子曰:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”分享 http://blog.sciencenet.cn/u/sqdai 上海大学教授

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科普刍议-1:科普,我们义不容辞的责任——答《科学时报》记者问 精选

已有 5859 次阅读 2010-12-29 07:39 |个人分类:科海随笔|系统分类:观点评述|关键词:科普 力学 科学教育

【按】201097,我接受了《科学时报》记者李芸的电话采访,我按记者的采访提纲写了答问摘要,谈了我对现时科普工作的一些看法,现发布于此,供大家讨论。

记者李芸还采访了北京大学武际可教授、天津大学王振东教授和高等教育出版社自然科学分社林梅社长,而后写成《力学科普 岂容忽视》一文,刊载于《科学时报》,2010-9-16 B1“读书周刊”专栏(见链接)。

 

【问】就图书市场来看,我国的力学科普图书屈指可数,而且还以译著为主,原创很少。其实,不仅我国的力学科普相较于数学、物理等兄弟学科的科普要落后许多,而且力学这门学科对于大多数人说都不太了解,被认为是物理下面之下的二级学科 。为什么力学在我国会不被重视?为什么力学科普乏善可陈?实际上,力学是一门怎样的学科?

 

【答】说我国不重视力学,有失公允。

实际上,我国还是比较重视力学学科的,尤其是在“文革”前的17年间。早在1951年,钱伟长先生就在中科院数学研究所创建了力学研究室,成员有著名力学家、物理学家周培源先生和航空力学家沈元先生,随后,有当时的青年才俊胡海昌、林鸿荪、庄逢甘、郑哲敏等加盟;1955年钱学森先生回国后,立即与钱伟长先生等联手,筹建中科院力学研究所,19561月该所正式成立,由钱学森、钱伟长担任正副所长,1956年郭永怀先生回国后,成为另一位副所长;19572月由钱学森、钱伟长、郭永怀等力学家发起创建了清华大学工程力学研究班,由钱伟长和郭永怀先后担任班主任,共办了三届,学员近400人,为我国培养了力学及其应用方面的骨干力量;1958年经钱学森先生周游全国,到处游说,全国高校涌现了几十个力学专业。迄今,随着科学的发展,力学融入机械工程、航空航天工程、土木工程、船舶与海洋工程等领域,世界各国的力学系并入这些工程系科,只有中国,还保留了20几个力学系和力学专业。

近几十年来,力学界为我国的国民经济建设和国防建设的发展发挥了极其重要的作用,做出了巨大的贡献,可以说,没有力学研究做基础,就没有航空航天航海事业、海洋开发事业、建筑工程事业亦即所有工程和科学领域的发展。

 

但是,1978年之后,力学在我国的地位出现了一些问题。力学学科在中国真的有生死存亡的问题吗?虽说还没这么严重,但确实有那么一点问题。从世界范围看来,作为基础学科的力学学科的存在性稳如泰山。试看,国际理论和应用力学联盟有几十个成员国,它组织的ICTAM,即“力学奥运会”,每届有千余人参加;国际上力学类的刊物成百上千;知名力学家为数甚众,这些是明证。可是,在我国,本不该成问题的问题,却老是成问题。虽说在国家自然科学基金委员会,数理化天地生力这七大基础学科的地位从来就非常明确,始终各占一席之地,力学占据着重要的位置,20多年来从未摇摆过,但在制订全国性的科学规划时,总会遇到一些问题。最明显的例子是:1978年,在制订新一轮科学规划时,一开始,谈到基础科学,只提“数理化天地生”,偏偏把力学排除在外,幸好以周培源、钱伟长、谈镐生等院士为代表的老一代力学家拍案而起,据理力争,争回了力学作为重要的基础学科的地位(详见《谈镐生文集》的钱伟长序和第402420页)。可是,在近期的我国中长期科学规划中又出现了类似问题;在最近的科技部一些规划中重又把力学排除在基础学科之外,经过新一代力学界的院士们再次鼓与呼,局面才发生了转机。

 

这里介绍一下力学学科。

力学的现代定义是:

力学是关于力、运动和变形的科学,研究自然界和工程中复杂介质的宏/微观力学行为,揭示机械运动及其与物理、化学、生物学过程的相互作用规律,是构成人类科学知识体系的重要组成部分。

这是基金委和中国力学学会组织的力学学科规划战略研究组经两个月酝酿,两整天讨论,在2009916得出的结论。

第一句话最重要,给出了力学的基本定义。与以往定义的主要区别在于加了“变形”二字。其实,按科学的观点,“变形”是运动的一种形式,可涵盖在“运动”之中,力学工作者可能认为这是多此一举,但是,《规划》的读者包括行政官员(尤其是科技管理干部)和普通百姓(尤其是年青学子),他们并未清晰地了解此点。现在的官员大多有大学文化程度,但他们中的多数并不了解现代力学,其力学知识多半来自中学力学教材,那里基本上没有涉及变形;而除了质点系和刚体力学以外的力学,变形却是现代力学中最折腾人的一个核心部分!因此,有必要突出一下“变形”,给这些人洗洗脑筋。在规划稿的随后部分,则明确指出,运动(位置的时空变化)涵盖了变形。

第二句话强调了研究对象和手段的变化。关键词是“/微观”。过去人们一直认为,力学是研究宏观机械运动的,但由于科技进步和力学学科本身的发展,力学的研究对象涉足物质的微观、细观层次,而多尺度和跨尺度关联的力学分析已成了现代力学的主要特征和手段,只有采用宏-微观结合的手段,才可能真正认清介质在力的作用下的运动和变形规律。

第三句话强调了机械运动和其它运动过程的耦合与关联。关键词是“相互作用”。力学发展到今天,不仅关注单一的机械运动,更多地关注多场耦合,例如机械运动与热、电、磁、化学反应、生命过程等等的耦合作用。这也就是力学这门古老的科学至今仍充满着强大的生命力的原因,也是力学与其它学科有这么大的黏着力、会产生种种边缘学科的原因。

第四句话强调了力学作为重要的基础科学在人类科学知识体系中不可或缺的地位。力学与数理化天地生一起,构成了人类科学知识体系的总框架。

 

力学学科既是重要的基础学科,又是有广泛应用的技术学科。对于这种二重性的认识不同,导致一些分歧,力学界内部一直众说纷纭,到了1980年代后期,认识才渐见趋同,大家认识到力学是一门有广泛应用背景的基础学科。但是,在社会上,对力学的认识依然有局限性。其根源是:

——人们在知识上的局限性。除了一些理工科的学人(主要是力学、物理学以及一些工程学的学人)对力学的知识架构有较为全面的认识,多数人只认为力学是物理学下面的一个二级学科,他们不知道力学早在一二百年前就已与物理学“分家”了;

——由于认识上的片面性。不少人过于强调力学的应用性,把它当作一门普通的技术科学;

——由于宣传上的薄弱性。长期以来,力学界一直没有形成一支强有力的力学科普队伍,与数学、物理学、生物学等基础学科相比,宣传力度大大不足。而且由于《辞海》等有影响的工具书,对力学的阐释严重过时,并且非常片面,给社会大众一种误导。

 

我国力学科普强度不足,这是不争的事实。虽说《力学与实践》是一本很好的力学科普刊物,几十年来发挥很大的作用,但总体来说,缺少系列性的有影响的力学科普著作。

出现这种局面的原因是:

1.        力学界人士对力学科普的重要性认识不足;

2.        力学科普难度较大。力学本来是一门较难掌握的学科,理论性和技术性都很强,要把复杂的力学原理浅近地介绍出来相当困难;

3.        对力学科普作者(包括其它科普作者)缺乏必要的激励机制,使得力学科普工作者往往出力不讨好;

4.        解放以后的非通识教育,限制了新生代科普作者的成长。

 

【问】《大众力学丛书》作为新中国以来可以算得上第一套有规模的力学科普读物,您对这套丛书的定位如何?丛书的规模如何?希望丛书能达到一个什么样的效果?丛书出版至今,您的感受如何?是否达到您的预期目标?

 

【答】

缘起:

鉴于上述情况,中国力学学会审时度势,于2007年发起组织出版“大众力学丛书”,成立了编辑委员会,由北京大学武际可教授任主任,上海大学戴世强教授任副主任,编委会成员都是热心于力学科普事业的学者。丛书的出版得到了高等教育出版社和力学界人士的大力支持,三年之内已出版了八本,依次为《奥运中的科技之光》,《拉家常 说力学》,《诗情画意谈力学》,《趣味刚体动力学》,《创建飞机生命密码》,《力学史杂谈》,《漫话动力学》和《涌潮随笔》。

目的

通过充分普及力学知识,让国人(特别是青少年)了解:力学是自然科学中最为基础的一个学科,力学也是与工程建设联系最密切的学科。力学知识的普及在各门科学知识的普及中起着最为基础的作用。人们只有对力学有一定程度的理解,才能够理解其他门类的科学知识。还为在我国科普事业的大军中,团结我国力学界的力量做出更有效的贡献。

定位

这套丛书的主要读者对象是大学生,希望对广大教师和研究人员也会有参考作用。因为大学生中也包括文科大学生,所以要求丛书使高中生能容易地读懂。

希望通过深入浅出,形象生动的描述,使读者对力学发生浓厚兴趣,从历史和现实的视角,了解力学的内涵极其在经济建设和国防建设中不可或缺的作用。使得处于领导层(特别是科技领导)的人士充分了解力学的要旨,在科学决策中少走弯路。

规模:

准备以“岀好书,岀精品”的原则,每年出版23册,在20年内出齐50本;

感觉

不错。已出的八本均为精品。有的成为畅销书,销量不错,读者口碑不错。

与预期目标的差距:

速度有点慢,原计划到今年年底出版10本,现只能岀八本。主要因为作者难觅,写作速度跟不上出版速度。即使如此,我们仍不愿放弃“岀精品,岀好书”的初衷。

 

【问】丛书中的奥运中的力学、拉家常等图书都从生活中的力学讲起,诗情画意话谈力学又是谈到科学与艺术的融合,您觉得这样讲科普的效果如何?

 

【答】这样做的效果是:

——吊起了大家对力学科普著作的胃口,增加了大家对力学的兴趣;发现力学领域是如此充满诗情画意和科学奥秘的处所;更重要的是:了解倒力学的重要性,国民经济的发展离不开力学;

——宣传了“文理不分家”的理念,对加强通识教育有好处。

这套丛书在力学界产生了较大的影响,在力学界之外也好评如潮。

我们把丛书大致分成三类:

趣味型 从一系列故事了解力学无处不在;

历史型 从力学发展史中的遗闻轶事,了解力学的前世今生(如力学史杂谈);

专题型 有的以学科为纲(如刚体动力学),有的以应用主题为纲(如航空、涌潮等,下一本是有关沙尘暴的)

 

【问】很凑巧的是,现已出版的8本图书作者均为退休教授,为什么会出现这样的情况?国内科普作者是不是非常稀缺?您如何看待科普创作?

 

【答】是的。这是我们面临的重大问题。

由于撰写力学科普著作是费时费力的事情,必须具备如下基本条件:

l        专业有足够的学识和经验;

l        写作上有足够好的文笔;

l        有足够的时间和精力。

因此,只有为数不多的健康的退休教授能符合上述三个条件。现在的中年学者实在太忙,不忍心去打扰他们。

国内有一批人能写科普著作,但为数不多,科普创作事业不发达,原因:

(1)    科普创作难度大;

(2)    其重要性得不到普遍重视;

(3)    经常被边缘化,在文学写作和科学研究两头都不讨好。

 

我认为,科普创作是有关民族素养和人才培养的重大事项,必须在国家范围内得到充分重视。

 

2010-09-07

 

【链接】力学科普 岂容忽视 (《科学时报》,2010-9-16 B1 读书周刊

 

上海大学终身教授、中国力学学会副理事长戴世强在科学网上曾以“力学学科在中国To be or not to be”发表过两篇博文。力学学科在中国真的有生死存亡的问题吗?作为七大基础学科之一的力学,无论是航空航天还是海洋开发都少不了的力学,其地位为何不为国人甚至科学决策层所了解、所认同?其中一个不容忽视的原因便是,我国力学科普的缺失与宣传的薄弱。

 

    本报记者 李芸 来源:科学时报 发布时间:2010-9-16 6:5:18

    http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2010/9/236839.html

 

上海辞书出版社1994年出版的《辞海》这样解释“力学”——“力学 物理学的一个部门。”而实际上,力学却早在百年前就已经与物理学“分家”了。戴世强说:“连《辞海》这种有影响、有公信力的工具书,对力学的阐释都如此过时与片面,可见国人对力学的内涵以及其在国民经济发展中的重大作用普遍缺乏了解。”

 

这也是戴世强以及其所在的中国力学学会下决心要为力学科普做一些工作的初衷。2007年,中国力学学会成立“大众力学丛书”编辑委员会,决定以每年两到三本速度,出版新中国第一套力学科普著作丛书。

 

2008年起至今,“大众力学丛书”已出版了《拉家常·说力学》、《诗情画意谈力学》、《漫话动力学》、《奥运中的科技之光》等8本图书,由高等教育出版社出版。以出版学术著作和高层次教学参考书为主的高等教育出版社,这次将目光投向科普著作,在该社自然科学分社社长林梅看来,是一次社会效益大于经济效益的出版活动。她说:“在并不繁荣的科普图书市场,力学科普图书更是尤为稀缺。我们希望这套丛书的出版不仅给国人带来精神食粮,更能团结一批创作力学科普作品的有志之士。”

 

“捞面条”与“野渡无人舟自横”

 

虽说我国力学科普著作用屈指可数来形容也毫不为过,但科普作者中还是不乏优秀的、资深的力学科普工作者,从事科普创作有20余年历史的北京大学教授武际可便是其中一员。武际可有一个“捞面条教授”的雅称,雅称来源便是他的科普文章《捞面条的学问》。

 

1987年,武际可担任力学学术刊物《力学与实践》的主编,在一次和北京大学力学系学生座谈时,他发现很多学生看不懂这本杂志。他说:“这件事对我触动很大。《力学与实践》是我国力学界一本发行量最大的杂志,其中的大多数文章却连本行业的大学生和研究生都看不懂,这说明杂志的文风存在问题。”

 

为了让杂志办得深入浅出,武际可便约了好友、天津大学教授王振东,在《力学与实践》上开设“身边力学的趣话”专栏,写一些大学生容易看懂而且有趣的文章。于是武际可把“家长里短”——捞面条、倒啤酒、抽陀螺、荡秋千、掷飞盘、吹皂泡等等中的力学原理,都陆续挖掘出来写成了文章。

 

“身边力学的趣话”开栏之作是王振东的《野渡无人舟自横——漫话流体运动中物体的稳定性》。这篇文章的流传程度并不亚于“捞面条”。20世纪50年代王振东师从力学家马沣,在一次授课中,马沣用复变函数方法演算椭圆柱在平行来流中的受力情况,得到椭圆长轴与来流垂直时为稳定平衡位置的结论,马沣说,那就是唐诗中的“野渡无人舟自横”。王振东初次认识到古人仅仅用了七个字便将力学现象活脱脱地勾画出来的功力。后来王振东将其写成文章发表在《力学与实践》上,因为这种科学与艺术的结合形式得到很多读者的喜欢,之后他便陆续发表了多篇由唐宋诗词切入的力学诗话科普文章。

 

王振东说:“‘身边力学的趣话’开办的前几年差不多就是我和武际可在写,一年6期,我们各写两到三篇,当时中国科普作家协会副理事长汤寿根还说我们俩在‘打科普擂台’。”

 

“身边力学的趣话”直到现在还是《力学与实践》中最受欢迎的栏目,而武际可和王振东数年下来也积累了一批优秀的科普文章。这些文章在经过删改、润色后就成了“大众力学丛书”中的两本——《拉家常·说力学》和《诗情画意谈力学》。

 

涵盖力学的种种话题

 

戴世强说:“《拉家常·说力学》和《诗情画意谈力学》这两本书,吊起了大家对力学科普著作的胃口,增加了大家对力学的兴趣,读者会发现力学领域是如此充满诗情画意和科学奥秘的处所。丛书中还有《奥运中的科技之光》,也是这类趣味型的科普书。”

 

《奥运中的科技之光》的作者赵致真连续十多年担任中央电视台科教电视栏目《科技之光》主编,奥运会之前他想借奥运的契机,以体育为话题讨论一些科学知识。为什么跳远运动员起跳以后还要在空中做迈步的动作?单双杠体操运动员,手上擦一些镁粉(碳酸镁)的作用是什么?运动员感觉到的网球拍上的“甜点”在力学上是怎样的点?这些问题在书中都有涉及和解说。因为该书的时效性与趣味性,这本书出版不久就销售了1.3万册,在科普图书中算是相当不错的业绩了。

 

除了趣味型的图书外,“大众力学丛书”还有两类——历史型和专题型图书。历史型有从力学发展史中的遗闻轶事来了解力学前世今生的《力学史杂谈》。专题型则有以学科为纲,讲述刚体动力学的《趣味刚体动力学》;以应用主题为纲,如讲述航空、涌潮的《创建飞机生命密码》、《涌潮随笔》等。“我们希望这套丛书大到宇宙、星系,小到细胞、粒子,远至古代文物,近至家长里短,深奥到卫星原理,优雅到诗画欣赏,只要其中涉及力学,就能设计出相应的话题。”戴世强说。

 

科普并不亚于科研

 

热爱科普创作的武际可如今还一直以科学网为平台发表科普文章,但步入古稀之年的他也坦言自己年纪太大,有些“写不动”了。他说:“做科普真不像人们想象的那样简单。有人认为科普文章水平低,其实并非如此。我平时还是爱看科普作品的,可一到自己拿起笔来,却才真正体会到它的难处。它比我以前习惯写的那种‘科研八股’要难多了。”

 

武际可说,好的科普是要从头做研究的。因为许多日常见惯的事物,其科学道理并不都透彻了解,所以先得把现象背后的道理吃透。写“捞面条”就得不断从捞面条中摸透二次流的规律。写飞去来器,他不知做过多少飞去来器,直到能够自由地扔出去飞回来心里才有底。要写笛子,他又动手制作了许多尺寸不同、音调不同的笛子,直到总结出一个计算音调与开孔长度和内径的关系的近似公式为止。

 

戴世强在评介武际可的科普文章时说:“最难能可贵的是,他没有停留在一些浮光掠影的就事论事上,而是加以广泛引申,涉及到更有意义的力学应用范畴上。例如,从捞面条说到铀同位素分离,从倒啤酒冒泡说到螺旋桨空泡,从洗衣机翻衣兜说到屋顶倒塌等等。”而从现象入手,清楚地解释原理,之后还要引导到现在还没有解决的问题上,这是武际可写作科普文章一般都要遵循的思路。林梅也说,“大众力学丛书”出版后,很多读者都反馈这套丛书并不是一般意义上浅显的科普书,完全称得上“专家读来不觉浅,外行读来有所得”。

 

如何写得生动、通俗,让读者喜爱也是“大众力学丛书”作者们考虑最多的问题。王振东的《野渡无人舟自横——漫话流体运动中物体的稳定性》一文,从初次发表到如今的20年,他不断地修改——为了更通俗易懂而减少公式,当有人对该结论提出异议时重新做实验,看到了类似的诗句又不断使之完善。直到收入《诗情画意谈力学》一书,王振东又一次修订了这篇文章,“不断修订也让我对科学普及写作有了一点新体会,对科学的认识总会不断深入,新生代又在不断产生,科普是没有止境的”。

 

谁来做科普?

 

“大众力学丛书”有一个很有意思的现象,已出版的8本图书,其作者均为退休老教授。这或许是一个巧合,但却也能从中发现一些问题。

 

“由于撰写力学科普著作是费时费力的事情,作者必须具备如下基本条件:专业上有足够的学识和经验;写作上有足够好的文笔;有足够的时间和精力。因此,只有为数不多的健康的退休教授能符合上述三个条件。”戴世强说。

 

无论是武际可、王振东,还是《涌潮随笔》的作者林炳尧他们的专业知识能力毋庸置疑,“而且老一辈的专家,他们很注重人文修养。我曾经参观武际可的书房,他的书房中没有一本力学、数学、物理学书籍,那些全放在学校的办公室里了。家里全是文史哲类的典籍,四书五经、春秋史记、唐诗宋词,无所不有。而王振东,能写诗词中的力学亦可见他的古文功底”。

 

同时,退休老教授的时间要充裕得多,戴世强在物色作者时也会充分考虑这一因素:“现在的中年学者太忙,实在不忍心去打扰他们。我们马上要出版的一本书与沙尘暴有关,由兰州大学副校长郑晓静创作,她仍然在职,工作特别忙,这本书耗费了她很多的精力和业余时间。”

 

最后,科普是个既无名又无利的行当,若不是对科普十分热爱,年轻的科学工作者也很难参与这样的工作。武际可说:“写科普作品无名,科普既不能当研究成果,又不能为提职添砖加瓦。同时我们的读者没有阅读科普图书的习惯与氛围,在其他国家销售上百万册的图书引进到国内印数都只会有数千册,科普创作的经济效益根本上不去。像我的《拉家常·说力学》一书的稿费仅有几千元,但它却是我20多年的心血。如此一来,无名无利,作者便很少有创作科普的动力。”

 

正因为作者难找,戴世强说他现在每有行业内的会议便“存有私心”,想挖掘更多的作者,特别是培养六〇后的作者。“我希望‘大众力学丛书’能团结、培养这样一批作者,同时也非常希望国家能对力学科普创作,包括其他学科的科普创作,建立必要的激励机制,促进这个行业的发展。”

 

《科学时报》 (2010-9-16 B1 读书周刊)



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