用科學質疑塑造世界

多年來我注意到，人們開始把科學看作是娛樂，而不是理解世界的工具或鏡頭。科學家所做的事情就是提出重要的問題。我們需要那些能夠審問和探索世界的人，這樣他們才能發展成為批判性思維者的能力。我看到那個不見了。我認為我正在成為通過偉大的演示來展示科學娛樂的問題的一部分。我正在聯繫他們，但我沒有做下一步，也就是說，"這是科學的事業; 這是了解世界的偉大方式，有了它，你就可以塑造世界。"

我最近花了很多精力思考如何讓科學與人們產生共鳴，讓那些經常感到被排斥的人感受到被包容。我認為最好的方法之一就是講故事。我喜歡講很多故事，分享材料的影響。我之所以採用這種方法，是因為有很多關於技術和科學的書籍都描述了信息，並給人們提供了大量的細節。但是我在旅途中學到的是，故事是更加棘手的。他們允許人們成為旅程的一部分，然後你只需要在科學中胡椒。你不必用科學來打擊人們。

艾尼莎 · 拉米雷斯是一位材料科學家和科學傳播者。她是最近出版的《我們的鍊金術: 人類和物質是如何相互轉化的》一書的作者

用科學審問和塑造世界

我是一個材料科學家，我已經做了很長時間了。我從小就熱愛科學。讓我對科學產生興趣的事情之一，是一個名為"3-2-1聯繫"的電視節目。在那個節目中，有一個重複的環節，是一個非裔美國女孩和她的朋友一起解決問題。當我看到她時，我看到了自己的倒影。作為一個成年人，我現在明白了為什麼那種對科學的熱情，那種種子，必須在我很小的時候就深深地紮根在我心中，因為我成為一名科學家的道路非常坎坷。

雖然我在高中時是最優秀的學生之一，然後去布朗大學學習材料科學，然後在史丹福大學獲得博士學位ーー在整個過程中，我沒有看到自己的影像。我看到人們對科學同樣充滿熱情，但是在我的旅程中缺少了一些東西。

從布朗大學畢業後，我對自己承諾，我要讓別人更容易地走上科學之路。我知道在我作為一個科學家的旅程中，我會讓其他人感到自己被包括在這個科學的世界裡。斯諾談到了兩種文化ーー我喜歡那本書。你可以學到一點關於在兩個不同社區之間架起橋梁的必要性，但是還有另外一群人也想參與到這樣的對話中，他們希望感受到自己被包含在科學或思想世界中。我非常有興趣接觸那些在學習科學時可能被排斥或感到被排斥的人，或者他們有過不好的經歷，或者他們對科學的呈現方式不感興趣或不能與他們產生共鳴的人。我花了很多精力讓人們更多地參與到科學事業中來。在這個試圖讓人們感覺自己被科學所包含的過程中，我的方式已經發生了變化。

和許多科學家一樣，我也做過一些推廣活動，在這些活動中，我會展示不同的視頻，或者針對某一材料的不同演示。我很幸運能從事材料科學，因為我們有一些最好的科學實驗。我們有金屬，當你加熱它們的時候，它們會改變形狀，當你加熱它們的時候，它們就會發電。我們有一系列很酷的演示，人們喜歡這些東西。事實上，當我還是耶魯大學的教授的時候，我有一個叫做科學星期六的項目，我在那裡做這些演示，也有教授的講座。多年來我注意到，人們開始把科學看作是娛樂，而不是理解世界的工具或鏡頭。科學家所做的事情就是提出重要的問題。我們需要那些能夠審問和探索世界的人，這樣他們才能發展成為批判性思維者的能力。我看到那個不見了。我認為我正在成為通過偉大的演示來展示科學娛樂的問題的一部分。我正在聯繫他們，但我沒有做下一步，也就是說，"這是科學的事業; 這是了解世界的偉大方式，有了它，你就可以塑造世界。"

我最近花了很多精力思考如何讓科學與人們產生共鳴，讓那些經常感到被排斥的人感受到被包容。我認為最好的方法之一就是講故事。我喜歡講很多故事，分享材料的影響。我之所以採用這種方法，是因為有很多關於技術和科學的書籍都描述了信息，並給人們提供了大量的細節。但是我在旅途中學到的是，故事是更加棘手的。他們允許人們成為旅程的一部分，然後你只需要在科學中胡椒。你不必用科學來打擊人們。

在我試圖讓人們感覺科學是屬於他們的進化過程中，我已經不再僅僅是簡單的分析材料，而是通過展示鮮為人知的人物，將他們置於歷史的背景中，這樣人們就能與這些人物產生共鳴，也許能看到他們的反思，也能感受到更多與世界的聯繫。我這樣做並不是因為我只是在揭露這些人，而是一旦人們以這種方式感受到與科學的聯繫，那麼我們就有了我們需要的，那就是讓他們感受到更多的參與，這樣他們就可以問關於未來的問題，問關於以各種不同方式滲透我們生活的技術，並以批判的眼光思考他們。

目前，我們在很大程度上被我們的技術所淹沒。如果你沒有科學背景，你甚至不會覺得你有足夠的技能去反駁他們，並且問一些關於他們的問題。但是，通過講述一些鮮為人知的發明家的故事，以及一些非常古老和簡單的技術，比如電報和電燈泡，人們就會明白，如果這些簡單的東西能夠改變我們的生活，那麼這些關於人工智慧和無人駕駛汽車等應用的更大的問題也一定會改變我們的生活。如果人們覺得問一些簡單的技術問題很舒服，我把它比作一個健身房，在那裡他們用較小的重量鍛鍊批判性思維的肌肉。如果他們繼續下去，他們將能夠提出更難回答的問題，關於塑造我們未來的利基技術。

我腦海中的問題是，我們如何讓人們覺得自己更加融入科學，我們如何讓他們準備好問一些關於未來的好問題？

在最近的一個項目中，我學到了時間的重要性以及時間如何塑造文化。許多人當然會知道，因為時鐘的緣故，我們變得更加迷戀時間ーー我們渴望準時。其中一個吸引我的故事是關於19世紀的露絲 · 貝爾維爾的故事，她被稱為格林威治時間女士。

她有一份不尋常的工作。她做的是時間推銷的生意。她會在離倫敦三十英裡的梅登黑德的家中早早醒來，然後去倫敦，然後去格林威治的皇家天文臺，那裡是精確的時間點。在整個過程中，她一直帶著一塊懷表，她給它起了個綽號叫阿諾德。她把手錶阿諾德交給服務員，服務員看看表上的時間，然後把它和他們的主鍾對比。然後他們會給她一張證書，上面寫著時間和她手錶的時間之間的差別。然後她下山去倫敦，去不同的企業，比如銀行、工廠、報紙和酒吧(這些企業需要知道時間，因為他們不能在規定時間之後賣酒) ，這些企業需要知道時間。

我發現露絲 · 貝爾維爾絕對令人著迷; 她看起來就像狄更斯書中的一個人物，但她是真實的。作為一個努力尋找新方法讓人們與科學建立聯繫的人，她也是一個偉大的設備。我可以講述露絲 · 貝爾維爾的故事，而不僅僅是告訴人們，作為一個社會，我們越來越迷戀時間。她提供了一種滿足需求的服務，這是另一種表明時間成為我們非常渴望擁有或了解的東西的方式。

有趣的是，她的家族從事時間銷售已經有一個多世紀了。她的母親做這項工作(她有大約100個顧客) ，她的父親開始這項業務(他有大約200個顧客)。在她職業生涯的最後階段，露絲有大約五十個顧客。為什麼顧客數量有限制？這是因為其他技術的融入減少了她擁有的客戶數量。提供時間的服務，例如電報和廣播，也為人們提供獲得時間的方式，所以對於許多企業來說訂閱是沒有意義的。雖然露絲的生意因為這些其他技術而縮減，但她仍然有一些重視她的客戶，因為她也提供了一種人情味。你看，露絲是一個非常迷人的人，當她在倫敦散步的時候，她也會和很多商家交談。她會在街上得到有關正在發生的事情的消息，所以她不僅提供時間，而且還會提供新聞。

這是一個重要的教訓，因為即使她有一個舊的技術攜帶手錶，有更多的技術不僅僅是更快，更好，更強; 還有人性。這就是露絲 · 貝維爾所代表的。最終，她退休了，把手錶捐給了倫敦的一家博物館。你可以在倫敦的科學博物館看到它，在二樓。當我看到它的時候，我在那兒站了大約二十分鐘，對阿諾德充滿敬畏。她於1943年去世，這是由步行提供的時間分配服務的結束。

我一直在努力思考如何向身邊的人表達時間管理對社會的重要性。時間是非常模糊的。如果你讀過有關它的書籍，它會涉及從時鐘的力學到愛因斯坦理論中更深奧的物理學的主題。我一直在尋找一種方式來向人們解釋時間，這種方式不需要我向他們展示一個機械時鐘，或者我不需要解釋愛因斯坦的理論。我認為有一種很好的方式可以證明這一點，那就是通過音樂。當你聽音樂時，你的時間感會發生變化——不是像古典音樂這樣的音樂，而是像爵士樂這樣的音樂。爵士樂打破了所有的規則。有時候你彈得快一點，有時候你彈得慢一點。結果是你的大腦通過身體信號來記錄時間。當你聽諸如爵士樂之類的音樂時，你會喪失時間感。這就是當我說"我們就是我們留下的時間"時，我試圖給人們留下的印象雖然我們製造這些非常漂亮的手錶的精確度很高，而且有些手錶相當昂貴，但我們的大腦並不是按秒計時的; 它們是根據我們周圍的物理信號和我們記憶的形狀來計時的。

當我說我們記憶的形狀時，這樣想: 我們的大腦有一個硬碟，當我們生活的時候，信息就儲存在硬碟上。例如，當我們經歷恐懼時，第二個硬碟被激活，更多的信息被儲存起來。假設我們出了車禍。我們開始記住一些信息，比如對方臉上的表情，事情是如何崩潰的，以及我們在車禍中的那一刻的聲音。感覺像是永遠。所有儲存在你大腦中的信息都會回憶起那些信息。因為存儲了大量的信息，它感覺到這個事件是一個非常長的事件。生物鐘和我們的生物鐘是有區別的，有時它們是一致的，有時它們不同步。作為一個社會，我們應該尊重這一點，而不是試圖讓我們自己製造時鐘。我們不是機械，我們是人類，最終，我們應該尊重我們的身體是如何運作的。

作為一個科學家，我非常感興趣的一件事就是我們使用的這樣一種說法: "我創造了這個。句號。"我一直在思考這個問題，那個句號需要改成逗號。所以可能是，"我創造了這個，然後這個以某種方式重新創造了我。"我們在與我們製造的工具和我們創造的技術共舞。這是我們需要與我們的年輕一代分享的東西，因為我們不能僅僅認為我們所做的與世隔絕，與歷史隔絕。一切都是相互關聯的，正是這種複雜性讓事物變得迷人。

我花了很多時間在材料上思考這個問題。當我和學生們分享材料的影響時，我說有時候會有意外後果，有時候會有驚喜，有時候技術會出錯。至於驚喜，我喜歡探索的是銅，以及它是如何被用於電報的銅通信電纜。

許多人都知道，電報是由薩繆爾·摩爾斯發明的。莫爾斯是個畫家。他可能看起來不像是會發電報的人，但電報卻是從悲劇中發展而來的。你看，他畫的是他一生中最好的作品之一。他知道他的事業即將開始。他在華盛頓特區做這項工作，他正在給紐哈芬的家寫信，向他的妻子表達他正在經歷的所有美好的事情。他最後說，"我很想聽到你的消息。"他知道大概需要兩個星期才能收到回復，因為到紐哈芬大概需要五天時間，然後再回來五天。大約三天後，他收到了父親的一封信，也是在紐哈芬。他說撒母耳的妻子已經去世了。你可以想像，他非常傷心。他想成為創造即時通訊方式的人是有道理的，所以他發明了電報。當他開始製作電報時，他和他的助手阿爾弗雷德 · 韋爾一起工作。他們設計了一套點和劃，可以說是莫爾斯電碼，用來傳遞信息。字母表中的每個字母都會被轉換成一系列的點和破折號，然後另一端的人會收到這些點和破折號，並將它們轉換成字母表中的字母。

莫爾斯和韋爾有長信的傳統，所以韋爾會寫一封很長的信，而莫爾斯必須翻譯所有這些點和破折號。莫爾斯有點生氣了，所以在一封寫給韋爾的信中，當他們在不同的地方工作時，他告訴他要"壓縮他的語言"他告訴他的是刪除那些不能增加信息意義的單詞，因為把像點和劃之類的東西翻譯成" the"真的很痛苦。所以他告訴他去掉" the"和" a"這兩個詞，開始使用壓縮的詞語。例如，他們不用"理解" ，而用" un" ，不用" be" ，他們用字母" b"。這個建議是創建一個完整的簡寫，就像我們今天用我們的技術所做的那樣。這就是莫爾斯告訴韋爾要濃縮他的語言。

電報成為美國結構的一部分，在世界各地都有電報局。他們會告訴客戶，歡迎他們使用該系統，但必須簡短。原因是電報在向全國發送信息方面非常出色，但它有一個缺點，即它不能同時處理多條信息。這些電報局想讓其他客戶免費使用這些線路。所以人們必須發送信息，但必須簡短。這些辦公室鼓勵這樣做，因為他們對十個單詞採取統一的比率，然後每個單詞的比率是這個比率的十分之一。人們想要節省開支，便宜地發送信息，所以他們會發送非常短的信息。

電報很快成為報紙的一部分，報紙的編輯也會出於同樣的原因告訴他們的記者要簡潔。再一次，電報是一個很好的方式發送新聞橫跨國家，但它仍然有限制。現在，有一個記者非常喜歡這種報紙風格的簡短陳述句，那就是歐內斯特·海明威。所以這裡有一個驚喜: 摩爾斯打算創造一種快速的溝通方式，這種溝通方式是從他自己的心碎中鍛造出來的，在這個過程中，他發明了一種塑造了美國人說話方式的發明。我們創造工具，但這些工具反過來塑造我們。對即時通訊的渴望塑造了它所包含的東西，那就是語言。這是我想和大家分享的一個例子。

我想分享的另一個例子是意外後果，它是材料發明的結果。一個很好的例子就是燈泡。當你看美國的教科書時，你會看到發明者是託馬斯 · 愛迪生。我們都知道這不是真的。在他的工作之前，還有許多其他的發明家，但是他發明了一種用白熾燈泡照亮我們世界的方法。在他的技術中，他有一小塊金屬或一小根線，他可以電阻加熱。它變暖了，因此，它發光了。一旦他發明了他的燈泡，我們很快就有了過剩的光。這是如何塑造我們的？它顯著地改變了人類的世界。

愛迪生當時並不知道這一點，但結果是人類有兩種模式。我們有白天模式和夜間模式。在我們的白天模式中，我們的體溫、新陳代謝和體內生長激素的數量都會增加。在我們的夜間模式中，所有這些值都會減少。我們的身體如何知道白天或晚上處於什麼樣的模式，這與燈光有關。結果就是，在我們的眼睛裡，在視網膜裡，有一種特殊的光感受器，我們在過去的三十年裡剛剛了解到。它對視覺沒有貢獻，相反，它本質上是一個檢測藍光的探測器。當探測到藍光時，它會向大腦的另一部分發送信息，關閉褪黑激素，褪黑激素是一種化合物，它告訴我們身體的所有細胞處於夜間模式。所以當它關閉時，我們進入白天模式。

當愛迪生還活著的時候，人們有不同類型的光。事實上，在他之前的一代人是靠陽光和燭光生活的。陽光有很多藍光，所以我們的祖先是在白天模式。當太陽落山的時候，他們會用燭光。這種類型的光更紅，所以他們會在夜間模式。但是你和我大部分時間都生活在人造光下，它們產生大量的藍光。因此，我們大部分時間都處於白天模式，直到我們去睡覺。這樣做的後果是什麼？結果是，如果我們的身體裡充滿了生長激素，我們就會對這種過度刺激做出反應，我們的細胞就會生長。

國立衛生研究院的一位科學家告訴我，我們比我們的祖先要高。現在，有許多因素促成了這一點，包括更好的營養，更清潔的水，更好的藥物，更少的戰爭，但另一個因素是人工照明。如果你的細胞中充滿了生長激素，它們就會做出反應，並且可能以我們不希望看到的方式做出反應。已經有研究在動物身上進行，它們在不同類型的人造光下，導致肥胖、心血管疾病和某些形式的癌症的增加。這些研究不能在人類身上進行，因為這是不道德的。但是我們已經看到，有一群人的心血管疾病、肥胖症和某些癌症的發病率在增加，這與他們工作時，他們在晚上工作這一事實有關。所以在人造光下工作的外科醫生和保安人員，也就是說，除了朝九晚五的工作時間外，都會受到光線的影響。這是一個例子，意想不到的後果，當發明家，如愛迪生和所有其他人，創造他們的白熾燈。他們有驅逐黑暗的意圖，這是一個令人欽佩的壯舉，但我們現在必須處理他們的發明帶來的意想不到的後果。我們現在知道的是，我們的身體和光之間存在聯繫。為了以一種健康的方式生活在光之中，我們能做的就是改變我們的光，模仿我們祖先曾經做過的事情。

我們的祖先過去生活在太陽光下，那是藍色的光，他們過去在晚上生活在更紅的燭光下。在現代，我們可以從陽光中獲得藍光，但我們也可以從藍色 led 和緊湊型螢光燈泡中獲得藍光。在一天中，當太陽下山的時候，我們需要改變到一個更紅的光線，這樣我們就可以進入夜間模式。我們還需要改變我們的設備和電腦，使它們處於夜間模式，因為它們會產生大量的藍光。這就是我們如何創造一種技術，然後技術又反過來塑造我們的例子。

如果我想到我在科學領域崇拜的人，那些我想要模仿的人，是很多科學家架起了通往寫作的橋梁。我現在明白了。當時我看不出來，但有幾本書對我來說是非常珍貴的。對我來說非常珍貴的一位作家是艾薩克 · 阿西莫夫。我喜歡他解釋事情的方式。我有一本很厚的書叫《理解物理學》。為什麼一個孩子會想要一本名為《理解物理學》的書？他把這件事說得很有道理。那是我對自己說，你可以做到嗎？你能把科學解釋清楚嗎？因為科學通常在描述中有點模糊。所以我真的很喜歡阿西莫夫。

對自己的領域了如指掌是一回事。我在貝爾實驗室工作，大廳對面是一位諾貝爾獎得主，所以我很欽佩那樣的人。我想和他們一起玩。但是我也很欽佩那些能夠解釋這個問題的人，這樣一個非科學家的人就能明白這個問題。這也是天才之舉。他們是我敬佩的人。我絕對喜歡阿西莫夫。我要去見 Alan Lightman。當我在1992或1993年讀愛因斯坦的《夢想》時，我把它放在一邊說: "我不知道你能做到這一點。我要儘可能多地學習，這樣我才能達到那個水平，解釋我的材料科學領域，這樣人們才會有這種感覺。"真是太神奇了。這是一本很薄的書，但是很漂亮。而且它的文筆也很優美。我知道我也想寫出美麗的文字。我嘗試著寫一些類似的東西。我不能說這個方法奏效了，但是，他再一次激勵了我，因為這是一個範式轉變。

我和很多學生談過，他們說我們科學家寫得不是很好。首先，這不是我們應該尊重的東西。如果這是事實的話，我們應該解決這個問題。有很多人寫得很好的例子。當我寫日記的時候，我把它們寫得儘可能漂亮，因為你必須節約用詞。你沒有太多的空間，每個句子都必須做一些事情。作為一個作家，這是一回事。你的句子必須有所作為。在科學論文中，你需要包含儘可能多的信息，但是當你在寫一本書或任何其他努力時，每一句話都必須讓你想要讀下一句話; 它必須有所作為。當人們說科學家不是優秀的作家時，我會反駁。科學家需要解決這個問題。但是我被寵壞了，因為我接觸過很多科學家，他們都是偉大的作家。

當然，作為一個材料科學家，我喜歡奧利弗 · 薩克斯的《鎢大叔》。但是真正打動我的作家是 Primo Levi 和他的書《元素周期表》。當我在20多歲的時候讀到這本書時，我被它深深打動了，不僅因為它的文字很美，而且它講述的是非常艱難的事情，而且它在比較我們作為科學家一直在研究的東西——元素周期表——方面是如此出色，因為它是生命的類比。那本書我怎麼也看不夠。

正如我所提到的，我在很小的時候就發現了我對科學的熱愛。我是不可阻擋的，我對此充滿熱情。事實上，我請我的祖母和我一起做科學實驗。所以你必須創造這個泡沫，因為，當然，這個世界可能不是支持科學的，可能有很多人不喜歡你，或者不考慮科學，但是如果你有一個空間，你可以做科學並且茁壯成長，那就是你需要的。我會告訴父母們，如果他們有一個熱愛科學的孩子，如果父母對科學感到不舒服，他們要做的第一件事就是想辦法消除對科學的恐懼，因為你的孩子就是天線，他們會學會的。

一種方法是下次有東西壞了的時候，清理餐桌，在桌子上放一條毛巾，把那個東西拆開，擺出這個姿勢，"我不知道，但是讓我們一起找出來，"因為科學家就是這麼做的。你不能以聖人的姿態站在舞臺上。那些日子已經過去了，它們可能真的不存在。我們都可以處於提問的姿態。這正是我們在21世紀比以往任何時候都更需要的。因此，如果我們能讓孩子們問問題，並且他們不停地問問題，我們已經為他們做好了準備，以便在21世紀取得成功。培養他們的好奇心。與其問他們那天學到了什麼，不如問他們那天問了什麼問題。這種方法關注的是好奇心，而不是內容。沒有人會學到所有的東西，但是提出問題是我們想要鼓勵的行為。

我只是很幸運。作為一個孩子，我的父母並不富有，但他們知道我熱愛科學。當我把東西拆開的時候，他們知道這不是來自於一個我想要淘氣的地方。我只是好奇。他們一直培養著這種好奇心。如果有一個博物館，或者如果有一個事件正在進行，可能是科學相關的，我們去。你只需要創造一個科學泡沫。我感到非常幸運，因為我的父母理解並支持這一點。

About the author 關於作者

艾尼莎 · 拉米雷斯博士是一位科學家和科學傳播者，著有《我們的鍊金術: 人類和物質如何改變彼此》(MIT 出版社)。她畢業於布朗大學和史丹福大學，曾在貝爾實驗室擔任科學家，後來在耶魯大學擔任機械工程副教授。她為《時代》、《大西洋月刊》、《福布斯》、《科學美國人》等雜誌撰稿，並撰寫了《牛頓足球》和《拯救我們的科學》等書籍。她在國際上向廣大聽眾講述科學和技術的影響，並在 TED 演講中談到 STEM 教育的重要性。她也可以在 CBS，CNN，NPR，以及 PBS 的 SciTech Now 節目中解釋科學