科学家科普如何克服学科壁垒

原创 袁岚峰 风云之声 2021-07-16 20:04

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宗师级、专业级、教师级、对话级，以及达克效应。

本文是作者应苏州大学之邀，为2021年7月9日⾸届“赛先⽣”科学传播苏州论坛的文稿。

大家好，非常高兴见到这么多科普界的同仁。感谢会议组织者，给我制定了“科学家科普如何克服学科壁垒”这么个题目。这说明组织者确实很了解我，因为我讲过的领域包括：

量子信息、核聚变、引力波、霍金辐射、青蒿素、高温超导、辛普森悖论、超级计算机、制药、疫苗、蓝眼睛岛问题、人工智能、地外行星、黎曼猜想、氢弹、黑洞、登月、宇宙学、孪生质数猜想、统计学、对撞机、火箭、航空发动机、石油、芯片、核战略、碳基半导体、亚铁氰化钾、北斗、火星探测、宇宙速度、FAST、石墨烯、网络安全、嫦娥五号、冷冻电镜、日本核污水排放、空间站、宇称不守恒、宇宙线探测，等等。

甚至在新冠疫情来临的时候，我都在这个我不熟悉的领域做了不少应急科普。除此之外，我讲的还有很多不属于任何一个具体的科学领域，而是宏观视角的分析，如中国科技在世界上的地位、人类在宇宙中的处境、科学的思维方式、科学界的规范。

由此可以引出一个故事。2019年1月16日，我参加了“典赞·2018科普中国”的颁奖活动，入选十大科学传播人物（袁岚峰博士入选2018年十大科学传播人物，人民日报报道 | 风云之声）。活动结束后，有一家媒体“一点资讯”问我和另一位获奖者周兵老师，能不能拍个采访视频。我们说欢迎，于是他们找个地方就开始拍。他们问我的第一个问题是：请问您的领域是什么？

“典赞·2018科普中国”十大科学传播人物颁奖典礼

这个问题把我问得愣住了。然后我大笑，跟他们说：这说明你们从来没看过我的节目！

其实这本来是个很正常的问题。例如周兵老师是国家气候中心首席专家，他做的就是气象科普。

2018年十大科学传播人物周兵

但我几乎从来不讲自己的专业，即“理论与计算化学”。因为大多数人都不知道这个学科的存在，当然更不知道要提什么问题。在十大科学传播人物的海报上，也只写了我是科大副研究员和网络科普“大V”，没写我是什么专业。也许这是因为他们事先做过了功课！

2018年十大科学传播人物袁岚峰

由此就引出了这个报告的题目：科学家科普如何克服学科壁垒？或者说，如何科普自己专业之外的科学知识？

基本的回答其实很简单，就是去学习。只有你学会了，才能去教别人。在这个基础道理之上，经过这些年的实践，我有一些思考，跟大家分享一下。一个基本的思考就是，人应该知道自己知识的边界，应该懂得评估自己在每一个领域是什么样的知识水平。

比如说，最高的级别，就是开创一个领域或者引领一个领域的，我们可以称为宗师级。诺贝尔奖得主以及一些院士，可以算作这个级别。

然后是专业级，能够在一个领域做专业的研究，能够靠这个吃饭的。我只在一个领域达到了专业级，就是理论与计算化学。这个级别的重要性在于，最大的跨度是出现在专业级和非专业之间。有一句格言说得好：不要用你的业余爱好，挑战别人吃饭的家伙。就像围棋的业余棋手与专业初段之间的差别，比专业初段与专业九段之间的差别大得多。业余跟专业的差别不只是在知识储备上，还在思维方式上，因为专业人士要随时准备发展出新的知识，扩展人类的知识边界。

专业级下来是教师级，能把一个领域的知识教给别人。我在一些领域也许可以算作教师级，例如量子信息，这是我科普过最多的领域（与有荣焉——我和祖国的高光时刻：袁岚峰与墨子号量子卫星 | 科技袁人）。

量子信息是什么？首先，有一个基础物理学理论叫做量子力学，它是当今物理学的两大支柱之一。近40年来，量子力学跟信息科学交叉，产生了量子信息这个新学科，它是当今整个科学界最蓬勃发展的领域之一。

量子信息包括哪些内容呢？来看看我们平时用到什么信息技术。我们最常用的是手机，这是用来通信的；以及计算机，这是用来计算的。还有钟表、尺子、温度计等也可以算作信息技术，它们是用来测量的。相应地，量子信息也分为三个领域：量子通信、量子计算与量子精密测量。在每个领域内部，各自有若干种具体的技术。它们的目标，都是利用量子力学的特性来超越传统的信息技术。

量子信息的三个分支

中国在量子信息方面是相当先进的。例如2016年发射的“墨子号”量子科学实验卫星和2020年12月刷屏的“九章”光量子计算机，就是人类迄今为止在量子通信和量子计算方面最有代表性的成果。

天地一体化量子通信网络示意图

九章光量子干涉实物图

（比最快的超级计算机快一百万亿倍！中国科学家实现“量子计算优越性”里程碑）

左下方为输入光学部分，右下方为锁相光路，上方共输出100个光学模式，分别通过低损耗单模光纤与100超导单光子探测器连接。摄影：马潇汉，梁竞，邓宇皓

我可以比较有信心地说，我对量子信息的了解在业余人士中算得上非常广阔和深入，大家对量子信息感兴趣的话都欢迎来问我。这是因为我认真地读过量子信息的教材和文献，例如经典教材Michael Nielsen和Isaac Chuang的《量子计算和量子信息》。我还认识了很多量子信息的一线研究者，经常向他们咨询。

《量子计算和量子信息》第一册

《量子计算和量子信息》第二册

一个特别的有利条件是，我所在的中国科学技术大学就是全国以至全世界的量子信息研究中心之一。潘建伟院士、郭光灿院士、杜江峰院士的研究组，都取得了很多重要的量子信息研究成果。媒体经常报道的量子信息新闻，很大部分就来自这些研究组。因此，我找这些同事们咨询十分方便，他们也很高兴通过我把真实的、深入的信息传播出去。

例如有这样一个花絮。2020年12月5日，我应共青团中央的邀请，拍了一个介绍科大的量子信息研究的视频。其中有一段，是潘建伟研究组苑震生教授带我和两位同学参观他们的实验室。在一个狭窄的空间里，苑老师告诉大家，我们身前这个格子里的器件就是九章的光路，身后那个格子里的器件就是九章的核心器件。也就是说，我们就置身在九章之中！我们是在九章里面向大家介绍九章！

2020年12月5日，在九章中介绍九章

不过对很多其他领域，我就只有一些比较浅层、比较粗线条的了解，远没有像对量子信息这么熟悉。因此，我在这些领域的科普只能是就事论事，浅尝辄止。

当然，这个所谓“浅尝辄止”，对许多观众来说可能还是深得吓人。例如，我印象特别深刻的一个主题是黎曼猜想，它是整个数学中最著名、最重要的未解之谜之一。

黎曼猜想说的是，黎曼ζ函数的所有非平凡零点都在复平面的临界线上，即它们的实部都等于1/2。黎曼ζ函数是什么？它是欧拉ζ函数在复平面上的解析延拓。得，如果你没学过复变函数的话，你都听不懂这些定义。所以黎曼猜想在本质上就很深奥，需要大学程度的数学才能明白它说的是什么。而跟它同样著名的哥德巴赫猜想和孪生质数猜想就好懂得多，只需要小学程度的数学就够了。

临界线与临界带。黎曼猜想说的是，黎曼ζ函数的所有非平凡零点都在临界线上，即它们的实部都等于1/2

为了讲解黎曼猜想，我读了维基百科上黎曼猜想的词条以及若干条相关的词条。我还读了我的朋友卢昌海博士的《黎曼猜想漫谈》，这是一部非常硬核的科普著作。硬到什么程度呢？给它作序的是原中国数学会理事长、不久前去世的王元院士。王元大谈了一通专业内容，然后说此书对专职数学家与教师，甚至数论学家，也值得阅读。除了读这些硬核的资料外，我还咨询了若干位数学家朋友。

《黎曼猜想漫谈》

经过这些准备后，我做了一系列六期节目（理解黎曼猜想（六）朝闻道 | 袁岚峰）。果然还是有许多观众在弹幕和评论区叫苦不迭，说看不懂。当然这也在意料之中，黎曼猜想本身就是这么难，我们需要去面对这个事实。许多所谓科普作品只说了一点皮毛，让读者仅仅获得一点茶余饭后的谈资，让真正想理解的人还是一头雾水。我不打算这么做。我的一贯原则是：对于一个科学话题，不讲则已，要讲就讲明白。

令人欣慰的是，确实有观众从我的节目中得到了好处。例如我的科大师妹赵素文博士，现任上海科技大学生命科学与技术学院助理教授。她告诉我，她原来对黎曼猜想一点都不懂，现在可能超过99%的人了。

赵素文

这令我想到一点：我的科普对象，其实是“其他领域的科学家”。我学各个领域的知识和写这些科普作品，首先是为了我自己，因为我对这些问题很好奇。而对科学最有好奇心的人，本来就是科学家群体。一个领域的科学家，会对其他领域感兴趣，这是很自然的需求。所以，我的主要工作是在各个领域的科学家之间架设桥梁。在这个基础上，我也希望没有科学背景的观众来看，多多益善。但这属于搂草打兔子，不能强求。

我想，对于每一位科普工作者来说，想清楚自己的读者是谁，都是很重要的。是中小学生？是老年人？是官员？是文化程度不高、不愿意花时间思考的人？还是其他领域的科学家？面向每一种群体的科普都是有价值的，不过一个作品不可能适合所有人，所以你应该先想清楚自己的定位。

在我看来，科普的关键是要想清楚几个问题：你的读者是什么人，他们知道什么、不知道什么、想知道什么，你知道什么，你想传递给他们的最有价值的信息是什么，以什么形式传递。如果这些你都清楚了，那么创作就水到渠成了。

让我们回到自我评估的话题。在宗师级、专业级、教师级之后，很容易会觉得下一个是“学生级”。不过，我觉得应该叫“对话级”。

我经常跟各个领域的专家做对话节目。例如最经常出场的之一，就是我的科大师弟、中国科学院国家空间科学中心研究员周炳红博士。每当有航天活动，例如长征五号上天、嫦娥五号月球挖土、天问一号火星探测、空间站核心舱发射，周炳红老师就跳出来和我一起做直播。他和他的同事刘勇老师最近被评为“中国航天科普大使”，其中一部分业绩就是在我的平台做直播，加上录播以后播放量上千万（建基地、装镜子、炸两极……这些改造火星的方法靠谱吗？| 科技袁人）。这种热情真是令人感动。

和周炳红、刘勇一起直播火星探测

2020年，我还跟两位诺贝尔奖得主做过视频对话节目。一位是因为发现石墨烯获得2010年诺贝尔物理学奖的安德烈·盖姆（Andre Geim）（袁岚峰对话诺奖得主安德烈·盖姆（下）对俄罗斯感情复杂，中国应用科学世界第一），另一位是因为发明冷冻电镜获得2017年诺贝尔化学奖的约阿希姆·弗兰克（Joachim Frank）（袁岚峰对话诺奖得主约阿希姆·弗兰克（三）美国科学为什么成功？诺奖得主谈亲身经历：每个创意都该被尊重 | 科技袁人）。对我来说，这些专家十分可贵。虽然我事先对他们的领域做了不少功课，不过了解还是很有限，一个人讲不了很多。但有了知识基础，就可以在对话节目中跟专家聊得头头是道，激发他们向观众输出高价值信息。在这个意义上，能跟专家做深入对话也是很不容易的，值得单独列一个级别。

跟安德烈·盖姆对话：请永远努力把知识和教育放在金钱之上

跟约阿希姆·弗兰克对话：让分子以为自己在家

对话级的功夫，并不一定是在对话节目中表现出来。我做过很多解读新冠疫情、疫苗、药物的节目，但其实我对生命科学了解很有限。我之所以能勉为其难地讲这些，是因为有一些专家朋友提供了不少材料，例如我经常引用的宾夕法尼亚大学医学院副教授张洪涛博士（新冠疫苗哪家强？不要争论了，因为病毒要跑了 | 袁岚峰）。在写作过程中和在写好文稿后，我经常联系这些专家，向他们咨询和请他们审稿。因此，我写的文章可信度归根结底来自这些真专家，我发挥了一个传声筒的作用。

张洪涛

从对话级再往下，就不足以把知识教给别人了。以己之昏昏，当然不能使人昭昭。所以对于做科普而言，我们的讨论就在这一级结束。

不过有趣的是，再往下会出现一个现象，叫做“达克效应”。它的英文是D-K效应，以康奈尔大学的心理学教授戴维·邓宁（David Dunning）和他的研究生贾斯廷·克鲁格（Justin Kruger）命名（这个人抢劫银行的伎俩会让你质疑现实 | Roy Kaddosh）。

达克效应

许多人的状态是，对一个领域知道得很少，但不知道自己不知道。于是他们以为自己什么都知道，产生一种虚假的自信。这叫做愚昧山峰。然后随着知识的增长，有些人意识到自己不知道很多事情，自信心陷入崩溃，这叫做绝望之谷。随着知识的进一步增长，逐渐爬上开悟之坡。最后成为大师，进入一个知识水平与自信心都很高的高原。

大家可以对照一下这个图，思考自己一下在各个领域处于什么级别。是不是经常发现，知识水平最低的人却话最多，攻击性最强，经常攻击真正的大师？最近有一位燕山大学教授李子丰号称“推翻相对论”，还拿这样的项目去报奖，引起舆论哗然，这就是一个十分富有戏剧性的例子（燕山大学教授推翻相对论？袁岚峰：民科不稀奇，民科连过两关很稀奇 | 袁岚峰）。

李子丰推翻相对论的报奖项目

最后我们来总结一下。科学家科普如何克服学科壁垒？基本的答案就是要去学习。要高强度地学习，要学教材，要学论文，要直接联系这个领域的专家。其实这些正是效率最高的学习方法。即使不能达到教师级，至少也要达到对话级。当你能对其他领域的科学家讲清楚某个领域的道理，你就成功地做了科普。无论如何，学东西总是有益的，至少可以避免你陷入达克效应！

谢谢大家！