科學傳播進行時：超弦理論傳播分析

申 楠，趙 丹

前沿科學，特別是像超弦理論這樣艱深抽象的前沿物理學，該如何傳播，如何能有效吸引公眾的關注，取得顯著的傳播效果？文章通過實例分別從傳播者、傳播方式、傳播效應、傳播策略和傳播對象的角度分析了超弦理論的科學傳播，以期對前沿科學的傳播工作有所啟發。

1 前沿科學家的分享

超弦理論的傳播者是一群愿意與公眾分享其研究歷程的科學家，他們擅長講故事，能夠把高深復雜的物理學理論通過大眾易懂的語言講述出來，這保證了傳播的前沿性、準確性和高效性。

布萊恩·格林（Brian Greene）是當今世界領先的超弦理論學家之一，現任哥倫比亞大學理論物理中心主任。格林自幼就展現出了極高的數學天賦，大學畢業獲得了有“全球本科生諾貝爾獎”之稱的羅德獎學金，該獎項也被視為全球學術最高榮譽之一。

1999 年格林出版了他的成名之作《宇宙的琴弦》，將迷之又迷的超弦理論和宇宙的探索展現在普羅大眾的視野中。即使在有物理學基礎的人們看來，超弦理論也屬于晦澀難懂的理論，而格林這一被《華盛頓郵報》稱為“當今世界最擅長解釋深奧思想的人”通過將最困難的概念揉碎分解，“用尋常的語言描繪了人類感覺以外的維度里可能發生著的事情。”[1]《宇宙的琴弦》被譽為有史以來最為成功的科學傳播書籍，入圍普利策非小說類文學獎，并在2000 年獲得了安萬特科學圖書獎。

《宇宙的琴弦》一書只是格林傳播超弦理論的開始，一個典范式的開始。2003 年美國公共電視網（PBS）播出了格林親自擔綱導演和主持人的同名電視節目，該節目獲得了美國廣播電視文化成就獎——喬治·福斯特·皮博迪獎，這是全球廣播電視媒體界歷史最悠久最具權威的獎項。2004 年，格林再一次發揮了他講故事的功力，姊妹篇《宇宙的結構》出世，在《宇宙的琴弦》關于超弦理論的介紹之上從更高的角度討論了時空和宇宙的物理學，又一次引起公眾對超弦理論的關注與興趣。2008 年，格林與制片人妻子特雷西·戴（Tracy Day）共同創辦了世界科學節，致力于將生動的科學呈現給公眾，在紐約舉行的長達一周的活動吸引了超過150萬的觀眾，獲得了4 000 萬的在線評論。2016 年，在與昆士蘭博物館的合作之下，澳大利亞世界科學節在Brisbane 啟動。

格林在斯蒂芬·科爾伯特（Stephen Colbert）的《晚間秀》（Late Show）和特里·格羅斯（Terry Gross）的《新鮮空氣》（Fresh Air）等節目中，顯示了他解釋復雜科學概念的獨特能力，也曾在許多好萊塢電影中擔任客串角色，包括《頻率》、《迷宮》和《生活大爆炸》等。頻繁的媒體曝光度不但令格林廣為人知，同時也推進了他所從事的超弦理論的廣泛傳播。格林曾在20 多個國家開展過普及和專業講座，他關于超弦理論的傳播是世界范圍內科學傳播的典范，《宇宙的琴弦》和《宇宙的結構》被譯為多種文字，長期以來居于科普書籍銷售之榜前列，全球銷量達100 多萬冊，中文版《宇宙的琴弦》早在2004 年就由湖南科學技術出版社出版。

2 代入式傳播

在格林之外，近幾年名聲鵲起的另一位超弦理論傳播者來自日本，他是加州理工學院理論物理研究所所長、東京大學Kavli 數學物理學聯合宇宙研究機構研究主任大栗博司（Hirosi Ooguri）教授。他是電影《來自9 維世界的人》監制，該電影被國際天文館協會評為最佳教育制作獎，并被翻譯成六種語言。“我是誰？我來自哪里？為什么宇宙是這樣的？它是如何產生的？”①這些問題吊足了每個人的胃口，答案在哪里，科學家是如何尋找答案的，《來自9 維世界的人》帶著觀眾一起去揭秘萬物之理。電影中，這個來自9 維世界的神秘生物名叫T.o.E(theory of everything，萬物之理)，科學家在想盡辦法抓住它，以揭開物理世界的所有秘密，然而每次距離抓住它只有一步之遙時，它就會消失。電影帶著觀眾一起去穿越時空，領略從無限小的基本粒子到浩瀚無垠的宇宙空間、從現在到遙遠過去以及宇宙起源的大爆炸，旅程中伴隨著科學發現的興奮，終點處大跌眼鏡地改變了我們對世界的認識。導演高橋清水（Takashi Shimizu）是日本最有才華的導演之一，場景制作來自日本最好的電腦圖形公司之一的Omnibus Japan，高水準的團隊用圖形展示了中微子和希格斯玻色子的特性，用最新的計算機數據模擬星系的形成，“宇宙時鐘”場景準確地呈現了大爆炸之后的時間，使得看電影成為對科學的享受。這種代入式的科學傳播方式讓受眾身臨其鏡，取得的效果也不同尋常。

大栗博司教授著有前沿物理科普三部曲《超弦理論：探究時間、空間及宇宙的本原》、《引力是什么：支配宇宙萬物的神圣之力》和《強力與弱力：破解宇宙深層的隱匿魔法》，其中《超弦理論》2014 年榮獲第30 屆日本講談社科學出版獎，在日本銷售近30 萬冊，有中文和韓文譯本，在科普界評價極高。《超弦理論》一書中，大栗教授的語言通俗、風趣，不但最低限度地講述了超弦理論及其背景理論，也交待了作者迷上超弦理論并投身其中的原委，引領讀者共同體驗超弦所帶來的世界觀顛覆。每章開頭引用的文學和歷史作品對于文科生而言是非常友好的，每章結束時的小專欄給所有人以休息回味的空間。書中的科學家肖像畫由作者親自繪就，大栗教授認為他熟悉科學家們的研究內容，親自作畫更能夠表達其內涵。通過我們的介紹，大家是不是已經迫不及待地想要一睹大栗博司教授的大作了呢？

3 沖突性的傳播放大

超弦理論的優美與神秘令越來越多的人為之沉迷，然而，批評家們卻質疑它不具有完整的形式，缺乏實驗的驗證。支持與批評雙方各持己見，絲毫不讓。在格林《宇宙的琴弦》和《宇宙的結構》等為超弦理論贏得廣泛關注之時，2006 年超弦理論的競爭理論——圈量子引力的主力科學家李·斯莫林（Lee Smolin）出版了面向公眾的著作《物理學的困惑——超弦理論的崛起，科學的衰落》，公開與超弦理論唱反調。斯莫林在書中明確，他并不是批判超弦理論，而是批判超弦理論在物理學界一家獨大，占據了包括資金和人員等大量的研究資源，影響了其他競爭理論的發展②。斯莫林的攻擊令超弦理論學家不甘擔此詬病，一時間掀起了超弦理論支持與批評雙方間的論點，科學記者喬治·約翰遜（George Johnson）稱其為“超弦大戰”。

斯莫林系加拿大圓周物理研究所的創始人，早年曾從事超弦理論研究，之后轉向圈量子引力研究，多年來也致力于科學傳播工作，出版有《通向量子引力的三條路徑》，2007 年獲得了馬拉約納獎，居2008 年《外交政策》雜志評選的百強公共知識分子榜第21 位，2009 年因“在向公眾傳播物理學的激動人心方面取得的非凡成就”獲得美國物理教師協會(AAPT)的克洛普斯泰格紀念獎(Klopsteg Memorial Award)，還被眾多媒體稱為“新愛因斯坦”。

較量雙方在物理學界的身份地位旗鼓相當，均來源于當代量子引力理論研究的一線，都得到了學界的認可，可偏偏一方對超弦理論信心滿滿，另一方卻當頭潑了一盆冷水；一方憑借新奇的弦和平行宇宙抓住了公眾的想象力，另一方卻駁斥說實驗完全沒有證實這些理論設想；一方贏得了眾多物理學家包括年輕力量的青睞，另一方卻直言這拖累了物理學前進的步伐。我們該相信誰？誰說的是對的？超弦理論，還是圈量子引力，何去何從？彭羅斯說，“用你自己的判斷力來讀這本書吧”，從而《宇宙的琴弦》之后為了形成自己的判斷，我們還需要閱讀《物理學的困惑》。雙方在公眾媒體上的沖突越是激烈，越易于加快二者的傳播，傳播的效果越好。而對立的立場和觀點，需要讀者在閱讀時避開作者的立場，盡可能形成獨立的思考與見解，引導作者從科學的角度去思考，培養科學質疑的精神，而不僅是了解科學知識和理論，科學傳播的更深宗旨就達到了。

其實從科學傳播的角度看，超弦理論與圈量子引力理論的對立與爭執于各自的傳播是一種互相成就。對手有多強大，你就有多優秀，圈量子引力理論學者對超弦理論的質疑也促進了超弦理論的公眾影響。借助于超弦理論早些年來形成的廣泛影響，圈量子引力理論一經傳播就迅速地吸引了公眾的關注，如下面我們要關注的羅韋利的《七堂極簡物理課》及其進階版《現實不似你所見：量子引力之旅》。

4 極簡傳播風格

“引爆科普閱讀熱潮，全球現象級暢銷書，幾乎人手一本的科學通識讀物。”是什么書如此地受歡迎，在“意大利一年熱銷30 萬冊，被譯為34 種語言，以無法抗拒的優美，引領你了解我們所棲居世界的真相。”以上引文不僅是一種推銷話語，而是真實地描述了《七堂極簡物理課》科學傳播的成功效果。作者卡洛·羅韋利（Carlo Rovelli）被稱為是下一個霍金，讓物理變性感的男人。物理與性感從來都不搭界，羅韋利是如何做到讓物理變性感的呢？

正如其書名所言，《七堂極簡物理課》做到了極簡，全書僅100 頁。短短的100 頁，卻呈現了20世紀以來物理學諸多的偉大發現，包括相對論、量子力學、宇宙的結構、空間和時間的本質等等，寥寥數字便道出了理論的真諦，可見作者的功力一般。全書僅有一個方程——愛因斯坦方程，作者情不自禁稱該方程所代表的理論為最美理論，更多的是詩意的講述，如將廣義相對論比作愛因斯坦的明珠，將霍金發現的黑洞的熱比作羅塞塔石碑，還有如生動直觀的圖示，如第三章“宇宙的構造”中從天地對立、到浩瀚星云，再到起伏的宇宙紋理，最終追溯到大爆炸之后的逐步膨脹，簡潔明了地回顧了幾千年來人們關于宇宙構造的認識。尾聲回到了“我們”，談到了人類與自然，“自然塑造了我們，指引著我們，我們沉浸在其中……”[2]，關于“我是誰，從哪里來，到哪里去”的闡釋緊緊抓住了讀者的心。中文版中,羅韋利提到了對東方文化的癡迷，將科學家眼中的宇宙與全球文明的融合與分享結合起來，更加迎合了中國讀者的口味。

極簡風也體現在書籍的裝禎設計上，封面黑底色上是英國封面設計師科拉莉·比克福德·史密斯（Coralie Bickford-Smith）的星空圖，文中的插畫來自英國切爾滕納姆年度插畫獎得主馬岱姝。中文版的設計一如原版本，簡短的序、明了的目錄、簡潔的文字與排版，不再讓讀者對繁多的文字和內容望而生畏。正如紐約時報的評論，“《七堂極簡物理課》就像一杯濃咖啡，可以像意大利人那樣站著快速地喝”，當極簡和快消費成為一種時尚時，科學傳播也需要極簡、精準和優美。散文體裁、詩歌語言、簡潔敏銳、優雅夢幻……，《七堂極簡物理課》改變了科學傳播的模式，同時也改變了人們閱讀和學習科學的方式。如果你讀完《七堂極簡物理課》仍意猶未竟，你被開啟的科學熱情可以由《現實不似你所見》來延續，后者“從古希臘的科學發端，漫步到前沿的量子引力，延續(了)動人的詩意與優美，凝視（著）宇宙的奇妙本質”[3]，完全是快餐咖啡之后的醉心小甜點。

5 終極理論的獨特魅力

宇宙最不可理解的事情是它是可以理解的。人類伊始便試圖破解其所生活的世界的奧秘，千百年來歷經牛頓、麥克斯韋、愛因斯坦等諸多偉大的科學家，我們知道了該如何去描述大的宇宙空間，去描述微小的量子世界，然而仍然有許許多多的未解之謎牽動著好奇的心弦，“平行宇宙”存在嗎，人類能夠進行“時空旅行”，時間和空間是什么，宇宙起源于哪里，基本粒子之下是否有終極的本原……

超弦理論被認為是目前唯一的終極理論候選者，它同時能夠包容廣義相對論和量子力學這如同硬幣的兩面一樣不可融合的理論，將引力、電磁力、強力和弱力都統一到一致的框架下，但它所付出的代價則是用弦取代點粒子，用9 維或10 維空間取代3 維空間。超弦揭開的是一幅奇妙的宇宙圖景，“一切物質——從最小的夸克到最巨大的超新星——都在微觀的小能量環的振動中產生”[1]，“空間的纖維撕裂了又自己縫合起來”[1]，“或許就像溫度只不過是分子運動的表現那樣，‘空間’也是某種更加本原東西所表現出的次生概念。”[4]“通過超弦理論理論的研究，我的世界觀被徹底顛覆了。”[4]當今世界領先的超弦理論家布萊恩·格林和大栗博司教授通過大量的比喻和故事化的敘述，十分精妙地把科學思想用通俗的語言揭示出來，他們通過形象的描述表現出了科學家深邃的洞察，啟迪愉悅著讀者的現代物理學旅行，讓讀者們近距離地親近了宇宙……

圈量子引力沒有超弦理論的野心，它只是將廣義相對論和量子力學結合起來，并不試圖統一地描述四種力，但它也帶來了全新的關于時間與空間的認識。就像羅韋利在構思全書時興奮到駕駛嚴重超速，圈量子引力理論帶來的激情與震撼并不亞于超弦理論。世界由量子場組成，時間并不存在，空間是離散的點格……

超弦和圈量子引力帶來了超乎直覺的理念與思維，這正是科學，對世界的認識越來深刻，理論就越遠離直覺。自從伽利略推翻亞里士多德所代表的常識科學以來，近代科學發展的總體方向是離常識越來越遠，離直覺越來越遠。《宇宙的琴弦》《超弦理論》《物理學的困惑》《七堂極簡物理課》《現實不似你所見》等在傳播科學知識的同時，更是在傳播科學的思維、方法和精神。

終極理論究竟是超弦，還是圈量子引力，抑或是其他量子引力理論？宇宙的起源、時空的本性等處于“已然理解與尚未理解的邊界地帶，并且遠未達成共識”[3]。這些理論未來的發展除了科學家的努力之外，還依賴于能否得到更多的財力、物力和人力支持，這就為公眾參與科學提供了契機。比如在中國是否要建造大型粒子對撞機的爭論中，形成了以王貽芳和丘成桐為代表的支持派和以楊振寧和何祚庥為代表的反對派，支持派的一大理由便是借機尋找超弦理論所預言的超對稱粒子。雙方在大眾媒體上“激烈又不失優雅地吵科學架，不但科普了大對撞機和現代物理學，更重要的是讓普通人感受到科學話題之有趣，樹立了科學家的良好公眾形象，對培育全社會理性討論的精神大有裨益。”[5]

融媒體時代，科學傳播媒介形式多樣且無處不在，超弦和圈量子引力等理論除了上述科普書籍、科幻電影、大眾媒體等方式，同時也在通過微信公眾號、微博、知乎、果殼網等平臺吸引著公眾的關注。相信這些多維度的科學傳播能夠切實地提高公眾的科學素養，事實上當下新冠肺炎攻關階段公眾的行為已經表現出了科學素養顯著的提高和覺悟。科學傳播進行時，愿你我攜手同行。

注釋

①大栗博司.《來自9維世界的人》。

②李·斯莫林.物理學的困惑[M].李泳,譯.長沙：湖南科學技術出版社,2008年。