“‘东二环车流量大,交通拥堵’,我一听到这句话,就一头雾水。没有车就没有车,但密度高。这个概念描述交通状况从一开始就被误解了。”中国科学院物理研究所一间普通会议室里,曹泽贤试图帮助记者理解流量、密度、速度等科学术语。这是一次采访,也是一堂物理课。

故事
每个人都可以学习一些科学
恰好在约定的时间,中国科学院物理研究所曹泽贤研究员带领记者走进了物理研究所M楼。一间会议室,一张长桌,两把椅子,一个文科生和一个物理学家开始了一场关于科学的对话。
令人惊讶的是,这并不是一场对决,记者听到的知识并不像圣经那么难以破译。
“今天出去采访之前,你应该科学地判断一下受访者是否可靠。如果不可靠,你有计划吗?如果受访者违约,你能去哪里?这就是爱因斯坦最擅长的。” “先把脑子里的东西弄清楚。”曹则贤笑着说道,就像发现了一颗新彗星,先计算一下它的轨道,它的近地点在哪里,什么时候经过?别等到它快要撞地球了准备一个计划。
曹泽贤16岁考入中国科学技术大学物理系,后公派留学德国,获得博士学位,并入选国家“百人计划”。中国科学院。他的教学对象包括专业学者、研究生、大学生、中小学生、科学爱好者,以及政府官员和城市管理者。 “我希望每个人都能用科学的角度去面对遇到的问题。”

正是因为讲课深入浅出、生动有趣,曹泽贤的讲课在网络上广为流传。在短视频中,他用电磁学诠释了远距离关系。视频时长一两分钟,浏览量超过一亿次。在这段长视频中,他用了三到四个小时解释了量子力学、相对论、规范场论和电磁学/电动力学,观看次数已达数千万次。
“我一直保持着学习的习惯,当我学习的时候跟物理学家的对话,我就有分享的欲望。‘教与教’这个词,在我的理解里,就是一个人的学与教互相促进。如果你想分享更严格的知识,你必须自己系统地学习。”他说,物理专业的学生注重科学导向,而官员、城市管理者和普通民众则注重问题导向。 “我觉得每个人都可以学一点科学,学会用科学的理念去看待问题并试图解决问题。无论是个人问题、家庭问题还是城市管理问题。”
对话

可以找到解决城市问题的科学模型
记者:城市管理好像是管理专业的事情。和物理有关系吗?
曹泽贤:我们日常生活中遇到的很多不同问题都可以在物理和数学中找到相应的参考。例如,我们在城市中经常遇到的交通问题可以看作是颗粒流问题。 3条车道中,2条被封锁,1条是闲置的公交车道。我认为这个设置有一个很好的起点,但我不确定是否有科学模型来计算它是缓解还是加剧拥堵。
记者:专家表示,小客车一般只能载一两个人跟物理学家的对话,而大客车则可以载几十人。
曹泽贤:这不能是简单的计算,而是需要一个严格的模型。小巴上有张三,公交车上有李四。他们都消耗社会资源。我们需要看看社会为公交专用道支付的总体价格。我认为运动会采取临时交通措施是可取的。如果公交专用道长期设置,整体流量肯定会受到影响。这个“流量”是我们在流量管理中经常错误使用的一个概念。

记者:你怎么理解?难道不是因为车流量大而造成拥堵吗?
曹泽贤:没有。我们经常听到“东二环车流量大,交通拥堵”。当我听到这句话时,我很困惑。流量是密度乘以速度。如果它被阻塞并且静止不动,那么就没有流动,只有密度。车辆平稳地驶过,这就是所谓的拥堵。描述交通状况的概念从一开始就被误解了。
记者:拥堵该怎么形容?
曹则贤:很简单,很密集。如果堵车时没有动静,就没有流量,但密度很高。你说:“东二环车辆密度高。”大家都能理解:哦网校头条,车很多。
记者:车太多、人太多是人们每天面临的问题。有什么解决办法吗?
曹则贤:我不能告诉你怎么解决。让我们谈谈可能相关的“关键现象”。汽车和人的密度都有临界值。一旦超过临界值,特定数字变化的影响很容易被放大。例如,在天通苑这样的高密度社区,一旦人口密度超过临界值,就很难预测会出现什么问题。你得问我如何解决。我觉得从规划的角度来说,我们应该尽量避免。因此,我们在设计新城市的时候,应该考虑更加科学的规划,社区的规模、道路的布局、地铁站的设置等。
处理家庭纠纷,还有数学节目
记者:我经常看到你提到的社区、道路、停车、地铁等问题发生纠纷,甚至需要去电视台调解。
曹泽贤:我也看调解节目,但有时调解是没有用的,对吧?这里面也有科学原理。我们常说,描述几何体的知识在于几何本身。调解问题有一个基本的科学起点——问题的答案必须在问题中找到。我们请求第三方来调解我们的问题。不管他说什么,他只是站起来说话,没有伤到背部。
记者:那么,我们能不能用科学来自己解决纠纷呢?
曹泽贤:我举个最简单的例子。两个兄弟分割了家庭财产。没错,很常见。这可以用数学方法解决。继承之争就意味着分蛋糕,无论怎么分,都没有人满意。然后数学家给出的方案——A分,B先选。解决了吗?现在在数学上,可以解决九个人分蛋糕的问题。它是由一位匈牙利数学家首先完成的。
记者:这是一个八卦。夫妻矛盾是否也有类似的解决方法?
曹泽贤:对于物理问题,我们根据问题单元的数量来定义问题的性质。一个人就是一个问题。然后,还有二体、三体、少体和多体问题。夫妻俩看似两个身体有问题,其实不然。这对夫妇的背后,至少有各自的原生家庭参与其中。这是少数人的问题。所以,解决夫妻问题,不能固执地认为是两个身体的问题。这不仅在中国如此,在全世界也是如此。
科学可以通过多种渠道被感知
记者:我听说你提到了《三体》。您是否关注最近的科幻热潮,无论是《三体》还是《流浪地球》?
曹泽贤:我也在关注。与我们过去相比,现在的年轻人对科学的热情可能并不高。但随着国家发展水平更高,年轻人获取信息的渠道也更多了。影视作品和短视频可以作为一种娱乐方式,也可以作为一种学习方式。我一直主张年轻人还是要学习严肃的科学。
记者:但是普通人日常接触到的大多是碎片化的知识。
曹则贤:我觉得现在了解一些碎片化的知识也不是坏事。接下来,普通民众和城市管理者要想解决问题,就需要在某个方向上有深入的了解。有时,我们无法解决某个问题,是因为我们对问题的认识错误或不充分。知识储备越丰富,我们就能越清晰地看到问题,也越容易找到科学的解决方案。

记者:深入学习对于普通人来说是不是太难了?
曹泽贤:不,这不是借口。我们有很多工匠,包括老先生,他们都不会读书写字。然而,他们手上有感觉,眼睛里有观察,脑子里有思考。无论是吹糖还是刺绣。他们都在以自己的方式学习,并且对这些知识有了非常系统和深刻的理解。因此,科学可以通过多种渠道被感知。
记者:好,回到最本质的话题,科学能给我们带来什么?
曹泽贤:我们今天讲的是如何科学地看待问题,并从科学中找到相应的解决方案。当道路拥堵时,告诉大家理性出行、避免拥堵并不能解决问题。我想给你一个解决方案。就像我说的,北京城市交通网络有没有一个演进模型?它的动态特性是什么?在我们的城市管理体系中,如果有“闲人”能够做这些深入的实地考察、虚拟调研,就能更科学地解决问题。

