研究生学术英语读写教程14单元翻译

笛卡尔错了：“他人在，故我在〞乌班图哲学起源于古代非洲。按照它的说法，新生儿尚不能称为“人〞。初生时，人没有自我。随着时间的推移，在互动和经验中才能习得它。因此，西方哲学中自我/他者之间清晰的分界在乌班图哲学中变得模糊起来。出生于肯尼亚的哲学家约翰·姆比蒂〔JohnMbiti在著作《非洲的宗教与哲学》〔AfricanReligionsandPhilosophy〕中如是说：我在，因为我们在；因为我们在，所以我在。日常经验告诉我们，一个人一局部从社会的历练中锻造出来。社会关系赋予我们自我认知。我是谁，这个问题的答案依赖于众多他者：家庭、朋友、文化背景、同事等等。在杂货店购物的我和与博士导师交谈的我不是同一个自我。即便是最私人化、最个性化的自我印象也无法摆脱他人的意见和印象：赞同我的人，批评我的人，以及那些称赞我的人。但是，自我的摇摆不定和充满歧义让人不安。很大程度上，我们可以把这份不安归因于笛卡尔。这位十七世纪的法国哲学家相信，人本质上是独立自给的，是一个内在理性的存在应该用疑心主义的态度来面对他头脑以外的世界。尽管笛卡尔没有单独创造出现代思维，但他在定义其框架上起到了很大的推动作用。笛卡尔给自己提出了一个特别的谜团。他想不倚靠上帝赐予的智慧，另外找到一个稳固的观点来观察世界，使得他能观察到自然界的白云苍狗之下的永恒规则。笛卡尔坚信，在确定和世俗的富足之间，存在权衡。你唯一能确定的，就是“我思故我在〞——即，你思考的状态。其他人和其他事物是不稳定且难以预测的存在。因此，它们和认识自己的根本律条毫无关系。认识自我从来都是单独进行的，需要不断的深思在认识到精神和身体是完全独立存在的根底上，很少有备受尊敬的哲学家和心理学家被认为是个彻底的笛卡尔式的二元论者。但笛卡尔式的我思故我在目之所及，已遍布每一个角落。记忆测试的实验设计趋于从一个假说出发，即自我和世界之间是可能存在明确界限的如果记忆仅仅存在于我们的头颅中，那么，将一个人从他的日常生活的环境和社会关系中剥离出来，并在人造的封闭实验室中使用卡片或荧幕来检测他的记忆是百分百可行的。人被视作独立的个体，区别于环绕他的一切，是在大脑中被篆刻为一系列认知过程的存在。记忆一定是你拥有的事实，而不是你在特定环境下的行为产物。社会心理学标榜自己致力于检验认知和社会间的关系。但即便如此，其研究常常假定如下主张：“询问〞这一行为，其真正焦点在于一系列笛卡尔式议题的集合，而不是始终与他人共同演化的自我。在二十世纪六十年代，美国心理学家约翰·达利〔JohnDarley〕和比布·拉塔内〔BibbLatane〕对吉诺维斯案产生兴趣。吉诺维斯是一位年轻的白人女性，在回家的路上遭到袭击，被歹徒刺伤。很多人看到了这起罪行，却无人挺身而出。达利和拉塔内设计了一系列实验，模拟日常中的危机情况，比方癫病发作、隔壁房间冒烟等，以此来观察人们的反响他们首次发现了所谓的“旁观者效应〞，即周围有他人存在的时候，人们对处于紧急情况中的个体的响应会变慢。达利和拉塔内认为，这种现象归因于“责任分散〞。在这个过程中，提供帮助的义务在人数众多的群体中被稀释了。但美国心理学家弗朗西斯·切利〔FrancesCherry〕对此有不同意见。在《社会心理学中的偏执细节：论研究进程》〔TheStubbornParticularsofSocialPsychology：EssaysontheResearchProcess〕中提到，这种通过数字解释行为的方法剔除了重要的语境，使得人们难以理解当事人的真正动机。当时的社会不曾关注女性遭受暴力困扰吉诺维斯案被这一时代背景衬托得尤为醒目。切利提到，当时的人们不愿意介入一桩可能是家庭纷争的暴力袭击中。她进一步说，一个贫穷的黑人女性被谋杀也很难吸引媒体的关注但是，达利和拉塔内关注的焦点让这些结构性的因素变得更加难以发觉。自我有两种面孔，一种是关系化的、与世界紧密相拥的；另一种是自主内向的一一有没有一种方法，可以消除它俩之间的分歧？二十世纪，俄罗斯的哲学家米哈伊尔·巴赫金〔MikhailBakhtin〕认为，答案在于对话。我们需要他人来对自己的存在进行评估，并借此构建完整连贯的自我印象。回想那个醍醐灌顶的时刻：当一个诗人说出了你无法表达的感受或者当你为总结思绪费力心血时，朋友信口而出。巴赫金相信，只有在与他人的交往中，你才能欣赏自己独一无二的观点，才能将自己视作一个实体存在。他这样写道：“透过他人的灵魂之窗，我看到了自己的外在"。自我和认识不断演进，永远处于动态；自我也永不消亡——这点一目了然。因此，现实并不是就在那儿等着我们去发现。“真理不会诞生于或被发现于一个人的头脑中，它诞生于人类集体对真理的追寻之中，诞生于人们之间对话形式的互动中〞。这句话出自巴赫金写的《陀思妥耶夫问题》〔ProblemsofDostoevsky'sPoetics〕这本书。“没有任何东西单纯地是它本身，完全脱离它所处的关系网络〞。“存在〞这个动作或事件一定发生在自我和世界之间的空间。想要纠正笛卡尔式观点的局限性，就要成认，他人对于我们的自我认知有着重要意义来思考两个不同的儿童心理学模型。简·皮亚杰〔JeanPiaget〕的认知开展理论提出笛卡尔式的潮流下个体的成长伴随精神进程方面的重组。不断成长的儿童被描述成一个孤独的学习者，一个富有创新的科学家，孤身一人，奋力要搞清世间的真相。另一个理论一一对话理论则不相同。二十世纪九十年代以来，它在丽萨弗罗因德〔LisaFreund〕的玩偶屋研究中得以呈现。该理论强调儿童和那些为之提供认识世界的“脚手架〞的成人之间的互动。这里举一个略残酷的例子：监狱中的单人囚室。这项惩罚最初被用于促进犯人自省，改变囚徒的内心想法，促使他们反思罪行，最终帮助犯人在重返社会时变成一个良好公民。但是，事实上，对这些囚犯的研究说明，如果接受此类惩罚太久，其自我意识就会消融。囚徒们更容易遭受生理和心理上的折磨：焦虑、紧张、失眠、无能感，以及扭曲的时间观念都是困扰他们的问题。与外界的联系和互动，是形成和保持连贯完整的自我印象的重要外在条件。剥夺这些条件后，人会面临失去自我的危险。具身认知和生成认知的领域开始严肃对待自我的对话模式。但是总的来说，科学意义上的心理学只愿意采纳个人色彩浓厚的笛卡尔式的猜测，将自我与他者之间的网络切断。有句祖鲁族谚语，Umuntungumuntungabantu，意思是“他人在，故我在〞，在我看来，这句话比“我思故我在〞更完满贴切。实验室外人脸识别变异性的影响和机遇1．日常生活中的许多情况都要考虑到心理特征的个体差异。救生员必须是游泳健将，飞行员必须有良好的视力，法庭在证人疲劳或受毒品影响时谨慎对待目击者的证词。同样，人脸识别的个体差异与许多职业和情况有关。2．警察工作是一个明显受益于优秀的人脸识别能力的职业。在过去的几年里，伦敦的苏格兰场〔Scotlandyard〕组建了一支由200名警察组成的队伍，他们的面部识别能力特别强，并发挥了巨大的作用。例如，在2011年伦敦骚乱之后，警方从平安摄像头获得了数千小时的低质量视频，大多数警察只能识别很少的嫌疑人，面部识别软件也表现不佳。相比之下，一名警官凭借出色的面部识别能力，在视频中识别出了180名嫌疑人。苏格兰场还聘请了一群超级识别者，在诺丁山狂欢节等大型节日和集会期间查看平安摄像头的现场录像，以识别的罪犯。3．受到伦敦成功的启发，佛罗里达州圣彼得堡的警察局联系了我，希望测试他们750名员工的面部识别能力。哈佛医学院的LauraGermine和我正在开发一种方法，我们将用它来测试所有的官员和员工，然后部门在分配任务时将考虑人脸识别能力。具有非凡面部识别能力的人可能会被用于类似于伦敦超级识别器的方式，而面部识别能力特别差的警察可以专注于不需要强大面部识别能力的任务。面部识别能力也可能成为各部门招聘新警官时考虑的一个因素。4．面部识别能力也与检查身份照片的平安人员高度相关。即使是具有正常面部识别能力的专业人士，也很难将人脸与身份证进行匹配。最近的一项研究显示，护照检查人员接受伪造照片的几率为14%。这项研究还发现，尽管有多年检查护照照片的经验，护照官员在匹配面孔方面并不比学生参与者好。5．每次通过机场安检或海关时，我都会疑心检查我身份证的人的面部识别能力。他们的面部识别能力是否足够好，以至于他们可能会注意到一张与身份证持有人相似的伪造照片？鉴于美国运输平安管理局〔TransportationSecurityAdministration〕的官员人数众多，几乎可以肯定的是，他们中有相当一局部人每天要花几个小时检查身份证，尽管他们的面部识别能力很差，应该被分配到其他工作。6．成千上万的研究调查了目击者对人的识别的准确性及其影响。众所周知，目击者识别的准确性很差，回忆性分析说明，目击者识别错误是司法不公的一个重要原因。然而，人脸识别能力的个体差异所起的作用直到最近才得到研究。毫不奇怪，在面部识别测试中得分较高的人在目击者识别方面也表现较好。鉴于目击证人指认在起诉中经常发挥的重要作用，应该对目击证人的面部识别能力进行评估，以使警察、法官和陪审团能够更好地衡量目击证人指认嫌疑人的可信度。7．军方也可以从人脸识别能力的考虑中获益。几位面孔失认症患者告诉我，他们在军队里的日子极具挑战性，因为制服和短发剥夺了他们通常依赖的线索。如果他们在入伍时被识别为面孔失认症，就可以为他们做出调整。此外，尽管本综述关注的是面部识别，但面部处理的其他方面也存在可变性，这些方面对军人来说很重要，如情绪识别和其他社会判断。士兵们经常需要与当地居民进行面对面的交流，通常是在缺乏共同语言的情况下，在这种情况下，正确地解读面部表情是至关重要的。8．综上所述，心理学研究说明，人的面部识别能力差异很大。人脸识别能力影响着许多职业和相应的情况，考虑到这些差异，有望帮助致力于执法和平安职能的组织更有效地发挥作用。我们准备好迎接下一次火山灾难了吗？1．1815年4月，距离英国1.2万公里的印度尼西亚松巴哇岛上的坦博拉火山发生了历史上的最大一次喷发。接下来发生的事情证明了最大的火山爆发的影响范围之广。2．坦博拉火山已经有1000年没有生命迹象了；五千年前的一次喷发提供了唯一的迹象，说明岩浆仍在地下深处翻腾。这是。1815年4月5日，一场巨大的爆炸将一团火山灰抛向了30多公里的高空。猛烈但短暂的喷发只持续了两个小时，之后火山又恢复了危险的状态。据副总督托马斯·斯坦福德〔后来的斯坦福德爵士〕彬格莱·莱佛士〔火山学家感谢他对火山喷发的描述〕说，爆炸的声音如此之大，以至于整个爪哇都误以为是炮火，引起了几年前刚刚赶走荷兰和法国军队的英国军队的恐慌。3．但与随后发生的事情相比，这次爆炸只是小巫见大巫。在相对平静的五天之后，火山爆发的高潮阶段开始了，一场巨大的爆炸将高耸的火山灰柱喷射到太空的边缘。四五天的时间里，一片漆黑笼罩着整个岛屿，炽热的火山灰和滚烫的气体——被称为火山碎屑流——像飓风一样席卷了火山的两侧，吞噬了所有的人和物，几米厚的火山灰掩埋了仅存的几处生命迹象。当爆炸声停止，黑暗终于消散，眼前呈现出的景象就是托尔金笔下的魔多。一片灰色的风景，里面没有生命，也没有动静。火山的顶部500米消失了，被炸成碎片，取而代之的是一个6公里宽的大坑，蒸汽从那里螺旋上升向天空。火山两侧的社区消失了，随之消失的还有大约1.2万名男女老少的生命。这些人也许是幸运的，因为火山喷发的另外6万幸存者缓慢而痛苦地死于饥荒或疾病。4．但其后果并不局限于这个印尼的死水国家。2600公里外的苏门答腊岛都能听到爆炸声，而漂浮的浮石巨型木筏长达数公里，多年来一直堵塞着航线。火山喷发过程中喷射出的50立方公里左右的火山灰在接下来的几天或几周内回到了地球，在北部500公里的婆罗洲留下了厚厚的覆盖层。除了火山灰之外，估计还有2亿吨微小的硫化物颗粒被泵入平流层，从松巴哇向外扩散，形成一个巨大的气溶胶面纱，包裹着地球，阻挡了入射的阳光。5．这对北半球的兴旺社会造成了可怕的后果。一股枯燥的含硫雾笼罩了北美东部地区，导致气温骤降，带来了前所未有的夏季寒冷。在纽约州，6月份下了雪，而刺骨的寒冷和致命的霜冻摧毁了庄稼，并使该地区大局部地区的生长季节缩短了一半。在大西洋的另一边，欧洲的夏季气温比过去十年的平均气温下降了2摄氏度；反常的寒冷伴随着连绵不断的降雨直到接下来的冬天——被异常强烈的风暴所侵袭。对气候记录的分析显示，1816年，也就是所谓的“无夏之年〞，是北半球过去六个世纪以来第二个最冷的年份。6．这种所谓的“火山天气〞对欧洲的文化影响有些异想天开。一些人宣称，特纳〔J.M.W.Turner〕更绚丽的天空的灵感来自于那些充满燃气的灿烂日落。同样，1816年夏天的潮湿和阴郁也被认为是拜伦勋爵的《黑暗》和玛丽·雪莱的哥特式小说《弗兰肯斯坦》的背景。然而，对于不那么富裕的欧洲人来说，坦博拉火山爆发带来的不过是饥饿、疾病和死亡。大范围的歉收导致了一百多年来最严重的饥荒，粮食价格翻了一番，引发了面包骚乱和广泛的内乱。经济历史学家约翰•波斯特〔JohnPost〕将粮食供给崩溃的程度称为“西方世界最后一次重大的生存危机〞。由于营养不良和身体虚弱，饥饿的人们很快就死于疾病，斑疹伤寒尤其盛行。据信，整个欧洲大陆有数万人死亡，仅爱尔兰就有4万多人死亡。7．如果今天面临坦博拉火山规模的喷发，我们将如何应对？这是我们可以切实准备的事情吗？人们普遍认为，全球化将使应对危机变得更容易。按照这种思路，如果欧洲歉收，我们总是可以从其他地方购置食物。然而，世界市场的相互联系可能会使事情变得更糟——欧洲、北美局部地区以及其他地区的粮食生产崩溃可能导致全球粮食短缺，这反过来又会推动粮食商品本钱的急剧上升。与此同时，全球范围内对粮食供给的剧烈竞争，由于歉收而导致的粮食短缺，可能会大大减少英国可用产品的范围，干扰供给和分销，并导致超级市场超敏感、时间紧迫的库存控制系统崩溃，使他们的货架日益枯竭。虽然不太富裕的人甚至可能因为价格过高而不愿购置主食，但那些负担得起的人的恐慌性购置可能会迅速清空商店。8．最重要的是，火山天气对收成的影响可能会远远超出欧洲，并可能在接下来的几十年里因猖獗的气候变化而加剧。尽管我们有现代的耕作方法和分配系统，但后果可能比我们预期的要严重得多。同样值得考虑的是，虽然坦博拉火山爆发的规模大约是2010年冰岛火山爆发的1000倍，但与历史上最大规模的火山爆发相比，这只是一个小插曲。例如，大约7万4千年前，多巴火山爆发在苏门答腊岛挖掘出了世界上最大的火山口，向平流层中注入的硫磺气体是坦博拉火山喷发的几百倍。随之而来的严重的“火山冬天〞可能持续了好几年，三分之一或更多的土地被冰雪覆盖，植被大量枯死。9．因此，如果坦博拉规模的情景是坏消息，那么更糟糕的可能还在等待中。虽然我们不能阻止下一个坦博拉，也不能处理它对气候和收成的潜在影响，但我们可以确保应急方案到位，让每个人都有足够的食物，直到硫磺面纱消散，温度恢复正常。目前在英国，应急食品供给可能只够几个星期用。如果未来的火山爆发不带来另一场生存危机，就需要进行一些重大的政策改革。10．冒险猜测下一个坦博拉火山将在何时何地爆炸远不是一门精确的科学。如此大规模的火山爆发似乎平均每千年发生几次，有人估计，未来50年发生类似事件的几率为十分之一。然而，地球没有一个时间表，所以这样的喷发在任何一年都同样可能发生。气候变化甚至有可能在其中发挥作用。回忆以前气候急剧变暖的事件，我们可以得到大量有力的证据，证明火山活动是剧烈的，最明显的是在上一个冰河时代结束时，我们的世界迅速升温。这种反响在被冰覆盖的火山上最为明显，那里的融化减轻了作用在下面火山上的重量，促进了喷发，甚至促进了更多岩浆的产生。由于海平面上升，海水负荷增加，海洋边缘的地壳弯曲，岩浆向上挤压，就像牙膏从管子里挤出来一样，沿海火山也可能爆发。11．没有一座火山会在没有预警信号的情况下喷发，这是由于岩浆上升引发地震群并使地表膨胀造成的。问题是，在世界上1300座或更多的活火山和潜在活火山中，我们只监测到几百座。坦博拉火山爆发印证了非官方的火山学公理：等待的时间越长，爆炸的威力越大。这一经验法则得到了以下事实的证实：自1800年以来，有一半的最大喷发都发生在历史上一直处于休眠状态的火山上。我们应该特别注意的，是那些看似无害的火山，它们已经低垂了几个世纪甚至上千年，以便为下一次火神突击部队的到来做好准备。虽然有太多的候选人需要仔细关注，但可以通过关注那些最近“不安〞的人来缩小范围；也许最好用火山学家的术语来表示“下面的气泡〞。不过，除此之外，谁也说不准。

热地幔上升1．地球的历史被大量的岩浆活动所打断。这些事件以大型火成岩省的形式保存在地质记录中——地球外表的区域被短时间内喷发的数百万立方公里的熔岩淹没。这些火山被认为是由热地幔的上涌羽流引发的，在地球太古宙较热的地幔的推动下，这些火山事件的规模和频率可能比过去更大。在这段时间里，一种独特的火成岩——科马铁矿——形成于喷发温度很高的岩浆中，岩浆冷却后生长出长长的针状橄榄石晶体。在地球历史上，最近罕见的科马提岩喷发被认为是地幔缓慢冷却的证据。然而，在加勒比海大火成岩省的Tortugal套件中发现了8900万年前由新生Galápagos羽状物的火山喷涌形成的科马提岩熔岩。特里拉等人在《自然地球科学》杂志上撰文指出，这些熔岩形成于异常热的地幔，其温度与产生古代太古宙科马岩浆岩的温度相似，挑战了我们对地球热结构和历史的看法。2．我们目前对地球热结构的认识是建立在对地球内部不同深度的观测之上的。原始喷发熔岩的化学和温度可以用来重建上地幔的温度，而地震观测的温度依赖矿物相变可以用来推断上地幔底部的温度。通过考虑压力对温度的影响，这些估计可以推断出更深处的温度，一直到地核-地幔边界。将这种归一化应用于不同地幔深度的温度估计，并考虑到相变，可以得到一个连贯的图像，其中环境地幔潜在温度约为1300°C。这一典型上地幔温度的现今变化约为200°C。3．特里拉和他的同事们利用地球化学测量方法，对早期Galápagos烟柱上喷发的原始熔岩进行了测量，重建了地幔温度。这些熔岩现在保存在哥斯达黎加。他们发现，熔岩形成于比现今地幔最热区域温度高200°C、比环境温度高400°C的地幔源。正是在这些现今地幔温度的背景下，托图尔套的观测结果是值得注意的。这些熔岩形成于8900万年前，相对于25亿年前太古宙的科马地岩喷发的主要时期来说，这是非常年轻的。这种热喷发的存在意味着在地球深处仍然形成或保存着具有古宙温度的地幔域。这种热地幔域的长期保存与最近的一种观点产生了共鸣，即较低的地幔温度长期以来一直接近稳定状态，这与之前假设的地幔逐渐冷却的模型形成了比照。4．Trela等人描述了在早期Galápagos羽流之上相对较晚喷发的热科马提岩熔岩的特征。如此热而相对年轻的熔岩的存在意味着，地幔中温度极高的区域仍然存在，这些热量可以保存在上升的地幔柱中，并在今天驱动融化和火山活动。理论学家，实验学家和群众物理学的偏见1．大多数对物理学不太感兴趣的人都会告诉你是谁提出了夸克的概念——默里·盖尔曼。2．现在聚集在那些知道盖尔曼的人身边问他们谁是亨利·肯德尔，杰罗姆·弗里德曼和理查德·泰勒。你很可能只会得到茫然的目光。3．然而，1964年，盖尔曼和乔治·茨威格〔GeorgeZweig〕独立开发了这个概念，“想出了这个想法〞。如果没有肯德尔、弗里德曼和泰勒1968年在斯坦福直线加速器中心〔SLAC〕进行的实验，夸克可能仍然只是一种理论，一种虚无缥缈的东西，它的存在被自信地假设，但从未得到证实。4．类似的主题在物理学的流行观点中比比皆是。每个人都知道保罗·狄拉克，他推测了正电子的存在，但有多少人知道卡尔·安德森和他的合作者赛斯·奈德迈耶，他们实际上发现了正电子？人们同样知道沃尔夫冈·泡利和恩里科·费米在20世纪30年代提出了一种叫做中微子的幽灵粒子的需求，但如果问科普爱好者是否知道雷蒙德·戴维斯30多年来对中微子的不懈追求，你可能会看到眉头紧缩。最后，即使在今天，小学生也可能知道爱因斯坦关于恒星引力场会使星光弯曲的预言，但亚瑟·爱丁顿对这一事实的证实却鲜为人知。5．我开始思考公众对理论家和实验家的欣赏之间的这种生动的差距是在阅读物理学教授查德·奥泽尔〔ChadOrzel〕的一篇文章时开始的。他从我那篇关于著名美国物理学家的文章中得到了启发，提出了一个令人信服的观点，即尽管美国理论家直到战后才落后于他们的欧洲同行，但即使在20世纪20年代，他们也几乎与欧洲人不相上下。他的观点是，我们往往倾向于过分强调理论而不是实验的作用。6．毫无疑问，物理学家自己将是第一批认识到实验主义者价值的人；例如安德森、戴维斯和肯德尔-弗里德曼-泰勒三人组都获得了诺贝尔奖。但他们在公众心目中的认知度从模糊到不存在。考虑到实验在物理学和所有科学中的独特重要性，这种认知上的差距尤其令人吃惊。自从伽利略〔据推测〕从比萨斜塔上扔下铁球以来，实验一直是科学方法的核心范式。理查德·费曼〔RichardFeynman〕对实验的至高无上表达了精彩的敬意，他说：“一般来说，我们通过以下过程寻找新的法律。首先我们猜一下。然后我们计算猜测的结果，看看如果我们猜测的定律是正确的，会意味着什么。然后我们将计算结果与自然，与实验或经验进行比拟，直接与观察进行比拟，看看它是否有效。如果它与实验不符，它就是错误的。这句简单的话就是科学的关键。你猜得多漂亮都没有关系。你有多聪明，猜出来的人是谁，猜出来的人叫什么名字，这些都无关紧要——如果结果与实验不符，那就是错的。〞7．对实验更为锋利和热烈的赞颂来自于完全自信的实验物理学之王欧内斯特·卢瑟福。他对理论家的看法是，“他们用他们的符号玩游戏，而我们却找出了自然的真实事实〞。据说，他曾告诫在他指导下工作的有能力的学生——其中9人获得过诺贝尔奖——不要“让我听到任何人谈论宇宙〞。8．卢瑟福是终极实验主义者，费曼是终极理论家，但费曼很清楚，一个构思良好的实验是决定一个理论成败的唯一因素。具有挖苦意味的是，公众对实验家的贬低也适用于费曼自己的工作。他提出的量子电动力学理论也许是物理学中最精确的理论。例如，它可以准确地计算电子的磁矩，精确到小数点后15位，这是前所未有的。但是，如果不是实验学家设计了越来越巧妙的实验来测量这个参数，我们永远不会知道这一点。每个人都听说过费曼，但谁听说过兰姆、库什或福利呢？9．在我看来，公众尽管心照不睹实验在物理学中的重要作用，却未能给予实验家应有的重视，至少有两个重要的原因。首先是理论物理学的绝对成功，它通过纸上谈枪的推测揭示了宇宙最深奥的奥秘。对于爱因斯坦或玻尔这样的人，没有人会不敬畏地喘口气，他们只用一些事实和铅笔和纸，就在短时间内预言了宇宙的伟大运行原理。10．与他们基于纯粹思想的努力相比，那些跪在地上，在手上涂满油脂，把大局部时间花在焊接电子电路和在车床上加工精密机器零件上的实验主义者的相应努力显得单调乏味。然而，这项平凡的工作是迈向硬事实发现的宏伟结局的重要一步。即使是罕见的理论家和实验家的结合也欣赏这一点；例如，尽管费米对理论做出了开创性的奉献，但他总是说他的初恋是实验，他经常被发现在做最平凡的任务。11．公平地说，当许多实验学家“简单地〞验证了理论家已经说过的东西时，很难不钦佩理论家，因为他们的装置很巧妙。安德森可能发现了正电子，但狄拉克先创造了它。爱丁顿可能观察到了星光的偏转，但爱因斯坦只是根据一种看似神奇的猜测，凭空得出了这个结论。12．然而，首先，认识到我们对爱因斯坦的所有敬畏是非常重要的，这是在事实之后，在对广义相对论进行了一千次越来越苛刻的测试之后，毫无疑问地确立了这个理论的准确性。正如费曼所说，无论理论看起来多么漂亮，无论它的创造者听起来多么辉煌，在得到验证之前，它都只是一个假设。未经证实的爱因斯坦会是一个神秘主义者。幸运的是，公众似乎已经逐渐意识到，丑陋的“涂油加焊料〞的实验给优雅的理论带来了束缚。这在弦理论流行版本的衰落中最为明显；在一段由其支持者令人窒息的优势时期之后，公众似乎越来越意识到弦理论框架不断显示的理论与实验之间的巨大鸿沟。事实上，弦理论是对知情公众区分事实和猜测能力的完美测试，到目前为止，迹象似乎很有希望。13．其次，也有一些杰出的例子是由实验者发现的，这些发现实际上没有理论先例。这就是卢瑟福和法拉第成为历史上最伟大的两位实验物理学家的原因。卢瑟福在1908年发现了原子核，但物理学家花了三十年才开展出具体的原子核理论。同样，法拉第发现了电和磁之间的无缝关系——这是为数不多的通过实验实现统一的例子之一——但直到他去世后，麦克斯韦才提出了他开创性的电磁学理论。实验家常常追随理论家的脚步，但他们领路的例子就像爱因斯坦、玻尔或费曼的工作一样充满创造力和成就。即使他们遵循，他们也是在想法和事实之间架起桥梁的人。14．公众似乎低估实验的关键作用的另一个重要原因是物理普及对理论的偏见。在这一点上，至少局部责任应归咎于实验主义者自己。例如，如果我们仔细想想谁是过去二十年来物理学普及的领军人物，我们脑海中浮现的名字包括布莱恩·格林、丽莎·兰德尔、伦纳德·萨斯金德、布莱恩·考克斯和肖恩·卡罗尔。几乎没有实验人员列出来；阿尼尔·阿南塔斯瓦米〔AnilAnanthaswamy〕是为数不多的几位作家之一，他揭示了实验者在验证前沿理论方面的英勇努力。在之前的一篇文章中，我提到了公众是如何被灌输了越来越多的新奇和投机的物理知识，这往往会影响他们对物理学中最重要领域的看法。宇宙学和量子理论在他们的榜单上排名靠前，凝聚态物理学和生物物理学排名靠后。但凝聚态理论的排名仍然高于凝聚态实验。与大爆炸理论相比，观测宇宙学仍然处于次要地位。这种情况必须改变。15．如果我们想提高实验物理学家的公众知名度，并在群众物理学的万神殿中为实验物理学家提供给有的地位，那么主要的主动权必须来自实验物理学家自己。毫无疑问，实验物理学在过去的二十年里取得了一些惊人的进步，所以肯定不乏故事可讲。例如，就在去年，诺贝尔物理学奖颁给了SergeHaroche和DavidWeinland，他们在捕获离子和原子方面取得了惊人的成就，并验证了量子力学中一些最奇怪的预言。然而，详细阐述这些成功的书籍在哪里呢？三年前，诺贝尔物理学奖再次颁给了用最简单、最巧妙的方法制造石墨烯的实验员。至今还没有关于这些实验的生动的书。还有很多其他的主题，从观察超新星和x射线天文学到使用激光操纵单个DNA分子，这些都可以在流行的物理书籍中有效地捕捉到。此外，操控这些工具来探索大自然深处的秘密，对实践者来说，就像计算时空曲率对实践者来说一样令人兴奋。这取决于那些熟练运用这一机制向公众传达他们发现事物的个人乐趣的人。16．实验是科学的最终仲裁者，遗憾的是，目前流行的物理文献并没有反映出这个至关重要的事实。实验者和他们的记者朋友们现在需要拿起接力棒，勇往直前。他们需要告诉公众，为什么离子陷阱和李群一样引人入胜，为什么即使是最优雅的数学大厦也会在令人困惑的实验证据面前崩溃，为什么，用卢瑟福的话来说，“理论家在玩弄他们的符号，而他们是揭示自然真实事实的人〞。双黑洞并合引力波的观测1916年，也就是广义相对论场方程最终形成的第二年，阿尔伯特·爱因斯坦预言了引力波的存在。他发现线性化的弱场方程有波解：空间应变的横波以光速传播，由源的质量四极矩的时间变化产生[1，2]。爱因斯坦知道引力波的振幅非常小；此外，直到1957年的教堂山会议，关于引力波的物理真实性还存在着重大的争论[3]。同样在1916年，史瓦西发表了场方程的解[4]，后来被理解为描述黑洞[5，6]，1963年克尔将解推广到旋转黑洞[7]。从20世纪70年代开始，理论工作导致了对黑洞准正态模态的理解[8-10]，而在20世纪90年代，高阶后牛顿计算[11]引发了对相对论二体动力学的广泛分析研究[12，13]。这些进展，加上过去十年中数值相对论的突破[14-16]，使二元黑洞合并的建模和对其引力波的准确预测成为可能。虽然现在已经通过电磁观测确定了许多黑洞候选者[17-19]，但黑洞合并在此之前还没有被观测到。Hulse和Taylor[20]对双星脉冲星系统PSRB1913þ16的发现，以及随后Taylor和Weisberg[21]对其能量损失的观测，证明了引力波的存在。这一发现，连同新兴的天体物理学认识[22]，使人们认识到对引力波振幅和相位的直接观测将使研究额外的相对论性系统成为可能，并为广义相对论提供新的检验，特别是在动态强场体系中。探测引力波的实验始于20世纪60年代韦伯和他的共振质量探测器[23]，随后是低温共振探测器的国际网络[24]。干预探测器最早在20世纪60年代初[25]和70年代[26]被提出。对这种探测器的噪声和性能的研究[27]，以及进一步改良它们的概念[28]，导致提出了具有显着提高灵敏度潜力的长基线宽带激光干预仪[29-32]。到21世纪初，一组初始探测器已经完成，包括日本的TAMA300，德国的GEO600，美国的激光干预仪引力波天文台〔LIGO〕和意大利的处女座。这些探测器的组合从2002年到2011年进行了联合观测，在演变成全球网络的同时，对各种引力波源设定了上限。2015年，先进的LIGO成为第一个开始观测的更灵敏的先进探测器网络[33-36]。在爱因斯坦和史瓦西的根本预测一个世纪之后，我们报告了第一次直接探测到引力波和第一次直接观测到双黑洞系统合并形成一个黑洞。我们的观测提供了进入宇宙的独特途径强场、高速状态下的时空性质，并证实广义相对论对高度扰动黑洞非线性动力学的预测。神奇的数字：数学方程能漂亮吗？1．保罗·狄拉克有鉴赏力。在1963年5月的一篇文章中，这位英国诺贝尔奖得主九次提到“美〞。它在四个连续的句子中出现了四次。在这篇文章中，他描绘了一幅物理学家如何看待自然的图景。但是，“美〞这个词从来没有定义过日落、花朵或任何传统意义上的自然。狄拉克谈论的是量子理论和引力。美在于数学。2．数学的美丽意味着什么？它不是关于页面上符号的外观。这充其量是次要的。数学因其论证和公式的力量和优雅而变得美丽；通过它在之前互不相连的世界之间架起的桥梁。当它给你惊喜的时候。对于那些学习这门语言的人来说，数学与艺术、音乐、最黑暗的夜晚的满天星星一样，具有同样的美丽能力。3．“莫扎特单簧管协奏曲的缓慢乐章是一首非常优美的乐曲，但我不会把乐谱打印出来贴在墙上。这不是问题所在。它是关于音乐、思想和情感反响的，〞牛津大学的数学家维姬·尼尔说。“这和数学运算是一样的。关键不在于外表，而在于内在的思维过程。〞4．对数学家的脑部扫描显示，凝视被观察者认为是美丽的公式会引发与伟大的艺术和音乐相同的情感区域的活动。公式越漂亮，内侧眶额皮层的活动就越活泼。“就大脑而言，数学就像艺术一样有美。有共同的神经生理学根底，〞爱丁堡大学数学荣誉教授迈克尔·阿蒂亚爵士说。5．当你问数学家们什么是最美丽的方程时，他们会一次又一次地跳出来。18世纪，瑞士数学家莱昂哈德·欧拉写下了这个关系式：eiπ+1=0。它是整洁和紧凑，即使是幼稚的眼睛。但这种美来自于更深层次的理解：这里把五个最重要的数学常数放在一起。欧拉公式结合了圆、虚数和指数的世界。6．其他公式的美妙之处可能更为明显。通过E=mc2，阿尔伯特·爱因斯坦在能量和质量之间架起了一座桥梁，这两个概念以前似乎是两个截然不同的世界。太空科学家玛吉·阿德林-波科克〔MaggieAderin-Pocock〕宣称，这是最美丽的方程，她的同伴也不少。“它为什么这么美？〞因为它有了生命。能量有质量，质量可以转化为能量。这四个符号代表了一个完整的世界。很难想象一个更短、更有力的公式，〞普林斯顿高级研究所所长罗伯特·迪克格拉夫〔robertDijkgraaf〕说，爱因斯坦是该研究所的首批教员之一。7．“数学中几乎有一种客观的美，其中一个原因是我们用‘美’这个词来表示一个想法的原始力量。数学中的方程式或结果被认为是美的，几乎就像诗一样。每个变量的能量是游戏体验的一局部。只要看到数学或自然的很大一局部只用几个符号来描述，就会给人一种优雅或美丽的感觉，〞Dijkgraaf补充道。“第二个因素是你觉得它的美反映了现实。它反映了一种秩序感，这是自然法则的一局部。〞8．一个方程的力量，连接看似完全不相关的数学领域经常出现。牛津大学的数学教授MarcusduSautoy对黎曼公式的好感不止于此。这个公式由伯恩哈德·黎曼于1859年发表〔同年，查尔斯·达尔文的《物种起源》震惊了世界〕，它揭示了一个给定数字下面有多少个素数，其中素数是只能被自己和一整除的整数，比方2，3，5，7和11。方程的一边描述质数，另一边则由零控制。9．“这个公式把这些不可分的质数，变成了完全不同的东西，〞杜索托伊说。“一方面，你有这些不可分的素数，然后黎曼带你踏上这段旅程，到达一个完全意想不到的地方，到这些我们现在称之为黎曼零的东西。每一个零都会产生一个音符，这些音符的组合告诉我们另一边的质数是如何分布在所有数字上的。〞10．2000多年前，古希腊数学家欧几里得〔Euclid〕解决了一个非常漂亮的数字难题，以至于每次想起这个难题，尼尔都会微笑。“当我想到数学之美时，我首先想到的不是方程。对我来说，它更多的是关于一个论点，一条思路，或者一个特定的证明，〞她说。11．欧几里得证明了素数有无穷多个。他是怎么做到的？他开始想象一个质数不是无限的宇宙。只要有一块足够大的黑板，人们就可以把它们都记下来。12．然后他问，如果把所有这些质数相乘会发生什么：2×3×5，以此类推，一直到列表的末尾，结果加到数字1上。这个庞大的新数字提供了答案。要么它本身就是一个素数，所以原来的列表是不完整的，要么它能被一个更小的素数整除。但是用欧几里得数除以数列上的任何质数总是剩下一个1。这个数不能被数列上的任何素数整除。尼尔说：“事实证明，这是荒唐的，是矛盾的。〞最初关于素数有限的假设肯定是错误的。13．“对我来说，证据真的很漂亮。你需要一些思考才能理解它，但它不需要学习很多困难的概念。你能用如此优雅的方式证明如此困难的事情，真是令人惊讶，〞尼尔补充道。14．美丽的过程背后是美丽的数学。嗯，有时候是这样。伦敦大学学院〔UCL〕城市数学讲师汉娜•弗莱〔HannahFry〕花了数年时间研究纳维-斯托克斯方程。她说：“它们是一个简单的数学句子，能够描述地球上几乎所有流体的神奇的美丽和多样的行为。〞掌握了这些公式，我们就能理解体内的血液流动，使船只在水中滑行，并制造出令人惊叹的巧克力连衣裙。15．在他1963年的文章中，狄拉克将美从一种审美反响提升到更深刻的东西：通往真理的道路。他写道：“方程中有美比让它们适合实验更重要。〞他继续写道：“似乎如果一个人从方程中有美这一角度出发，如果一个人真的有正确的见解，他就一定会取得进步。〞乍一看令人震惊的是，狄拉克抓住了现在的普遍观点：当一个美丽的方程似乎与自然不符时，错误可能不在于数学，而在于将其应用于自然的错误方面。16．阿蒂亚说：“真和美密切相关，但又不相同。〞“你永远无法确定你是否掌握了真相。你所做的一切都是为了更好的真理而奋斗，而引导你的光就是美。美是你高举并追随的火炬，你相信它最终会把你引向真理。〞17．某种近乎于对数学之美的信仰，促使物理学家们提出了两种最令人信服的对现实的描述：超对称理论和弦理论。在一个超对称的宇宙中，每一种的粒子都有一个更重的、看不见的双胞胎。在弦理论中，现实有10维，但其中6维卷曲得太紧，我们看不见。这两种理论背后的数学常常被描述为美丽的，但我们根本不清楚哪一个是正确的。18．这对数学家来说是危险的。美是不可靠的向导。“你真的会被不正确的东西所诱惑。这是一种冒险，〞Dijkgraaf说，他的研究所的座右铭是“真与美〞，其中有一个裸体的女人和一个穿着衣服的女人。“有时我觉得物理学家，就像奥德修斯一样，必须把自己绑在船的桅杆上，这样他们才不会被数学的诱惑所诱惑。〞19．也许数学家和科学家是唯一仍然毫不犹豫地使用“美〞这个词的群体。文学、艺术或音乐评论家很少使用它，他们可能担忧它听起来浅薄或俗气。20．“我很自豪，在数学和科学中，美的概念仍然存在。我认为这是我们生活中一个非常重要的概念，〞迪克格拉夫说。“我们在数学和科学中感受到的美感是一种多维度的美感。我们不觉得它与深度、有趣、强大或有意义有任何冲突。对数学家来说，这一切都包含在一个词里。〞

视如理解：视觉数学对我们大脑和学习的重要性。1．优秀的数学教师通常使用视觉、操作和动作来增强学生对数学概念的理解，美国国家数学组织，如国家数学教学委员会〔NCTM〕和美国数学协会〔MAA〕长期以来一直主张在学生的数学学习中使用多种表示。但是对于美国数以百万计的数学课学生来说，数学几乎完全是一门数字和符号的学科，他们错过了很多开展视觉理解的时机。