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访谈︱他写了一本销量超过《五十度灰》的科普读物

澎湃新闻记者 臧继贤
2016-05-16 18:21
来源:澎湃新闻
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一本科普读物在意大利一年热销30万册,销量超过《教皇通谕》和《五十度灰》,后被译为34种语言,行销全球。这本名为《七堂极简物理课》的书用简洁的语言向读者讲述了20世纪以来现代物理学的伟大理论发现:相对论、量子力学、宇宙的结构、空间的颗粒和时间的本质等。

非专业读者能否对这些看似很高深的理论物理名词感兴趣,甚至体会到科学之美,该书的作者卡洛·罗韦利表示并不担忧,“一般人不需要用解决物理难题的方式来感受到科学的美感,就像人们不需要成为作曲家或者音乐家就能热爱音乐一样。”

卡洛·罗韦利是意大利理论物理学家,并且是圈量子引力理论的开创者之一,他曾在美国、意大利工作,现在法国带领量子引力研究小组。卡洛·罗韦利向澎湃新闻(www.thepaper.cn)表示,他的父母并未在他幼年制定过自然科学的学习计划,而是父母对于科学的崇敬和热爱深深感染了他,并且他认为那些能够有图书伴随成长的孩子是很幸运的。

近日,澎湃新闻(www.thepaper.cn)通过邮件的方式采访了卡洛·罗韦利,请他谈谈科普教育、我们能否在近期预见理论物理的突破性进展以及科学家的高智商等问题。

澎湃新闻:当你被意大利《24小时太阳报》邀请写科学专栏时,你的反应是?

罗韦利:骄傲!当时在想:这是意大利最好的文化副刊在邀请我合作,实在太荣幸了!

澎湃新闻:对于非专业人士来说,是不是很难感受到物理之美或者数学之美?

罗韦利:我不这么认为。我见过很多人都曾表达他们在体会到物理之美时的那种惊愕。一般人不需要用解决物理难题的方式来感受到科学的美感,就像人们不需要成为作曲家或者音乐家就能热爱音乐一样。

澎湃新闻:那你是如何让那些并不了解科学的人对那些深奥的科学知识感兴趣的?

罗韦利:我觉得我在努力把信息减少,只留下最基本的和最核心的内容,先忽视细节和其他不那么重要的评论。例如人们可以写一本很厚的书来阐释哥白尼做过什么,但也可以精简成:“哥白尼发现了地球围绕太阳旋转。”这并不是过度简化,而正是阐述了哥白尼最主要的想法。然后你仔细思考一会儿就会发现这的确是个很了不起的想法。我试图将现代物理的发现用类似的方法简化。

澎湃新闻:这本书如何成为意大利的畅销书?

罗韦利:好吧,其实这本书现在在很多国家都是畅销书……其实我不知道为什么。或许因为这本书提供了一种图景:虽然这个世界是建立在理性之上的,但是也包括感情和美感,而且这本书并没有试图去隐藏神秘的东西,也没有试图隐藏我们的无知。

2015年12月,扎克伯格在社交网络上晒出给女儿读《宝宝的量子物理学》照片

澎湃新闻:对于那些想为孩子制定科普学习计划的父母,你有什么建议吗?

罗韦利:这我也不知道。我的父母并没有这样的计划,但他们对科学有着深厚的崇敬和赞美之情,我认为这的确对我产生了很大的影响。并且我就是在一堆科学图书中长大的,我觉得那些能够有图书伴随成长的孩子是很幸运的。最伟大的美国科学家理查德·费曼曾撰文讲述他父亲如何说服他科学有多奇妙,并如何向他展现自然和自然规则的。其中有一段描述是这样的:小理查德发现他父亲知道不同种类的鸟的名字,但他却不知道,于是他问了父亲。父亲说名字都是无关紧要的,重要的是追问为何不同种类的鸟有不同的喙。正因为有这样的父亲,所以才有了理查德·费曼这样的儿子……

澎湃新闻:在我们这个时代能够诞生牛顿或者爱因斯坦这样伟大的物理学家吗?

罗韦利:我热切盼望能够如此!希望她将是一位亚洲的女性!

澎湃新闻:科学家是否更容易信仰宗教?比如牛顿就有宗教信仰,好像爱因斯坦也是。

罗韦利:不是这样的,事实上正相反。科学家也是多元的,但是拥有宗教信仰的科学家比例肯定要比非科学家拥有宗教信仰的比例低多了。爱因斯坦并不信仰上帝,他只是用“上帝”一词趣指“自然”,比如他写道“上帝不玩骰子”或者相似的话。其实这就像我们在意大利说“丘比特生气了”就是在讲要下雨了一样。这样讲的人并不相信真的有一个会生气并且叫做丘比特的神。爱因斯坦很清楚地写道他并不相信有一神论的人格神存在。牛顿的确是信仰上帝的,但是他那个时代的欧洲人都是信仰上帝的,并且牛顿也曾质疑过他那个时代很多的宗教信仰。我是无神论者,并且据我所知,我的大部分同事也都是无神论者。

澎湃新闻:在中国,一般认为女性不容易成为科学家或者并不擅长抽象思维,你如何看待这个问题?

罗韦利:我觉得这样的看法是不对的。智利人曾经认为女性不能领导一个国家,直到他们被女性领导的英国打败。我觉得如果这么想就是一种浪费,因为我们失去了本来可能成为优秀科学家的另一半人类。

澎湃新闻:最近几年计算机科技似乎在很大程度上改变了我们的生活,那我们是否可以期待理论物理也会在近期产生能够改变我们生活的突破性成果?

罗韦利:目前为止,我看不到这样的突破性成果。但是我们必须记得当初也没有任何人能够预知计算机革命。当时最大的计算机公司IBM有过一个著名的预测:整个世界将拥有200台电脑!预测科技的未来总是非常困难的。没有人曾预测到电灯、无线电或者汽车发动机的到来,这比计算机给我们的生活带来的变化更大。

澎湃新闻:物理学家的智商是不是比普通人要高?

罗韦利:嗯,他们自己绝对都是这么认为的,他们也常因为这一点而自吹自擂。但是心理学家也曾表明大多数普通人自认为他们要比其他人更加聪明。所以,这么说来,物理学家真的也是普通人!

【书摘】

《七堂极简物理课》中讲量子力学(节选):

20世纪物理学的两大支柱,一个是我第一课讲的广义相对论,另一个就是我这里要讲的量子力学,它们之间有着天壤之别。

这两个理论都告诉我们,自然的细微结构要比我们看到的更加微妙。广义相对论是一颗小巧的宝石:它是由爱因斯坦凭借一己之力思考、孕育而来的,是关于引力、空间和时间简洁而又统一的观点。然而量子力学,或者说“量子理论”则正好相反,它在实验上获得了无与伦比的成功,其应用也改变了我们的日常生活(比如我用来写文章的电脑就和它息息相关)。但是这个理论在诞生一百多年之后,仍然笼罩在一片神秘莫测的奇异氛围中。

量子力学正好诞生于1900年,它几乎引领了整整一个世纪的密集思考。德国物理学家马克斯·普朗克(Max Planck)计算了一个“热匣子”内处于平衡态的电磁场。为此他用了一个巧妙的方法:假设电磁场的能量都分布在一个个的“量子”上,也就是说能量是一包一包或一块一块的。用这个方法计算出的结果与测量得到的数据完全吻合(所以应该算是正确的),但却与当时人们的认知背道而驰,因为当时人们认为能量是连续变动的,硬把它说成是由一堆“碎砖块”构成的,简直是无稽之谈。

对于普朗克来说,把能量视为一个个能量包块的集合只是计算上使用的一个特殊策略,就连他自己也不明白为什么这种方法会奏效。然而五年以后,又是爱因斯坦,终于认识到这些“能量包”是真实存在的。

爱因斯坦指出光是由成包的光粒子构成的,今天我们称之为“光子”。他在那篇文章的引言中写道:

“在我看来,如果我们假设光的能量在空间中的分布是不连续的,我们就能更好地理解有关黑体辐射、荧光、紫外线产生的阴极射线,以及其他有关光的发射和转化的现象。依据这个假设,点光源发射出的一束光线的能量,并不会在越来越广的空间中连续分布,而是由有限数目的‘能量量子’组成,它们在空间中点状分布,作为能量发射和吸收的最小单元,能量量子不可再分。”

这几句话说得简单而又清晰,是量子理论诞生的真正宣言。请注意这段话一开始“在我看来……”这几个不同凡响的字眼,这不禁让人联想到,达尔文在自己的笔记中以“我认为”这几个字为开端来介绍他物种进化的伟大思想,而法拉第在其著作中第一次介绍电磁场这个具有革命意义的概念时,则提及自己“犹豫不决”。伟大的天才都懂得三思而行。

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