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宇宙探索之谜科普:宇宙探索之谜科普视频

2025-02-28Aix XinLe

探索未知,颠覆认知。

宇宙探索之谜科普:宇宙探索之谜科普视频

 

今天是世界读书日,也是第十四届文津图书奖公布的日子,为了推动更多的人去阅读和写作,并希望所有人都能尊重和感谢为人类文明做出过巨大贡献的文学、文化、科学、思想大师们,保护知识产权根据读书日惯例,我们将为大家介绍一本刚刚斩获文津奖的科普图书——《一想到还有95%的问题留给人类,我就放心了》。

带着好奇心,一起去探索这个奇妙的世界吧!以下来自本书作者丹尼尔·怀特森的手记《不务正业的益处》▼

Our writing process——我们的创作过程:We need more physice!——我们需要更多物理知识!We need more cartoons!——我们需要更多漫画!为了向大众解释希格斯玻色子,丹尼尔·怀特森教授找到了漫画PHD Comics的作者豪尔赫·陈博士,两人最终完成合作。

/ 最好的想法有时出现在不务正业的时候最近,我和漫画家豪尔赫·陈博士共同出版了一本科普畅销书——《一想到还有95%的问题留给人类,我就放心了》这本书用幽默的语言和生动的漫画探讨了世界上最深奥的物理学未解之谜。

实际上,我们能够建立合作关系,要归功于不务正业陈博士是流行网络漫画PHD Comics的作者他的漫画描绘了博士生们在学术研究中的挣扎和挫折其实,成为漫画家并不在陈博士最初的人生计划之中他想走学术研究的道路。

20世纪90年代后期,陈博士在斯坦福大学攻读机械工程博士,他的研究课题是设计一种模仿蟑螂行动模式的机器人然而,机器人的设计过程并不顺利,当他心力交瘁,寻求放松时,他拿起了画笔,开始涂鸦仅在研究生生涯开始的几周后,他就画起了漫画,拿自己做研究时的真实感受开玩笑。

比如,他在漫画里提出了一个搞笑的概念,叫教授否定区(Professor Negation Zone):当你需要在博士生导师面前展示机器人成果时,这个虚拟区域就会笼罩你的导师,让你的机器人突然莫名其妙地宕机。

陈博士在校园报刊《斯坦福日报》(Stanford Daily)上发表他的漫画,每周更新三次他利用空闲时间画漫画,作为一种消遣那时他并没有将漫画看作未来职业的发展方向结果,陈博士的漫画受到了同学们的追捧不久之后,不务正业的陈博士更进一步,将漫画放到了网上。

这个系列漫画受到了世界各地研究生的欢迎也就是说,世界各地的研究生都曾体会到这种学术研究带来的挫败感后来,他取得了机器人方向的学位,开始在加州理工任教可是他发现,学术界对他漫画的关注,远超对他的机器人研究的关注。

所以,在2000年年中,他离开了学术界,成为了一名全职漫画家现在,陈博士不务正业时的消遣已经成为了他的新正业从实验室中解放出来以后,陈博士开始走访美国、欧洲,甚至澳大利亚的各大高校和实验研究中心他采访科学家,和他们聊研究项目,了解他们努力揭示的谜题,倾听他们的个人故事。

他将这些经历揉进漫画中,用引人入胜的图画,巧妙地展示科学家充满人情味的一面——当然还有他们的研究内容得益于这样的科学交流项目,PHD Comics不再仅仅是一部取笑学术生活的漫画,而是拥有了更多意义/

在欧洲核子研究组织里不务正业与此同时,我也在世界另一端的实验室里不务正业我是一名接受了长期正规科学训练的粒子物理家我们粒子物理学家做的事,就是尝试让粒子相撞,从中探索物质的本质,揭示宇宙最小结构单元的秘密,并创造出全新的物质。

我在加州大学伯克利分校取得博士学位但我的大部分时间都在芝加哥外的费米国家加速器实验室(Fermilad)里度过,与万亿电子伏特加速器(Tevatron)打交道随后,我成为欧洲核子研究中心大型强子对撞机(Large Hadron Collider)计划超环面仪器实验组(ATLAS)成员,负责寻找希格斯玻色子和其他人们推测出的新粒子。

大热漫画家陈博士从前的作品2009年,我的研究工作可谓苦乐参半我要么在编写筛选程序,从大量的粒子碰撞数据中,找出一些新粒子存在的证据;要么和一群学生集思广益,设计新的粒子物理实验,搜寻暗物质但作为粒子物理学家,要想有重大发现,可谓难之又难。

我们的工作内容常常是参加晨会、处理一堆无关紧要的事情、应付上级的邮件,以及面对长时间没有突破的研究情况因此,我产生了一种强烈的愿望,我希望跳出传统的粒子物理工作,发展业余的事业,挖掘我在其他方面的创造力。

希格斯玻色子的研究持续升温,大众媒体越来越关注这项研究这些报道之中不乏高质量的科学讨论,但我觉得,更多的报道没有捕捉到关键信息,亦没有描述这一神秘粒子的探索过程譬如,虽然希格斯玻色子的发现证实了几十年前的理论假设,补齐了粒子物理标准模型的最后一块拼图,但它并不能解决所有简单又深奥的粒子物理问题。

由希格斯玻色子和希格斯场构成的希格斯机制,解释了一些物质粒子的质量是如何产生的,却没有解释粒子的特定质量范围举个例子:顶夸克的质量非常大,而它的兄弟上夸克的质量与之相比却可以忽略不计为什么希格斯场对一种粒子如此慷慨,对另一种粒子又如此吝啬?我们一无所知,希格斯理论并没有给出答案。

遗憾的是,大多数媒体报道向人们暗示,希格斯玻色子的发现意味着大型强子对撞机的物理研究任务已经完成,因为我们已经找到了所有需要的细节,以及一切问题的答案同大多数研究者一样,我一直是陈博士漫画的忠实粉丝从古生物学到神经科学,关于向大众解释科学问题,他做出了诸多探索,我非常欣赏他。

他把文字和轻松的漫画结合在一起,生动形象地讲解科学概念这是文本加数字的传统形式无法做到的我很想同他合出一部漫画,介绍我们对希格斯玻色子和暗物质的研究然而,那时我觉得与他合作并不现实,等同做梦毕竟,陈博士是学术界的名人。

我去过的实验室里几乎都有他创作的漫画贴在墙上当妻子建议我发邮件询问陈博士的意见时,我为她的天真而感到好笑这就像是让我给布拉德·皮特发邮件,邀请他参演一部关于我的人生的电影成功的几率非常渺茫但发邮件也不会损失什么。

所以我发了一封简短的邮件,但从未期盼自己得到回应

Popular analogies for the higgs field——几种流行的希格斯场类比:It’s like moving through treacle(or molasses)——它让你犹如置身于一池粘稠的糖浆

It’s like a politician moving through a crowd——它让你犹如一名政治家置身于人群It’s like moving through a crowd of politicians covered in treacle

——它让你犹如置身于一群满身糖浆的政治家令我惊喜万分的是,陈博士很快便回复了我也许他喜欢我的建议,也想画一部漫画,介绍欧洲核子研究组织的研究,也许是因为我愿意为他的才华付费,也许两个原因都有我们约好了见面,他从帕萨迪纳远道而来,和身在尔湾的我共度了一天。

粒子物理与陈教授的专业相去甚远,但他拥有技术工作者的思维,还有多个领域的采访经验他领会和提炼核心概念的能力让我折服我们最初的设想是画一部传统的单幅漫画,相当于图解我们在欧洲核子研究中心的工作,解释这些工作的重要性和趣味所在。

陈博士将我们的对话录了下来,方便他遇到问题时回溯当陈博士坐下来,试图将理念串联起来,画成漫画时,他有了新的想法受到一些网络科学视频的启发,他放弃了静态的图片,制作了一部科学动画他将当日的谈话录音剪辑成几分钟的音频,并加入动画,支撑我的解释,这让我听起来聪明又完美。

第一次看见他的成品,我便印象深刻,为之惊奇这是每个演讲者梦寐以求的助力想象一下,你站在黑板前演讲的同时,一位比你更有艺术细胞的人用诙谐清晰的图表协助你展示观点,这多棒啊!就在视频发布几个月后,2017年7月,欧洲核子研究中心宣布科学家观测到了希格斯玻色子。

这种神秘的玻色子成为了世界的焦点至少是好几天之后,科学作家和热心市民才发现我们的视频视频很快在全网疯传,获得了几百万的播放量许多人评论道,这是他们看过的,将希格斯玻色子解释得最清晰的视频随后,弗朗索瓦·恩格勒特(François Englert)和彼得·希格斯(Peter Higgs)因此获得了2013年诺贝尔物理学奖。

我惊喜地发现,诺贝尔物理学奖委员会(Nobel Committee for Physics)将我们的视频链接放进了“延伸阅读”(further reading)目录中我怀疑,我此生大概只有这么一次,能让诺贝尔奖官方提及我的作品。

即便那不是我的主业,只是不务正业的产物后来,我与陈博士又合作创作了一部关于引力波的视频2016年3月,这种存在于时空的涟漪得到了科学家的证实我们的视频又一次获得了百万播放量/ 未知的未知2015年的某天,我和陈教授决定另辟蹊径。

我们发现,大多数知识科普都聚焦于问题的答案,解释已知的科学事实但我认为,世界上还有太多未解之谜与其继续用漫画解释已知的科学发现,也许写一本书,探讨宇宙最大的未解之谜,会更加有趣毕竟,还有什么比揭开真相的外衣,带来革命性发现,颠覆人类对宇宙的认知,更让科学家激动万分呢?。

5 mysteries we have no idea——我们不知道答案的五个谜题What is dark energy——暗能量是什么?Is there a theory of everthing?——万物之理存在吗?

How big is the universe?——宇宙有多大?Who is shooting high energy cosmic rays at us?——谁在向我们发射高能宇宙射线?Aaahh!!

——啊啊啊!!!Speed limit——限速Why can’t we go faster than the speed of light?——我们为什么不能超越光速?我职业生涯中最核心的疑惑是:宇宙是由什么构成的?现在这个疑惑已经解决了不少。

我们身边的一切物质都可以分解为三种基本单元:上夸克、下夸克和电子除此之外,物理学家们还发现了其他九种粒子但是,为什么一共有十二种粒子呢?还有其他粒子存在吗?我们该如何解释它们的质量范围和相互作用模式?它们是不是都由一种更小的粒子构成?。

更加不可思议的是,这种理论只能解释宇宙中5%的物质还有大约27%的宇宙充满了隐形的“暗物质”,而其他68%则是神秘的暗能量(暗能量在科学中的潜台词是:“我们毫无头绪”)问题也不止于此我们对宇宙的基本要素,比如空间、时间和物质的本质,依然所知甚少。

我们不知道宇宙到底有多大,也不知道宇宙中是否存在其他生命与科学论文相比,这本书的写作大有不同首先,我和陈博士讨论了需要囊括的问题,选出吸引眼球,又不需要长篇解释,而且不对读者的科学基础有所要求的内容根据这个标准,我们排除了许多有趣的谜题,比如中微子震荡。

我对暗物质这样的话题非常了解,但和早期宇宙学相关的部分,我要去找更专业的同事,让他们帮忙做一些背景调查针对每个主题,我都会写初稿将问题的重要性罗列出来,然后探究该主题的现状我和陈博士会相互传阅和修改对方的稿子,直到我们觉得稿子对科学主题的解释已经足够清晰。

很多时候,我们的材料会被重构,以充分发挥陈博士的绘画才能,让前沿科学更加简单易懂比如,在探讨引力的时候,我们把内容分成了两章,一章探讨空间的本质是什么,另一章探讨引力为什么这么弱文本部分确定之后,陈教授会画上插图,展示我们的观点,或者开点玩笑,让气氛不那么严肃。

我们之所以将本书英文版命名为We Have No Idea,是为了表达我们的兴奋,因为物理界极有可能在未来解开这些谜题我们写这本书不是为了批评现代物理在这些问题上的无能当我们同大众读者讨论这本书时,我惊讶地发现,学术界之外的人们对前沿科学问题表现出了极大的热情。

这些问题似乎能够触及人类最深层的好奇心无论是弦理论、外星人还是宇宙起源,下至孩童,上至成人,每个人都能提出深刻的问题虽然我们的合作源于不务正业,但本书却是我们的用心之作——丹尼尔·怀特森点击超过6000万。

,火爆全美高校PhD Comics科普漫画首度结集爱因斯坦、霍金毕生求解的16个宇宙谜团硬核科普,清奇脑洞科学“永远在路上”

《一想到还有95%的问题留给人类,我就放心了》作者 /豪尔赫•陈【巴拿马】 丹尼尔•怀特森【美】翻译 /苟利军 张晓佳 郝小楠 等出版社 / 未读·探索家小星星团购价 /68.00 元 48元 包邮阅读原文

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【粉丝福利】点这里抽奖获取福利赠书留言并点击上方链接抽奖,截至明天中午12:00开奖,3名幸运读者将获得《一想到还有95%的问题留给人类,我就放心了》一本放心文 /丹尼尔·怀特森  翻译 /Rabbitgk。

原载于《物理世界》2017年8月刊链接:https://physicsworld.com/a/when-goofing-off-is-good/编辑 / 怀尘

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