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如何制作科普漫画?多年实践后,Sheldon总结出一个公式

讲者 | 李剑龙(Sheldon)
1 研究物理的看不起研究化学的科学家之间竟然也有鄙视链?
大家好,我是李剑龙。
 
我学习的专业是理论物理学,就是爱因斯坦、玻尔、霍金研究的那种很玄乎的东西。这就是为什么在看过美剧《生活大爆炸》之后,我给自己起了个代号叫Sheldon。
 
 
大家看这幅图,这是我翻译的一位国外物理学家Tegmark的论文插图。我把它称为自然科学鄙视链。怎么个鄙视法呢?
 
比方说在电视剧《生活大爆炸》中,Bernadette和Amy在这个位置,Howard在这个位置。Raj和Leonard大概在这两个位置。而Sheldon呢?他学习的是超弦理论,所以他在鄙视链的顶端,在这个位置。
 
 
当然,刚才几位老师(毕导、天师卡赞、Dan Ariely 、史军、苏萌、邱仁宗老师)也可以放在这个鄙视链中,比如,邱仁宗老师在这儿,史军老师在这儿,毕导和苏萌老师在这儿。我做科研时的研究方向,跟Sheldon有点儿类似,所以我在这儿。这是开玩笑啊,请大家不要当真。
 
为什么所有的这些学科都汇聚到了一起呢?这是因为,许多科学证据表明,每一种自然科学,原则上都可以还原成它的上一级。比如,许多生物学过程,原则上都可以还原成一堆化学反应。化学呢?原则上可以还原成量子力学。
 
如果你一直向上还原,就会来到广义相对论和量子场论的交汇处。这个交汇处是一个问号,因为大家还没有研究出来。这就是爱因斯坦在晚年追求的大统一理论。霍金研究的黑洞蒸发,实际上就是在朝着这个大统一理论努力。
 
这就是为什么Sheldon那么崇拜霍金,为什么Sheldon不但鄙视Penny,甚至连其他物理博士也鄙视。因为,当一个人第一次发现他和爱因斯坦、霍金成了同行时,肯定会觉得自己特别了不起,肯定希望大家都知道他为什么特别了不起。所以,《生活大爆炸》中的Sheldon会到处讲物理。
 
其实,后面几季的《生活大爆炸》中,Sheldon讲物理的场合越来越少了。因为Sheldon是一个虚拟的人物,他讲不讲物理不是他说了算,而是编剧说了算。
 
但我不一样,我是一个真实的、有讲物理强迫症的人。我的讲物理强迫症严重到什么程度?在2013年的时候,我把我心目中最理想的生活改编成了菠萝科学奖颁奖典礼上的一个小节目,请两位配音老师商虹和季冠霖帮我演了出来,请看大屏幕。
 
当然,这是我理想中的生活。现实生活没有这么理想化,我在家也会给我老婆讲物理,只不过不是白天讲,是在她晚上失眠的时候讲。据她反馈,一听就困,特别管用。(笑声)一开始我还不信。有一次我特意在白天的时候,给果壳网的创始人姬十三讲了一次物理,结果他也睡着了。(笑声)
 
2 讲了那么多年物理,不能只当安眠药使
 
其实,我并不是不懂得怎么讲物理。我讲物理已经讲了10年了,在这10年中,我翻译过科普书、写过科学报道、做过活动的科学策划、也做过线下演讲活动。
 
 
其中最值得拿出来炫耀的是,在刘慈欣老师写《三体III》期间,他通过电子邮件跟我讨论过几个理论物理学的问题。所以,有科幻界的老师跟我开玩笑,私下里封我为刘慈欣的科学顾问。
 
那么,为什么我讲了那么多年物理,只能当安眠药使。为什么《三体III》问世没多久,我发现很多对物理根本不感兴趣的人,也开始问我什么叫量子纠缠,什么叫高维空间了呢?
 
后来我想明白了,那是因为《三体》里面有好看的故事,我讲的物理里面没故事。喜欢听故事,是所有智人的本性。这就是我得到第一个启示,要想讲物理,至少得先学会讲故事。
 
后来,我又想明白另一个道理,光学会讲故事还不够。因为文字承载的信息是很有限的,有些事情靠文字说不清楚。比方说,我们经常会说,无图无真相啊!所以,图像比文字更能说明问题。
 
 
这是人类在一万多年前在拉斯科洞窟画的壁画。你看,我一句话都不用说,你就知道一万多年前的那位艺术家想要对你说什么。这就是画面的力量。
 
当然,讲故事、画画和物理一样,都需要经过长期的训练才能掌握。在这方面,我恰好有一些积累。我上小学的时候,就喜欢看漫画书(《七龙珠》《圣斗士》、《机器猫》还有蔡志忠漫画)。
 
 
看多了以后,我就忍不住开始自己画,我喜欢把老师、同学都编进我的漫画里,比如:
 
 
所以,我把物理、故事和漫画结合在了一起,和几位朋友一起组建了Sheldon科学漫画工作室。我们工作室成立了两年多,已经完成了160篇漫画,11个动画视频和8本儿童科学绘本。
 
我们的工作可以概括成这么一个公式:
 
科学论文+公式+图表→(简化)→比喻+故事+漫画
 
 
3 中国人拿的第一个诺贝尔物理学奖,竟然是因为这个常识。
 
那么,实际效果如何呢?今天,我就给大家用这种方法强行讲一次物理。我要讲的题目叫作弱相互作用中的宇称不守恒问题。为了保证效果,我先问一下,大家昨晚都睡好了吧?现在没有要补觉的吧?
 
好了,没有就好。我为什么要讲这个题目呢?因为杨振宁和李政道先生通过研究这个问题,获得了1957年的诺贝尔物理学奖。
 
2017年的时候,网上爆出来一条关于杨振宁的新闻。我一看好啊,大家终于开始关心物理学啦。结果我发现,大家都在网上八卦杨先生的私生活,根本没有人讨论物理。于是,我的讲物理强迫症发作了,当场和我的同事合作,用漫画讲了一个杨振宁和李政道是如何获得诺贝尔奖的故事。
 
 
有一天,我的朋友山小魈在往板凳上拧一个螺丝,它拧了半天也拧不上,就让我帮忙。我一看就笑了。原来,螺孔里的螺纹是右旋的,它拿的螺丝是左旋的,能拧进去就见鬼了。
 
这是因为,我们用的大部分螺丝和螺纹都是右旋的,只有少数螺丝才是左旋的。这可能是因为大部分人都喜欢用右手,往右拧顺手,往左拧不顺手。
 
 
同样的道理,大自然也会在左和右的问题上有偏好。例如,生命的DNA螺旋大都是右旋的。顺着刚才那个自然科学鄙视链,我们自然会想到一个问题:在已知的最基本的物理定律中,有没有类似这样的左右不对称的现象?这个问题就叫作宇称守恒问题。
 
在杨振宁和李政道之前,大部分物理学家的回答是:没有!所有基本粒子的反应都是左右不对称的!大家看,在基本的物理定律中,一共只有4种不同的相互作用,也叫作4种基本力,它们是引力,电磁力,强核力和弱核力。弱核力就是我们要说的弱相互作用。
 
每过一秒钟,我们身上都会大约有3000个钾-40原子会通过弱核力,发生放射性衰变。如果左右是对称的,那么每发生一种左边的反应,一定会发生一种右边的反应,而且,两种反应发生的概率应该是相等的。
 
但是,杨振宁和李政道查阅了大量实验资料发现,这个判断下得太绝对了。他们发现,当时的物理学家根本就没有做实验研究过弱核力的左右对称性。他们建议,可以做一个实验试试看,说不定在弱相互作用中,左右就是不对称呢。
 
 
杨振宁和李政道的论文一发表,物理学家就纷纷摇头。他们谁也不相信在基本粒子中真的会有左右不对称的现象。物理学家费曼还拿出50美元打赌说绝对不可能!就算真的有可能不对称,杨振宁和李政道也没办法证明。因为他们二人都是理论物理学家,都不会做实验。
 
本来,杨振宁刚开始到美国读博士的时候,是想往实验发展的,结果他做实验的结果总是不理想。当时他的朋友圈流传一句话:Where is Yang,where is bang! 哪里有杨,哪里就有爆炸!(笑声)
 
李政道倒是没有这方面的障碍,可是他也是一位理论物理学家。虽然他跟导师学过做实验,可是他没有自己的实验室,想做也做不成。
 
所以你看,杨振宁和李政道提出了新的观点,可是自己没法做实验。由于大佬纷纷表示不看好,有些会做实验的人也不愿意抽空帮他们做实验,他们可能觉得做不出来浪费时间。
 
这时,一个关键的实验物理学家出现了,她是一位女性,是一位中国人,也曾是我的校友,叫吴健雄。吴健雄做实验的经历很有意思,她本来已经买好票了,打算跟她的先生一起去国外旅游。
 
可是当吴健雄听说杨振宁李政道需要帮忙做实验时,就一个人留下来做实验,让她的先生一个人happy去了。再插一句八卦,她的先生也是一位华人物理学家,叫袁家骝(liú),袁家骝的爷爷叫袁世凯。
 
卖了这么多关子,我们可以说说吴健雄的实验。吴健雄用的实验材料叫钴-60。钴-60跟钾-40有点儿类似,都会通过弱核力放出电子和反中微子。结果吴健雄发现,当她让钴-60整整齐齐排列好以后,在朝上放出的电子少,朝下放出的电子多。如果让它们都左右翻转一下,大家觉得应该怎么变化?应该还是朝上放出的电子少,朝下放出的电子多。但是实际上,这样的现象是不存在的。经过左右翻转以后,钴-60会变成这个样子。
 
 
这说明了什么问题?这说明钴-60参与的这个弱核力反应,不满足左右对称性。用行话说,正是杨振宁和李政道论文的预言:在弱相互作用中宇称不守恒,而且是严重地不守恒。
 
 
后来的结果大家都知道了。杨振宁和李政道在那一年的冬天获得了诺贝尔物理学奖,或许是史上最快获得诺奖的研究之一。费曼赌输了50美元。吴健雄虽然没有获得诺贝尔奖,但她后来成为美国物理学会首位女性会长,成为美国国家科学院院士,还有一颗小行星以她的名字命名。
 
所以,我要总结一下。当你下次拧螺丝的时候,注意观察,绝大部分螺丝是不是都是右旋的,你给它照镜子,镜子里的螺丝都是你没见过的。这跟中国人获得的第一个诺贝尔物理学奖是同一个道理。
 
如果你看懂了我讲的故事,恭喜你!因为这个道理物理系是在研究生阶段的量子场论的课程中才能学到。在10分钟之内,你已经从科学鄙视链的最底端,一下子跃升到了这个高度。(笑声)
 
 
4 在火星上跑步,会遇到什么困难?
 
类似这样的科学故事,我们已经讲了100多个。如果你对科学的漫画故事有兴趣的话,可以关注我的头条号,叫 Sheldon。
 
创作这些故事的过程是非常困难的,因为不是每个故事都在我所学的专业范围内。大部分时候,我需要现学现卖,我要自己读论文,自己概括,自己简化,自己写脚本,自己编故事,自己设计画面,然后再请我的同事画下来。完成这样一个流程通常需要十几天。
 
其中最快的记录是3个小时多一点儿。那是在2018年10月1号下午6点不到的时候,诺奖委员会宣布,两位科学家因为癌症免疫治疗方面的研究,获得了诺贝尔医学奖。那个消息放出来的一刻,我对这个研究几乎一无所知。
 
到了晚上9点11分的时候,我们的漫画预览链接就已经做好了。那篇漫画当晚在果壳网首发了。
 
从一无所知到完成漫画,我们一共花了不到4个小时。不吹牛地说,我们可能是世界上唯一一个能在4小时内完成诺奖研究漫画解读的工作室。
 
其实,在我们工作室的作品中,快速解读诺贝尔奖还不是最困难的。因为大家都是成年人,都学过数理化,我讲一个成年人能听懂的故事还是有办法的。在我心目中,是如何把科学的知识编成故事,画成漫画,讲给小孩子听。
 
例如,我们曾经把上海科技馆的专家讲座的内容,改编成给小学生看的科学故事绘本。比方说,我们把欧阳自远院士关于探索火星的讲座,改编成了这样一本故事绘本。
 
 
这个故事绘本的难度在于,我必须用一个小学生能听懂的故事,把欧阳院士讲到的火星知识串起来。
 
而且,这个故事的节奏必须足够快,因为这是一本绘本,不是漫画书,基本上每翻开一页,情节就要向前推进。情节推进既要合理,都要把欧阳院士讲到的知识自然地引出来,而且不能让小学生觉得是在说教。
 
 
欧阳院士讲到了哪些知识呢?他讲到了火星的引力场、火星的大气、土壤、地貌、磁场强度、自转轴还有来自火星的陨石,当然,他还透露了一点点中国的火星探测计划。怎样才能把这些知识串在一个故事里呢?
 
很幸运,我想到了一个办法。我设想了一个少年航天员在火星上迷失方向的故事。利用欧阳院士讲到的知识,他最终成功地学会了辨别方向,徒步走到了目的地。这个故事叫作“火星上没有北极星”。
 
由于时间关系,故事的具体情节我就不给大家透露了。我可以跟大家透露一个关键点:整个故事都是在火星上走路时发生的。所以,如果我要讲好这个故事,就必须搞清楚在人类的航天员到了火星以后,会如何走路。
 
而且,所有的故事,所有的知识点,都要在走路的过程中展开。大家可能会问了,走路谁不会呢?对,谁都会走路,但不是谁都会在火星上走路。
 
不信的话,请大家看一个视频,这是一个叫火星研究院的机构模拟的航天员在火星走路、跑步的视频。
 
好,看来在火星上走路、跑步没有我们想象的那么轻松。这就是为什么航天员上火星之前,需要经过大量训练。这也给我们的故事提供了一个很好的切入点。
 
我们一共做了8本这样的故事绘本。其中有恐龙的故事,有长江的故事,有青藏高原的故事,还有微生物的故事。
 
每一个故事的创作过程都很艰难。每一个故事都限定了主题和知识点,为了搞清楚这些知识点,我自己查了许多论文和资料,然后我设计了各种可能的故事方案,然后把不好玩的故事统统删除,把其中最有意思的、能最大程度还原专家讲座内容的故事挑出来,再设计每一页的画面,然后请同事画成了绘本。
 
 
我们在创作过程中,光是做失败的草稿就有这么多。
 
当然,过程再困难,我和我的同事也会继续坚持,用漫画为孩子们讲科学的故事。在未来,我们计划创作更多给孩子看的科学漫画、科学动画和科学故事绘本。我们不是想把科学知识都统统塞到孩子们的脑子里。我们是想让每一个孩子都能亲自去体验,原来科学是一件有意思的事!
 
李剑龙,浙江大学理论物理学博士、今日头条科学漫画创作者。
 
自称“Sheldon”的他,写得了严谨的诺贝尔奖报道,也能策划华语版“搞笑诺贝尔奖”——“菠萝科学奖”。 2016 年,他更是创办了科学漫画品牌“ Sheldon 科学漫画工作室”,迄今为止,已经制作 100 多篇科学漫画和十几部科学动画短片。
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