极品科幻高清图（张鹰2.46科学的普及）

2021-11-27 17:22 |个人分类:科技5|系统分类:观点评述

blog.sciencenet/blog-3116575-1314132.html

从自然界中动植物展现的有趣现象，到文化习俗中的美食的烹饪方法，都较难通过文字形式生动地表达；反而图片、视频等多媒体方式可以更加直观地传达自然与生活的优美。类似的，科研工作者需要考虑如何采用多媒体的方式更加有效地传播科学现象与先进研究成果。相比知识性的科普，科幻具有更广的观众或读者基础，也可以更有趣地激发起好奇心，产生余音绕梁的科学印象。

相比体育与艺术，科学的普及是更加困难的。科学发展推动了学科的专业化与细分化；深奥富于艺术手法的电影曲高和寡，类似的，过于专业的科技知识也很难吸引受众（读者、听众、观众等等，因为本文侧重多媒体，以下简称观众）。如果谁能在博士论文的答辩中，邀请到像明星演唱会一样多的观众（不收门票费），或许能直接获得科技传播方向的荣誉学位了。科学普及的过程中，往往需要平衡知识的专业性与观众人数这两个方面。

科研前沿成果的普及是困难而又重要的，因为科学家的研发基金源于纳税人，科学家需要对公众负责。美国自然科学基金申请中，有一个关于更广泛影响力（broader impacts）的评价指标，鼓励前沿科学家与更广大人群的交流[1]。虽然有些纳税人空闲时可能更喜欢看娱乐节目，但是还有不少关心科研进展的人，科学家需要尽力去沟通，让大众去了解。前沿成果的科普，如果通过文字的方式，需要借助于类比与比喻，依旧比较困难，但是引入图片、视频、计算机模拟，计算机图形学等可视化方法，科普可以更加有效。

一画胜千言（A picture is worth a thousand words），是科技写作或者报告时常常强调的，因为图片提供视觉支持，能够比文字更加有效地传达信息。介绍艺术的书却没有图片，讲解动植物分类的书却没有插图，会让人感觉作者在跟读者开玩笑。对称、排列与色彩等视觉艺术的运用，可以激发美的感受。梁琰的《美丽的化学结构》与《美丽的化学反应》都展现了化学之美的艺术表现，而该团队的网站更是提供了不少化学反应的影片，展现动态的美[2]。在2018年，《自然》举办了“工作中的科学家”主题的图片竞赛，邀请科学工作者们提交照片[3]，这些照片展现了不同领域科学家们所感受到的科学的美[4]。

科学前沿的普及可以考虑结合多媒体技术手段的展示，比如每个月以一个科学成像技术为主题，介绍不同的成像技术与对应图片，从光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM），透射电子显微镜（TEM），到医学成像技术大类等等。当然，地质、动植物、星空宇宙等研究领域的图片展示，或许比物理、计算机等方向更容易吸引观众。正在从事科研的研究生、教授可以提交或上传图片，也可以制作一个3-5分钟的短视频，进一步解释自己的工作与意义。相比学术论文与报告的几十到上百次左右的科技同行的阅读量，这些多媒体展示可以更多与大众交流。流行与娱乐行业通常采用的音乐排行榜，电影票房等竞争方式，科学图片展也可以通过社交媒体的用户的投票与转进行推广。在不同学科领域可以评选出年度分区优胜图片，当然最好分区的评选截止日期均匀分布在一年中。最后，通过一些分区科普难度的权重调节，评选出年度科学优胜图片。不少人并不对歌唱娱乐等节目感兴趣，但是也找不到有趣的科学内容，这些学术前沿的多媒体材料可以丰富与扩展观众的需求。这种众包（crowdsourcing）的方式，也可以生成一些动植物的网络版本的可视词典（visual dictionary）,比如动物分类、植物分类的基础，甚至牛肉的各部位名称、人体肌肉、骨骼名称等等，配上合适的检索与目录，比普通词典中文字叙述更容易理解，也利于更广大人群的搜索与查阅。

相比学术前沿，一些日常的科学的观念，也可以利用多媒体的视觉冲击力，加强信息传播的有效性。在爱护自然、环保意识的培养中，多媒体具有更加生动强烈的影响力，更能使观众共情。地球与自然之美的纪录片，提供了有关动物迁徙活动，植物生长等等的细节，比起文字，能给人更多的审美感受。描绘环境污染、垃圾堆积等环保的纪录片中有鲜活的场景，比如人类丢弃的塑料吸管插入海龟鼻子中的痛苦，鲸在沙滩上的搁浅，海豹被塑料纠缠等无助的镜头，震撼观众，可以加深观众对环保观念的实践。笔者小学的时候，由于不具备多媒体设备，关于卫生环境保护的措施主要通过文字方式学习，像小和尚念经一般死记硬背。现在时代发展了，这些视觉影像都远比简单的文字直观，可以让学生们明白保护环境的重要性。学生也可以与父母共同学习观看，这样一些讨论的课程，就比简单的说教（didactic）的课堂有意思得多。当然图片等多媒体也可能有自身的局限，一些抽象的概念或许难以用图片表达，比如分段函数f（x）=1当x是有理数，f(x)=0当x是无理数，便无法作图。文字与多媒体作为信息交流的媒介，可以互相补充，扬长避短。

如果在街上随机提问路人，你能说多少个21世纪获得诺贝尔科学奖得主吗？除了屠呦呦研究员，与名字有趣的约翰·古迪纳夫（John Goodenough，“够好”）以外,路人或许难以说出其他人名字。诺贝尔科学奖得主像是为现代化大楼建设地基的人，日常远离聚光灯，不为大众所熟知；反而科技行业的企业家，比尔·盖茨与乔布斯等更加著名。诺贝尔化学奖得主彼得·阿格利在一次采访中谈到，“可悲的是，科学家们并不善于沟通交流，甚至向其他科学家解释自己的工作也不容易。他们倾向于过多表达细枝末节，而丢失话题的重点。”[5]

科学的确是优美、精妙、客观的，但是科学家不需要担心自己的个性会影响到科学的客观性，科学家可以是富有激情与有趣的。物理学家的流行系列教材有不同风格：朗道的理论物理教程富有洞见，以数学的形式展现抽象之美；《费恩曼物理学讲义》联想丰富，流露出作者的热情。费恩曼在电视机前用O形环的实验，直观地解释了美国挑战者号航天飞机的灾难[6]。因为好奇于为什么意大利面被掰时往往断成三段而不是两段，费恩曼与自己的学生做了好几个小时的实验与思考，但依旧无果[7]，在2005年，法国科学家提出了满意的理论并进行实验验证[8]。费恩曼的传记中记录的有趣的科学故事，在科技传播中吸引了大众。十多年前，清华数学系教授于品（ukim）本科期间在bbs发表的《heros in my heart》讲述数学家们的小故事，依旧在网络中流转，也让大众感受到数学家平易近人和有趣之处。科技传播者，可以通过自身的魅力与有趣的表达方式，吸引观众对科学的关注。

《棋魂》、《足球小将》等动漫激发了青少年对围棋、足球等体育项目的兴趣，虽然感兴趣的青少年观众很少最终成为顶尖运动员，但是不少人能保持观看体育比赛的爱好，重视体育的态度。类似的，对科学兴趣的普及，也不必拘泥于书本的形式，科幻电影《星际穿越》、《流浪地球》就是很好的科学、想象力与多媒体结合的方式，促进了观众对科学的关怀、了解与认可。科幻并不采用屈尊般的说教方式，反而通过有趣的叙事，更加平等地与观众交流想法，对中小学生非常友好。

在看似平凡的日常生活中，科幻可以提供有趣的思考角度。科幻电影《K星异客》中主角提了一个非常有趣的问题：如果地球上存在外星人或外星生物，他们会采用什么样的形态呢？该电影中的对白进一步解释道：由于能量最低原理，肥皂泡会自然采取球形，减少暴露的表面积；所以如果外星生物生存地球，也会采用地球生命体的形式，来隐藏自己。如果外星人在地球，不采取伪装形态，很容易被发现捕捉然后作为实验对象进行研究，而不堪其扰。这种隐藏技能，好像“大隐隐于世”，也好像变色龙通过变色与环境融为一体，防止天敌的猎杀。在道家的哲学思想中，“《庄子》里有一些话赞美无用之用。《人间世》篇中讲到一棵很大的栎社树，是不材之木，无所可用，所以匠人不砍它。”[9] 勒庞在《乌合之众》里讲到一个关于时间穿越的假设问题：受现代思想洗礼的人，如果穿越到欧洲的中世纪，会批评当时的黑暗的宗教思想吗？[10] 布鲁诺因为维护日心说的真理，被文艺复兴时期天主教迫害了。科幻故事中，撒谎的能力也是人工智能达到高阶演化程度的一个衡量。

从这些不同科幻的假设中，不难看出，智慧的生命体大致具有适应环境的能力，所以家长也可以更加理解孩子为什么会撒谎了。孩子知道自己犯错以后，面对庞然大物的父母，误以为采用撒谎的方式能够掩盖；变色龙颜色选择错误与环境格格不入，很容易被父母揭穿。如果父母希望孩子减少撒谎的习惯，那么就需要减少对孩子的暴力惩罚，才能鼓励有效的沟通交流。

科幻中有不少有趣的话题可以培养中小学生的人文素养与引导他们的道德教育。中小学生或多或少都幻想过自己具有飞行、隐身、刀枪不入、超速运动等等的超能力。科幻叙述中，有钱人往往想要得到长生不老的超能力[11]，但是平民出生的超级英雄们往往会利用刀枪不入的超能力，去打败反派的阴谋诡计，这种常见的情节却是培养孩子正义感的很好的材料。更进一步，如果不存在反派，自己拥有超能力，又应该怎样合适地使用呢？ “据说，牧羊人裘格斯发现了一枚魔戒，戴着的人如果转动戒指，就可以隐形。假如有这样一枚戒指，会怎么做？……如果你知道自己可以违反规则，但不受惩罚，却还是遵守道德规则，这是理性的吗？”[12] 蜘蛛侠的回答“能力越大，责任越大”,是最终的答案，但是家长与孩子共同观看电影以后，经过讨论与思考，却能使这些看似平常的人文道德思想更加深刻地记在心中。这或许便是科幻的魅力之一，以科学为载体，辅以想象力，最后传递人文关怀。当科技成为世界上最强大的武功时，我们需要培养学生“侠之大者，为国为民”的情怀。

多媒体与文字形式的科学材料，通过更加有效的方式普及科学概念与思想，让大众感受到科学的优美。科幻因为富于想象力，贴近大众的兴趣爱好，更是传达科学知识与人文关怀的有效途径。期待未来更多优秀的科幻与科普作品的不断涌现。

引用文献：

[1] Natural Science Foundation, Broader impacts

nsf.gov/od/oia/special/broaderimpacts/

[2] 梁琰团队拍摄提供了很多优美的化学图片与影片，建立了美丽化学网站与重现化学网站，beautifulchemistry/ envisioningchemistry/

[3] Nature Editorial, Visual science, Nature, vol. 556, p. 408 (2018)

[4] Leeming, J., Behind the scences, Nature, vol. 556, p.525(2018)

[5]Agre, Peter, Mario Molina, and Steven Chu. "The real climate debate." Nature vol. 550, (2017): S62.

[6] Space Shuttle Challenger disaster, Wikipedia,

[7] C. Sykes, No Ordinary Genius，W. W. Norton & Company Ltd., New York, 1996), pp. 180–181

[8] Audoly, Basile, and Sébastien Neukirch. "Fragmentation of rods by cascading cracks: why spaghetti does not break in half." Physical review letters 95, (2005): 095505.

[9] 冯友兰，涂又光译，中国哲学简史，北京大学出版社，2013.p.65

[10] Gustave Le Bon, The Crowd: a study of the popular mind, Dover Publications, 2002, p.121

[11] 这样的科幻电影很多，为了不剧透，本处引用嘉靖后期专注于炼丹，《西游记》等也有妖精吃唐僧肉为了长生不老。黄仁宇，万历十五年，生活读书新知三联书店，1997年,p.9

[12] 乔纳森·沃尔夫，李鹏程译，道德哲学，中信出版社，2019年，p.126-127