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学科怪才用“知识”走秀(附照片)

归档日期:04-13       文本归类:多面体裁剪      文章编辑:爱尚语录

  就在我们身边,生活着一群学科怪才。他们看上去平淡无奇,大多数时候埋首于实验室和图书馆,但却个个身怀绝技。

  用7分钟时间让学科怪才“走秀”,亮出他们的绝活刚刚过去的周末,由科普网站果壳网主办的“万有青年烩”第一次进驻大学校园。

  有人当场献艺折纸术。只用一张纸,不剪不裁不粘,就能折出任何形状。鲜有人知,数学和物理学大师里,还隐藏着不少折纸高手。

  有人每天接待同学,提供免费验血服务,只需几天时间,就能测出验血者先祖的所属部落。当历史学家还埋首史料,试图解答一些历史谜案时,人类分子学研究早已等不及介入了……

  这次“科普英雄”的小型聚会上,每一个参与者都分享到了科学研究的乐趣。深奥的理论、研究离我们的生活,竟然这么近!

  只用一张纸,不剪不粘,折成100朵玫瑰这是所谓的“折纸青年”能拿出手的专业作品。

  可作为“死硬理性派青年”,刘小禾的折纸作品是只用一张纸,不剪不粘,能折成任何想要的图形,外加一堆数学公式。“每一条线都可以通过公式推导出来,每张纸折三分之一还是四分之一,也都是由公式决定的。”

  复旦大学力学系大二学生刘小禾一上场,就端出了一棵“圣诞树”是用一张纸折叠而成的,全场同学见状,发出一阵惊叹。随后,她又让几架纸飞机在空中飞翔,每一架的折法都不同,立刻让全场气氛更热烈了。她和同学们分享的话题是《折纸中的高等数学》。

  高三上课时,老师对书本内容的重复再重复,让刘小禾在百无聊赖中学会了折纸玫瑰。

  上大学后,她在网上看到美国麻省理工学院一位“大神”开设的一门名为《几何折叠算法》的课程。原来,折纸的魅力在于“不剪不裁,一纸成形”。这个读理科的女孩深深被这种简洁、抽象而又具体的艺术打动了。

  “我从此一发不可收拾,走上了折纸的不归路。”刘小禾在讲座现场,用自己的作品向同学们展示着一个“死硬理性派青年”的折纸作品,和普通青年的折纸作品究竟有什么不同。

  “具象的折纸,已经不能满足我们对于纯粹形式的爱好。死硬理性派的折纸作品,常常指的是多面体星型的拼插,以及多面体球。”

  在数理学科,很多大师级人物都有一项超凡的手艺折纸!刘小禾的终极目标是成为美国物理学家罗伯特·朗那样的折纸大神。罗伯特·朗可以用一张纸折叠出几乎任何我们想要的东西。他辞去了物理学教授的职务,专门研究折纸。事实上,一张纸无需经过裁剪和粘贴的加工,只须折叠就能做出各种艺术品,使之发生变化的是数学。

  纸上的折痕图,其实就是设计图。罗伯特·朗还写了一个免费的程序“treemaker”,供大家从网上下载。

  让同学们更惊叹的是,虽然更多科学家不见得会折纸,但折纸艺术却广泛应用于医药、太空以及电子产品等多个学科。

  现在的詹姆斯·韦伯太空望远镜中,就用了一点折纸艺术;美国劳伦斯利物穆尔国家实验室的工程师们有一个关于更大望远镜的想法,一个镜片有橄榄球场一样大,但是镜片送上太空的唯一办法就是折叠。科学家们和折纸艺术家一起工作,把镜片压缩成了5米,折叠成一小捆。不仅如此,心脏支架也是借鉴折纸术做小的,汽车安全气囊也是折纸艺术的体现。

  “如果把折纸比作炒菜,过程折图就等于菜谱,而折痕图就等于一盘做好的菜。对于复杂一点的菜来说,一步步地写菜谱几乎不可能,所以只能直接上菜,美食大师一品便可猜到大概。”麻省理工那门公选课,就是从算法的角度来研究折纸。他们甚至做出了一个折痕设计软件,比如,给出一个三维兔子模型,这个软件可以设计出纸上成型的折痕。事实上,折纸和分形、拓扑学有很深的内在联系。

  “没有文字记载的历史,可以通过分子人类学,用理科的方法解决。”就读于复旦大学生命科学院,王传超硕士和博士的研究方向都是分子人类学。分子人类学主要通过研究人类的线粒体DNA、Y染色体等遗传信息来解决与人类历史、社会相关的一系列问题,包括人类起源、人群关系、发展历史、群体结构以及迁徙方式等。

  大量的历史谜案,都可以借助分子人类学证实或证伪。比如,炎黄二帝的传说是否有历史依据?曹操是从乞丐手里抱养来的或是夏侯家过继来的?对于好奇心强烈的人来说,人类学研究是一个巨大的诱惑。

  通过DNA研究破解回辉人的文化传统的秘密,是王传超眼下正在研究的课题。今年暑假,他刚完成回族民族遗传结构的调查取样,理清了回族族群在中亚、西亚起源历程。为了这一研究的取样,他先后在南京、扬州、章丘、昆明、昭通、成都、阿坝州、贵阳、南宁、桂林等地取样。

  为了尽可能多采集样本,王传超曾在微博上做过宣传。不料,一条微博竟引来了各种质疑和抵制。有回族网友说,“请大家不要参加,将来弄个基因药物怎么办?防人之心不可无。”也有人联想到了转基因本是一个跟分子人类学不相干的概念,却引来了一批抵制转基因的狂热分子……王传超感到很意外,他干脆以此为机会,给大家做了一回关于人类学的科普,彬彬有礼地逐条回复了质疑者。后来,借力松鼠会和果壳网网友的声援,这场争论才平息下去。

  眼下,这名在读博士生来每天工作的重要内容之一,就是接待复旦大学校园里的学生,还有一些慕名而来的其他高校的学生或爱好者。就在他演讲的时候,微博上就有人刷屏:“对测自己祖先感兴趣的复旦男生可独自或携友前来小平房1119抽血测Y染色体!”

  为同学验血,可以回答很多人心中的疑问:自己在几千年前是属于哪个部族,黄帝炎帝还是苗瑶、侗傣等?要知道答案,“慢则一个多月,快则几天。”王传超说:义务做这件事,主要目的仍然是为了研究,通过采集的样本回答人群与人群间的遗传关系,而校园本身就是一个比较大的样本库,同学们来自全国甚至世界各地。

  曾经有一位同学来找王传超来测自己的Y染色体。就这位同学所知,他们家世世代代居住在北京,而且祖上世代都是做厨师的。但Y染色体检测结果显示,他的父系类型是诞生于中东地区,高频出现在高加索地区自称阿兰人后裔的奥赛梯人之中,邻近的格鲁吉亚比例也非常高,还与法国波旁王朝的国王路易十六一致。王传超据此判断,可能这位同学的先人是在中东,随后因贸易、出使等原因,到几百年前才抵达北京继而定居下来的。

  说起人类遗传学,王传超了解的趣事真不少。比如,成吉思汗南征北战几乎占领了整个欧亚大陆,而征战的过程就是成吉思汗部族不断结婚生子的过程。DNA调查很早就推测,整个亚洲的男人有8%是成吉思汗部族的后代。当然,因为成吉思汗的部族基本上都是同一起源的“亲戚”,也就是说亚洲有8%的男性很可能是蒙古扩张时期的同一个祖先的后代。DNA调查还显示,中国汉族约有一半男性是由东亚最常见的O3类型下的三个支系组成,这么说来,有一半男性是属于同一系的三个支系的后代。可见,虽然汉族很大程度上是一个文化概念,但基因也许为这个文化概念提供了坚实的基础。

  在复旦大学,王天珑已是红透半边天的人物。他是复旦大学学生中的“官方天气预报台”,对天气的预测准确率在80%以上,堪比气象台网!

  有学生开玩笑说,在听讲座前,一直觉得天气预报“就是气象台把几位首席气象专家拉到天台上,看看每天天气是晴还是阴,温度降还是升,大家举手投票,最后取一个平均值……”

  讲座上,他为同学们解密天气预报的“生产过程”:首先是观测和采集天气实况,这是天气预报的初始情况。随后,气象员要对天气图作分析,比如,判断出冷空气消息或台风消息,这是最基本的手段;第三步,需要展开数值分析,包括温度趋势,通过中期数值模拟的程序来得出未来的天气信息。

  一周前,王天珑已对他此次讲座当天的天气做了预测:那是一周中唯一的晴天。他也告诉同学们,为何本次讲座的11月,被气象预报说成是“最冷的11月”。“理由太简单了,从历史资料来看,去年的11月是140年以来最热的一个11月,当然今年会是最冷的,因为11月的气温总体是守恒的。”

  至于天气预报有时不准,王天珑说,最主要的原因是信息的承载量本身有限。比如,人们听到的大多数天气预报内容都是晴天、多云、转雨,但究竟几点出太阳、几点会刮风下雨,目前仍然很难预测。而台风更是不太稳定的天气系统,尤其是夏天的台风,常常就是“测不准”的系统。为了说明气象问题的复杂,王天珑来了一回“看图说话”,讲座现场出现了一个截屏画面,那是今年立春时上海地区的天气预报。“其实,立春节气是针对黄河流域,而不是江南流域。当时播报的气温,说今年立春的气温比常年温度高,而这个常年,指的是从1971年到2001年这30年的3月25日的气温数据。现在你们知道为什么不准了吧?”

  虽被誉为“天气预报达人”,可王天珑说,自己也有出错的时候。一次是2008年12月24日寒潮过后的冰粒天气,他没有预测到;还有一次是台风“梅花”的路径,他预测错了。这两次失败的记录,他都保留了比较完整的资料,算是留给自己的“纪念”。

  在讲座现场,“龙王”现场传授招式,教大家通过云彩判断天气。比如淡积云,云底较低,宽度大于厚度,多数在天空晴朗时孤立分散出现,它的出现标志着未来的几个小时内是晴天。碎积云,则是支离破碎的积云,可能会发展成淡积云,也可能烟消云散,不管怎么样,看到碎积云,说明天气不错。高云,由冰晶组成,出现高云,也说明是晴好天气。

  就在我们身边,生活着一群学科怪才。他们看上去平淡无奇,大多数时候埋首于实验室和图书馆,但却个个身怀绝技。用7分钟时间让学科怪才“走秀”,亮出他们的绝活刚刚过去的周末,由科普网站果壳网主办的“万有青年烩”第一次进驻大学校园。有人当场献艺折纸术。只用一张纸,不剪不裁不粘,就能折出任何形状。鲜有人知,数学和物理学大师里,还隐藏着不少折纸高手。有人每天接待同学,提供免费验血服务,只需几天时......

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