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经授权,松鼠会将分享《<生活大爆炸>之科学揭秘》一书的第五章,“科学的影子”。欢迎对这本书感兴趣的读者阅读。

《生活大爆炸》 中的科学

对于《生活大爆炸》全剧来说,科学仅仅是个背景。尽管它时常会成为剧情发展的线索,但对于收看本剧的超过1300 万观众来说,科学只是几位主角的事,为他们之间的互动提供谈资。观众可能对科学漠不关心,但他们却关心主角的生活,同时或许能从主角个性的展现中获得一些安慰——尽管这些都是聪明绝顶的人,但显然他们也和普通人一样,要经受各种人性难题的困扰。

但是,尽管电视剧本身是完全虚构的,但其中的科学的确是货真价实的;为了确保这一点,制片人付出了大量的心血。除了马伊姆・拜力克具有神经科学博士学位之外,其他演员都没有理学方面的学位。因此,吉姆・帕森斯和约翰尼・盖尔克奇拜访了加州大学的物理学家,后者好好教授了他们一番——比如,科学家们做什么,想什么,以及对于演员来说最重要的一点——他们的言行举止。

【艾米·法拉·福勒的扮演者,马伊姆·拜力克拥有加州大学洛杉矶分校(UCLA)的神经生物学博士学位,图片出处:http://www.medadvocates.org/】

科学家们已经习惯于影视圈将他们塑造成迟钝、刻薄、冷酷无情的糟糕形象,因此当观众们对演员们的极客属性反应颇为正面的时候,科学圈内对此剧也多了不少热情。

大卫.萨尔斯伯格博士(洛杉矶加利福尼亚大学的物理/天文学教授,负责检查《生活大爆炸》的剧本,资料出处:维基百科——编辑注)告诉一个澳大利亚粉丝网站的剧迷说:“我收到的评论是一边倒的正面,超级的正面。《科学》杂志也给了一整页的积极评论。我很高兴地收到美国物理协会的科学家寄来信件,他们告诉我他们非常喜欢这部戏,甚至还给剧组寄了些物理玩具……在这个媒体对科学圈的覆盖率不断走低的时代,我们在此向1500 万观众发出了科学界的声音。”

正如《夺宝奇兵》增加了考古系的入学率、《星际迷航》令许多年轻人兴致勃勃地投身技术领域一样,《生活大爆炸》使得许多人对物理学以及它在我们所见的宇宙中的意义产生兴趣,同时让许多宅男宅女开始仰望星空,看一眼那等待我们去探索的庞大宇宙。

戈达德宇航飞行中心的博客“蓝移:让宇宙更接近你”(Blueshift: Bringing the Universe Closer to You) ,对《生活大爆炸》中对科学的侧重赞美尤甚:“我们贪婪地阅读萨尔茨伯格博士的“博客大爆炸”(The Big Blog Theory) 。副标题‘科学背后的科学’反映出我们在剧中所看到的与科学有关的情节都经过严密的设计,并不因大多数观众不知情而浑水摸鱼。”

科学家中宅的比例也是很高的,他们看得懂其中的科学情节。如果好莱坞再次错漏百出的话,毫无疑问,很难避免他们在亲朋好友中发牢骚。然而这次,制片人和剧本作者的确做对了。尽管大多数人对其中引用的物理例子懵懵懂懂,科学家观众当然是明眼人。在现在这个时代,没有什么比得上“专家推荐”更有说服力了。

总之,大概制片人和许多观众只把科学当做背景故事来看,但无论如何,片中的科学仍然是重头戏。

可圈可点的萨尔斯伯格博士

UCLAToday 的观众:我认识几位看过此剧的教授(比我想象得要多)——他们很喜欢它。研究生们也对它持正面评价。此剧是在现场观众面前录制的,我每次都去,还经常收到亲朋好友的请求,他们也想去。同时,剧组准许我带一位特别人物——一般情况下总是一位物理学家——去制片人的席位观看。制片人称他们为“本周风云极客”(Geek of the week) 。

非官网某粉丝:比较郁闷的是我对剧中提到的科幻、逻辑学以及除了物理之外的其他“有才”对话一窍不通,但这是剧本作者的兴趣所在,来源于他们的生活。

IT’S NOT BAZINGA!

尽管《生活大爆炸》可以发生在任何大学,但剧组借着主场优势把环境设定在加州理工大学当然是最好的。因此,演员、剧本作者、制片人和科学顾问全部来自大洛杉矶地区。此外,加州理工大学在研究领域的多样性——包括生物学、化学、工程学、地理及行星科学、社会科学及人类学(“哼!人类学!”谢尔顿肯定会说)、物理、数学、天文学等等——也有助于配合角色的灵活性和情节的发展。

影星们的顾问

为了确保科学细节准确无误,制片人邀请了一位专家,加州大学洛杉矶分校(UCLA)天文系的教授大卫•萨尔斯伯格博士把关。根据他的个人简历,他的职责是检查剧本,以及“和 制片人、剧本作者、演员、服装设计师等沟通,以便确保科学细节的准确性”。 萨尔斯伯格的博客“博客大爆炸:科学背后的科学”,为每一集背后的科学细节提供了深度解读。作为直接负责《生活大爆炸》所有科学细节的顾问,萨尔斯伯格显然是博客作者的最佳人选。比如说,他为谢尔顿的白板上应写着何种公式提供了关键意见。 每次录制时他也到场,以便解决一些临时杀出的科学问题。“当然这种情况很少出现。”他在一次做客粉丝网站的时候说道。 “有一些剧组成员也来我们学校参观实验室。他们了解了部分现代实验 的细节,同时还和一些对工作充满激情的真正的物理学家互动。我想他们 以前可没见过这么多物理学家,所以我想,对他们应该挺有帮助的。” 萨尔斯伯格对扮演谢尔顿的吉姆 • 帕森斯尤其赞赏。“我很好奇他是怎么做到的。他不仅熟练地记住了那些绕口的名词,而且他的发音像一名真正的物理学家!要做到这一点,你不仅仅要把字读对,韵律和重音也必须 完全准确。”

《生活大爆炸》中的科学家影星

《生活大爆炸》是如此成功,以至于有些科学家也跃跃欲试,想在剧中出镜。以下咱就来看看那些曾在《生活大爆炸》里露脸的大牛都是何许人也(按字母顺序排序)。

布莱恩.格林(Brian Greene)

【布莱恩.格林(Brian Greene),个人页面:columbia.edu/cu/physics/fac-bios/Greene/faculty.html】

在第4季第20 集《草药园萌发》中,布莱恩.格林在一个大型连锁书店介绍他的新书:《不可见的真实:平行宇宙和隐秘的定律》。谢尔顿借这个机会故意调戏了一下他,让他被语言攻击搞得晕头转向,然后又说这只是开玩笑而已。于是格林这才回过神来。

格林主页上一个他本人在ted.com 上介绍弦理论的视频说他“大概是超弦理论——认为十一维是创造宇宙所有粒子和力的本源的理论——最出名的拥护者”。格林是一位数学奇才,获得过罗得斯奖学金,写过几本畅销书和非技术性书籍,其中包括《优雅的宇宙》(The Elegant Universe),曾获得普利策奖提名,安内特奖,还上过NOVA 三小时特别节目①。他目前是哥伦比亚大学弦理论、宇宙学和天体粒子物理研究所的教授。从他在《生活大爆炸》中的镜头来看,显然他也是一名出色的讲师和演员。让我们来看看他是怎么介绍自己的吧:

我的研究领域是超弦理论,这是一个可能实现爱因斯坦的梦想的理论——它有潜力将所有力统一到一起。超弦理论最奇怪的一点是它要求宇宙必须有多于3 个水平的维度。我的研究主要专注于对那些多出来的维度的物理意义,以及它们具有何种数学性质。

乔治.斯穆特(George Smoot)

【乔治.斯穆特(George Smoot),个人页面:cosmos/lbl.gov/cobe.html】

在第2 季第17 集中《终结者去耦》,谢尔顿对潘妮解释道:“乔治.斯穆特是位获得过诺贝尔奖的物理学家,也是我们这个时代最伟大的学者之一。他在宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性方面的研究大大加深了我们对宇宙起源的理解。”(诺贝尔奖引文是这么写的:“⋯⋯他们的贡献在于发现宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性。”)

骄傲自大的谢尔顿认为斯穆特够格称得上他的同行,他认为可以将他所写的“探测早期宇宙中的M 理论效应的探测器”一文交给斯穆特,后者可以借此机会“高攀”和他合作,以便弄个诺贝尔奖。这个主意听起来不错,但斯穆特显然并不买账:“恕我直言,库珀博士,您的脑袋被驴踢了吗?”

现实生活中,斯穆特于1992 年在美国物理协会上的发言“让反对大爆炸理论的人彻底噤声,并改变了我们对宇宙的起源和演化的认识”——劳伦斯伯克利国家实验室的发言人Lynn Yarris 如是评价。这让他和戈达德宇航飞行中心的约翰.玛德(John C. Mather )共同分享了2006 年的诺贝尔物理奖。他对自己的研究工作是这么解释的:

我们研究中发现的微小的温度变化即是大爆炸中“时空漩涡”的印记。在数十亿年之后,这些小漩涡已经发展成了星系、星系团,乃至巨大的空洞⋯⋯人们在亚里士多德的时代就已经开始思考宇宙的起源问题,但许多年来,宇宙学仍然停留在假设和质疑的阶段。如今,揣测终于可以给科学让路了,我们可以利用观测数据来检验我们的理论。

奈尔.德葛拉司.泰森(Neil deGrasse Tyson)

【奈尔.德葛拉司.泰森(Neil deGrasse Tyson),个人页面:haydenplanetarium.org/tyson】

奈尔.德葛拉司·泰森在哥伦比亚大学获得天体物理学博士学位,现任纽约著名的海登天文馆馆长。在第4 季第7 集《道歉不充分》中,谢尔顿毁了霍华德的晋升道路,他糊里糊涂地把怒气发在了泰森身上。在加州理工大学的某条走廊里,拉杰将泰森介绍给谢尔顿。谢尔顿不屑地回答道:“我和泰森博士可很熟了,他得为冥王星的降级负主要责任。”(他随即转向泰森)“我喜欢冥王星,所以,我不喜欢你。”

随后,当谢尔顿尝试向霍华德道歉未果之后,泰森博士不合时宜地出现并就冥王星的事道歉,结果再次直接经受了谢尔顿的怒气的考验:“啊,闭嘴吧!”谢尔顿摔门而去。

在邮件中,泰森告诉我说剧组邀请他在《生活大爆炸》中出镜。拥有天体物理学博士学位的泰森对他在冥王星问题上的看法发了一通牢骚。维基百科中的相关词条提到:

当泰森担任海登天文馆馆长时,他打破传统思维将展场中心的冥王星排除在行星之外。泰森解释他希望表现各天体之间的共同性。其展示将行星分成类地行星和气体巨星两群,而将冥王星这类天体排除在可以简单记数的行星之外。泰森在每日秀、科伯报告、BBC 地平线(BBC Horizon)等节目中表示,这个决定让他收到许多仇恨邮件,其中以儿童居多。2006 年国际天文联会确认将冥王星改分类为“矮行星”。丹尼尔·西蒙尼在访问的稿件中描述泰森的无奈:“有一阵子,我们在海登天文馆颇为不受欢迎”。

【图片出处:http://dobrystranky.bloger.cz/】

“如果我那乱糟糟的邮件收件箱可以表明什么现象的话,那就是冥王星降级事件对中小学生和主流媒体来说仍然是个问题。”泰森2007 年在美国天文协会的通讯刊物《火花》(Spark) 上写道,表示他觉得所有人都在小题大做,“冥王星乱局并不是一件糟糕的事,它还可以是我们对身边的宇宙的新思考方式的开端。”

斯蒂芬•霍金(Stephen Hawking)

【斯蒂芬•霍金(Stephen Hawking),个人页面:hawking.org.uk】

截至本书英文版杀青之日,霍金还没有在剧中出现过②,但由于他在业内的显赫地位,在好几集中可以看到他的身影。比如第1 集中,霍华德和拉杰冲入谢尔顿的公寓,兴致勃勃地说:“看看这个!斯蒂芬•霍金于1974 年在麻省理工大学的演讲,那时他还没成为那个让人毛骨悚然的电脑合成声音。”在接下来的几集中,霍华德在许多时候提到了霍金。按照霍金自己的网站来说:

(他)致力于研究控制整个宇宙的基本定律,并与罗杰.彭罗斯一道证明了爱因斯坦广义相对论暗示了时空必定开始于大爆炸并以黑洞作为终结。这个解释统一了20 世纪上半叶的两个重大发现——广义相对论和量子理论。霍金还发现了黑洞并不是完全黑的,它们实际上在向外界发射辐射,并最终会完全蒸发;宇宙并没有边界,也没有真正的“时间的开端”,我们所讨论的开端实际上是现有的物理定律“定义”下的开端。

没有记录表明霍金曾在麻省理工大学做过讲座,但他倒是在加州理工大学做过。2009 年他的报告会的门票是10 美金一张,结果迅速告罄。他在美国国家航天航空局做的类似的讲座可以在nasa.gov/50th/NASA_lecture_series/ hawking.html 找到。

在第5季第21集中,霍金终于华丽登场。虽然他出场的画面只有几十秒,而且除了用面部表情控制电脑发出合成音之外并没有太多的表演,但霍金的参与本身就说明了本剧在播出5 季之后已经取得了巨大的成功。其实霍金之前不止一次在电影和电视剧中客串他自己的角色,例如在《星际迷航:下一代》中,霍金曾经和牛顿、爱因斯坦以及生化人Data 一起打牌,这也是《星际迷航》系列作品中唯一一个以真实身份出演的角色。

本小节注解

①PBS 公司的一档科普系列节目。

②毫无疑问这时第 5 季才开播不久,因为霍金在第 5 季第 21 集中华丽登场。

科学东西

为患有理科恐惧症、但足够聪明的《生活大爆炸》观众准备的观赏指南。

对大多数人来说,数理化绝对是高中时代的惨痛记忆。除非你生下来就流淌着谢尔顿的血液,不然,这些理科课程难起来,那真是,很难。幸运的是,《生活大爆炸》的美妙之处在于你用不着拿一个物理方面的博士学位才能看。不过,了解一些在剧情里最常出现的科学概念有助于你更好地理解一些笑料。所以,为了我们之中那些搞不清楚那些神马一样的概念的读者着想,下面就对这些概念以火箭一般的速度来个走马观花吧。

大爆炸理论

如同片头曲所唱的,大多数科学家认为宇宙大约在130 亿年前诞生于极热的、致密的状态,简单来说就是一场“大爆炸”。如今,这一爆炸可以说还在持续:宇宙仍然在扩张和冷却(见第185 页)。

斯蒂芬.霍金在《大设计》中对上帝创造宇宙的说法不屑一顾:“由于万有引力等基本力的存在,宇宙仍然可以从虚无中诞生。为什么宇宙会存在?为什么我们会存在?⋯⋯有关上帝站在一张大蓝图前按个开机键的主意并不是必须的。”

如果你对技术层面上的讨论感兴趣的话,可以参考scienceandreason.net/ oq/oq-co008.htm 。美国国家航空航天局在science.nasa.gov/astrophysics/focusareas/what-powered-the-big-bang 则有一个更通俗的探讨。

大爆炸理论不仅在科学上有着重要的意义,甚至引入来解释我们的生活:比如说,我们的人际关系和朋友圈就时刻处在熵增的状态。

多普勒效应

在第1季第6集《中土范式》中,潘妮家举行了一场万圣节派对,所有男主角都穿上了幻想角色的服饰,除了谢尔顿之外(还能有谁呢):他穿成了“多普勒效应”,这让麻瓜们大惑不解。谢尔顿的“斑马服”在视觉上的确满足多普勒效应的定义,然而只有他的几位老伙计才能看得明白。

1842 年,奥地利物理学家克里斯蒂安.多普勒注意到移动的波的频率对观察者来说并不是不变的,这一效应随后被称为多普勒效应。谢尔顿是这样解释的:“‘多普勒效应’指的是由于波源与观察者之间的相对速度造成的波的频率的变化。”当然,对于麻瓜们来说,这一解释没有任何意义。于是他只好利用如同火车高速通过一样的声音来解释,但仍然没有任何效果。

这一效应的视觉演示可以参考:http://chair.pa.msu.edu/applets/doppler/ a.htm

德雷克方程(绿岸公式)

在第2季第20 集《霍夫斯塔德同位素》中,当霍华德问谢尔顿是否熟悉德雷克方程时,谢尔顿——用他最擅长的表述方式——以机关枪一样的速度解释了一遍。这是个相当纯粹的“谢尔顿时刻”(Sheldon moment) 。

弗兰克.德雷克,加州大学圣克鲁兹分校的荣誉教授,利用这一公式确定银河系中可被发现的外星文明的总数。根据他的计算,在数百万恒星系统中可能只有十个高等智慧文明。

后来,迈克尔•克莱顿博士(著名科幻作家),在加州理工大学的演说中对此不屑一顾:“德雷克方程和科学无关,而且完全没有意义。我认为科学涉及建立可以被证伪的假说。德雷克方程不能被证伪,所以所谓的SETI (搜寻地外文明计划)也不是科学。”

实验物理学

这是莱纳德•霍夫斯塔德博士的领域。简单来说,实验物理学就是利用观测某种物理现象来增加我们对宇宙的认知。推荐教程:Preston 和Deitz 的《实验物理学的艺术》(The Art of Experimental Physics),或者Melissinos 的《现代物理学中的实验》(Experiments in Modern Physics)。

柯伊伯带(古柏带)

在第2 季第4 集《狮鹫的等价性》中,拉杰可谓出尽了风头,他“在柯伊伯带之外发现了一个小天体”,并称之为“宝莱坞星”。这一发现让拉杰进入了一个比他的朋友更高的轨道——尽管是暂时的。

柯伊伯带对应的区域在海王星轨道之外,大概30~55 个天文单位的位置(1 个天文单位约等于1.5 亿公里,大致对应于太阳到地球的平均距离)。在这一区域内的天体被固态的甲烷、氨和水冰覆盖。

大型强子对撞机

一座位于瑞士日内瓦附近,瑞士和法国边境的粒子加速器,由一个27 公里长的隧道和许多其他设施组成,位于地下200 米深处,是世界上最大的亚原子粒子加速器。欧洲核子研究组织在它的网站上(public. web.cer.ch) 解释说,这一对撞机“能让物理学家研究最小的已知粒子——即构成所有物质的基石。物理学家们将两个波束以极高能量相互对撞,以重建大爆炸刚刚发生之后的情景。”公众可以参考public.web.cern.ch/public/en/lhc/lhc-en.html 以了解更多有关内容。

在第3 季第15集《大型强子对撞》中,谢尔顿想当然地认为莱纳德将把他带去看对撞机,而莱纳德实际上打算带潘妮(他当时的女友)去。这一集是各种情感和假设的碰撞,并如同通常情况那样,这样的碰撞产生了意想不到的结果。

磁单极子

在第2 季第23 集《磁单极子远征》中,谢尔顿和他的伙伴们前往北极寻找一种尚未探测到的名叫“磁单极子”的物质。谢尔顿将这个视为开启名望的绝佳时机,——啊,应该说,早就该到来的时机。“如果我能监测到缓慢移动的磁单极子的话,我就是确认弦理论的第一人了!”他宣称,“人们会给我作书立传。”可惜他高兴得太早了,可以想象当他意识到他被他的伙伴们捉弄之后的沮丧样(他们还认为,这样做是为了保护自己)。

磁单极子由皮埃尔.居里在1894 年首先提出。根据维基百科的介绍,这是一种“粒子物理中假设的粒子——只有一个磁极⋯⋯在理论物理学中,一些现代的研究预测到了这种磁单极子的存在。著名的弦理论物理学家约瑟夫. 珀金斯基(Joseph Polchinski) 认为磁单极子的存在是‘物理学未知领域中最能保本的赌注’。” 《探索新闻》(DiscoveryNews) 的撰稿人詹尼佛.奎莱特说:[ 谢尔顿] 认为如果他的确找到了磁单极子,那他将驶入诺贝尔奖的快车道。然而,几个世纪以来最优秀的科学家们却屡屡在这个问题上无功而返⋯⋯谢尔顿专攻弦理论,而弦理论也预测到了磁单极子的存在。所以,这类发现将在将广义相对论和量子理论联合起来的大一统理论上起到关键作用。

神经科学

在第1季第13 集《蝙蝠匣猜想》中,当霍华德、莱纳德和拉杰需要一名新成员加入他们的物理杯竞赛队时,拉杰提议让后来在《生活大爆炸》中饰演艾米.弗拉.福勒的马伊姆.拜力克加入:“你知道那个演《布洛瑟姆》(Blossom )的女孩吧,她看起来挺聪明的,现在好像是神经学还是什么其他科目的博士。” 神经科学协会(sfn.org) 将这个领域定义为“研究神经系统、深化对人类思维、情绪和行为的认识的学科”。

平行宇宙

在第4季第5 集《绝望的放射》中,谢尔顿说:“对我来说,如果有无数个平行宇宙,那其中可能会有某一个宇宙里,存在一个不相信平行宇宙存在的谢尔顿。”在第3 季第3 集《哥特维茨偏差》里,谢尔顿声称:“用多世界理论来说,如果无数个宇宙中有无数个谢尔顿,我保证其中没有哪一个会跳舞。”不过后来他改变了口风,在第4 季第21 集《解剖室友协议》中,在美眉们把他和艾米拉出去周六晚的聚会里跳舞(噢,原来谢尔顿能跳舞)。平行宇宙理论,或者说多世界理论,由美国哲学家和心理学家威廉.詹姆斯(William James) 在1895 年首先提出,其核心是存在其他的宇宙。同一概念在科学、科幻以及宗教领域都被提出过。在当代的科幻漫画书中,平行宇宙概念更是流行的主题,比如史蒂芬.金(Stephen King) 的《黑暗塔》(Dark Tower) 建立在多世界基础之上,菲利普.普尔曼(Philip Pullman) 的《黑暗元素三部曲》(His Dark Materials) 则描述了一种能切割窗户以便通往其他世界的刀。

弦理论

在第3季第14 集《爱因斯坦近似》中,谢尔顿出去找工作,当被问及最后一份工作时,他说他是“加州理工大学的高级理论粒子物理学家,主要研究M 理论,或对菜鸟们来说,‘弦理论’。”

在第1 季第12 集《耶路撒冷对偶》中,一个叫丹尼斯.金的朝鲜神童看到谢尔顿办公室里白板上的公式之后丢下一句话:“这里的弦理论研究是死路一条。”谢尔顿当然为他的宝贝领域辩护,但金耸耸肩说:“好吧,看来你没看到问题在哪儿。不过记着我的话吧,有一天你会看到的。”

在加州理工大学获得物理学博士学位的帕特里西亚•施瓦兹(Patricia Schwarz) 博士为没有科学背景的读者提供了弦理论的一种简单的解释。在她的网站上(superstringtheory.com) ,她解释道:


想象一根被拉紧的吉他弦,弹拨不同的拉紧程度的弦将产生不同的音符。这些音符可以被称为被拉紧的吉他弦的激发状态(excitation mode) 。

同样,在弦理论中,我们在粒子加速器中观测到的基本粒子也可以被当做“音符”,或者基本弦的激发状态。

对M理论的另一种解释可以参考公共电视网(PBS)“优雅的宇宙”节目的网站(pbs.org/wgbh/nova/elegant) 。对于权威性的、课本级的详细解析,可以参考安德鲁.齐默尔曼.琼斯(Andrew Zimmerman Jones) 的《弦理论入门》(String Theory for Dummies)。

弦理论入门

解释清楚弦理论的奥秘并不容易,但安德鲁 • 齐默尔曼 • 琼斯在《弦 理论入门》中解决了这个问题。齐默尔曼拥有瓦巴什学院的物理学学士学位, 还拥有普渡大学数学教育方向的硕士学位。

在这本书的前言部分,他解释了为什么弦理论很重要 :它可能是一盏 能解决宇宙许多秘密的指路明灯。

“理解弦理论所暗示的问题意味着在最基本的层面上理解我们存在的根 基。存在平行宇宙吗?自然法则是唯一的吗?为什么我们的宇宙遵循这一 套法则?时空旅行可能实现吗?宇宙有多少个维度?物理学家们正满怀兴 致地探寻这些问题的答案。”

这本 384 页的书能帮助本身并非科学家、但却对宇宙的宏大问题充满 好奇心的外行读者理解弦理论所隐含的奥秘。

量子力学

按维基百科的解释,量子力学是“解释原子和原子粒子尺度上物质表现的一整套科学理论”。当谢尔顿第一次见到潘妮的时候,后者看到了他公寓里的白板,说:“这太强悍了。”“啊,呃,这不过是一些量子力学的式子罢了,周围还有点弦理论的东西。”谢尔顿解释说。

薛定谔的猫:在第1季第17 集《橘子因数》中,谢尔顿向潘妮解释了她所在的困境——是否和莱纳德一起外出这个问题——可以被等价于所谓的" 薛定谔的猫" 的问题。潘妮当然无法理解这一比较,但莱纳德立马就明白了:“啊,这真是个漂亮的比方。”“薛定谔的猫”并不是真实存在的猫,而是一个假设的场景。霍金在《黑洞与婴儿宇宙》中是这样写的:“对于薛定谔的猫来说,有如下两种可能发生的历史——猫被杀死了抑或猫还活着。在量子理论中,这两种历史是可以同时存在的。但有些哲学家在这个问题上陷入了死胡同,因为他们本能地认为猫只能经历一种历史。”

奇点

在第4季第2 集《十字花科蔬菜放大效应》中,谢尔顿考虑了他家庭的历史,总结出他的一生的时间线。最后他总结到:“为了能活到能让控制论掌管我的意识的那一天,我得改变一下我的膳食结构。”他改变了,但仅仅是暂时的,因为他注意到,十字花科的蔬菜会导致某些响度非常大并且颇有毒性的生理现象。而且,他实在太喜欢印度菜、中国菜和快餐了,不可能把它们放弃掉。

在这一集中,谢尔顿提到了技术上(并非重力上)的奇点(Singularity) 。这由维诺•温格(Vernor Vinge) 提出。他认为,呈指数形式增长的技术水平可能将在未来几个十年内产生超人类的人工智能技术。

未来学家雷蒙德•库茨魏尔(Raymond Kurzweil) 对技术奇点问题有过诸多描述,他认为如果这一情况达到,那人工智能可能将取代人类成为地球上的统治性物种,或者人将按照控制论被升级成一种人机混合体,使得这样的“超人类”突破生物学限制实现永生。

对这一问题感兴趣的读者可以参考库茨魏尔的《奇点临近:当人超越生物学》(The Singularity Is Near: When Humans Transcend Biology),这本在2005 年出版的书是他另外两本在1990 年和1999 年出版的书的升级版。另外,一本有关他的生活和工作的书,《超越之人》(Transcendent Man),包括了他对技术奇点问题的思考。简而言之:我们即将实现永生!

从大爆炸到 二十一世纪: 宇宙简史

如果你像玛丽——谢尔顿的母亲——一样,是个极其正统的基督教徒,你就应该坚信上帝在一星期之内创造了天地万物,包括光、天空、陆地、海洋、植物、天体以及所有生物,当然还包括人。最后,在第七天,也就是安息日,他终于可以休息了。

这就是玛丽所说的“上帝之道”(Word of God) ,但谢尔顿更倾向于叫它“创世神话”。总之,在不同宗教中,类似的故事解释了现有的宇宙是如何被创造出来的。
在第3 季第1 集《电动开罐器扰动》中,谢尔顿和他的母亲在这个问题上发生了激烈的争吵。当她认为谢尔顿是在“向她这个创世论者教授进化论”时,她提醒他:“管住你的嘴,谢利。所有人都有权持有他们自己的看法。”“进化论不是什么看法——它是事实。”谢尔顿反驳道,而他母亲随即说道:“这就是你的看法。”

谢尔顿当然没有被她的狂热动摇。他再次表示对科学信条的赞同:将任何事物都用科学方法来描述及研究,这被S. 克劳福德(S. Crawford )和L. 斯塔奇(L. Stucki )在《同行评议和研究记录的变化》中总结为如下几点(摘自《美国信息科学与技术学会会刊》,1990 年)。

  1. 定义一个问题
  2. 获取有关信息和资源(观测)
  3. 提出解释假说
  4. 利用实验检验假说
  5. 分析数据
  6. 利用实验数据给出结论,并提出新的假说(如果需要的话)
  7. 发表结果
  8. 重复验证(一般由其他科学家来完成)

现在,姑且先让我们遵循谢尔顿的“看法”(用他母亲的说法),来看看大爆炸本身是怎么回事吧,就像谢尔顿自己对——比如说,对潘妮的某个男朋友解释时一样。

宇宙的诞生

很久很久以前,在一个很远很远的星系中,发生了一场超大量级的爆炸①。“大概在130 亿年前,一个致密的原始火球产生的大爆炸创造了我们现在所看
到的宇宙以及一切物质。”奈尔.德葛拉司.泰森(Neil deGrasse Tyson) 在《我最爱的宇宙》(My Favorite Universe) 中如是解释。

我们所处的太阳系则在大约45 亿年前诞生于原始超新星爆发②。在中心物质收缩成为原始太阳之后,外围一些的物质也逐渐形成了行星,当中包括地球。大约1 亿年前,太平洋板块和北美板块在地表以下很深的地方发生碰撞,形成了加利福尼亚地区;2500 万年前,这两块板块将一些离岸的太平洋岛屿挤到一起,形成了现在的西海岸。这次碰撞还形成了我们如今称为“圣安德烈斯断层”(San Andreas Fault) 的地质构造。

【圣安德烈亚斯断层地形图,箭头显示板块移动方向,图片和图说出处:维基百科】

文明的诞生

在类人猿和黑猩猩之后,第一批可以称为“人”的动物,或者说直立猿人(Homo habilis),出现于大约250 万年前。

约翰.匹克瑞尔(John Pickrell )在《新科学家》中写道,早期人类的“面部不像原始人类(Hominids)那般突出,但仍保有许多类人猿的特征。原始人类开始经常性地使用由碎卵石打造的石器⋯⋯”大约150 万到180 万年之前,“直立人(Homo erectus) 在亚洲出现,他们是我们最早的真正以打猎和采集为生的祖先,也是第一批大量从非洲迁出的⋯⋯我们所属的人类(Homo sapiens) 也很快出现了——并随即开始在欧亚大陆上迁徙。”

随着文明在世界上扩张,许多帝国也随之建立,科学的兴起和工业革命在欧洲大陆上展开。

1492 年,克里斯托弗.哥伦布未能找到去亚洲的新航道,反倒发现了新大陆,最终导致了欧洲人在北美的殖民。

1847 年,墨西哥将加利福尼亚地区割让给了美国,这一地区成为了美国领土。

1887 年,圣塔菲铁路贯通,带来了“来自东海岸的大量富人”,他们大多“在冬季来此享受南加州温暖的阳光”,“许多人最后在一个名叫帕萨迪纳的小镇定居,追逐阳光的艺术家们和波西米亚主义者也随之纷至沓来”。(引自《目击者旅游指南:加利福尼亚》,DK Eyewitness Travel: California guidebook)。

根据维基百科介绍,从1886 年到1941 年,帕萨迪纳的发展刺激了“新商圈的开发,并增加了与洛杉矶连通的交通和运输,随着阿罗约萨科大道(ArroyoSeco Parkway )——加州第一条高速公路的建成达到顶峰。”到1940 年,帕萨迪纳成为加州第八大城市,通常被视作洛杉矶的姐妹城。

二战后,帕萨迪纳又成为了高科技产业的汇集地。最终,美国国家航空航天局(NASA) 的喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory) 落户于该城北部。

1970 年代,帕萨迪纳又发生了新一轮的变化。由于较高的犯罪率,许多城区居民迁往市郊,导致城区房价下降,于是许多艺术家和嬉皮士又返回城里。

到了最近10 年,这座以艺术建筑著名的城市又掀起了一轮全面的美化热潮。快速公交系统重新启用,时髦而稠密的高级公寓在城区拔地而起。

“新人类”(Homo Novus) 的诞生 :谢尔顿.库珀于1973 年出生于德克萨斯州休斯敦。2003 年,在经过严苛的训练并获得两个博士学位之后,他来到加州理工大学工作……

【图片出处:http://wirdoudesigns.deviantart.com/】

本小节注解

① 按目前主流观点,宇宙大爆炸本身并非如此,而是在极小的空间中发生超大量级的爆炸,随后宇宙不断扩张。当时并没有任何星系。
② 确切的说法是可能诞生于超新星爆发所遗留的星云物质。

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12 Responses to “《生活大爆炸》的科学影子”

  1. Izual_Yang说道:

    我记得霍金跟谢尔顿是社交网游里的网友吧

  2. 布衣不绕说道:

    艾米·法拉·福勒是的扮演者,马伊姆·拜力克拥有加州大学洛杉矶分校(UCLA)的神经生物学博士学位,图片出处:http://www.medadvocates.org/

    多了一个字,艾米·法拉·福勒,后面多了个“是”

  3. Illusiwind说道:

    扫了一眼,全都知道……

  4. 尘埃说道:

    需要kindle版,z.cn的kindle版

  5. y_libo说道:

    原来如此

  6. flash6说道:

    我一直不明白,现代科学到了这个地步(动不动就是几千年的人类遗迹,几十亿年的古生物化石)可以用来作证。 而他们的宗教,说人类的历史不过二千年,这怎么解释的通?

    他们为什么仍对创世纪深信不疑?
    如果是个不愿意讨论科学的老妪也就算了,可有很多的科学家也是信这门宗教的,他们如何面对其中的破绽呢?视而不见?假装不知道?

    • ttieli说道:

      上帝存在无法被证伪,所以不属于科学范畴
      信仰上帝也不一定完全逐字逐句相信圣经
      如果只把圣经当成寓言,或者是基于当时人们理解能力的简明世界读本会不会好些
      第一天 要有光,于是就大爆炸了

    • ZHX说道:

      对于普通人来说,问题在于,你愿意相信什么。
      现代科学充其量就几百年的历史,几十亿年演化而来的简单生命形式,未必能适应这些玩意儿

  7. jimmyfluore说道:

    喂 球状闪电和三体什么时候能拍电影啊 电视剧也行

  8. 将就看懂说道:

    落后了。表面上将就看懂.

  9. meimei说道:

    大刘,我的最爱,什么时候他的科幻才能拍成电影,写得太好了

  10. 潘搏说道:

    支持生活大爆炸,继六人行之后又一部学口语的片子,本身也很有科学普及意义,可以顾虑青少年pursue science。
    不过播放权被央视买下后据说要砍掉 荤段子 部分, 极力反对这种改变。