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“如果我穿越回过去阻止了我祖父母的相遇,那我还会存在吗?”6月12日,武汉经济技术开发区第一中学(朱光亚科技中学)报告厅内座无虚席,现场一名学生的提问瞬间点燃了全场的好奇心。更有趣的是,北京师范大学天文系副教授张帆的PPT里竟然全是他自己手绘的漫画,这位科学家用最“接地气”的方式,为武汉经开区的650名学生代表带来了一场关于《时间的故事》的科学盛宴。
张帆解释,选择“时间”这个主题,是因为它既是我们日常生活中最切身相关的东西,又是物理学最核心的内容——“时间和空间是一切物质在上面演化的舞台”。
从牛顿的经典力学到爱因斯坦的相对论,再到霍金的宇宙论,时间的面纱被一层层揭开,不断刷新着同学们对“时间”的认知。“时间是有方向的,就像我们永远记得昨天的晚餐,却对明天的菜单一无所知。”张帆说。
在牛顿的世界里,时间就像一把标准的尺子,对所有观测者都一样,“没有个性”地流逝着。牛顿的《自然哲学的数学原理》奠定了现代理论物理的基础,但在那个年代,时间还是相当“死板”的存在。
“但到了爱因斯坦这里,一切都变了”,张帆生动地描述了这个戏剧性的转变:当电磁学发现光速对所有观测者都一样时,传统物理学遇到了麻烦。“我追着光走,跑得很快,我测的光速跟你在原地看的光速应该不一样才对,但麦克斯韦方程告诉我们光速是恒定的!”
讲座现场,张帆从最实用的角度解释了“熵”这个概念。他做了一个比喻,熵最初来源于工业革命时期人们为了“捞钱”而研究蒸汽机效率的问题。“你的机器运转过程中,损失掉的、消耗掉的、不能用来做功的能量越来越多,到最后熵满了,机器就彻底废了”。
张帆还特别提到了学习的奥秘:“你们头脑里的知识实际上是一个负熵的过程,知识越多秩序越强。所以你的夜间睡眠可能是你记忆形成的重要环节”。
在演讲的最后,张帆分享了一个学习小技巧:不能只看课本上那些枯燥的公式和定理,要多去了解它们背后的科学故事和历史背景。因为那些伟大的科学家们在探索这些理论的时候,可不是按照课本上的顺序一步步来的。他们的灵感和思考过程,往往比那些公式本身还要精彩。
他鼓励青少年学子: “科学就是个不断‘打脸’的过程!牛顿被爱因斯坦‘打脸’,爱因斯坦的理论也可能在未来被修正。” 保持怀疑和探索精神才是王道!像大脑、人工智能这种复杂系统,正是未来科学最难也最可能突破的领域,“等你们长大了,有人工智能帮忙,说不定就能搞定!”
“追星就追科学家”公益科普活动,是未来论坛、科大讯飞、奇点未来基金会连续4年共同举办的一项全国性的科普教育活动,旨在通过学子们和“全球最顶尖的大脑”对话,让科学家们在孩子们心中播下科学的种子,在未来生根发芽,照亮他们光明的科学探索之路。(宋雅娟)