科学发展停滞了吗科学革命是否即将到来

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以下根据“高山科学经典”第1期吴国盛教授、李永乐老师、毕导、李可佳分享的《从一到无穷大》书籍导读内容整理而成,经老师审核后发布。

导读嘉宾老少皆宜,应该终生阅读

主持人(李可佳):

李老师好,您在抖音上也开了读书专题,并且《从一到无穷大》还是专题第一本,为什么会这么选择呢?

李永乐:

之前我的一个学生得了国际物理奥赛的金牌,接受教育报的记者采访时,记者问他为什么可以得金牌,他回答说:“我小时候看过一本书,叫《从一大无穷大》,这本书非常有意思,这让我喜欢上了物理。”

他的这句话让我印象深刻,我觉得一本好书确实会改变一个人。很多科学工作者在他们小时候都读过《从一大无穷大》,我那个学生也是因为这本书才进入了美妙的物理世界,所以我想把这本有趣、有影响力的书介绍给更多人。

主持人(李可佳):

我们从书中可以了解到,伽莫夫自己动手做了很多有趣的科学实验,毕导,您在做科普的时候一般都是以实验来切入,请问您的实验与伽莫夫的有何不同?

毕导:

相似的地方是,同书本理论相比,我们的实验可以给人带来更直观的感受,在视频里或者现实世界中得到的实验现象可以让人更加震撼。

比如之前参加《加油向未来》的节目时,我第一次看到在真空中,铁球和羽毛真的是同时落地的,这让我非常震撼。虽然我完全理解是这么一回事,知道实验背后的原理,但亲眼看到还是很不一样的感受。

而我的实验和伽莫夫的不同之处在于,伽莫夫的实验是开创性的,极具思想启发性,比如伽莫夫提出用油膜测出分子的厚度,这是一般人想不到的实验。而我的实验是演示性的,只是一个简单的可视化,不能像伽莫夫的实验那样带来思想上的启发。

主持人(李可佳):

如果时间有限,只看这本书的一个章节,你们推荐看哪章?

毕导:

我会选择第一部分。整本书的结构是第一部分讲数,第二部分讲相对论,第三部分讲微观世界,第四部分讲宏观世界。

应用性的东西可能排在理论之后,而第一部分是理论性的。它纯属美妙、浪漫的思想,启发我们去思考科学的本源,让我们知道科学最基础的工具是数学。

把第一部分的学科基础练好之后,后面二三四部分可以更加容易接受。不过也有可能是因为看书不认真的人,总是喜欢从第一章开始(笑)。

李永乐:

我想开个脑洞。伽莫夫的《从一大无穷大》(年初版)囊括了当时世界上最前沿的数学、物理、化学、生物等,但他没有预料到计算机科学的蓬勃发展。

现在,我们生活中充斥着计算机科学的身影,除了半导体之类的硬件,还包括了算法。而算法的本质是一个很重要的问题,算法本质上依赖于数学、物理和生物学的发展。

我想知道伽莫夫若在世,他会如何写算法这一章,如何揭露算法的本质?比如我们现在支付密码的原理是基于质数,质数在伽莫夫这本书就有谈到。再比如我们很多问题也靠遗传算法来解决,遗传算法也是模拟了生物学的演化过程。

我觉得伽莫夫肯定能给我们一个全新的视角,让我们不懂计算机的人也能知道算法的本质是什么。

吴国盛:

这个问题很难,因为整本书都很好。但如果从知识刷新的角度来说,可以读第一部分。因为除了第一部分数学的内容到现在还是正确的,后面三部分相对论、微观世界、宏观世界的知识已经被更新了。比如宇宙的年龄,元素的起源等等理论都有刷新。那么读第一部分数学,就基本不会接受错误的知识。

从通俗性上讲,也是第一部分通俗,需要的背景知识少,难度比后面更低。

所以这本书的好处就是我们可以在不同的年龄阶段阅读,每次读都会有收获。小时候看前面的部分,长大了再看一些,再大了再看一遍,慢慢就能看懂。这也是这本书长盛不衰的原因,很多人阅读了好几次。

即使小孩子看不懂这本书,看插图也是好的,书中的幅图也很有趣。这本书老少皆宜,应该终身阅读。

科普是惠及全民的主持人(李可佳):

想问问三位嘉宾,为什么做科普?

李永乐:

做科普是一个偶然。我最开始是做内部的教学视频,年做了一大批数学课,年做了一大批物理课和物理竞赛课,到年已经上传了好几百个小时,但是没有多少人看。

直到有一天,突然有人把我课程中的一小段发到网上,吸引了不少眼球。我才明白其实大家不是讨厌知识,而是讨厌只讲知识而不讲知识的应用。

所以我就开始从一个生活中的实际问题出发,慢慢去解释它背后的科学知识,就成为了科普。

孔子说“学而时习之,不亦说乎”,其中的“习”可以理解为“实践”而不是“复习”,把学到的知识应用在实践中,就会成为一种快乐。

毕导:

我做科普也是一个偶然。那是年的秋天,我在一个饭店大门口排队,大风吹得我很冷。因为我是学化工的,所以当时我就联想到传热学课程做过的一道题,要如何安放保温材料,才能做到要保温性最好,当时课堂上得出的结论是,把保温性能好的材料贴着流体放。

所以我就开始思考穿风衣和秋衣的顺序问题,那么经过一系列科学计算,其实是把风衣穿在秋衣里面更保暖。这个结论非常荒诞,然后文章就火了。

我觉得将知识应用在生活的实践中很有意义,这样的思维体操很有意思。在做科普时,我会先抛出一个能引起观众好奇心的问题,然后再给观众科普知识点,我很开心我的科普能启发大家对于科学的好奇心。

吴国盛:

我没做过科普,但我是一个科普的“鼓吹者”。科普的重要性主要体现在两方面,一是科普对创新的作用,科学普及和科技创新是鸟之双翼、车之两轮;二是科普可以提升全民的科学素养。

杨振宁先生也强调过科普的意义,他说每年毕业的物理系学生,没有那么多职位让他们去工作,很好的一个去处就是做物理学的科普,因为科普是直接惠及全民的,能直接推动一个社会的文明水平。

比如李永乐老师的作品就可以和世界级的科普作品媲美,他实践了杨振宁先生的观点。我自己只是做科学史的普及,没有做过科学本身的普及。

科学发展停滞了吗?

萧泓(完美世界CEO,高山书院级同学):

有人说,对于科学研究,低垂的果实已经被那些伟大的科学家拿掉了。我们人类科学发展的底层科学理论是否真的越来越少,它们是否还在飞速地进步?

吴国盛:

在科学史上,经常会出现这样的时期,无论是科学家还是公众,都觉得知识发生了停顿,伟大的发现都做完了。

比如19世纪后期就很典型,普朗克要学物理,他的导师却告诉他物理学已经没有什么可研究的了。话音未落,物理学革命就发生了。

所以有这种停顿的感觉可以理解,但是不能真的说科学已经到达了研究的顶点。我们难以把握具体的节点,不知道什么时候发生科学革命。

现在经常有人说我们正在进行科学革命,我们生活在革命的时代。很多人喜欢革命,革命就有机会、能拿诺奖,但不革命就只能在常规时期老老实实教书。

但是形势不由人,最好的心态是等待革命,保持努力,沿着现有的常规格式做到极致,大概能迎来新的希望。

我不认为我们现在无事可做,也不认为我们现在做的事情都是革命性的。人类有时会夸大自己眼前的东西,做了一点点事情就觉得很伟大,过段时间回头来看,却发现微不足道。

而有时候当时不觉得怎样,回过头看却发现是伟大的。我们没有上帝的眼光,只能把今天的事做好。

教育如何促进创新

Q1:

伽莫夫用我们现在的话说是斜杠跨界破圈,如何看待这种斜杠青年或交叉人生?还有比如像冯·诺依曼,也在很多领域有不同的建树,这样神迹一般的人生如何出现的?

吴国盛:

这个需要归结到教育,跨界、斜杠是因为他们从小所受的教育,不是功利的教育。

功利的教育培养的是专家,只能在某个狭隘的领域把事情做好。但是创造性的工作需要打破界限,中华民族的伟大复兴特别需要一些打破条条框框、打破学科界限的人。

但我们的教育实在是太功利,这是很大的问题,需要引起高度的重视。

生命科学在20世纪之所以突破,它是吸取了来自物理学的大量贡献。DNA双螺旋结构的发现者之一克里克,他是物理学家;我们生物类的科学经典《生命是什么》,它的作者薛定谔是量子力学的创始人,但薛定谔的这本书给很多生物学家都带来了深刻的启发,可以说直接启发了分子生物学。

所以学科交叉是科学突破的不二法门,现在提倡交叉学科可能就是出于这样一种考虑。

Q2:

伽莫夫在书中不只是介绍科学知识,还呈现了各个学科的思维方式和科学方法,怎么看待本书中科学思维或科学方法与科学知识之间的价值关系?

李永乐:

这牵涉到科学与哲学的关系。

哲学对科学很重要,科学家们会有一些最基本的哲学思想。比如爱因斯坦提出相对论,是因为他借鉴了庞加莱的思想,即对好两个地方的钟需要定义一个标尺,这个标尺可能是光,所以就需要假设光速是不变的,爱因斯坦由此得到启发。庞加莱认为能够测量的东西才是实际存在,不能测量的东西就不能认为它们是一样的,这就是一种哲学的思想。

再比如,我最近思考一种算法,实现如何花最少的机票钱走完10个城市。如果按照贪心算法,每次都去机票价格便宜的城市,可能最后却花了更多的钱。而若是先尝试随机选择一条路,然后慢慢改进,其实就能实现目标了。这样的想法就来源于生物学的演化理论。

还比如,薛定谔说生命以负熵为食,我们还活着是因为我们的生命是秩序的,不停吃东西不仅是在吸收热量,还是在吸收一种秩序,这本身是一种哲学的思维。

再比如康德,康德是一个哲学家,也是一个科学家。我倡导同学们在学习科学的过程中把哲学结合起来,但是现行的教育往往无法实现。

特别是欠发达地区,若在课堂上抛开科学知识讲科学思维,家长和学生会有意见,这可能与我们社会的发展有关。只有在社会的经济条件和教学压力不大的时候,我们的科学思维才能蓬勃发展起来。

Q3:

平时有什么锻炼深度思考的方式?

毕导:

在面对现象时,多问事情背后的为什么。比如我们的科普选题,我希望是从接地气到桃花源,接地气是看到与生活的联系,桃花源是普遍性的知识。

如何训练自己在生活中找到接地气的问题就需要深度思考的能力,就要求在观察生活时打开脑子的开关。

李永乐:

可以自己和自己辩论。我小时候坐公交车上学,无聊之际我会想一个主题,然后从正反两个方面去论证,比如男孩能不能穿红色的鞋子,想出反对和支持这个主题的观点。

这对于训练小孩子的思维,可能也是一个不错的方法。

吴国盛:

多问几个为什么,在不疑处有疑。

开始怀疑,是思想的起点。不要从功利的角度来想如何训练深度思考的能力,因为健全的人对世界既是依赖的又是疏离的,疏离的部分就是质疑的部分。

科学的批判性就起源于质疑,但这是我们中华民族比较稀缺的一种品质。我们的文化过于追求统一、趋同,这种文化很容易扼杀孩子天生的怀疑、质疑和好问的精神。

深度思考没有什么技巧,它本身就是发自人性本身的东西。很多家长是先扼杀了孩子的好问心,再来问怎么培养孩子的好问心,这是缘木求鱼。孩子天生都是创造者,天生就是好问者,天生都有旺盛的好奇心。家长和老师要做的就是呵护,刻意培养不出来。

主持人(李可佳):

好奇心是基本的人性,满足好奇心是科学研究的基本动机,也是阅读科普著作的基本动力。

下期预告

年9月17日20:00,“高山科学经典”邀请到了请清华大学苏世民书院院长、高山书院校董薛澜;清华大学科学史系教授王巍;甲子光年创始人兼CEO、高山书院级张首晟奖学金获得者张一甲,一起阅读20世纪学术史上最有影响的著作之一《科学革命的结构》。

关于“高山科学经典”

科学著作浩如烟海,加上门槛较高,容易让人望而生畏,因此需要权威的书目推荐,引领科学阅读。

年,高山科学促进中心甄选部科学著作,成立了“高山科学经典”公益项目。

计划用2年时间,邀请数百位大科学家和社会贤达,每周六晚八点开展公益导读,让科学精神通过书籍,跨越地域、阶层、年龄、民族的界限,传播到每个角落、每个人心中。

这些科学经典将会被重新包装、统一装帧出版,打造一套厚重、值得收藏的经典书籍,如果高山科学经典公益项目或书籍感兴趣,欢迎联系“高山科学经典”百家号。

热爱科学的人都在这里!



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