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追問陳凱先之問(二)丨在孩子心中種下「宇宙」的種子 ——全國政協委員、中科院院士武向平從科普角度談「陳凱先之問」

有多少人知道「宇宙第一縷曙光探測」科學實驗項目?

又有多少人知道什麼是引力透鏡效應、星系團物理及其宇宙學應用、宇宙大尺度結構、暗物質?

那麼,又有多少人知道武向平?

這位入選「可能影響21世紀的100個年輕人」的武向平,曾獲得科學院青年科學家獎、青年科學家獎、科學院優秀研究所導師獎等諸多榮譽。他所領導的研究項目「利用引力透鏡效應研究宇宙中的物質分佈」獲科學院自然科學獎一等獎,國家自然科學獎二等獎。如今將主要精力投入到了「宇宙第一縷曙光探測」項目的理論研究和數據分析之上。

作為對天文學略知一二的記者,對此也不甚熟悉。國外科學界與媒體對武向平本人及其研究方向不僅熟悉,而且重視。

所以,記者帶著一絲羞愧去採訪這位熱衷科普工作的科學家,以期對「陳凱先之問」提供解答的參考。

科普不是小兒科

武向平,這位曾獲得科學院自然科學獎一等獎、國家自然科學獎二等獎、何梁何利獎等重要獎項的科學院院士,辦公室里只有一張獎狀,還是同事剛剛拿回來的。

這是一張2016年10月獲得的獎狀,頒發單位是科協青少年科技中心,內容是「在2016年青少年高校科學營上海交通大學分營上所作的《引力波探測》科普報告,榮獲《2016青少年高校科學營名家大師精彩報告》優秀獎」。

這個獎是不是太小兒科了?

作為科學技術協會科普委員會副主任,武向平可不這麼看。

「如果說一個科學家的成就以10分來計算的話,8分來自於他的科研成就,另外2分應該來自於他對科學知識的普及和傳播。」

他有三個論據:

一是全民科學素質已經被提到一個很重要的地位。科學家作為掌握最前沿知識的群體,有義務向公眾普及這方面的知識。

二是任何科學技術的應用,都是一個社會化的過程。「人類對未知的恐慌是一種正常心理反應。特別是科學技術越來越呈現出跨學科化,對傳統文化、安全感產生越來越大的影響時,科普不及時、不準確,可能會阻礙先進技術的應用。」武向平說。

第三個論據與他的成長經歷有關。武向平青少年時期是在陝西省延安市的黃龍山區度過的,當年這是一個經濟條件極其落後的地區。全縣人口近5萬,當年全縣僅5人考上大學。直到上大學,武向平才開始學ABC。落後地區孩子對知識的渴望,他一直銘刻在心。

過去四年以來,武向平承擔著科協的「中學生英才計劃」物理學科工作委員會的工作。僅2016年間,他就在12所中學做過「誰將主宰宇宙的命運」和「引力波探測」等科普講座,受益學生上萬。他積極推動科技和教育資源向西部、山區和農村傾斜,並身體力行,在貴州、福建、新疆、雲南、四川、陝西等地傳播科學知識。「對於偏遠地區的孩子們,能夠親自聽到科學家報告和面對面交流的機會很少。一次講座,就是撒下一片種子,也許將來就會發芽!」

這也恰恰從科普工作的角度回應了「陳凱先之問」———在前沿科學與普通公眾之間,存在一定的認知門檻,需要媒體、科學家的幫助———這就是科普,這就是科普的作用。而這一點,與文娛明星的藝術、表演可以被「無門檻」地直接感知存在明顯不同。

武向平在參加科普活動中,也發現了另外一些問題:比如科普活動碎片化問題比較突出。

「出現突發事件時,沒有一個權威的專家庫,不知道找誰,科學家也不願意主動站出來解釋。於是媒體往往就成了代言人,而這個代言人的權威性、專業性有時就要打上大大的問號。」

武向平分析說,大部分科學家的科普活動仍然呈自髮狀態,同時科學研究的語言到大眾能接受的語言有個「轉換」的過程,有時媒體詮釋錯了,有時科學家自己表達得不準確不通俗,甚至出現過兩個學者說法相左,把個人見解當做行業共識去解釋,這都影響了科普的有效性和權威性。

「我們至今也沒有一部震撼的科普大片。」這也讓武向平有點遺憾和感嘆。怎樣使從事前沿科學研究的科學家和娛樂傳媒界有機結合和溝通,將是目前亟待解決的問題。

「去年5月30日,在全國科技創新大會上,習近平總書記指出,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。」為此,他呼籲,政協可以就科普目前存在的問題做一個各個階層的調研,真正把科普工作推到與科技創新同等重要的戰略地位,使科學家樂意做科普,民眾喜歡聽科普。

註定孤獨,不應寂寞

武向平談的大多是科學家如何對社會產生更大的貢獻。那麼,國家、社會之於科學家,又該當如何?

我們真的了解他們的領域、他們創造的價值嗎?我們該為他們做些什麼?這既是陳凱先院士心中的疑惑,也是記者最想知道答案的問題。

過去十年,武向平的主戰場———「宇宙第一縷曙光」探測基地(21CMA基地)——在距新疆烏魯木齊4個小時車程、海拔超過2700米、人跡罕至的天山深處。

這是一處絕佳的低頻觀測台址。

基地處於南北天山之間,四周環繞著海拔3000米以上的群山,其形成的天然屏障阻擋著來自周邊的電磁輻射。

這也是一處讓科研工作者和工人叫苦不迭的修行場。

2003年基地建立以來,極端最低氣溫零下49度。國家天文台一樓走廊牆上的照片顯示,2008年8月盛夏,北京這邊正在開奧運會,武向平那邊卻是大雪紛飛。這裡似乎一年只是由兩個月的夏季和十個月的冬季組成,每年冬末夏始,經常風沙瀰漫,瞬時風力甚至達到12級。

金庸的武俠小說中,無論是風清揚,還是中神通,絕頂武林高手都註定面臨孤獨。

科學研究終究不是小說,這裡沒有大殺四方的獨孤九劍、九陽神功,有的只是不斷跳出來的一個又一個挑戰。初春,武向平和他的團隊,正迎來一次「大考」:2017年,包括在內超過10個國家合作的國際大科學工程、全球最宏偉的射電天文設備「平方公里陣列」(簡稱SKA),歷經10年多籌備,即將進入正式簽署法律文本階段。

SKA將是世界上最大的天文學研究工程,初步預算超過65億歐元。計劃分兩個階段建設,2024年和2030年分別完成。

哲學家經常說的三句話是:我是誰?我從哪裡來?我要到哪裡去?

這也是SKA要問的三個問題。只是這次,它追溯得更要久遠。

SKA的五大科學目標中,第一項叫「宇宙黎明和黑暗時期探測」。

武向平團隊是唯一在該領域有10年經驗的先行者,21CMA所追求的科學目標就是「宇宙第一縷曙光探測」。

武向平解釋說,宇宙大爆炸理論已經被大量可靠的天文觀測證實,兩次獲得諾貝爾物理學獎。137億年前的大爆炸之後,宇宙經歷過一段漫長的黑暗時期。直到有一天,在宇宙的深處誕生了第一代發光天體,逐步照亮了整個宇宙。科學家最想知道的是,宇宙是怎麼從黑暗走向光明的?

當然,它的難度也是世界級的,甚至可以稱得上是宇宙級的。

「相當於在海面上行船,測量海面上哪朵浪花是由10萬米深的海底下面一塊石頭產生的。」

武向平進一步解釋說,宇宙大爆炸發生后,物質由高溫、高密狀態隨著膨脹不斷冷卻,逐步進入平靜而特殊的宇宙黑暗時期。黑暗時期主要物質成分是暗物質、中性的氫和氦,不存在真正的發光天體,唯一稱得上光源的是逐漸降溫的微波背景輻射和微弱的中性氫輻射。這就是我們要抓捕的來自遙遠宇宙深處的神秘信息。

聽著武向平的述說,我感覺他的道路是孤獨的。先行者註定孤獨,但不應寂寞。他的背後,應該有無數關注的目光。

安靜地前行

從科學家內心來說,武向平不希望科學研究受到外界過多打擾。但在全社會樹立形成正確的科學精神,乃至形成關注科學、尊重科學的良好氛圍,卻是武向平一直以來倡導的。

2月25日晚,北京海淀文化館小劇場內舉行了一場別開生面的辯論會。現場座無虛席,通道擠滿了觀眾,27萬網民通過網路直播觀看了辯論。

參加者不是學生精英,而是兩位科學家。辯題也很吸引人——「陰陽五行」等傳統哲學觀點是否應該寫入《公民科學素質基準》?

兩個小時激辯,火花四濺。一位在現場的記者給武向平發了一則消息:請他評價這場辯論,並表明自己的觀點、立場。

武向平的立場有些出乎這位記者意料———他既不同意,也不反對任何一方的觀點。這種看似「和稀泥」的態度,也太不「武向平」了。

對此,武向平解釋:「基督教在西方盛行多年,沒有因為大爆炸宇宙學的建立科學家就否定基督教的上帝創世說,自然科學與宗教和平和諧地相處。龍在盛傳幾千年,沒有必要今天非要用自然科學的手段否定龍的存在。同樣,陰陽五行也盛行民間多年,是我們文化的一部分,沒有必要非要用自然科學的手段否定它的價值和存在。自然科學,要尊重文化和歷史,崇尚和諧共存,各自追求自身的價值和完美,大可不必互撕。」

捕獲引力波信號就是國際社會對科學精神價值的很好證明。

1959年,美國馬里蘭大學教授J·韋伯根據廣義相對論提出一個設想:如果引力波真的存在,它將能提供宇宙中有關黑洞和其他天體的信息,進而提供觀測、理解早期宇宙的一種方式。這些都是傳統天文學根本做不到的事。

從提出到2015年、2016年連續捕獲到引力波,經過了半個世紀。期間,科學家屢次遭遇詰問,甚至有人阻止財政向這些項目撥款。

幸運的是,科學家們通過計算和分析,認為這個方向是可行的,於是將精力放在更新和提高探測器的靈敏度上。目前的探測器已經屬於第二代了,而第三代地面探測器和第四代的宇宙原初引力波探測器也正在研製之中。

「從事科學研究一定會遇到挫折、甚至是失敗,追求卓越科學目標更是一個漫長的過程,這是科學研究的自然規律。」作為SKA的首席科學家,武向平說,最重要的是科學目標清晰,持之以恆地堅持,淡泊和遠離名利地位。

這一點,無論對科學還是社會,都至關重要。



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