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浙大博士:学数学的仇视学物理的?科学家之间也有鄙视链?

更新时间:2023-11-01 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

@ 李剑龙,浙江大学理论物理学博士、今日头条科学动漫创作者。自称“”的他,写得了严谨的诺贝尔奖报导,也能企划华语版“搞笑诺贝尔奖”——“菠萝科学奖”。 2016 年,他更是创立了科学动漫品牌“ 科学动漫工作室”,迄今为止,已经制做 100 多篇科学动漫和十几部科学动漫短片。科学晦涩难懂?那是因为你没有在海棉讲演听过讲科普。qhU物理好资源网(原物理ok网)

以下为李剑龙讲演视频:点击链接,即可观看qhU物理好资源网(原物理ok网)

以下为李剑龙演讲稿:qhU物理好资源网(原物理ok网)

研究数学的仇视研究物理的科学家之间居然也有鄙视链?qhU物理好资源网(原物理ok网)

大家好,我是李剑龙。qhU物理好资源网(原物理ok网)

我学习的专业是理论物理学,就是爱因斯坦、玻尔、霍金研究的那个很唬人的东西。这就是为何在看过日剧《生活大爆炸》以后,我给自己起了个代号叫。qhU物理好资源网(原物理ok网)

大家看这幅图,这是我翻译的一位美国物理学家埃德曼的论文插图。我把它称为自然科学鄙视链。怎么个嘲笑法呢?qhU物理好资源网(原物理ok网)

比方说在电视剧《生活大爆炸》中,和Amy在这个位置,在这个位置。Raj和大约在这两个位置。而呢?他学习的是超弦理论,所以他在鄙视链的顶端,在这个位置。qhU物理好资源网(原物理ok网)

当然,刚才几位老师也可以置于这个鄙视链中,比如,邱老师在这里,几位老师在这里,毕导和苏萌老师在这里。我做科研时的研究方向,跟有点儿类似,所以我在这里。这是开玩笑啊,请你们不要当真。qhU物理好资源网(原物理ok网)

为什么所有的那些学科都凝聚到了一起呢?这是因为,许多科学证据表明,每一种自然科学,原则上都可以还原成它的上一级。比如,许多生物学过程物理学科网学,原则上都可以还原成一堆化学反应。化学呢?原则上可以还原成量子力学。qhU物理好资源网(原物理ok网)

如果你仍然向下还原,就会来到广义相对论和量子场论的交汇处。这个交汇处是一个问号,因为你们还没有研究下来。这就是爱因斯坦在晚年追求的大统一理论。霍金研究的黑洞蒸发,实际上就是在朝着这个大统一理论努力。qhU物理好资源网(原物理ok网)

这就是为何这么崇敬霍金,为什么不但厌恶Penny,甚至连其他化学博士也看不起。因为,当一个人第一次发觉他和爱因斯坦、霍金成了同行时,肯定会感觉自己非常了不起,肯定希望你们都晓得他为何非常了不起。所以,《生活大爆炸》中的会四处讲数学。qhU物理好资源网(原物理ok网)

其实,后面几季的《生活大爆炸》中,讲数学的场合越来越少了。因为是一个虚拟的人物,他讲不讲数学不是他说了算,而是导演说了算。qhU物理好资源网(原物理ok网)

但我不一样,我是一个真实的、有讲数学强迫症的人。我的讲数学强迫症严重到哪些程度?在2013年的时侯,我把我心目中最理想的生活改编成了西瓜科学奖颁奖典礼上的一个小节目,请两位配音老师商虹和季冠霖帮我演了下来,请看大屏幕。qhU物理好资源网(原物理ok网)

当然,这是我理想中的生活。现实生活没有如此理想化,我在家也会给我儿子讲数学,只不过不是晚上讲,是在她白天嗜睡的时侯讲。据她反馈,一听就困,特别好使。一开始我还不信。有一次我特意在晚上的时侯,给果壳网的创始人姬十三讲了一次数学,结果他也睡著了。qhU物理好资源网(原物理ok网)

讲了这么多年数学,不能只当安眠药使qhU物理好资源网(原物理ok网)

其实,我并不是不懂得如何讲数学。我讲数学早已讲了10年了,在这10年中,我翻译过科普书、写过科学报导、做过活动的科学企划、也做过线下讲演活动。qhU物理好资源网(原物理ok网)

其中最值得拿出来显摆的是,在刘慈欣老师写《三体III》期间,他通过电子邮件跟我讨论过几个理论物理学的问题。所以,有悬疑界的老师跟我开玩笑,私下里封我为刘慈欣的科学顾问。qhU物理好资源网(原物理ok网)

那么,为什么我讲了这么多年化学,只能当安眠药使。为什么《三体III》问世没多久,我发觉好多对化学根本不感兴趣的人,也开始问我什么叫量子纠缠,什么叫高维空间了呢?qhU物理好资源网(原物理ok网)

后来我想明白了,那是因为《三体》上面有好看的故事,我讲的化学上面没故事。喜欢听故事,是所有智人的本性。这就是我得到第一个启示,要想讲数学,至少得先学会讲故事。qhU物理好资源网(原物理ok网)

后来,我又想明白另一个道理,光学会讲故事还不够。因为文字承载的信息是很有限的,有些事情靠文字说不清楚。比方说,我们常常会说,无图无真相啊!所以,图像比文字更能说明问题。qhU物理好资源网(原物理ok网)

这是人类在一万多年前在拉斯科洞窟画的壁画。你看,我一句话都不用说,你就晓得一万多年前的这位艺术家想要对你说哪些。这就是画面的力量。qhU物理好资源网(原物理ok网)

当然,讲故事、画画和化学一样,都须要经过常年的训练能够把握。在这方面,我刚好有一些积累。我上中学的时侯,就喜欢看漫画书(《七龙珠》《圣斗士》、《机器猫》还有蔡志忠动漫)。qhU物理好资源网(原物理ok网)

看多了之后,我就忍不住开始自己画,我喜欢把老师、同学都编进我的动漫里,比如:qhU物理好资源网(原物理ok网)

所以,我把数学、故事和动漫结合在了一起,和几位同学一起成立了科学动漫工作室。我们工作室创立了两年多,已经完成了160篇动漫,11个动漫视频和8本儿童科学绘本。qhU物理好资源网(原物理ok网)

我们的工作可以概括成如此一个公式:qhU物理好资源网(原物理ok网)

科学论文+公式+图表→(简化)→比喻+故事+漫画qhU物理好资源网(原物理ok网)

断言宇称守恒,费曼是怎样输掉自己的赌注的?qhU物理好资源网(原物理ok网)

那么,实际疗效怎样呢?今天,我就给你们用这些方式强行讲一次数学。我要讲的题目叫作弱相互作用中的宇称不守恒问题。为了保证疗效,我先问一下,大家晚上都睡好了吧?现在没有要补觉的吧?qhU物理好资源网(原物理ok网)

好了,没有就好。我为何要讲这个题目呢?因为杨振宁李政道先生通过研究这个问题,获得了1957年的诺贝尔物理学奖。qhU物理好资源网(原物理ok网)

2017年的时侯,网上爆下来一条关于杨振宁的新闻。我一看好啊,大家总算开始关心物理学啦。结果我发觉,大家都在网上八卦杨先生的私生活,根本没有人讨论数学。于是,我的讲数学强迫症发作了,当场和我的朋友合作,用动漫讲了一个杨振宁和李政道是怎样获得诺贝尔奖的故事。qhU物理好资源网(原物理ok网)

有三天物理学科网学,我的同事山小魈在往板凳上拧一个螺母,它拧了半天也拧不上,就让我帮忙。我一看就笑了。原来,螺孔里的螺纹是右旋的,它拿的螺母是左旋的,能拧进去就见鬼了。qhU物理好资源网(原物理ok网)

这是因为,我们用的大部分螺母和螺纹都是右旋的,只有少数螺母才是左旋的。这可能是因为大部分人都喜欢用左手,往右拧顺手,往左拧不顺手。qhU物理好资源网(原物理ok网)

同样的道理,大自然也会在左和右的问题上有偏好。例如,生命的DNA螺旋大都是右旋的。顺着刚刚那种自然科学鄙视链,我们自然会想到一个问题:在已知的最基本的数学定理中,有没有类似这样的左右不对称的现象?这个问题就叫作宇称守恒问题。qhU物理好资源网(原物理ok网)

在杨振宁和李政道之前,大部分物理学家的回答是:没有!所有基本粒子的反应都是左右不对称的!大家看,在基本的数学定理中,一共只有4种不同的相互作用,也叫作4种基本力,它们是引力,电磁力,强核力和弱核力。弱核力就是我们要说的弱相互作用。qhU物理好资源网(原物理ok网)

每过一秒钟,我们头上就会大概有3000个钾-40原子会通过弱核力,发生放射性衰变。如果左右是对称的,那么每发生一种左侧的反应,一定会发生一种左侧的反应,而且,两种反应发生的机率应当是相等的。qhU物理好资源网(原物理ok网)

但是,杨振宁和李政道查阅了大量实验资料发觉,这个判别下得太绝对了。他们发觉,当时的物理学家根本就没有做实验研究过弱核力的左右对称性。他们建议,可以做一个实验试试看,说不定在弱相互作用中,左右就是不对称呢。qhU物理好资源网(原物理ok网)

杨振宁和李政道的论文一发表,物理学家就纷纷摇头。他们谁也不相信在基本粒子中真的会有左右不对称的现象。物理学家费曼还掏出50美元打赌说绝对不可能!就算真的有可能不对称,杨振宁和李政道也没办法证明。因为她们两人都是理论物理学家,都不会做实验。qhU物理好资源网(原物理ok网)

本来,杨振宁刚开始到日本读博士的时侯,是想往实验发展的,结果他常常把你们一起做的实验搞砸。当时他的朋友圈留传一句话:Where is Yang,where is bang! 哪里有杨,哪里就有爆燃!qhU物理好资源网(原物理ok网)

李政道倒是没有这方面的障碍,可是他也是一位理论物理学家。虽然他跟导师学过做实验,可是他没有自己的实验室,想做也做不成。qhU物理好资源网(原物理ok网)

所以你看,杨振宁和李政道提出了新的观点,可是自己无法做实验。由于大鳄纷纷表示不看好,有些会做实验的人也不乐意抽空帮她们做实验,他们可能认为做不下来浪费时间。qhU物理好资源网(原物理ok网)

这时,一个关键的实验物理学家出现了,她是一位女人,是一位中国人,也曾是我的校友,叫吴健雄。吴健雄做实验的经历很有意思,她原本早已买好票了,打算跟她的先生一起去美国旅游。qhU物理好资源网(原物理ok网)

可是当吴健雄据说杨振宁李政道须要帮忙做实验时,就一个人留下来做实验,让她的先生一个人happy去了。再插一句八卦,她的先生她的先生也是一位华人物理学家,叫袁家骝(liú),袁家骝的父亲叫袁世凯。qhU物理好资源网(原物理ok网)

卖了这么多关子,我们可以谈谈吴健雄的实验。吴健雄用的实验材料叫钴-60。钴-60跟钾-40有点儿类似,都会通过弱核力放出电子和反中微子。结果吴健雄发觉,当她让钴-60整整齐齐排列好之后,在朝上放出的电子少,朝下放出的电子多。如果让它们都左右翻转一下,大家认为应当如何变化?应该还是朝上放出的电子少,朝下放出的电子多。但是实际上,这样的现象是不存在的。经过左右翻转之后,钴-60会弄成这个样子。qhU物理好资源网(原物理ok网)

这说明了哪些问题?这说明钴-60参与的这个弱核力反应,不满足左右对称性。用行话说,正是杨振宁和李政道论文的预言:在弱相互作用中宇称不守恒,而且是严重地不守恒。qhU物理好资源网(原物理ok网)

后来的结果你们都晓得了。杨振宁和李政道在那一年的冬天获得了诺贝尔物理学奖,或许是史上最快获得诺奖的研究之一。费曼赌输了50美元。吴健雄其实没有获得诺贝尔奖,但她后来成为美国物理学会首位男性会长,成为美国国家科学院教授,还有一颗小行星以她的名子命名。qhU物理好资源网(原物理ok网)

所以,我要总结一下。当你上次拧螺钉的时侯,注意观察,绝大部分螺母是不是都是右旋的,你给它照镜子,镜子里的螺母都是你没见过的。这跟中国人获得的第一个诺贝尔奖是同一个道理。qhU物理好资源网(原物理ok网)

如果你搞懂了我讲的故事,恭喜你!因为这个道理物理系是在研究生阶段的量子场论的课程中能够学到。在10分钟之内,你已然从科学鄙视链的最底端,一下子跃升到了这个高度。qhU物理好资源网(原物理ok网)

在火星上慢跑,会碰到哪些困难?qhU物理好资源网(原物理ok网)

类似这样的科学故事,我们早已讲了100多个。如果你对科学的动漫故事有兴趣的话,可以关注我的头条号,叫 。qhU物理好资源网(原物理ok网)

创作这种故事的过程是十分困难的,因为不是每位故事都在我所学的专业范围内。大部分时侯,我须要现学现卖,我要自己读论文,自己概括,自己简化,自己写脚本,自己编故事,自己设计画面,然后再请我的朋友画出来。完成这样一个流程一般须要十几天。qhU物理好资源网(原物理ok网)

其中最快的记录是3个小时多一点儿。那是在2018年10月1号下午6点不到的时侯,诺奖委员会宣布,两位科学家由于疾病免疫医治方面的研究,获得了诺贝尔医学奖。那个消息放下来的一刻,我对这个研究几乎一无所知。qhU物理好资源网(原物理ok网)

到了晚上9点11分的时侯,我们的动漫预览链接就早已做好了。那篇动漫昨晚在果壳网首发了。qhU物理好资源网(原物理ok网)

从一无所知到完成动漫,我们一共花了不到4个小时。不吹牛地说,我们可能是世界上惟一一个能在4小时内完成诺奖研究动漫剖析的工作室。qhU物理好资源网(原物理ok网)

其实,在我们工作室的作品中,快速剖析诺贝尔奖还不是最困难的。因为你们都是成年人,都学过数理化,我讲一个成年人能听懂的故事还是有办法的。在我心目中,是怎样把科学的知识编成故事,画成动漫,讲给小孩子听。qhU物理好资源网(原物理ok网)

例如,我们以前把上海科技馆的专家讲堂的内容,改编成给小学生看的科学故事绘本。比方说,我们把欧阳自远教授关于探求火星的讲堂,改编成了这样一本故事绘本。qhU物理好资源网(原物理ok网)

这个故事绘本的难度在于,我必须用一个小学生能听懂的故事,把欧阳教授提到的火星知识串起来。qhU物理好资源网(原物理ok网)

而且,这个故事的节奏必须足够快,因为这是一本绘本,不是动漫书,基本上每掀开一页,情节就要往前推动。情节推动既要合理,都要把欧阳教授提到的知识自然地引下来,而且不能让小学生认为是在说教。qhU物理好资源网(原物理ok网)

欧阳教授提到了什么知识呢?他讲到了火星的引力场、火星的大气、土壤、地貌、磁场硬度、自转轴还有来自火星的陨铁,当然,他还透漏了一点点中国的火星侦测计划。怎样能够把这种知识串在一个故事里呢?qhU物理好资源网(原物理ok网)

很幸运,我想到了一个办法。我构想了一个少年航天员在火星上迷失方向的故事。利用欧阳教授提到的知识,他最终成功地学会了分辨方向,徒步走到了目的地。这个故事叫作“火星上没有北极星”。qhU物理好资源网(原物理ok网)

由于时间关系,故事的具体情节我就不给你们透漏了。我可以跟你们透漏一个关键点:整个故事都是在火星上走路时发生的。所以,如果我要讲好这个故事,就必须搞清楚在人类的航天员到了火星之后,会怎样走路。qhU物理好资源网(原物理ok网)

而且,所有的故事,所有的知识点,都要在走路的过程中展开。大家可能会问了,走路谁不会呢?对,谁就会走路,但不是谁就会在火星上走路。qhU物理好资源网(原物理ok网)

不信的话,请你们看一个视频,这是一个叫火星研究院的机构模拟的航天员在火星走路、跑步的视频。qhU物理好资源网(原物理ok网)

好,看来在火星上走路、跑步没有我们想像的这么轻松。这就是为何航天员上火星之前,需要经过大量训练。这也给我们的故事提供了一个挺好的切入点。qhU物理好资源网(原物理ok网)

我们一共做了8本这样的故事绘本。其中有恐龙的故事,有黄河的故事,有青藏高原的故事,还有微生物的故事。qhU物理好资源网(原物理ok网)

每一个故事的创作过程都很艰辛。每一个故事都限定了主题和知识点,为了搞清楚这种知识点,我自己查了许多论文和资料,然后我设计了各类可能的故事方案,然后把不好玩的故事统统删掉,把其中最有意思的、能最大程度还原专家讲堂内容的故事挑下来,再设计每一页的画面,然后请朋友画成了绘本。qhU物理好资源网(原物理ok网)

我们在创作过程中,光是做失败的草稿就有这么多。qhU物理好资源网(原物理ok网)

当然,过程再困难,我和我的朋友也会继续坚持,用动漫为孩子们讲科学的故事。在未来,我们计划创作更多给小孩看的科学动漫、科学动漫和科学故事绘本。我们不是想把科学知识都统统塞到孩子们的脑袋里。我们是想让每一个小孩都能亲自去体验,原来科学是一件有意思的事情!qhU物理好资源网(原物理ok网)

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