张朝阳重返清华演讲:我们为什么要学物理?|甲子光年

2023-09-04     甲子光年

原标题:张朝阳重返清华演讲:我们为什么要学物理?|甲子光年

弥补中文互联网世界关于物理科普内容的缺失。

作者 | 刘杨楠

编辑 | 栗子

“日出江花红似火,春来江水绿如蓝。这是科学的春天!让我们张开双臂,热烈地拥抱这个春天吧!”

1978年,全国科学大会在北京召开。会上,时任中国科学院院长的郭沫若一首《科学的春天》,成为中国无数科研工作者的解放宣言。整个中国科学界也迎来真正的春天。

彼时,少年张朝阳也同样感受到了科学的魅力。3年后,张朝阳考入清华大学物理系;15年后,他拿到了美国麻省理工学院的物理学博士学位。

毕业后,张朝阳没有像他的同学们一样投身物理研究,而是转身走向另一个世界——互联网。此后20年,他乘着上世纪90年代末的互联网热潮,成为在商业世界叱咤风云的互联网大佬。

直到2021年,张朝阳以最朴素的形象回归物理界——一幅黑框眼镜,一件格子衬衫,加上身后密密麻麻铺满四块黑板的物理学公式——张朝阳以物理为内核,以直播为载体,在互联网世界释放出作为“物理学博士”的另一个自己。

如今,张朝阳在心中埋藏20多年的物理学种子,已经在互联网世界生根发芽,开花结果。自2021年11月开启第一节物理直播课,截至2023年8月,《张朝阳的物理课》已在搜狐视频直播了160余期。

某种意义上,《张朝阳的物理课》已经无形之中成为中文互联网世界科普内容的新范式。而这个范式背后,不仅是张朝阳赋予其人生的另一重意义,在中国大力发展基础科学的当下,这更是一段必不可少的背景旋律。

1.“物理学博士”张朝阳重返清华

近日,张朝阳暂时卸下“搜狐创始人、董事局主席兼首席执行官”的头衔,以“物理学博士”的身份重返母校清华,带来了一场特别的物理演讲。

演讲开始,张朝阳围绕“非球形天体的引力势”,借助勒让德函数展开,求出了旋转对称椭球体的外部引力势,并由此求出地球的潮汐形变以及地球对月球的力矩。相比于海水的潮汐计算,这次计算考虑了地球潮汐形变所导致的引力势修正,这一修正的量级很大,让最终的计算结果也更精确。

此次线下演讲也延续了张朝阳直播物理课一贯的“硬核”风格,近2个小时的演讲后,黑板上铺满了推导公式。

清华大学物理系教授、CUSPEA学者、哈佛物理博士楼宇庆也在现场与张朝阳密切互动。楼宇庆点评道,虽然满屏公式看着有点眼花缭乱,但是可以让大家了解从事天体物理研究的人在做的事情。

活动现场,楼宇庆与张朝阳围绕“如何观察月球在远离地球”这一命题展开快问快答,让现场气氛达到高潮。在解析潮汐效应时,张朝阳还锐评“地月关系”:“月球离开地球或者被地球远远抛弃的感觉,实际是它自己‘作’的。因为它的质量导致了地球的形变。”直播间网友直呼:“地球还挺有个性!”

物理演讲结束后,张朝阳、楼宇庆以及电子工业出版社代表一同宣布《张朝阳的物理课》(第二卷)正式发布。

某种意义上,清华是张朝阳物理生涯的启蒙地,也是他追寻科学真理真正的起点。1986年,张朝阳从清华大学物理系毕业,考取李政道奖学金,赴美国麻省理工学院留学。此后20年,他便暂别物理,成为互联网世界的风云人物。

2021年,张朝阳重回物理界。

此次重回清华,不仅是他与母校一次迟来的重逢,更是与20年前,在清华启蒙出发的自己重逢。重逢的主题便是“物理”。

只是,这一次他并非是以科学家的身份回归,而是选择了一种更普惠、接地气的方式——科普。

2.弥补中文互联网物理科普内容的缺失

近年来,国家正在大力支持科普事业。

不仅推出《关于新时代进一步加强科学技术普及工作的意见》(2022年10月8日)等一系列政策活动。国家领导也开创性提出“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼,要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置”。

科幻,无疑最适合架起“现在”与“未来”的科普桥梁。近两年,电影《流浪地球》系列以及电视剧《三体》等科幻作品挑起了国内观众探索未来科学的原始冲动。

《流浪地球2》中有一个知名情节,地球通过引力弹弓效应逃离太阳系。针对这个话题,张朝阳曾在一次物理课上解释道,这并非凭空想象。早在1977年,旅行者号就利用了引力弹弓飞离太阳系,进入星际流浪征程。

张朝阳进一步解释道,现实中,引力弹弓是一种飞行器常见的加速原理,指的是当人类向宇宙空间发射飞行器时,利用行星的自身速度与重力场给飞行器加速,将它甩向下一个目标,并在课上严格推导了这个做法成立的原理。

在7月29日上映的《巨齿鲨2》的宣传活动中,主创吴京还曾喊话张朝阳,向他提问“人类是否真的可以在海底7000米处穿上机甲并行走?”张朝阳则在搜狐视频关注流隔空回应:“吴京老弟,待我先算他几个回合再来回答你。”

事实上,不仅是张朝阳,其带领的搜狐在今年的搜狐科技峰会上也在逐渐向基础科学本身靠拢。

今年5月17日,在北京举行的2023搜狐科技峰会上,张朝阳强调,创新跟基础科学的研究、基本的数理计算非常有关系,对产品构架改革要知其然,还要知其所以然。“在象牙塔里很多演算不只是满足人们对于未知世界的好奇心,更是让我们感受到,我们距离美好生活竟是如此之近。”

《张朝阳的物理课》提供了一种更直接的科普新思路——知识直播。

张朝阳将他最热爱的“物理学”,以直播的形式搬上了他最熟悉的“互联网”。自2021年11月开启第一节物理直播课,截至2023年8月,《张朝阳的物理课》已在搜狐视频直播了160余期。

如今,在搜索引擎中搜索“方程E=mc²”“温室效应”“引力弹弓” “纳维尔-斯托克斯方程”等物理知识点时,首页便会出现《张朝阳的物理课》中相关的推导研算内容。

相较国外较为丰富的物理知识科普内容,此前中文互联网上的物理科普内容则稍显贫瘠,甚至连相对更接近大众的科幻作品都比较稀少。

可以说,《张朝阳的物理课》IP的立体化传播,弥补了中文互联网世界关于物理知识科普的缺失。“短视频时代知识市场化,每个人有点东西都可以迅速开直播来讲,教给别人,成为各个领域的专家。这是互联网和新时代传媒给我们每个现代人的机会。”张朝阳说。

不过,作为知识直播领域“第一个吃螃蟹”的人,《张朝阳的物理课》之所以能够广受大众欢迎,根本还是在于足够硬核且足够有趣的“内容”。

传统的物理学教材大多按照物理理论的发展历程,由易到难、由浅入深地编写成书,更系统但也更抽象,距离学生的实际生活较远,一些复杂的物理公式很难理解,也很难记忆。而《张朝阳的物理课》则从日常现象出发,在公式推导中一步步触达本质,解析背后的科学原理

《张朝阳的物理课》第二卷覆盖了直播课程第67-127期的内容,围绕牛顿力学与天体物理、洛伦兹变换、电动力学、流体力学、热传导五大部分展开,包含46章节,每章讨论一个物理问题,书中有张朝阳手稿原图近100张。

值得注意的是,相比第一卷,第二卷更注重探讨问题的新颖性,对很多问题的处理方法更独特、更深,复杂度更高,用到的数据工具也更难。

书中还会围绕某一个问题,综合各个物理学分支的知识,以解析现象背后的科学原理。比如,在探讨磁场抗磁原理时,书中从考虑磁矩的力矩、磁场对原子能级的影响,以及量子力学中带电粒子的抗磁性等角度入手——没有受限于电磁学的分析,还融合了量子力学的知识。

除了思维创新,张朝阳还十分推崇“研究式”“碎片化”学习方法。所谓“研究式学习”,是指学生不要被动地、单一地按顺序接收传统教科书中的内容,而是在好奇心驱使下,主动去深入了解某个问题的来龙去脉。学生可以自己向自己提出一个问题,大概地翻翻书,或在互联网上搜索一下,粗略了解后,自己拿起笔推导、计算——不仅“知其然”,更要“知其所以然”。

张朝阳将物理学知识与技能比喻为“二维平面古城”来形容“研究式学习”的新奇体验。“从《张朝阳的物理课》开始,你将从不同城门进入这座古城,走的是不同的路径,或者直达某个景点游玩,看到的是不同的风景,在随意的走走逛逛中,你将对这座古城非常熟悉,如同自己的家园。”

“《张朝阳的物理课》第二卷不是为了叫你考试,而是一个发自内心热爱物理的人在分享他的思考与推理。”北京交通大学物理科学与工程学院副教授陈征评价道。

可以预见的是,《张朝阳的物理课》还将继续更新下去。张朝阳曾说:“当一个人知道为什么做这件事的时候,这个人就有无限的忍耐力和毅力。”

那么,一个随之而来的、更本源的问题是:今天的张朝阳,以及无数在物理学世界苦苦求寻的先贤们,究竟为什么而物理?

3.我们究竟为什么而物理?

人类物理学发展至今,已经浩浩汤汤走过几百年。

生活在17世纪前的人们并没有像今天的一样,将大自然清晰划分为数学、生物、物理、化学、天文、地理等学科,而是将“大自然”视为一个整体,将对自然的探索,统称为“自然哲学”。今天的孩子们上物理课时最先学到的“万有引力定律”,就是牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中提出的。

尽管随着人类对大自然的认识逐渐深入,衍生出各个细分学科,但所有学科最终都服务于最初的愿景——探索自然运行的基本规律。

某种意义上,“统一”是物理学的主要目标。过去几个世纪,无数物理学家从大自然中获取灵感,努力将观察到的各类自然现象统一到理想化的理论框架中。甚至曾有人评论道,每当物理学家发现两种看似完全不同的事物,其实只是同一事物的两面时,都会带来巨大的科学飞跃。

但事实上,整个物理学的发展历史都充斥着无法统一的分歧,甚至几乎都在悖论中前行。例如从“地心说”到“日心说”,从牛顿三大定律到爱因斯坦的量子力学——在一次又一次推翻与重建中,人类也越来越深刻地了解并越发懂得敬畏大自然的复杂性。

在探索世界基本运行原理的过程中,那些极简的、优美的、统一的却又无形的物理定律,又被心灵手巧的人们赋予各式各样的物理形态,变成锄头、蒸汽机、飞机、计算机甚至宇宙飞船,不断变革所有人的生产生活。

我们为何而物理?

或许正如张朝阳在“科学大家杨振宁百岁华诞”上所讲:“百年来物理学家们对这个世界了解得如此精微和深刻,这些理论及其应用,深刻地改变了世界。了解科学、了解物理、了解数学之美,应该成为一种风尚。

更不用说,在当下的历史节点,这种风尚有着非比寻常的历史意义。大国竞争态势越来越激烈,基础研究的强弱也越来越关系到最基本的国家安全。

“某个民族某一段时间大家都喜欢把物理或者科学作为一个风尚的话,对这个国家还是很有好处。学点科学知识挺重要的,让我们大家都变得科学起来,想问题都有逻辑,有推理。”张朝阳在近期的物理演讲中提到。

科普,则是张朝阳找到的将物理和科学作为一种“时尚”的方法。“为什么大家会如此狂热?我想,因为这个学习的过程,也是我们认识世界的过程。”一位网友曾感慨道。

科普最终的目的或许在于,给科学祛魅,让深奥的科学以最平易近人的方式进入更多人的思想,激发人类对未知好奇的本能。

毕竟,只有站在巨人的肩上,我们才能看得更远。

END.

文章来源: https://twgreatdaily.com/zh-hans/f17b8a92cd626d92f1c88be0ac110bb7.html