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科学应该不难理解!

已有 1949 次阅读 2022-9-20 11:33 |系统分类:海外观察

当一个人对一个外行说“遵循科学”时,它通常读作“对科学有信心”。这是因为对研究结果的通俗描述倾向于放弃科学语言,而倾向于隐喻和类比,这无意中限制了读者与确证知识体的联系。在《宇宙中最伟大的想法》一书中,肖恩·卡罗尔展示了另一种方式,他认为物理学的本质,包括它的基本方程,可以被任何只具备高中数学知识的人理解。

卡罗尔是一位颇有成就的科学作家,他的才华无人能及。他也是一本优秀的教科书的作者,但像他之前的其他人一样,他之前的科普书籍依靠的是图像和平行而不是方程。他的新书有一本科普书的吸引力,同时深入介绍了许多应该在物理教科书中找到的材料。

关键的新成分是数学,包括微积分和微分方程。使这一切成为可能的变革性见解是作者意识到,非专家努力解决的主要问题不是理解方程和解释它们的含义,而这在本书中做得很出色,而是操纵和解决它们。后者被非常小心地避免了,在叙述中也确实没有遗漏。这种在描述真实事物和避免明确计算之间的平衡使这本书易于阅读,但不会过于简化。

这本书的副标题是《空间、时间和运动》,是三部曲的第一部,三部曲还将包括一部关于量子和场的书,以及一部关于复杂性和涌现的书。通过书中提到的补充材料,可以对即将出版的书的内容略知一二,其中包括作者制作的视频(2)

卡罗尔的演讲风格引人注目,内容丰富。他采用了一种对话式的语气,用了大量的历史发展、思想的演变以及背后的科学家。例如,在第一章到第三章中,为了讨论经典力学,他并没有以艾萨克·牛顿所建立的目前的理解开始,而是以亚里士多德和他之后的其他人所介绍的更基本的概念开始。

这本书的讨论从人的尺度到涉及不同尺度的基本问题,如空间、时间和可预测性的意义。例如,第五章解释了如果时间向后推移,单个粒子将如何表现相似,然而对于像我们这样的宏观实体来说,未来表面上与过去不同。

卡罗尔的研究重点是已得到证实的结果,他触及了相当高级的主题,如广义相对论、引力波和黑洞。他不冒险进行推测性研究,甚至不评论一些好莱坞大片中物理学的准确性(或缺乏准确性)

通过示意图和带有数学细节的附录,叙述变得更加丰富。例如,在第7章和第8章中,即使是光也不能在强引力场中沿直线运动的概念是用简单的测地线公式和图定性地表达出来的,而详细的几何定量描述则留给附录B

这种形式能在多大程度上用于传播其他科学发现而不削弱它们?使用数学而不需要解方程,在其他领域会有很大的帮助。微积分一直是自然科学、工程和技术领域众多进步的基础,正如Steven Strogatz2019年出版的《无限的力量》(3)中所阐述的那样。因此,不难想象这种格式的同样有效使用,例如,对于一本围绕有新闻价值的应用(如电动汽车、GPS、智能手机、量子计算机、无人机、聚变发电等)构思的书。

《宇宙中最伟大的思想》将科学传播提升到了一个新的高度。在这样做的过程中,卡罗尔三部曲中最大和最重要的想法很可能是,关于科学的实质性讨论最终可以由每个人进行。

 Whom is real science for? | Science

肖恩·B·卡罗尔(英语:Sean B. Carroll1960917日-)是一位美国演化发育生物学家威斯康星大学麦迪逊分校分子生物学教授,主要方向是以果蝇为模式生物研究发育过程中,顺式作用元件在基因表达调控中的作用,2017年当选美国国家科学院院士[1],主要作品有《造就适者——DNA和进化的有力证据》(The Making of the Fittest: DNA and the Ultimate Forensic Record of Evolution)、《生命的法则——在塞伦盖蒂草原,看见万物兴衰的奥秘》(The Serengeti Rules: The Quest to Discover How Life Works and Why It Matters)、《无尽之形最美——动物建造和演化的奥秘》(Endless Forms Most Beautiful: The New Science of Evo Devo and the Making of the Animal Kingdom)等。




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