彌補中文網際網路世界關於物理科普內容的缺失。
作者 | 劉楊楠
編輯 | 栗子
「日出江花紅似火,春來江水綠如藍。這是科學的春天!讓我們張開雙臂,熱烈地擁抱這個春天吧!」
1978年,全國科學大會在北京召開。會上,時任中國科學院院長的郭沫若一首《科學的春天》,成為中國無數科研工作者的解放宣言。整個中國科學界也迎來真正的春天。
彼時,少年張朝陽也同樣感受到了科學的魅力。3年後,張朝陽考入清華大學物理系;15年後,他拿到了美國麻省理工學院的物理學博士學位。
畢業後,張朝陽沒有像他的同學們一樣投身物理研究,而是轉身走向另一個世界——網際網路。此後20年,他乘著上世紀90年代末的網際網路熱潮,成為在商業世界叱吒風雲的網際網路大佬。
直到2021年,張朝陽以最樸素的形象回歸物理界——一幅黑框眼鏡,一件格子襯衫,加上身後密密麻麻鋪滿四塊黑板的物理學公式——張朝陽以物理為內核,以直播為載體,在網際網路世界釋放出作為「物理學博士」的另一個自己。
如今,張朝陽在心中埋藏20多年的物理學種子,已經在網際網路世界生根發芽,開花結果。自2021年11月開啟第一節物理直播課,截至2023年8月,《張朝陽的物理課》已在搜狐視頻直播了160餘期。
某種意義上,《張朝陽的物理課》已經無形之中成為中文網際網路世界科普內容的新範式。而這個範式背後,不僅是張朝陽賦予其人生的另一重意義,在中國大力發展基礎科學的當下,這更是一段必不可少的背景旋律。
1.「物理學博士」張朝陽重返清華
近日,張朝陽暫時卸下「搜狐創始人、董事局主席兼執行長」的頭銜,以「物理學博士」的身份重返母校清華,帶來了一場特別的物理演講。
演講開始,張朝陽圍繞「非球形天體的引力勢」,藉助勒讓德函數展開,求出了旋轉對稱橢球體的外部引力勢,並由此求出地球的潮汐形變以及地球對月球的力矩。相比于海水的潮汐計算,這次計算考慮了地球潮汐形變所導致的引力勢修正,這一修正的量級很大,讓最終的計算結果也更精確。
此次線下演講也延續了張朝陽直播物理課一貫的「硬核」風格,近2個小時的演講後,黑板上鋪滿了推導公式。
清華大學物理系教授、CUSPEA學者、哈佛物理博士樓宇慶也在現場與張朝陽密切互動。樓宇慶點評道,雖然滿屏公式看著有點眼花繚亂,但是可以讓大家了解從事天體物理研究的人在做的事情。
活動現場,樓宇慶與張朝陽圍繞「如何觀察月球在遠離地球」這一命題展開快問快答,讓現場氣氛達到高潮。在解析潮汐效應時,張朝陽還銳評「地月關係」:「月球離開地球或者被地球遠遠拋棄的感覺,實際是它自己『作』的。因為它的質量導致了地球的形變。」直播間網友直呼:「地球還挺有個性!」
物理演講結束後,張朝陽、樓宇慶以及電子工業出版社代表一同宣布《張朝陽的物理課》(第二卷)正式發布。
某種意義上,清華是張朝陽物理生涯的啟蒙地,也是他追尋科學真理真正的起點。1986年,張朝陽從清華大學物理系畢業,考取李政道獎學金,赴美國麻省理工學院留學。此後20年,他便暫別物理,成為網際網路世界的風雲人物。
2021年,張朝陽重回物理界。
此次重回清華,不僅是他與母校一次遲來的重逢,更是與20年前,在清華啟蒙出發的自己重逢。重逢的主題便是「物理」。
只是,這一次他並非是以科學家的身份回歸,而是選擇了一種更普惠、接地氣的方式——科普。
2.彌補中文網際網路物理科普內容的缺失
近年來,國家正在大力支持科普事業。
不僅推出《關於新時代進一步加強科學技術普及工作的意見》(2022年10月8日)等一系列政策活動。國家領導也開創性提出「科技創新、科學普及是實現創新發展的兩翼,要把科學普及放在與科技創新同等重要的位置」。
科幻,無疑最適合架起「現在」與「未來」的科普橋樑。近兩年,電影《流浪地球》系列以及電視劇《三體》等科幻作品挑起了國內觀眾探索未來科學的原始衝動。
《流浪地球2》中有一個知名情節,地球通過引力彈弓效應逃離太陽系。針對這個話題,張朝陽曾在一次物理課上解釋道,這並非憑空想像。早在1977年,旅行者號就利用了引力彈弓飛離太陽系,進入星際流浪征程。
張朝陽進一步解釋道,現實中,引力彈弓是一種飛行器常見的加速原理,指的是當人類向宇宙空間發射飛行器時,利用行星的自身速度與重力場給飛行器加速,將它甩向下一個目標,並在課上嚴格推導了這個做法成立的原理。
在7月29日上映的《巨齒鯊2》的宣傳活動中,主創吳京還曾喊話張朝陽,向他提問「人類是否真的可以在海底7000米處穿上機甲並行走?」張朝陽則在搜狐視頻關注流隔空回應:「吳京老弟,待我先算他幾個回合再來回答你。」
事實上,不僅是張朝陽,其帶領的搜狐在今年的搜狐科技峰會上也在逐漸向基礎科學本身靠攏。
今年5月17日,在北京舉行的2023搜狐科技峰會上,張朝陽強調,創新跟基礎科學的研究、基本的數理計算非常有關係,對產品構架改革要知其然,還要知其所以然。「在象牙塔里很多演算不只是滿足人們對於未知世界的好奇心,更是讓我們感受到,我們距離美好生活竟是如此之近。」
《張朝陽的物理課》提供了一種更直接的科普新思路——知識直播。
張朝陽將他最熱愛的「物理學」,以直播的形式搬上了他最熟悉的「網際網路」。自2021年11月開啟第一節物理直播課,截至2023年8月,《張朝陽的物理課》已在搜狐視頻直播了160餘期。
如今,在搜尋引擎中搜索「方程E=mc²」「溫室效應」「引力彈弓」 「納維爾-斯托克斯方程」等物理知識點時,首頁便會出現《張朝陽的物理課》中相關的推導研算內容。
相較國外較為豐富的物理知識科普內容,此前中文網際網路上的物理科普內容則稍顯貧瘠,甚至連相對更接近大眾的科幻作品都比較稀少。
可以說,《張朝陽的物理課》IP的立體化傳播,彌補了中文網際網路世界關於物理知識科普的缺失。「短視頻時代知識市場化,每個人有點東西都可以迅速開直播來講,教給別人,成為各個領域的專家。這是網際網路和新時代傳媒給我們每個現代人的機會。」張朝陽說。
不過,作為知識直播領域「第一個吃螃蟹」的人,《張朝陽的物理課》之所以能夠廣受大眾歡迎,根本還是在於足夠硬核且足夠有趣的「內容」。
傳統的物理學教材大多按照物理理論的發展歷程,由易到難、由淺入深地編寫成書,更系統但也更抽象,距離學生的實際生活較遠,一些複雜的物理公式很難理解,也很難記憶。而《張朝陽的物理課》則從日常現象出發,在公式推導中一步步觸達本質,解析背後的科學原理。
《張朝陽的物理課》第二卷覆蓋了直播課程第67-127期的內容,圍繞牛頓力學與天體物理、洛倫茲變換、電動力學、流體力學、熱傳導五大部分展開,包含46章節,每章討論一個物理問題,書中有張朝陽手稿原圖近100張。
值得注意的是,相比第一卷,第二卷更注重探討問題的新穎性,對很多問題的處理方法更獨特、更深,複雜度更高,用到的數據工具也更難。
書中還會圍繞某一個問題,綜合各個物理學分支的知識,以解析現象背後的科學原理。比如,在探討磁場抗磁原理時,書中從考慮磁矩的力矩、磁場對原子能級的影響,以及量子力學中帶電粒子的抗磁性等角度入手——沒有受限於電磁學的分析,還融合了量子力學的知識。
除了思維創新,張朝陽還十分推崇「研究式」「碎片化」學習方法。所謂「研究式學習」,是指學生不要被動地、單一地按順序接收傳統教科書中的內容,而是在好奇心驅使下,主動去深入了解某個問題的來龍去脈。學生可以自己向自己提出一個問題,大概地翻翻書,或在網際網路上搜索一下,粗略了解後,自己拿起筆推導、計算——不僅「知其然」,更要「知其所以然」。
張朝陽將物理學知識與技能比喻為「二維平面古城」來形容「研究式學習」的新奇體驗。「從《張朝陽的物理課》開始,你將從不同城門進入這座古城,走的是不同的路徑,或者直達某個景點遊玩,看到的是不同的風景,在隨意的走走逛逛中,你將對這座古城非常熟悉,如同自己的家園。」
「《張朝陽的物理課》第二卷不是為了叫你考試,而是一個發自內心熱愛物理的人在分享他的思考與推理。」北京交通大學物理科學與工程學院副教授陳征評價道。
可以預見的是,《張朝陽的物理課》還將繼續更新下去。張朝陽曾說:「當一個人知道為什麼做這件事的時候,這個人就有無限的忍耐力和毅力。」
那麼,一個隨之而來的、更本源的問題是:今天的張朝陽,以及無數在物理學世界苦苦求尋的先賢們,究竟為什麼而物理?
3.我們究竟為什麼而物理?
人類物理學發展至今,已經浩浩湯湯走過幾百年。
生活在17世紀前的人們並沒有像今天的一樣,將大自然清晰劃分為數學、生物、物理、化學、天文、地理等學科,而是將「大自然」視為一個整體,將對自然的探索,統稱為「自然哲學」。今天的孩子們上物理課時最先學到的「萬有引力定律」,就是牛頓在《自然哲學的數學原理》一書中提出的。
儘管隨著人類對大自然的認識逐漸深入,衍生出各個細分學科,但所有學科最終都服務於最初的願景——探索自然運行的基本規律。
某種意義上,「統一」是物理學的主要目標。過去幾個世紀,無數物理學家從大自然中獲取靈感,努力將觀察到的各類自然現象統一到理想化的理論框架中。甚至曾有人評論道,每當物理學家發現兩種看似完全不同的事物,其實只是同一事物的兩面時,都會帶來巨大的科學飛躍。
但事實上,整個物理學的發展歷史都充斥著無法統一的分歧,甚至幾乎都在悖論中前行。例如從「地心說」到「日心說」,從牛頓三大定律到愛因斯坦的量子力學——在一次又一次推翻與重建中,人類也越來越深刻地了解並越發懂得敬畏大自然的複雜性。
在探索世界基本運行原理的過程中,那些極簡的、優美的、統一的卻又無形的物理定律,又被心靈手巧的人們賦予各式各樣的物理形態,變成鋤頭、蒸汽機、飛機、計算機甚至宇宙飛船,不斷變革所有人的生產生活。
我們為何而物理?
或許正如張朝陽在「科學大家楊振寧百歲華誕」上所講:「百年來物理學家們對這個世界了解得如此精微和深刻,這些理論及其應用,深刻地改變了世界。了解科學、了解物理、了解數學之美,應該成為一種風尚。」
更不用說,在當下的歷史節點,這種風尚有著非比尋常的歷史意義。大國競爭態勢越來越激烈,基礎研究的強弱也越來越關係到最基本的國家安全。
「某個民族某一段時間大家都喜歡把物理或者科學作為一個風尚的話,對這個國家還是很有好處。學點科學知識挺重要的,讓我們大家都變得科學起來,想問題都有邏輯,有推理。」張朝陽在近期的物理演講中提到。
科普,則是張朝陽找到的將物理和科學作為一種「時尚」的方法。「為什麼大家會如此狂熱?我想,因為這個學習的過程,也是我們認識世界的過程。」一位網友曾感慨道。
科普最終的目的或許在於,給科學祛魅,讓深奧的科學以最平易近人的方式進入更多人的思想,激發人類對未知好奇的本能。
畢竟,只有站在巨人的肩上,我們才能看得更遠。
END.