博雅GE微访谈 我们的征途是星辰大海1

宗秋刚

通识教育与科普

Q：2017年秋季学期是“地球与空间”第一次开吗？

A：是第一次开。开这个课主要是因为学校在动员开展通识教育，而我们学校还没有一个包含整个地球与空间的、针对全校学生的课。在高中大家就都学习了数理化，这些方面同学们也都基本做到了通识，但是我们的高中却没有一门关于地球与空间的课。所以我说开一门这样的课是比较有意义的。我是研究空间的，对地球不太了解，就联合了研究地质的郭老师。这门课涉猎的范围比较宽，是一门综合交叉的课，牵扯到各方面的知识，开起来还是挺费劲的。尤其是很多文科生，后面我才了解到他们高中没怎么学物理，所以很多都要用初中的物理基础去讲，还是有一定的挑战性的。

Q：这门课是一门通识核心课，那么您对通识教育的理解是什么？

A：我觉得通识教育就是你各方面的知识全要知道一点，相当于常识的那种。至少我开这门课的初衷就是让文科生有一些理科的常识，能够不是那么漫无边际地去想象。而且现在国家对空间这一领域越来越重视，你可以经常看到关于天宫啊、探月啊、载人航天啊这些方面的消息。通识教育就是你需要知道得特别广，不需要精，但是至少对各个方面有正确的概念和认识。

Q：您要跟文科生讲一些物理学方面的问题，有没有遇到一些比较大的麻烦，或者让您印象很深刻的经历？

A：有这样的问题。比如说我解释我们要做一个卫星，它要绕着地球转，肯定要用到物理学的知识。我以前以为向心力这些知识大家都学过，后来才发现到高中文科就不教这个了，他就不理解卫星如果要运行起来，达到的速度应该是多少。这个得用最简单的语言讲出来，所以备课很费劲，我原来很多直接写公式的讲法肯定不灵了。另外我也会采用一些示意图啊、动画啊、比喻啊，这些都用得比较多。

Q：那您觉得您班上的文科同学对这些讲法的接受程度怎么样呢？

A：我上课的时候会找几个参考点，比如说一个学医科的同学和一个学日语的同学，偶尔会看一下他们的表情啊，反应啊，接受的程度如何，懂了没有，如果没有懂就放慢速度，解释得更清楚一点。因为也有理科的同学，就要兼顾文科生和理科生的感受。备课是挺费劲的，还有找材料，原来讲课都是比较专业性的，而现在就要尽可能地把地球与空间和医学的、文科的东西联系起来。现在有很多文科的题材，比如说一些科幻电影，里面的知识是和地球与空间科学相关的，却是没有科学知识背景的人写出来的。这也是我想达到的一个目的，如果你文科的人以后要描述地球与空间，别太离谱了。

Q：空间所的微信公众号会推送一些科普的文章，您也会在网上录一些科普的讲座视频。您觉得这门课和这种科普有什么区别吗？

A：这个是有区别的。原来我做的科普都是面向理科生，他们是有很强的数理基础的。而这门课要讲得更广泛、更宽一些。这个对于我来说也是一个学习的过程，要尽可能吸引学生的兴趣。比如说鸽子感知地球磁场的机理、三文鱼为什么会洄流啊一类的，如果说学生本来是学生物的，就会比较感兴趣。再比如说学生有学医学的，我就把要讲的内容与心跳的活动和脑神经联系起来。我讲过一个故事，阿姆斯特朗的团队有三个人，一个人留守在基站里，另外两个人登月——第一个是阿姆斯特朗，第二个是巴兹·奥尔德林（Buzz Aldrin）。后面所有的光环都集中在阿姆斯特朗上，第二个登月的人就很悲催。这种巨大的心理不平衡使得巴兹之后做出酗酒等事，心理出现了很多问题。当时我鼓励学生，研究心理学的人做作业就可以分析这个。所以我就是尽可能讲空间和学生所在领域有可能有交集的地方。

Q：老师您平时会看一些科幻小说或者科幻电影吗？您对这些作品中提到的科学问题有怎样的评价？它们说得靠谱吗？

A：小时候会看，现在根本没有时间。西方的科幻作品往往有科学顾问，只是把其中的一点进行艺术加工和放大而已，基本上还算靠谱的。比如说《星际穿越》啊，《2012》啊，只是放大了一点。可是我们国家的科幻作品很多地方不靠谱，这也是我当初想开这门课的初衷。比如说最近看一个电影，看了一半就看不下去了。里面有个“上帝的种子”什么的，一浇水就一下子长出来，明显违反质量守恒定律的嘛。这个是我在课上想着重传达给文科生的，你不能违背一些最基本的东西，比如说能量守恒、质量守恒。尤其是北大培养的学生以后很可能成为国家的栋梁，首先自己就不能错得太离谱了。

Q：在您的领域，您有比较适合推荐给文科生的科普读物吗？

A：我们空间所的焦维新老师写了一系列科普方面的书，他现在退休了，基本上是在专职做科普。我可能没有足够的时间，但也会尽可能地做一些科普，前一段时间也录了一些科普讲座。科普还是比较重要的。我们所的微信公众号也在做这方面的工作。

助教：宗老师也会发一些科普书目的推荐，还有对新出的科普读物的审阅工作和书评。包括我们空间所的公众号也在做，反响很好，因为我们的科学性是有保证的。

Q：那您对我们国家现在大众的科普水平满意吗？

A：差得太远了，常识上面的东西都差得太远了。我在德国待了八年，在美国也差不多待了八年，美国的小学课本都有关于辐射带之类空间知识的介绍，我们现在大学都没有。谈论到对空间方面知识、概念的普及，实际上还有很长的路要走。特别是现在网上传播的内容，缺乏科学性的实在是太多了。对于我来说，这也是开设这门通识课的一个原始推动力。

Q：您是怎么进入您现在的领域的？您本科学的是核物理，是什么引起了您对空间物理的兴趣呢？

A：最开始，我上大学的时候全国人民都在宣传李政道、杨振宁的事，所以就选择了物理学。原来学核物理，对能量粒子的行为建立了概念，后来知道更高能量的粒子是从宇宙线中来的。大学毕业之后到了科学院的空间所，开始接触空间科学后就基本上没有变过方向。也许是个人性格的关系，我不是特别喜欢变动。我在这方面至少有一个很简单的理念：你要和别人赛跑，要换跑道的话就要从零开始，而别人沿着一条路已经走得很远了，你就永远不可能追上他了。而如果我沿着一条路一直走，即使跑得没有别人快，也不会落后很多。所以我就觉得这样比较好。

当然，还是有过几次可能让我改变轨道的事。当时去南极考察，我们有一些港台的记者，开出很多优惠的条件，动员我去他们在大陆的公司。还有我在歌德学院学德语时，同班的同学非要我去他们公司干点活赚点外快。我说那好吧，反正有时间就干了。之后他说，你要不就别去搞科学了，我们赚钱这么多，你何必呢？但是我总觉得那不是我感兴趣的东西，赚钱不是一个人唯一的目标，还是要有点兴趣才行。当时计算机行业非常热门，转行的人很多。现在回过头来看，我们那个年代有相当多（学空间的人），即使是在北大学空间的，都去搞计算机了。因为1990年到2000年之间计算机领域非常热，你只要是参加一个培训班，就能在很多公司找到工作。到现在我对我的选择还是很满意的。

Q：那么您在德国读博士的时候有没有什么印象深刻的经历呢？我们的学生过去会和那边有很大差异吗？

A：感觉最大的一点，到德国的时候我实际上已经在空间所有了中级职称，当时有博士学位的人并不是很多。我在国内做了一年多的非线性动力学研究，全国人民对非线性都感兴趣。我在德国的导师，在口袋里面插着一个很小的笔记本，里面有很多近似的公式，我算的一些东西他很快就能告诉我一个范围，告诉我我的计算结果有没有偏离实际。所以估算的理念一直贯穿在我的研究中，这个是很重要的。我觉得我们以前学的和西方之间还是有区别的，主要是理解，我们虽然知道所有的公式，但是在对概念的理解、公式的理解上面还差得很远。另外一件事就是刚拿到博士学位之后不久，一天晚上工作到十一点多，从办公室回住的地方，突然看到红色的极光，我很兴奋，把所有的人叫起来看。如果回头来看，我对这个学科还是比较喜欢、热爱的，我在德国的时候，大概半年内没有离开研究所方圆两公里的地方，所以我觉得我还是比较用功的。

助教：宗老师现在也比我们这些学生用功，这是事实。

关于空间研究的问题

Q：现在我们的技术越来越发达，对地外空间的依赖越来越强，空间环境的变化对人类社会的影响也越来越大，这个时候我们会觉得人类的力量非常渺小。那么我们有没有办法去预测甚至防止空间环境变化带给人类的损失呢？我们现在的研究离特别好的预测还有多远的距离呢？

A：是啊，这是研究的一个主要方向。你了解自然，不一定能改造自然，但是可以适应自然，这是一件很自然的事。包括你怎么增加防护层啊，改进你的探测器啊，才能尽量把灾害降低到最小，这个是可以的。而改造自然，目前来说是费劲一些。现在那种特别大的磁暴能够提前几个小时预警是没有问题的，要是想更精准地预测还是有一定的距离。越大的事情就可以做得越好，但精细的预测可能还是不太好。我们国家现在所有的发射都要核实空间天气的保障，需要预测，做得还不算太离谱。

Q：大家会设想利用太阳风的能量解决人类的能源问题，包括为宇宙飞船提供能量等。您可以比较通俗地介绍一下这方面的可能性和研究状况吗？这里面需要我们去跨越的困难主要是什么？它有没有可能成为解决人类能源危机的一条可行道路呢？

A：比如说我们特别远距离的空间探测，可以用一个风帆，让太阳光的光压去推动，就像船一样航行。各个国家都在做这方面的试验，我们国家也在做。太阳风的能量、空间等离子体的能量等，我们都在构想（怎么去运用）。这些都在研究当中，怎么利用、怎么控制这些能量，是很费劲的。困难的地方，首先是对空间环境的精准认知，只有知道了它的精确行为，才能利用它。然后是工程阶段，你做的航天器要能够适应这种环境。我们在很多方面有不同的实验，包括对空间电磁场的感知、太阳风的能量、把等离子体转变为电推进等，都在做。这些方面对人类能源危机解决的帮助，也许在五十年后就能看到。现在研究太阳核聚变是比较热门的，太阳风的能量也许暂时还不易收集和利用，但是对热核聚变的研究是很有帮助的。

Q：您参加了很多国际合作的研究项目，那么您是怎么看待研究中国家之间的合作与竞争的？

A：这种合作是必然的。空间是非常消耗财力的项目，单独一个国家做会有各种各样的问题，所以要集思广益，要集中各个国家的力量——实际上这是一条捷径。而且太空和别的地方不太一样，你虽然可以说它是疆土，但是没有明确的划分，它是可以属于任何人，或者说属于全人类的。所以合作是必然的。可竞争也是，因为牵扯到一些技术的保护，美国就不愿意我们接触，认为中国是一个潜在的对手。只有实力大体相当的时候才能谈合作，否则你用什么去合作呢？以前，即使在美国和苏联很敌对的时候也有空间合作，因为苏联的运载能力，还有空间站的建设能力，都是美国所需要的。而我们国家的空间能力如果没有很强大，就不会有广泛的国际合作。

Q：以前人类一直把目光停留在地球上面，那么您觉得人类对空间这样一个庞大领域的研究会不会改变人类对自己的认识，包括国家之间的相互认识呢？

A：空间研究是人类提升自我的一个机会，一个途径。登月、空间探测等方面的进步都可以改善人类的生活，对于人类自身的发展还是有好处的。日后一旦发现地球不适合人类居住了，人类也会有地方可去。从恒星演化来说，太阳演化到一定的阶段就不行了，地球就势必要毁灭，这是人类在更大的时间尺度上必须面对的问题。

助教：这个问题很有意思。在地面上，你有你的国家，我有我的国家，但是在仰望星空的时候，我们仰望的是同一片星空。空间研究领域的合作其实是很有象征意义的，比如说我们有一个共同的国际空间站在上面。当然，这里也会有很多问题，只能说是既竞争又合作的。

1 课程名称：地球与空间；受访者所在院系：地球与空间科学学院；访谈时间：2016年12月29日。