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一起傾聽科學的聲音

2024-11-16心靈
來源:人民日報海外版
騰訊科學WE大會閃耀成都天府雙塔。
國家最高科學技術獎獲得者、中國科學院院士、南方科技大學校長、清華大學教授薛其坤在演講。
2024騰訊科學WE大會現場。(本文圖片均由主辦方提供)
11月3日,成都科幻館座無虛席。在觀眾的歡呼聲和場館的音樂聲中,聚光燈閃爍著打在黑色的舞台上。但走上舞台的不是演藝人員,而是一位又一位世界頂級的科學家。
這是第十二屆騰訊科學WE大會。在這個屬於科學的舞台上,國家最高科學技術獎獲得者、中國科學院院士、南方科技大學校長、清華大學教授薛其坤,加州理工學院費曼理論物理學榮譽教授基普·索恩和挪威科技大學神經科學教授梅-布裏特·莫澤兩位諾貝爾獎得主,以及上海交通大學李政道研究所特聘教授、副所長劉江來、哈佛大學生物啟發工程衛斯研究所所長唐納·英格伯先後登台,向公眾分享了微觀量子世界、時空「漣漪」重力波、大腦「GPS」網格細胞、人體器官芯片等領域的前沿探索與突破。
傾聽科學的聲音,成為人們聚在一起的理由。
「昨天的科幻,也許就是明天的現實」
在大會的開場環節,科幻電影【流浪地球】的導演郭帆以一段獨白向科學家致敬。
科幻的基礎是科學。郭帆用獨白帶領觀眾進入「時空穿梭之旅」,將人類世界發展的一個個「轉折點」串聯起來,漫遊微觀量子世界、宇宙彎曲時空、大腦神經網路……他說:「那些看似遙遠的理論,都成了改變人類歷史的轉折點,昨天的科幻,也許就是明天的現實。」
科幻電影出現在這個場合並非偶然。諾貝爾獎得主基普·索恩在台上聊起了科幻電影【星際穿越】,在這部電影創作環節中,導演凱瑞斯托弗·諾蘭專門找他討論如何讓主角重返地球,最終設計出了讓觀眾難以捉摸的高潮和結局。「大家想要弄明白的話,可以去看看我的書【星際穿越中的科學】。」
現場,基普·索恩回顧了他對宇宙卷曲之面長達62年的探索之旅。他帶領大家進入黑洞,感受空間與時間的變化;穿梭空間蟲洞,前往遙遠的星系;穿越時間,暢想時間旅行的無限可能。
例如,為了向觀眾解釋為何黑洞的周長遠遠小於其直徑,基普·索恩打起了比方:「想象一下,一個由四根高木棍支撐起的彈翻床,在彈翻床的中心放一塊石頭後,彈翻床會陷下去,然後再假裝你是一只眼盲的螞蟻,彈翻床對你來說是唯一已知的宇宙,你繞著彈翻床面頂端爬一圈,就得到了一個圓的周長,然後你向著中心的石頭繼續爬,經過石頭再回到邊上,就得到了圓的直徑,這時候的直徑遠大於周長,因為你所處的彈翻床宇宙已經發生了卷曲……」
就像這樣,每位出場的科學家都不約而同地選擇將最前沿的研究深入淺出地講出來。
「咱們首先一起復習一下我們初中的物理知識——歐姆定律。」面對台下背景各不相同的觀眾,著名量子物理學家薛其坤選擇從最基礎講起,隨後是霍爾效應、量子霍爾效應、量子反常霍爾效應……透過一步步深入,最終帶領觀眾理解了他牽頭完成的工作——四個團隊、20多位研究生,奮鬥了4年,嘗試了一千多個樣品,成功制備出一種兼具「磁性」、「拓撲性」和「絕緣性」的新型材料,並在實驗中發現該材料具備量子反常霍爾效應。
如今,量子科技正處於新一輪科技革命的前沿。薛其坤參照了荀子【勸學】裏的一句話總結這個過程,「積土成山,風雨興焉;積水成淵,蛟龍生焉」。回望這個科學發現的過程,薛其坤感慨:「只有我們把一個個的土積成山,你才能成氣候、成風雨,才能實作科學突破。」
專註研究暗物質的劉江來,則向觀眾介紹起了地處四川的實驗室。
「今天恰好在成都,四川省的省會,我就向大家分享在距離這裏350公裏直線距離的大涼山的中國錦屏地下實驗室,我們追尋暗物質的故事。」劉江來重點介紹的,正是在這個地處2400公尺山體深處的實驗室的探測成果。在這裏進行的PandaX-4T實驗給出了世界最好水平的暗物質—核子交互作用上限,並行現太陽微中子和氙核彈性散射跡象。
「你可能會問,暗物質好像在宇宙中很重要,但到底它有什麽用?」演講中,劉江來自問自答。「我們對於宇宙知道的還是太少了,所以要保持謙虛,不要認為經過幾次工業革命,我們的生活已經足夠好了,還是要不停止探索和理解它。」
「我們也許會迎來新的轉折點」
現場演講的科學家們,都還活躍在探索的最前沿。在科學的道路上,他們正在往更深處探尋。
「希望今天各位離開這裏時,都會對我們大腦的神秘之處有了更多的理解。」諾貝爾生理學或醫學獎得主梅-布裏特·莫澤是大腦「GPS」的發現者之一,她的科研事業一直在探索人腦是如何產生行為、情感和思想的。
站在演講台上,梅-布裏特·莫澤邊回顧自己如何走上這條科研道路,邊用簡單的語言揭秘了人腦中的位置細胞、網格細胞、速度細胞、邊界細胞等如何協同工作,以讓人更好地記住特定地點、理解在空間中的位置、監測移動速度、感知邊界等。
面對未來,她的研究成果不僅揭秘了人腦處理空間資訊的方式,也為治療艾爾茨海默病等疾病帶來了啟示。
「我當時看到的最大問題是,藥物開發模式已經崩潰。」唐納·英格伯對觀眾們回憶,他發現傳統的藥物開發模式耗時久、價格高,而且當這些藥物進入人體臨床試驗階段時70%都會失敗,在某些領域失敗率甚至高達95%。
如今,唐納·英格伯領導團隊開發的「器官芯片」,成為了推動疾病治療和藥物開發的全新選項。他解釋,器官芯片是一種鋪著人類患者的活細胞、可以模擬他們自身器官功能的裝置。他們設計出多種器官芯片模型,證實它們能模擬器官的功能,還成功開發出整合大腦、心臟、腸道、肝臟和腎臟等多個器官芯片的「人體芯片」。未來,這些突破將使藥物開發過程更快速、更經濟,也讓生產出的藥物更安全。
對於很多科學家來說,最期待的是研究中的「轉折點」來臨。
「62年前,當我開始探索宇宙的卷曲面之時,是一項孤獨的工作,大家認為卷曲的一面更像是科幻小說的主題,而不是科學主題。」基普·索恩說。但如今,他樂觀了許多:「到本世紀30年代或50年代,我們也許會迎來新的轉折點——發現宇宙大霹靂產生的重力波,並從中獲取有關宇宙誕生和量子重力的資訊。」
研究暗物質,同樣是一項耗時長久的工作。宇宙中95%是暗物質和暗能量,其中27%是看不見摸不著的暗物質。盡管普遍認為,捕捉到暗物質體子將帶來人類認識宇宙的重大飛躍,可能導致新的物理學革命,但在講台上,劉江來這樣形容自己多年來的研究物件——「我們確實知道其存在,但是卻不知道它們是什麽樣的」。
「在所有的困難克服之後,我們得到了很多數據,得到了很好的暗物質探測結果。」對於未來,劉江來有許多期待:「每次我們開啟黑盒子的時候都是掩不住的激動,希望轉折點會盡快來到。」
「熱愛科學,崇尚科學,也敢於從事科學」
這是科學的魅力。一場看上去非常前沿的科學盛會,卻吸引了各行各業、各年齡段的普通人參與其中。
在成都科幻館現場,2000多名觀眾認真聆聽。而線上上,透過視訊號、騰訊視訊等平台直播,有超過4200萬人次觀看。
大會期間,成都市洋溢著濃厚的科學氛圍——「科技樹」閃耀成都春熙路百盛裸眼3D大屏、天府雙塔,吸引了不少市民駐足圍觀、打卡留念;在電子科技大學、西南石油大學等高校,還專門組織了觀影會,大學生們一起觀看直播、熱議科學話題;在成都的機場、地鐵、公交月台等城市公共空間,不斷迴圈播放著大會演講嘉賓的風采……
「我們的受眾有很多是年輕人和學生,希望透過這樣的形式把更多的科學內容,把對科學的憧憬和熱愛,像一顆小種子一樣種在他們心中,未來不斷地生根發芽,也許他們就是改變我們未來的新一代科學家。」騰訊科學WE大會計畫負責人黃奕告訴記者。
據了解,騰訊科學WE大會已經連續舉辦了12年,致力於面向公眾分享最具突破性的科學發現和前沿思想。多年來,包括宇宙學家霍金、數學物理學家潘洛斯、圖靈獎獲得者姚期智、量子物理學家潘建偉等在內的近百位全球頂尖科學家及科技工作者登上舞台,帶來宇宙學、理論物理、生命科學、地球科學、空天科技、資訊科技、智慧制造等十多個領域的科學前沿知識。
「即便不來分享,只是聽報告也是一種享受。」劉江來認為,「欣賞這種高水平的科普,回歸科學的審美,對於一個青年科學家的成長是非常重要的」。
保持好奇心,是科學家們對年輕人一致的忠告。
「如果我們在這個領域工作是因為想獲得諾貝爾獎,那我們可以回家享受生活了。可是事實並非如此。」梅-布裏特·莫澤表示:「大多數科學探究的起點都源自於一顆孩子般的好奇心,我就是如此,作為一名科學家,我能在工作中追隨好奇心和激情,這是我的幸運。」
「最後,我想告訴大家的是,大自然中並沒有相互獨立的生物、化學、物理或者藝術學科。真正用來解決大問題的方式,是打破邊界,直面不可能的挑戰。」唐納·英格伯說。
「透過我這個報告,大家可以看到,基礎研究會造就科學上的發現,這些發現會不斷加深我們對所處的大自然和世界的認識。另外,科學發現還常常會促成顛覆性技術的發展,這些技術的積累有時候會引發一次革命的到來。」薛其坤說:「我在這裏衷心地呼喚,希望年輕人要保持小時候對自然的好奇心、對科學的好奇心,熱愛科學,崇尚科學,也敢於從事科學。」
「希望更多的年輕人加入到科技強國的建設中來,建成科技強國、發展高科技,不但能強大我們的國家,同時我們也會為人類的科學進步作出我們中國人的貢獻。」演講的最後,薛其坤表示。(本報記者 劉少華)
【人民日報海外版】(2024年11月15日 第08版)