講者 | 李劍龍（Sheldon）
1
研究物理的看不起研究化學的
科學家之間竟然也有鄙視鏈？
大家好，我是李劍龍。
我學習的專業是理論物理學，就是愛因斯坦、玻爾、霍金研究的那種很玄乎的東西。這就是為什麼在看過美劇《生活大爆炸》之後，我給自己起了個代號叫Sheldon。
大家看這幅圖，這是我翻譯的一位國外物理學家Tegmark的論文插圖。我把它稱為自然科學鄙視鏈。怎麼個鄙視法呢？
比方說在電視劇《生活大爆炸》中，Bernadette和Amy在這個位置，Howard在這個位置。Raj和Leonard大概在這兩個位置。而Sheldon呢？他學習的是超弦理論，所以他在鄙視鏈的頂端，在這個位置。
當然，剛才幾位老師（畢導、天師卡贊、Dan Ariely 、史軍、蘇萌、邱仁宗老師）也可以放在這個鄙視鏈中，比如，邱仁宗老師在這兒，史軍老師在這兒，畢導和蘇萌老師在這兒。我做科研時的研究方向，跟Sheldon有點兒類似，所以我在這兒。這是開玩笑啊，請大家不要當真。
為什麼所有的這些學科都匯聚到了一起呢？這是因為，許多科學證據表明，每一種自然科學，原則上都可以還原成它的上一級。比如，許多生物學過程，原則上都可以還原成一堆化學反應。化學呢？原則上可以還原成量子力學。
如果你一直向上還原，就會來到廣義相對論和量子場論的交匯處。這個交匯處是一個問號，因為大家還沒有研究出來。這就是愛因斯坦在晚年追求的大統一理論。霍金研究的黑洞蒸發，實際上就是在朝著這個大統一理論努力。
這就是為什麼Sheldon那麼崇拜霍金，為什麼Sheldon不但鄙視Penny，甚至連其他物理博士也鄙視。因為，當一個人第一次發現他和愛因斯坦、霍金成了同行時，肯定會覺得自己特別了不起，肯定希望大家都知道他為什麼特別了不起。所以，《生活大爆炸》中的Sheldon會到處講物理。
其實，後面幾季的《生活大爆炸》中，Sheldon講物理的場合越來越少了。因為Sheldon是一個虛擬的人物，他講不講物理不是他說了算，而是編劇說了算。
但我不一樣，我是一個真實的、有講物理強迫症的人。我的講物理強迫症嚴重到什麼程度？在2013年的時候，我把我心目中最理想的生活改編成了菠蘿科學獎頒獎典禮上的一個小節目，請兩位配音老師商虹和季冠霖幫我演了出來，請看大屏幕。
當然，這是我理想中的生活。現實生活沒有這麼理想化，我在家也會給我老婆講物理，只不過不是白天講，是在她晚上失眠的時候講。據她反饋，一聽就困，特別管用。（笑聲）一開始我還不信。有一次我特意在白天的時候，給果殼網的創始人姬十三講了一次物理，結果他也睡著了。（笑聲）
2
講了那麼多年物理，不能只當安眠藥使
其實，我並不是不懂得怎麼講物理。我講物理已經講了10年了，在這10年中，我翻譯過科普書、寫過科學報道、做過活動的科學策劃、也做過線下演講活動。
其中最值得拿出來炫耀的是，在劉慈欣老師寫《三體III》期間，他通過電子郵件跟我討論過幾個理論物理學的問題。所以，有科幻界的老師跟我開玩笑，私下裡封我為劉慈欣的科學顧問。
那麼，為什麼我講了那麼多年物理，只能當安眠藥使。為什麼《三體III》問世沒多久，我發現很多對物理根本不感興趣的人，也開始問我什麼叫量子糾纏，什麼叫高維空間了呢？
後來我想明白了，那是因為《三體》裡面有好看的故事，我講的物理裡面沒故事。喜歡聽故事，是所有智人的本性。這就是我得到第一個啟示，要想講物理，至少得先學會講故事。
後來，我又想明白另一個道理，光學會講故事還不夠。因為文字承載的信息是很有限的，有些事情靠文字說不清楚。比方說，我們經常會說，無圖無真相啊！所以，圖像比文字更能說明問題。
這是人類在一萬多年前在拉斯科洞窟畫的壁畫。你看，我一句話都不用說，你就知道一萬多年前的那位藝術家想要對你說什麼。這就是畫面的力量。
當然，講故事、畫畫和物理一樣，都需要經過長期的訓練才能掌握。在這方面，我恰好有一些積累。我上小學的時候，就喜歡看漫畫書（《七龍珠》《聖鬥士》、《機器貓》還有蔡志忠漫畫）。
看多了以後，我就忍不住開始自己畫，我喜歡把老師、同學都編進我的漫畫裡，比如：
所以，我把物理、故事和漫畫結合在了一起，和幾位朋友一起組建了Sheldon科學漫畫工作室。我們工作室成立了兩年多，已經完成了160篇漫畫，11個動畫視頻和8本兒童科學繪本。
我們的工作可以概括成這麼一個公式：
科學論文+公式+圖表→（簡化）→比喻+故事+漫畫
3
中國人拿的第一個諾貝爾物理學獎，
竟然是因為這個常識。
那麼，實際效果如何呢？今天，我就給大家用這種方法強行講一次物理。我要講的題目叫作弱相互作用中的宇稱不守恆問題。為了保證效果，我先問一下，大家昨晚都睡好了吧？現在沒有要補覺的吧？
好了，沒有就好。我為什麼要講這個題目呢？因為楊振寧和李政道先生通過研究這個問題，獲得了1957年的諾貝爾物理學獎。
2017年的時候，網上爆出來一條關於楊振寧的新聞。我一看好啊，大家終於開始關心物理學啦。結果我發現，大家都在網上八卦楊先生的私生活，根本沒有人討論物理。於是，我的講物理強迫症發作了，當場和我的同事合作，用漫畫講了一個楊振寧和李政道是如何獲得諾貝爾獎的故事。
有一天，我的朋友山小魈在往板凳上擰一個螺絲，它擰了半天也擰不上，就讓我幫忙。我一看就笑了。原來，螺孔裡的螺紋是右旋的，它拿的螺絲是左旋的，能擰進去就見鬼了。
這是因為，我們用的大部分螺絲和螺紋都是右旋的，只有少數螺絲才是左旋的。這可能是因為大部分人都喜歡用右手，往右擰順手，往左擰不順手。
同樣的道理，大自然也會在左和右的問題上有偏好。例如，生命的DNA螺旋大都是右旋的。順著剛才那個自然科學鄙視鏈，我們自然會想到一個問題：在已知的最基本的物理定律中，有沒有類似這樣的左右不對稱的現象？這個問題就叫作宇稱守恆問題。
在楊振寧和李政道之前，大部分物理學家的回答是：沒有！所有基本粒子的反應都是左右對稱的！大家看，在基本的物理定律中，一共只有4種不同的相互作用，也叫作4種基本力，它們是引力，電磁力，強核力和弱核力。弱核力就是我們要說的弱相互作用。
每過一秒鐘，我們身上都會大約有3000個鉀-40原子會通過弱核力，發生放射性衰變。如果左右是對稱的，那麼每發生一種左邊的反應，一定會發生一種右邊的反應，而且，兩種反應發生的概率應該是相等的。
但是，楊振寧和李政道查閱了大量實驗資料發現，這個判斷下得太絕對了。他們發現，當時的物理學家根本就沒有做實驗研究過弱核力的左右對稱性。他們建議，可以做一個實驗試試看，說不定在弱相互作用中，左右就是不對稱呢。
楊振寧和李政道的論文一發表，物理學家就紛紛搖頭。他們誰也不相信在基本粒子中真的會有左右不對稱的現象。物理學家費曼還拿出50美元打賭說絕對不可能！就算真的有可能不對稱，楊振寧和李政道也沒辦法證明。因為他們二人都是理論物理學家，都不會做實驗。
本來，楊振寧剛開始到美國讀博士的時候，是想往實驗發展的，結果他做實驗的結果總是不理想。當時他的朋友圈流傳一句話：Where is Yang，where is bang! 哪裡有楊，哪裡就有爆炸！（笑聲）
李政道倒是沒有這方面的障礙，可是他也是一位理論物理學家。雖然他跟導師學過做實驗，可是他沒有自己的實驗室，想做也做不成。
所以你看，楊振寧和李政道提出了新的觀點，可是自己沒法做實驗。由於大佬紛紛表示不看好，有些會做實驗的人也不願意抽空幫他們做實驗，他們可能覺得做不出來浪費時間。
這時，一個關鍵的實驗物理學家出現了，她是一位女性，是一位中國人，也曾是我的校友，叫吳健雄。吳健雄做實驗的經歷很有意思，她本來已經買好票了，打算跟她的先生一起去國外旅遊。
可是當吳健雄聽說楊振寧李政道需要幫忙做實驗時，就一個人留下來做實驗，讓她的先生一個人happy去了。再插一句八卦，她的先生也是一位華人物理學家，叫袁家騮（liú），袁家騮的爺爺叫袁世凱。
賣了這麼多關子，我們可以說說吳健雄的實驗。吳健雄用的實驗材料叫鈷-60。鈷-60跟鉀-40有點兒類似，都會通過弱核力放出電子和反中微子。結果吳健雄發現，當她讓鈷-60整整齊齊排列好以後，在朝上放出的電子少，朝下放出的電子多。如果讓它們都左右翻轉一下，大家覺得應該怎麼變化？應該還是朝上放出的電子少，朝下放出的電子多。但是實際上，這樣的現象是不存在的。經過左右翻轉以後，鈷-60會變成這個樣子。
這說明了什麼問題？這說明鈷-60參與的這個弱核力反應，不滿足左右對稱性。用行話說，正是楊振寧和李政道論文的預言：在弱相互作用中宇稱不守恆，而且是嚴重地不守恆。
後來的結果大家都知道了。楊振寧和李政道在那一年的冬天獲得了諾貝爾物理學獎，或許是史上最快獲得諾獎的研究之一。費曼賭輸了50美元。吳健雄雖然沒有獲得諾貝爾獎，但她後來成為美國物理學會首位女性會長，成為美國國家科學院院士，還有一顆小行星以她的名字命名。
所以，我要總結一下。當你下次擰螺絲的時候，注意觀察，絕大部分螺絲是不是都是右旋的，你給它照鏡子，鏡子裡的螺絲都是你沒見過的。這跟中國人獲得的第一個諾貝爾物理學獎是同一個道理。
如果你看懂了我講的故事，恭喜你！因為這個道理物理系是在研究生階段的量子場論的課程中才能學到。在10分鐘之內，你已經從科學鄙視鏈的最底端，一下子躍升到了這個高度。（笑聲）
4
在火星上跑步，會遇到什麼困難？
類似這樣的科學故事，我們已經講了100多個。如果你對科學的漫畫故事有興趣的話，可以關注我的頭條號，叫 Sheldon。
創作這些故事的過程是非常困難的，因為不是每個故事都在我所學的專業範圍內。大部分時候，我需要現學現賣，我要自己讀論文，自己概括，自己簡化，自己寫腳本，自己編故事，自己設計畫面，然後再請我的同事畫下來。完成這樣一個流程通常需要十幾天。
其中最快的記錄是3個小時多一點兒。那是在2018年10月1號下午6點不到的時候，諾獎委員會宣佈，兩位科學家因為癌症免疫治療方面的研究，獲得了諾貝爾醫學獎。那個消息放出來的一刻，我對這個研究幾乎一無所知。
到了晚上9點11分的時候，我們的漫畫預覽鏈接就已經做好了。那篇漫畫當晚在果殼網首發了。
從一無所知到完成漫畫，我們一共花了不到4個小時。不吹牛地說，我們可能是世界上唯一一個能在4小時內完成諾獎研究漫畫解讀的工作室。
其實，在我們工作室的作品中，快速解讀諾貝爾獎還不是最困難的。因為大家都是成年人，都學過數理化，我講一個成年人能聽懂的故事還是有辦法的。在我心目中，是如何把科學的知識編成故事，畫成漫畫，講給小孩子聽。
例如，我們曾經把上海科技館的專家講座的內容，改編成給小學生看的科學故事繪本。比方說，我們把歐陽自遠院士關於探索火星的講座，改編成了這樣一本故事繪本。
這個故事繪本的難度在於，我必須用一個小學生能聽懂的故事，把歐陽院士講到的火星知識串起來。
而且，這個故事的節奏必須足夠快，因為這是一本繪本，不是漫畫書，基本上每翻開一頁，情節就要向前推進。情節推進既要合理，都要把歐陽院士講到的知識自然地引出來，而且不能讓小學生覺得是在說教。
歐陽院士講到了哪些知識呢？他講到了火星的引力場、火星的大氣、土壤、地貌、磁場強度、自轉軸還有來自火星的隕石，當然，他還透露了一點點中國的火星探測計劃。怎樣才能把這些知識串在一個故事裡呢？
很幸運，我想到了一個辦法。我設想了一個少年航天員在火星上迷失方向的故事。利用歐陽院士講到的知識，他最終成功地學會了辨別方向，徒步走到了目的地。這個故事叫作“火星上沒有北極星”。
由於時間關係，故事的具體情節我就不給大家透露了。我可以跟大家透露一個關鍵點：整個故事都是在火星上走路時發生的。所以，如果我要講好這個故事，就必須搞清楚在人類的航天員到了火星以後，會如何走路。
而且，所有的故事，所有的知識點，都要在走路的過程中展開。大家可能會問了，走路誰不會呢？對，誰都會走路，但不是誰都會在火星上走路。
不信的話，請大家看一個視頻，這是一個叫火星研究院的機構模擬的航天員在火星走路、跑步的視頻。
好，看來在火星上走路、跑步沒有我們想象的那麼輕鬆。這就是為什麼航天員上火星之前，需要經過大量訓練。這也給我們的故事提供了一個很好的切入點。
我們一共做了8本這樣的故事繪本。其中有恐龍的故事，有長江的故事，有青藏高原的故事，還有微生物的故事。
每一個故事的創作過程都很艱難。每一個故事都限定了主題和知識點，為了搞清楚這些知識點，我自己查了許多論文和資料，然後我設計了各種可能的故事方案，然後把不好玩的故事統統刪除，把其中最有意思的、能最大程度還原專家講座內容的故事挑出來，再設計每一頁的畫面，然後請同事畫成了繪本。
我們在創作過程中，光是做失敗的草稿就有這麼多。
當然，過程再困難，我和我的同事也會繼續堅持，用漫畫為孩子們講科學的故事。在未來，我們計劃創作更多給孩子看的科學漫畫、科學動畫和科學故事繪本。我們不是想把科學知識都統統塞到孩子們的腦子裡。我們是想讓每一個孩子都能親自去體驗，原來科學是一件有意思的事！
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