科学传播进行时：超弦理论传播分析

申 楠，赵 丹

前沿科学，特别是像超弦理论这样艰深抽象的前沿物理学，该如何传播，如何能有效吸引公众的关注，取得显著的传播效果？文章通过实例分别从传播者、传播方式、传播效应、传播策略和传播对象的角度分析了超弦理论的科学传播，以期对前沿科学的传播工作有所启发。

1 前沿科学家的分享

超弦理论的传播者是一群愿意与公众分享其研究历程的科学家，他们擅长讲故事，能够把高深复杂的物理学理论通过大众易懂的语言讲述出来，这保证了传播的前沿性、准确性和高效性。

布莱恩·格林（Brian Greene）是当今世界领先的超弦理论学家之一，现任哥伦比亚大学理论物理中心主任。格林自幼就展现出了极高的数学天赋，大学毕业获得了有“全球本科生诺贝尔奖”之称的罗德奖学金，该奖项也被视为全球学术最高荣誉之一。

1999 年格林出版了他的成名之作《宇宙的琴弦》，将迷之又迷的超弦理论和宇宙的探索展现在普罗大众的视野中。即使在有物理学基础的人们看来，超弦理论也属于晦涩难懂的理论，而格林这一被《华盛顿邮报》称为“当今世界最擅长解释深奥思想的人”通过将最困难的概念揉碎分解，“用寻常的语言描绘了人类感觉以外的维度里可能发生着的事情。”[1]《宇宙的琴弦》被誉为有史以来最为成功的科学传播书籍，入围普利策非小说类文学奖，并在2000 年获得了安万特科学图书奖。

《宇宙的琴弦》一书只是格林传播超弦理论的开始，一个典范式的开始。2003 年美国公共电视网（PBS）播出了格林亲自担纲导演和主持人的同名电视节目，该节目获得了美国广播电视文化成就奖——乔治·福斯特·皮博迪奖，这是全球广播电视媒体界历史最悠久最具权威的奖项。2004 年，格林再一次发挥了他讲故事的功力，姊妹篇《宇宙的结构》出世，在《宇宙的琴弦》关于超弦理论的介绍之上从更高的角度讨论了时空和宇宙的物理学，又一次引起公众对超弦理论的关注与兴趣。2008 年，格林与制片人妻子特雷西·戴（Tracy Day）共同创办了世界科学节，致力于将生动的科学呈现给公众，在纽约举行的长达一周的活动吸引了超过150万的观众，获得了4 000 万的在线评论。2016 年，在与昆士兰博物馆的合作之下，澳大利亚世界科学节在Brisbane 启动。

格林在斯蒂芬·科尔伯特（Stephen Colbert）的《晚间秀》（Late Show）和特里·格罗斯（Terry Gross）的《新鲜空气》（Fresh Air）等节目中，显示了他解释复杂科学概念的独特能力，也曾在许多好莱坞电影中担任客串角色，包括《频率》、《迷宫》和《生活大爆炸》等。频繁的媒体曝光度不但令格林广为人知，同时也推进了他所从事的超弦理论的广泛传播。格林曾在20 多个国家开展过普及和专业讲座，他关于超弦理论的传播是世界范围内科学传播的典范，《宇宙的琴弦》和《宇宙的结构》被译为多种文字，长期以来居于科普书籍销售之榜前列，全球销量达100 多万册，中文版《宇宙的琴弦》早在2004 年就由湖南科学技术出版社出版。

2 代入式传播

在格林之外，近几年名声鹊起的另一位超弦理论传播者来自日本，他是加州理工学院理论物理研究所所长、东京大学Kavli 数学物理学联合宇宙研究机构研究主任大栗博司（Hirosi Ooguri）教授。他是电影《来自9 维世界的人》监制，该电影被国际天文馆协会评为最佳教育制作奖，并被翻译成六种语言。“我是谁？我来自哪里？为什么宇宙是这样的？它是如何产生的？”①这些问题吊足了每个人的胃口，答案在哪里，科学家是如何寻找答案的，《来自9 维世界的人》带着观众一起去揭秘万物之理。电影中，这个来自9 维世界的神秘生物名叫T.o.E(theory of everything，万物之理)，科学家在想尽办法抓住它，以揭开物理世界的所有秘密，然而每次距离抓住它只有一步之遥时，它就会消失。电影带着观众一起去穿越时空，领略从无限小的基本粒子到浩瀚无垠的宇宙空间、从现在到遥远过去以及宇宙起源的大爆炸，旅程中伴随着科学发现的兴奋，终点处大跌眼镜地改变了我们对世界的认识。导演高桥清水（Takashi Shimizu）是日本最有才华的导演之一，场景制作来自日本最好的电脑图形公司之一的Omnibus Japan，高水准的团队用图形展示了中微子和希格斯玻色子的特性，用最新的计算机数据模拟星系的形成，“宇宙时钟”场景准确地呈现了大爆炸之后的时间，使得看电影成为对科学的享受。这种代入式的科学传播方式让受众身临其镜，取得的效果也不同寻常。

大栗博司教授著有前沿物理科普三部曲《超弦理论：探究时间、空间及宇宙的本原》、《引力是什么：支配宇宙万物的神圣之力》和《强力与弱力：破解宇宙深层的隐匿魔法》，其中《超弦理论》2014 年荣获第30 届日本讲谈社科学出版奖，在日本销售近30 万册，有中文和韩文译本，在科普界评价极高。《超弦理论》一书中，大栗教授的语言通俗、风趣，不但最低限度地讲述了超弦理论及其背景理论，也交待了作者迷上超弦理论并投身其中的原委，引领读者共同体验超弦所带来的世界观颠覆。每章开头引用的文学和历史作品对于文科生而言是非常友好的，每章结束时的小专栏给所有人以休息回味的空间。书中的科学家肖像画由作者亲自绘就，大栗教授认为他熟悉科学家们的研究内容，亲自作画更能够表达其内涵。通过我们的介绍，大家是不是已经迫不及待地想要一睹大栗博司教授的大作了呢？

3 冲突性的传播放大

超弦理论的优美与神秘令越来越多的人为之沉迷，然而，批评家们却质疑它不具有完整的形式，缺乏实验的验证。支持与批评双方各持己见，丝毫不让。在格林《宇宙的琴弦》和《宇宙的结构》等为超弦理论赢得广泛关注之时，2006 年超弦理论的竞争理论——圈量子引力的主力科学家李·斯莫林（Lee Smolin）出版了面向公众的著作《物理学的困惑——超弦理论的崛起，科学的衰落》，公开与超弦理论唱反调。斯莫林在书中明确，他并不是批判超弦理论，而是批判超弦理论在物理学界一家独大，占据了包括资金和人员等大量的研究资源，影响了其他竞争理论的发展②。斯莫林的攻击令超弦理论学家不甘担此诟病，一时间掀起了超弦理论支持与批评双方间的论点，科学记者乔治·约翰逊（George Johnson）称其为“超弦大战”。

斯莫林系加拿大圆周物理研究所的创始人，早年曾从事超弦理论研究，之后转向圈量子引力研究，多年来也致力于科学传播工作，出版有《通向量子引力的三条路径》，2007 年获得了马拉约纳奖，居2008 年《外交政策》杂志评选的百强公共知识分子榜第21 位，2009 年因“在向公众传播物理学的激动人心方面取得的非凡成就”获得美国物理教师协会(AAPT)的克洛普斯泰格纪念奖(Klopsteg Memorial Award)，还被众多媒体称为“新爱因斯坦”。

较量双方在物理学界的身份地位旗鼓相当，均来源于当代量子引力理论研究的一线，都得到了学界的认可，可偏偏一方对超弦理论信心满满，另一方却当头泼了一盆冷水；一方凭借新奇的弦和平行宇宙抓住了公众的想象力，另一方却驳斥说实验完全没有证实这些理论设想；一方赢得了众多物理学家包括年轻力量的青睐，另一方却直言这拖累了物理学前进的步伐。我们该相信谁？谁说的是对的？超弦理论，还是圈量子引力，何去何从？彭罗斯说，“用你自己的判断力来读这本书吧”，从而《宇宙的琴弦》之后为了形成自己的判断，我们还需要阅读《物理学的困惑》。双方在公众媒体上的冲突越是激烈，越易于加快二者的传播，传播的效果越好。而对立的立场和观点，需要读者在阅读时避开作者的立场，尽可能形成独立的思考与见解，引导作者从科学的角度去思考，培养科学质疑的精神，而不仅是了解科学知识和理论，科学传播的更深宗旨就达到了。

其实从科学传播的角度看，超弦理论与圈量子引力理论的对立与争执于各自的传播是一种互相成就。对手有多强大，你就有多优秀，圈量子引力理论学者对超弦理论的质疑也促进了超弦理论的公众影响。借助于超弦理论早些年来形成的广泛影响，圈量子引力理论一经传播就迅速地吸引了公众的关注，如下面我们要关注的罗韦利的《七堂极简物理课》及其进阶版《现实不似你所见：量子引力之旅》。

4 极简传播风格

“引爆科普阅读热潮，全球现象级畅销书，几乎人手一本的科学通识读物。”是什么书如此地受欢迎，在“意大利一年热销30 万册，被译为34 种语言，以无法抗拒的优美，引领你了解我们所栖居世界的真相。”以上引文不仅是一种推销话语，而是真实地描述了《七堂极简物理课》科学传播的成功效果。作者卡洛·罗韦利（Carlo Rovelli）被称为是下一个霍金，让物理变性感的男人。物理与性感从来都不搭界，罗韦利是如何做到让物理变性感的呢？

正如其书名所言，《七堂极简物理课》做到了极简，全书仅100 页。短短的100 页，却呈现了20世纪以来物理学诸多的伟大发现，包括相对论、量子力学、宇宙的结构、空间和时间的本质等等，寥寥数字便道出了理论的真谛，可见作者的功力一般。全书仅有一个方程——爱因斯坦方程，作者情不自禁称该方程所代表的理论为最美理论，更多的是诗意的讲述，如将广义相对论比作爱因斯坦的明珠，将霍金发现的黑洞的热比作罗塞塔石碑，还有如生动直观的图示，如第三章“宇宙的构造”中从天地对立、到浩瀚星云，再到起伏的宇宙纹理，最终追溯到大爆炸之后的逐步膨胀，简洁明了地回顾了几千年来人们关于宇宙构造的认识。尾声回到了“我们”，谈到了人类与自然，“自然塑造了我们，指引着我们，我们沉浸在其中……”[2]，关于“我是谁，从哪里来，到哪里去”的阐释紧紧抓住了读者的心。中文版中,罗韦利提到了对东方文化的痴迷，将科学家眼中的宇宙与全球文明的融合与分享结合起来，更加迎合了中国读者的口味。

极简风也体现在书籍的装祯设计上，封面黑底色上是英国封面设计师科拉莉·比克福德·史密斯（Coralie Bickford-Smith）的星空图，文中的插画来自英国切尔滕纳姆年度插画奖得主马岱姝。中文版的设计一如原版本，简短的序、明了的目录、简洁的文字与排版，不再让读者对繁多的文字和内容望而生畏。正如纽约时报的评论，“《七堂极简物理课》就像一杯浓咖啡，可以像意大利人那样站着快速地喝”，当极简和快消费成为一种时尚时，科学传播也需要极简、精准和优美。散文体裁、诗歌语言、简洁敏锐、优雅梦幻……，《七堂极简物理课》改变了科学传播的模式，同时也改变了人们阅读和学习科学的方式。如果你读完《七堂极简物理课》仍意犹未竟，你被开启的科学热情可以由《现实不似你所见》来延续，后者“从古希腊的科学发端，漫步到前沿的量子引力，延续(了)动人的诗意与优美，凝视（着）宇宙的奇妙本质”[3]，完全是快餐咖啡之后的醉心小甜点。

5 终极理论的独特魅力

宇宙最不可理解的事情是它是可以理解的。人类伊始便试图破解其所生活的世界的奥秘，千百年来历经牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦等诸多伟大的科学家，我们知道了该如何去描述大的宇宙空间，去描述微小的量子世界，然而仍然有许许多多的未解之谜牵动着好奇的心弦，“平行宇宙”存在吗，人类能够进行“时空旅行”，时间和空间是什么，宇宙起源于哪里，基本粒子之下是否有终极的本原……

超弦理论被认为是目前唯一的终极理论候选者，它同时能够包容广义相对论和量子力学这如同硬币的两面一样不可融合的理论，将引力、电磁力、强力和弱力都统一到一致的框架下，但它所付出的代价则是用弦取代点粒子，用9 维或10 维空间取代3 维空间。超弦揭开的是一幅奇妙的宇宙图景，“一切物质——从最小的夸克到最巨大的超新星——都在微观的小能量环的振动中产生”[1]，“空间的纤维撕裂了又自己缝合起来”[1]，“或许就像温度只不过是分子运动的表现那样，‘空间’也是某种更加本原东西所表现出的次生概念。”[4]“通过超弦理论理论的研究，我的世界观被彻底颠覆了。”[4]当今世界领先的超弦理论家布莱恩·格林和大栗博司教授通过大量的比喻和故事化的叙述，十分精妙地把科学思想用通俗的语言揭示出来，他们通过形象的描述表现出了科学家深邃的洞察，启迪愉悦着读者的现代物理学旅行，让读者们近距离地亲近了宇宙……

圈量子引力没有超弦理论的野心，它只是将广义相对论和量子力学结合起来，并不试图统一地描述四种力，但它也带来了全新的关于时间与空间的认识。就像罗韦利在构思全书时兴奋到驾驶严重超速，圈量子引力理论带来的激情与震撼并不亚于超弦理论。世界由量子场组成，时间并不存在，空间是离散的点格……

超弦和圈量子引力带来了超乎直觉的理念与思维，这正是科学，对世界的认识越来深刻，理论就越远离直觉。自从伽利略推翻亚里士多德所代表的常识科学以来，近代科学发展的总体方向是离常识越来越远，离直觉越来越远。《宇宙的琴弦》《超弦理论》《物理学的困惑》《七堂极简物理课》《现实不似你所见》等在传播科学知识的同时，更是在传播科学的思维、方法和精神。

终极理论究竟是超弦，还是圈量子引力，抑或是其他量子引力理论？宇宙的起源、时空的本性等处于“已然理解与尚未理解的边界地带，并且远未达成共识”[3]。这些理论未来的发展除了科学家的努力之外，还依赖于能否得到更多的财力、物力和人力支持，这就为公众参与科学提供了契机。比如在中国是否要建造大型粒子对撞机的争论中，形成了以王贻芳和丘成桐为代表的支持派和以杨振宁和何祚庥为代表的反对派，支持派的一大理由便是借机寻找超弦理论所预言的超对称粒子。双方在大众媒体上“激烈又不失优雅地吵科学架，不但科普了大对撞机和现代物理学，更重要的是让普通人感受到科学话题之有趣，树立了科学家的良好公众形象，对培育全社会理性讨论的精神大有裨益。”[5]

融媒体时代，科学传播媒介形式多样且无处不在，超弦和圈量子引力等理论除了上述科普书籍、科幻电影、大众媒体等方式，同时也在通过微信公众号、微博、知乎、果壳网等平台吸引着公众的关注。相信这些多维度的科学传播能够切实地提高公众的科学素养，事实上当下新冠肺炎攻关阶段公众的行为已经表现出了科学素养显著的提高和觉悟。科学传播进行时，愿你我携手同行。

注释

①大栗博司.《来自9维世界的人》。

②李·斯莫林.物理学的困惑[M].李泳,译.长沙：湖南科学技术出版社,2008年。