T瓉恚菘桌锏穆菁y是右旋的,它拿的螺母是左旋的,能擰進(jìn)去就見鬼了。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這是因?yàn)椋覀冇玫拇蟛糠致菽负吐菁y都是右旋的,只有少數(shù)螺母才是左旋的。這可能是因?yàn)榇蟛糠秩硕枷矚g用左手,往右擰順手,往左擰不順手。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

同樣的道理,大自然也會在左和右的問題上有偏好。例如,生命的DNA螺旋大都是右旋的。順著剛剛那種自然科學(xué)鄙視鏈,我們自然會想到一個問題:在已知的最基本的數(shù)學(xué)定理中,有沒有類似這樣的左右不對稱的現(xiàn)象?這個問題就叫作宇稱守恒問題。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在楊振寧和李政道之前,大部分物理學(xué)家的回答是:沒有!所有基本粒子的反應(yīng)都是左右不對稱的!大家看,在基本的數(shù)學(xué)定理中,一共只有4種不同的相互作用,也叫作4種基本力,它們是引力,電磁力,強(qiáng)核力和弱核力。弱核力就是我們要說的弱相互作用。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

每過一秒鐘,我們頭上就會大概有3000個鉀-40原子會通過弱核力,發(fā)生放射性衰變。如果左右是對稱的,那么每發(fā)生一種左側(cè)的反應(yīng),一定會發(fā)生一種左側(cè)的反應(yīng),而且,兩種反應(yīng)發(fā)生的機(jī)率應(yīng)當(dāng)是相等的。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

但是,楊振寧和李政道查閱了大量實(shí)驗(yàn)資料發(fā)覺,這個判別下得太絕對了。他們發(fā)覺,當(dāng)時的物理學(xué)家根本就沒有做實(shí)驗(yàn)研究過弱核力的左右對稱性。他們建議,可以做一個實(shí)驗(yàn)試試看,說不定在弱相互作用中,左右就是不對稱呢。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

楊振寧和李政道的論文一發(fā)表,物理學(xué)家就紛紛搖頭。他們誰也不相信在基本粒子中真的會有左右不對稱的現(xiàn)象。物理學(xué)家費(fèi)曼還掏出50美元打賭說絕對不可能!就算真的有可能不對稱,楊振寧和李政道也沒辦法證明。因?yàn)樗齻儍扇硕际抢碚撐锢韺W(xué)家,都不會做實(shí)驗(yàn)。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

本來,楊振寧剛開始到日本讀博士的時侯,是想往實(shí)驗(yàn)發(fā)展的,結(jié)果他常常把你們一起做的實(shí)驗(yàn)搞砸。當(dāng)時他的朋友圈留傳一句話:Where is Yang,where is bang! 哪里有楊,哪里就有爆燃!bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

李政道倒是沒有這方面的障礙,可是他也是一位理論物理學(xué)家。雖然他跟導(dǎo)師學(xué)過做實(shí)驗(yàn),可是他沒有自己的實(shí)驗(yàn)室,想做也做不成。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

所以你看,楊振寧和李政道提出了新的觀點(diǎn),可是自己無法做實(shí)驗(yàn)。由于大鱷紛紛表示不看好,有些會做實(shí)驗(yàn)的人也不樂意抽空幫她們做實(shí)驗(yàn),他們可能認(rèn)為做不下來浪費(fèi)時間。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這時,一個關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家出現(xiàn)了,她是一位女人,是一位中國人,也曾是我的校友,叫吳健雄。吳健雄做實(shí)驗(yàn)的經(jīng)歷很有意思,她原本早已買好票了,打算跟她的先生一起去美國旅游。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

可是當(dāng)吳健雄據(jù)說楊振寧李政道須要幫忙做實(shí)驗(yàn)時,就一個人留下來做實(shí)驗(yàn),讓她的先生一個人happy去了。再插一句八卦,她的先生她的先生也是一位華人物理學(xué)家,叫袁家騮(liú),袁家騮的父親叫袁世凱。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

賣了這么多關(guān)子,我們可以談?wù)剠墙⌒鄣膶?shí)驗(yàn)。吳健雄用的實(shí)驗(yàn)材料叫鈷-60。鈷-60跟鉀-40有點(diǎn)兒類似,都會通過弱核力放出電子和反中微子。結(jié)果吳健雄發(fā)覺,當(dāng)她讓鈷-60整整齊齊排列好之后,在朝上放出的電子少,朝下放出的電子多。如果讓它們都左右翻轉(zhuǎn)一下,大家認(rèn)為應(yīng)當(dāng)如何變化?應(yīng)該還是朝上放出的電子少,朝下放出的電子多。但是實(shí)際上,這樣的現(xiàn)象是不存在的。經(jīng)過左右翻轉(zhuǎn)之后,鈷-60會弄成這個樣子。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這說明了哪些問題?這說明鈷-60參與的這個弱核力反應(yīng),不滿足左右對稱性。用行話說,正是楊振寧和李政道論文的預(yù)言:在弱相互作用中宇稱不守恒,而且是嚴(yán)重地不守恒。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

后來的結(jié)果你們都曉得了。楊振寧和李政道在那一年的冬天獲得了諾貝爾物理學(xué)獎,或許是史上最快獲得諾獎的研究之一。費(fèi)曼賭輸了50美元。吳健雄其實(shí)沒有獲得諾貝爾獎,但她后來成為美國物理學(xué)會首位男性會長,成為美國國家科學(xué)院教授,還有一顆小行星以她的名子命名。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

所以,我要總結(jié)一下。當(dāng)你上次擰螺釘?shù)臅r侯,注意觀察,絕大部分螺母是不是都是右旋的,你給它照鏡子,鏡子里的螺母都是你沒見過的。這跟中國人獲得的第一個諾貝爾獎是同一個道理。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

如果你搞懂了我講的故事,恭喜你!因?yàn)檫@個道理物理系是在研究生階段的量子場論的課程中能夠?qū)W到。在10分鐘之內(nèi),你已然從科學(xué)鄙視鏈的最底端,一下子躍升到了這個高度。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在火星上慢跑,會碰到哪些困難?bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

類似這樣的科學(xué)故事,我們早已講了100多個。如果你對科學(xué)的動漫故事有興趣的話,可以關(guān)注我的頭條號,叫 。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

創(chuàng)作這種故事的過程是十分困難的,因?yàn)椴皇敲课还适露荚谖宜鶎W(xué)的專業(yè)范圍內(nèi)。大部分時侯,我須要現(xiàn)學(xué)現(xiàn)賣,我要自己讀論文,自己概括,自己簡化,自己寫腳本,自己編故事,自己設(shè)計畫面,然后再請我的朋友畫出來。完成這樣一個流程一般須要十幾天。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

其中最快的記錄是3個小時多一點(diǎn)兒。那是在2018年10月1號下午6點(diǎn)不到的時侯,諾獎委員會宣布,兩位科學(xué)家由于疾病免疫醫(yī)治方面的研究,獲得了諾貝爾醫(yī)學(xué)獎。那個消息放下來的一刻,我對這個研究幾乎一無所知。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

到了晚上9點(diǎn)11分的時侯,我們的動漫預(yù)覽鏈接就早已做好了。那篇動漫昨晚在果殼網(wǎng)首發(fā)了。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

從一無所知到完成動漫,我們一共花了不到4個小時。不吹牛地說,我們可能是世界上惟一一個能在4小時內(nèi)完成諾獎研究動漫剖析的工作室。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

其實(shí),在我們工作室的作品中,快速剖析諾貝爾獎還不是最困難的。因?yàn)槟銈兌际浅赡耆耍紝W(xué)過數(shù)理化,我講一個成年人能聽懂的故事還是有辦法的。在我心目中,是怎樣把科學(xué)的知識編成故事,畫成動漫,講給小孩子聽。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

例如,我們以前把上海科技館的專家講堂的內(nèi)容,改編成給小學(xué)生看的科學(xué)故事繪本。比方說,我們把歐陽自遠(yuǎn)教授關(guān)于探求火星的講堂,改編成了這樣一本故事繪本。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這個故事繪本的難度在于,我必須用一個小學(xué)生能聽懂的故事,把歐陽教授提到的火星知識串起來。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

而且,這個故事的節(jié)奏必須足夠快,因?yàn)檫@是一本繪本,不是動漫書,基本上每掀開一頁,情節(jié)就要往前推動。情節(jié)推動既要合理,都要把歐陽教授提到的知識自然地引下來,而且不能讓小學(xué)生認(rèn)為是在說教。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

歐陽教授提到了什么知識呢?他講到了火星的引力場、火星的大氣、土壤、地貌、磁場硬度、自轉(zhuǎn)軸還有來自火星的隕鐵,當(dāng)然,他還透漏了一點(diǎn)點(diǎn)中國的火星偵測計劃。怎樣能夠把這種知識串在一個故事里呢?bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

很幸運(yùn),我想到了一個辦法。我構(gòu)想了一個少年航天員在火星上迷失方向的故事。利用歐陽教授提到的知識,他最終成功地學(xué)會了分辨方向,徒步走到了目的地。這個故事叫作“火星上沒有北極星”。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

由于時間關(guān)系,故事的具體情節(jié)我就不給你們透漏了。我可以跟你們透漏一個關(guān)鍵點(diǎn):整個故事都是在火星上走路時發(fā)生的。所以,如果我要講好這個故事,就必須搞清楚在人類的航天員到了火星之后,會怎樣走路。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

而且,所有的故事,所有的知識點(diǎn),都要在走路的過程中展開。大家可能會問了,走路誰不會呢?對,誰就會走路,但不是誰就會在火星上走路。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

不信的話,請你們看一個視頻,這是一個叫火星研究院的機(jī)構(gòu)模擬的航天員在火星走路、跑步的視頻。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

好,看來在火星上走路、跑步?jīng)]有我們想像的這么輕松。這就是為何航天員上火星之前,需要經(jīng)過大量訓(xùn)練。這也給我們的故事提供了一個挺好的切入點(diǎn)。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

我們一共做了8本這樣的故事繪本。其中有恐龍的故事,有黃河的故事,有青藏高原的故事,還有微生物的故事。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

每一個故事的創(chuàng)作過程都很艱辛。每一個故事都限定了主題和知識點(diǎn),為了搞清楚這種知識點(diǎn),我自己查了許多論文和資料,然后我設(shè)計了各類可能的故事方案,然后把不好玩的故事統(tǒng)統(tǒng)刪掉,把其中最有意思的、能最大程度還原專家講堂內(nèi)容的故事挑下來,再設(shè)計每一頁的畫面,然后請朋友畫成了繪本。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

我們在創(chuàng)作過程中,光是做失敗的草稿就有這么多。bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

當(dāng)然,過程再困難,我和我的朋友也會繼續(xù)堅(jiān)持,用動漫為孩子們講科學(xué)的故事。在未來,我們計劃創(chuàng)作更多給小孩看的科學(xué)動漫、科學(xué)動漫和科學(xué)故事繪本。我們不是想把科學(xué)知識都統(tǒng)統(tǒng)塞到孩子們的腦袋里。我們是想讓每一個小孩都能親自去體驗(yàn),原來科學(xué)是一件有意思的事情!bxz物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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