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受科学学霸们追捧的《少年时》是怎么做出来的?

量子学派  · 公众号  · 科学  · 2019-12-06 22:27

正文



少年时编辑部解释《少年时》和其他科普读物的区别


我们先给出我们对于 知识架构 的理解:


1. 知识从数据开始,数据是一个个 随机 的,没有规则分布的点;

2. 这些点如果有规则的聚成大点,就是 信息

3. 把信息串成一个网,就叫 知识 ,几千年来的知识分子都在 “织网”;

4. 能把面状的网串成体状矩阵的叫做 综合

5. 熟悉这个网上某个小局部的关联的,叫 技能

6. 能够看到网上任意远距离两点可能会有有价值关系的,叫 眼光

7. 能够找到一条连接这两点的捷径的,叫 智慧


基于这些理念,过去五年来,我们在《少年时》里所做的努力:


● 在一个主题里构筑有逻辑关系的立体关联,包括主题里的多学科的关联和对外的发散性的关联。 综合、关联、取舍、重建,这是21世纪的精英所必须具备的一些素质。


例子1: 《地球人类世》

人类世这个地质学的术语从小处来讲就只是一个科学概念,从大处来讲涉及到人类已经进入到另一个发展阶段,已经能够以一己之力来影响地球、改变地球形态。从它被提出以来,引起全世界学界、政界、商界的有识之士们广泛关注。


我们应该从从 大角度 来看人类世,本书涉及到:


1. 地质年代的建立方法和跟我们最接近的年代的建立过程;

2. 人类世概念建立的整个过程和这个概念如何引发全世界的关注;

3. 人类200年来对地球系统的干预的过程和结果,包括温室效应和大气变暖;

4. 人类能源利用的历史和现状,如何遭化石能源的“绑架”;

5. 与能源相关的国际政治和由此引发的战争;

6. 良知如何驱使人类正能量的勃发,全球新能源研发的全方位展开。


在薄薄的一本书里,用故事和不带艰深专业术语的语言清晰的展开这些过程,剖析这些因素之间的复杂关系,让读者自由地跨越多种学科,进行追踪和思考。相比于习常的环保论题的大声疾呼式的文字,本书冷静的循着 科学家们的思路和学界的论争 展开(比如温室效应能否使大气变暖的论争),显得严谨和理性。


处理这样的大主题,需要合理的跳跃,取舍……比如太阳能,在这里只用短的篇幅介绍常规的太阳能利用,而更多的篇幅放在实验室阶段的最新一代太阳能技术。在这些主流的新能源之外,我们还选择了 中学生设计的跑步鞋发电 ,和接近科幻而又是科学家正在着手研究的 反物质能源 这样两个极端的例子,让新能源研发这样的主题变得更加丰满。


例子2: 《攻占人类大脑》

大脑是物质世界里最神秘、最复杂的地方。人类从科学的角度来研究大脑,已经有500多年的历史,而到了近50年,特别是进10年来,有了革命性的突破。


我们要在这本书里讲述几百年来人类如何一步步进入大脑的过程,同时介绍大脑结构、脑功能、脑细胞、脑神经元等等的知识,还要让读者了解对于大脑研究,观念、科学发现、技术、工具等着一系列的要素是如何进化,在某一阶段,什么东西会起关键作用而令人类进入大脑的更深一层。在这几条主线的交织里,我们跟着科学家 “攻占” 人类大脑。


在纵观500年的大脑研究科学史,直至 光遗传学 这个研究前沿后,书的后半部分又横向发散,让读者从各个角度来审视大脑,包括脑的功能、脑的疾病、脑与认知,直到脑机连接这样的前沿。


这本书不仅仅是让读者学习了脑科学的知识,更重要的是让读者对科学研究的过程和方法,以及科学家如何审视研究对象,如何找切入点等等有一个直观的了解。


● 与科学家和专家学者脑力碰撞


少年时的主题挑选的大多是当前最有影响力的前沿科学和技术,而且致力于在科学家和相关专家里,收集他们对未来的 前瞻性 的观点。他们预测的未来几十年后的情景,就是我们的读者将要生活和工作的世界。


针对相关主题,专访正在研究前沿的科学家和学者。我们会寻找有趣的、热门的、在读者的思维层面(或略高)的问题,在初学者和顶尖学者之间产生 脑力碰撞


这些专家学者包括:人类世工作组成员,法国哲学家Jacques Grinevald、法国理论物理学家Jean-Pierre Petit、美国天体物理学家Ranga Chary……


问题举例1


问题举例2



问题举例3



不仅仅是教科书式的原理解释,而是真实的科学故事、科研过程、论争过程、项目过程。


这里面有重大的科学事件,有科学家之间的论争和科学家群体之间的大论战,有前沿科研项目,也有有趣的民用项目故事。


比如在 《观测宇宙和推测宇宙》 里,我们可以看的通过假设、观测、建模、再观测、验证、证伪、修正的科学实证过程,欣赏假说、模型和观测互为因果的美妙关系,从而领会到科学精神的实质。


比如在 《攻占人类大脑》 里,我们看到科学家如何寻找事物关联的可能性,有如何通过各种手段实现这样的关联。


比如在 《正能量的房子》 里,通过清益斋、安德鲁的家、随太阳转动的塔等民用技术开发项目,让读者了解到做一件实事所应该考虑到的各种细节。


《论争改变世界》 里,我们收集了科学史上小至科学家之间的利益角逐,大至世纪论战的各种论争,还有正与邪、先与后、国家与民间等等的争斗、争辩。说明人类科学是在怀疑、实证、理性的精神的主导下发展的,让读者学习像科学家一样思考,像科学家一样怀疑。


● 深入浅出的科学原理阐述


在涉及到前沿科学的原理阐述时,我们致力于将通常需要 公式和专业术语 来描述的科学原理“翻译”成用 日常语言 来描述。


例子1:人类基因组计划的关键技术桑格测序法,用没有专业术语的语言来描述:



桑格的测序法利用了DNA复制的原理。 DNA是由两条链构成的,如果把两条链分开,变成一条链的话,那么这条链附近的碱基就会按照碱基互补的原则一个个填进去,重新让单链变成双链……


现在我们有一批相同的待测DNA单链。测试开始,单链周围的碱基开始往链上配对,一个一个填进去,碱基之间没有停顿,一个挨一个紧紧地排列在一起,最终得到许多条完整的双链结构DNA。不过这些DNA有的长,有的短……


而把不同长度的DNA分离,用到一种叫作电泳的方法。链条长度不同,重量也因此不同。把一堆放在胶体条一端的DNA链条通电,在电场的作用下。DNA会向胶体条的另一端移动。重的跑得慢一些,轻的跑得快一些。通电一段时间后停电,就可以看到胶体条上按照重量分布的DNA了。


例子2:地球水循环,用充满诗意的语言表达准确的科学过程:



当雪山顶的一块冰,

在阳光照射下融化,化成涓涓细流,

流入大江、长河、平湖。

其间可能升腾为云,

遭遇一场风暴,

逃脱水坝的截流,

再飘落成雪、淋落成雨;

也可能潜入地底暗河,

或者被一颗种子吸收,

被一只白狐饮下。

当它经过无数“冰- 气- 水”的轮回,

奔流到大海,

拥抱一滴同样清澈的水,

它是谁?

它来自哪里?

它要去哪里?

它们之间是否有过相逢?

又或者每一次的相遇都是久别重逢?


对于更复杂的过程,我们都要设计能够直观表述这些原理的示意图,如:


宇宙的12个月


大肠里的各种细菌


纳米的尺度


DNA的遗传功能之一——表观遗传


大脑的结构和功能


示意图还包括时间线的设计,包括:时间表、过程、历史、进化


联合国通过环保国际协议的波折


疫苗从研发到上市的过程


对于那些文字和示意图不能表达的动态过程,我们通过 视频和动画 来辅助表达。如:


引力波的产生和测量


宇宙大爆炸过程




纳米的世界





脑电波传导




这种多媒体呈现的方式,还将会成为我们未来的电子读物的主要呈现结构。


● 充满隐喻和象征的题图,给出一个审美、想象、综合体验的空间


表达库布里克如何影响21世纪的导演

表达电影语言是世界语言。图中费里尼、库布里克、黑泽明分别来自意大利、美国和日本。


表达交直流孰优孰劣的论战


表达十进制和计算机二进制的关系。人类采用十进制是因为人有十个指头


表达4种主要的计算机语言


表达世界经济对石油的依赖,图中蓝色齿轮是石油输出国组织的logo


反问究竟是人的眼睛看到外部事物,还是人的大脑


表达海洋的进化史


● 开放式、探究式、多层次的科学实践指导


虽然我们也有那种常规的过程式科学实验的指导文章,而在考虑实验条件许可的情况下,我们更致力于 开放式、探究式、多层次 的科学实践指导。


例子1: 跟天文学家一起工作

斯隆数字巡天计划(SDSS)在天空中探测了超过8000 万个天体。全世界的天文学家都在利用这些数据进行研究。我们也可以像天文学家一样,直接利用这些数据来探索宇宙。一旦有了发现,可以将发现和短文发送给SDSS。如果这个发现是有价值的,SDSS会在他们的网页上发布,并将其传递给SDSS的科学家使用。



例子2: 进化论的“进化”

从1859年达尔文的《物种起源》出版后的158年来,进化论一直被质疑、被新的科学数据验证、被新的理论所充实完善。围绕进化论的论战和科学论争可谓波澜壮阔。进化论本身也在“进化”。在这个科学史研究实践中,我们

不在于研究物种的进化,而是着重研究进化论的“进化”。根据下面的提示,编出一百多年来进化论研究的历史。



例子3: 制作“我的主页”

从HTML和Javascript这两种最简单的计算机语言认识计算机编程。制作一个简单网页,可以让浏览网页的人更换头像。




2020年的新选题

21世纪少年的阅读方式


FRONT VISION 少年时

第六辑主题(2020年出品)


61|想象外星人

与我们在科幻电影中看到的不同,科学家从天体生物学的角度来想象、来描绘外星人。我们知道宇宙各处有大致相同的物质,如果连进化规律也大致相同的话,那么外星人可能会很像我们;而如果一个星球比我们还要古老,物质、能量资源也与我们迥异,那么那里的智慧生物也许远远超越我们的想象之外。

62|如何欣赏现代艺术

米老鼠看起来不像真老鼠,但大多数人都喜欢它。然而,如果一个艺术家用未曾有过的方式去画大家熟悉的题材,一旦画得不像,就很容易被看成是蹩脚货。在艺术品面前,人们倾向于喜欢古典的、写实的;“外行人”可以依据自己的生活经历和本能,对古典艺术品产生很强的亲和感。对于现代艺术,我们需要额外的“学习”,才能产生“欣赏”……

63|美丽的乐声从哪里来?

美丽的乐声从乐器中发出来,那么为什么乐器能够发出这些声音?是什么物理规律让一个物体变成乐器?为什么一些声音和另一些声音按照一定的规律组合起来,会让我们感到悦耳?乐声如何录制、保存、高保真的重现……

64|21世纪的材料

任何技术都建立在专门的材料上。重工业需要金属合金;轻工业需要高分子材料,电子工业需要硅。那么,21世纪的新技术需要哪些特殊的材料呢?高强度、高度敏感、超导、超轻、能够自动变异……

65|人类废弃物处理

垃圾分类与处理,在今天变得如此重要。如何让细菌吃塑料,如何用剩菜发电,如何在旧电器里淘金,什么材料才能包住核废料,海里有多少生物因为垃圾而死亡,在四大洋里有多少巨轮运着垃圾从一个国家到另一个国家?这些都是我们要讨论的问题。

66|互联网50年

互联网已经成为对现代文明影响最大的技术,我们几乎每天都在接触互联网,我们对它本身有多少了解?从看得到的硬件结构,到看不到的虚拟世界、表网、暗网、深网,到搜索引擎、社会网络、区块链……

67|驱动与阻力

从蒸气机到太空飞船,人类一直在追求更强大的动力、更小的阻力。这里我们要讨论驱动和降阻的新技术:替代燃料、光束驱动、电流体动力、喷气背包、磁悬浮列车、漂浮与轨道、光子火箭、脉冲爆震引擎、太空电梯……

68|岩石和宝石







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