作者:韩扬眉 来源: 中国科学报 发布时间:2023-5-31
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颠覆刻板印象  展示“花样”日常
这群理论物理博士不一般

 

直播中,黄佳志(左)和韩雨轩讲解如何打出更重的拳。戚金葆/摄

■本报记者 韩扬眉

你印象中的理论物理博士是什么样的?

天才、宅、戴眼镜、头发少、生活单调……

近日,在中国科学院第19届公众科学日期间,中国科学院理论物理研究所(以下简称理论物理所)和中国科学报社联合开展了一场直播——“理论物理博士的花样日常”。一群理论物理博士现身屏幕前,解释如何根据公式推导打出最重的拳、带来脱口秀《神秘的“两暗一黑”》、分享如何科学看《三体》……

“好活泼!”观众们在直播间里点赞。镜头内外,理论物理博士们丰富多彩的生活、风趣幽默的表达颠覆了不少人对他们的刻板印象。

理论物理是工作 拳击训练是生活

理论物理所博士生黄佳志恐怕是少有的能从理论上讲清楚怎么打出更重的拳的人。当然,他的实战经验也值得一听。

黄佳志的研究方向是暗物质和暗能量探测。他最初喜欢拳击,是想要释放压力,后来,拳击训练成为了他生活中不可缺少的一部分。为了打出更有力量的拳,黄佳志试图从理论上阐释拳击中的物理规律和知识。

“拳头的力量有多大?”在黄佳志看来,尽管这是一个相对主观的判断,但理论上依然能够给出一个计算公式。他介绍了“有效质量”这个可定量计算且能表征拳头威力的物理量。这个物理量本质上描述的是在击打目标的过程中,从拳击手到目标的动量转移有多少。另一个可直观描述拳头威力的量是击打目标时力的峰值。

经过有效训练后,拳击手击打目标的力的峰值一般在自身重量的3倍至3.5倍之间,也就是说,一个重70公斤的拳击手击打目标的力大约为2500牛顿。

黄佳志说,为了让拳头具有更大动量,拳击手需要充分利用全身每一块肌肉。具体来说,需要让拳头带上腿、核心以及肩的力量,以顺畅的运动链条把这些肌肉的力量送到拳峰。这是增加有效质量的高效方法。

在这个过程中,黄佳志还展示了一个建模计算的例子。该例子以杠杆模拟人体的骨骼结构,利用牛顿-欧拉方法得到人体的运动函数。在现场,黄佳志用理论推导实践,并用实践验证了理论。

为了让大家更直观地看到过程,在直播现场,理论物理所博士生陈广尚被推上台充当“练习靶”,未受过拳击训练的他直呼:“还是待在‘二次元’的世界里比较快乐,起码不会疼。”

“二次元”的快乐

“二次元”里有动漫,也有游戏,理论物理博士在其中的快乐是怎样的?

从事宇宙学研究的陈广尚借助游戏《塞尔达传说》系列的经典背景,将游戏中神庙传送的过程解释为正在穿越一个虫洞。

“虫洞是一种特殊的时空几何。”陈广尚说。虫洞又称爱因斯坦-罗森桥,是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道,构建可穿越虫洞需要大量破坏类光能量条件的奇异物质。

陈广尚通过数学、物理公式推导虫洞结构的起源,最终以“神奇而强大的希卡族”演示了虫洞。

常与虫洞一同出现的,还有黑洞、暗物质等“明星”物理名词。

理论物理所博士生宇文子炎科普了“两暗一黑三起源”的知识,即暗物质、暗能量,黑洞,宇宙起源、天体起源、生命起源。

他还特别提醒:“这些听上去似乎很‘高大上’的名词,被越来越多地用于‘坑蒙拐骗’,希望从今以后,大家再也不会买‘暗物质按摩仪’和‘暗能量鞋垫’了。”

直播中,陈广尚、宇文子炎和理论物理所博士生韩雨轩还带来了一场精彩的3人“硬核”脱口秀,为观众普及了理论物理知识。

“真实的科学比科幻更加精彩”

虫洞、黑洞、暗物质和暗能量,这些宇宙的神秘物质常常出现在科幻作品中。热播剧《三体》便是其中代表之一。

理论物理所博士生曾振民是“科幻迷”,在高中时第一次读到国内科幻著作《三体》,将“《三体》三部曲”读了两遍。正是被小说中的设定所吸引,他选择了理论物理学专业。在《三体》电视剧热播时,曾振民也追了剧,与当年不一样的是,《三体》中的那些黑科技已经不足以吸引他了,倒是他以专业眼光发现了许多“bug”。

这次分享中,曾振民讲述了《三体》中出现的诸多新奇“黑科技”:三体发送的智子、汪淼发明的“飞刃”、末日战役中的水滴、引力波宇宙广播系统、曲率驱动超光速飞船等。

在曾振民看来,科幻作品毕竟只是一种文学形式,用科学的严谨性要求它,确实不太合适。

“真实的科学比科幻更加精彩。”曾振民说,回顾物理学发展的历史可以发现,每一次基础物理的进步都是一次思想和想象力的迸发,每一次理论和实验的碰撞背后都有精彩万分的故事。

《三体》带火了一位有着一头个性长发的青年理论物理学家。他曾说:“永无止境的好奇和对自然法则‘不计利害’的探索是人类最美好的特质之一。”

他就是理论物理学家、理论物理所研究员何颂。作为弦理论和散射振幅方面的专家,他在直播中为大家讲述了“时空、量子及其中的数学之美”。

“如果不是对弦理论有着非常疯狂的、执着的追求,不要做研究;如果兴趣大到非它不行、认为这是一件非常有意义的事情,那就坚持下去,你会获得很大的回报。”何颂说。

理论物理博士的日常中不只有宇宙、粒子,他们还养花、养鱼、养乌龟和青蛙,练书法,探店,拍视频……当然也打游戏。

“理论物理所的同学大多是怀揣着热情和兴趣而来,在开放轻松的环境氛围下,做科研的心态是放松的。”主持人、理论物理所博士生李欣阳和王晓倩说,在理论物理所,老师和学生以平等姿态共处,“合作”科研事业,大家共同追求更有价值的理论物理工作和更有意义的生活。

《中国科学报》 (2023-05-31 第4版 综合)
 
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