研究生學術英語讀寫教程1-4單元翻譯

笛卡爾錯了：“他人在，故我在”烏班圖哲學起源于古代非洲。按照它的說法，新生兒尚不能稱為“人”。初生時，人沒有自我。隨著時間的推移，在互動和經驗中才能習得它。因此，西方哲學中自我/他者之間清晰的分界在烏班圖哲學中變得模糊起來。出生于肯尼亞的哲學家約翰·姆比蒂（JohnMbiti在著作《非洲的宗教與哲學》（AfricanReligionsandPhilosophy）中如是說：我在，因為我們在；因為我們在，所以我在。日常經驗告訴我們，一個人一部分從社會的歷練中鍛造出來。社會關系賦予我們自我認知。我是誰，這個問題的答案依賴于眾多他者：家庭、朋友、文化背景、同事等等。在雜貨店購物的我和與博士導師交談的我不是同一個自我。即便是最私人化、最個性化的自我印象也無法擺脫他人的意見和印象：贊同我的人，批評我的人，以及那些稱贊我的人。但是，自我的搖擺不定和充滿歧義讓人不安。很大程度上，我們可以把這份不安歸因于笛卡爾。這位十七世紀的法國哲學家相信，人本質上是獨立自給的，是一個內在理性的存在應該用懷疑主義的態(tài)度來面對他頭腦以外的世界。盡管笛卡爾沒有單獨創(chuàng)造出現(xiàn)代思維，但他在定義其框架上起到了很大的推動作用。笛卡爾給自己提出了一個特別的謎團。他想不倚靠上帝賜予的智慧，另外找到一個穩(wěn)固的觀點來觀察世界，使得他能觀察到自然界的白云蒼狗之下的永恒規(guī)則。笛卡爾堅信，在確定和世俗的富足之間，存在權衡。你唯一能確定的，就是“我思故我在”——即，你思考的狀態(tài)。其他人和其他事物是不穩(wěn)定且難以預測的存在。因此，它們和認識自己的基本律條毫無關系。認識自我從來都是獨自進行的，需要不斷的深思在認識到精神和身體是完全獨立存在的基礎上，很少有備受尊敬的哲學家和心理學家被認為是個徹底的笛卡爾式的二元論者。但笛卡爾式的我思故我在目之所及，已遍布每一個角落。記憶測試的實驗設計趨于從一個假說出發(fā)，即自我和世界之間是可能存在明確界限的如果記憶僅僅存在于我們的頭顱中，那么，將一個人從他的日常生活的環(huán)境和社會關系中剝離出來，并在人造的封閉實驗室中使用卡片或熒幕來檢測他的記憶是百分百可行的。人被視作獨立的個體，區(qū)別于環(huán)繞他的一切，是在大腦中被篆刻為一系列認知過程的存在。記憶一定是你擁有的事實，而不是你在特定環(huán)境下的行為產物。社會心理學標榜自己致力于檢驗認知和社會間的關系。但即便如此，其研究常常假定如下主張：“詢問”這一行為，其真正焦點在于一系列笛卡爾式議題的集合，而不是始終與他人共同演化的自我。在二十世紀六十年代，美國心理學家約翰·達利（JohnDarley）和比布·拉塔內（BibbLatane）對吉諾維斯案產生興趣。吉諾維斯是一位年輕的白人女性，在回家的路上遭到襲擊，被歹徒刺傷。很多人看到了這起罪行，卻無人挺身而出。達利和拉塔內設計了一系列實驗，模擬日常中的危機情況，比如癲病發(fā)作、隔壁房間冒煙等，以此來觀察人們的反應他們首次發(fā)現(xiàn)了所謂的“旁觀者效應”，即周圍有他人存在的時候，人們對處于緊急情況中的個體的響應會變慢。達利和拉塔內認為，這種現(xiàn)象歸因于“責任分散”。在這個過程中，提供幫助的義務在人數眾多的群體中被稀釋了。但美國心理學家弗朗西斯·切利（FrancesCherry）對此有不同意見。在《社會心理學中的偏執(zhí)細節(jié)：論研究進程》（TheStubbornParticularsofSocialPsychology：EssaysontheResearchProcess）中提到，這種通過數字解釋行為的方法剔除了重要的語境，使得人們難以理解當事人的真正動機。當時的社會不曾關注女性遭受暴力困擾吉諾維斯案被這一時代背景襯托得尤為醒目。切利提到，當時的人們不愿意介入一樁可能是家庭紛爭的暴力襲擊中。她進一步說，一個貧窮的黑人女性被謀殺也很難吸引媒體的關注但是，達利和拉塔內關注的焦點讓這些結構性的因素變得更加難以察覺。自我有兩種面孔，一種是關系化的、與世界緊密相擁的；另一種是自主內向的一一有沒有一種方法，可以消除它倆之間的分歧？二十世紀，俄羅斯的哲學家米哈伊爾·巴赫金（MikhailBakhtin）認為，答案在于對話。我們需要他人來對自己的存在進行評估，并借此構建完整連貫的自我印象?；叵肽莻€醍醐灌頂的時刻：當一個詩人說出了你無法表達的感受或者當你為總結思緒費勁心血時，朋友信口而出。巴赫金相信，只有在與他人的交往中，你才能欣賞自己獨一無二的觀點，才能將自己視作一個實體存在。他這樣寫道：“透過他人的靈魂之窗，我看到了自己的外在"。自我和認識不斷演進，永遠處于動態(tài)；自我也永不消亡——這點一目了然。因此，現(xiàn)實并不是就在那兒等著我們去發(fā)現(xiàn)。“真理不會誕生于或被發(fā)現(xiàn)于一個人的頭腦中，它誕生于人類集體對真理的追尋之中，誕生于人們之間對話形式的互動中”。這句話出自巴赫金寫的《陀思妥耶夫問題》（ProblemsofDostoevsky'sPoetics）這本書?！皼]有任何東西單純地是它本身，完全脫離它所處的關系網絡”?！按嬖凇边@個動作或事件一定發(fā)生在自我和世界之間的空間。想要糾正笛卡爾式觀點的局限性，就要承認，他人對于我們的自我認知有著重要意義來思考兩個不同的兒童心理學模型。簡·皮亞杰（JeanPiaget）的認知發(fā)展理論提出笛卡爾式的潮流下個體的成長伴隨精神進程方面的重組。不斷成長的兒童被描述成一個孤獨的學習者，一個富有創(chuàng)新的科學家，孤身一人，奮力要搞清世間的真相。另一個理論一一對話理論則不相同。二十世紀九十年代以來，它在麗薩弗羅因德（LisaFreund）的玩偶屋研究中得以呈現(xiàn)。該理論強調兒童和那些為之提供認識世界的“腳手架”的成人之間的互動。這里舉一個略殘酷的例子：監(jiān)獄中的單人囚室。這項懲罰最初被用于促進犯人自省，改變囚徒的內心想法，促使他們反思罪行，最終幫助犯人在重返社會時變成一個良好公民。但是，事實上，對這些囚犯的研究表明，如果接受此類懲罰太久，其自我意識就會消融。囚徒們更容易遭受生理和心理上的折磨：焦慮、緊張、失眠、無能感，以及扭曲的時間觀念都是困擾他們的問題。與外界的聯(lián)系和互動，是形成和保持連貫完整的自我印象的重要外在條件。剝奪這些條件后，人會面臨失去自我的危險。具身認知和生成認知的領域開始嚴肅對待自我的對話模式。但是總的來說，科學意義上的心理學只愿意采納個人色彩濃厚的笛卡爾式的猜想，將自我與他者之間的網絡切斷。有句祖魯族諺語，Umuntungumuntungabantu，意思是“他人在，故我在”，在我看來，這句話比“我思故我在”更完滿貼切。

實驗室外人臉識別變異性的影響和機遇1．日常生活中的許多情況都要考慮到心理特征的個體差異。救生員必須是游泳健將，飛行員必須有良好的視力，法庭在證人疲勞或受毒品影響時謹慎對待目擊者的證詞。同樣，人臉識別的個體差異與許多職業(yè)和情況有關。2．警察工作是一個明顯受益于優(yōu)秀的人臉識別能力的職業(yè)。在過去的幾年里，倫敦的蘇格蘭場（Scotlandyard）組建了一支由200名警察組成的隊伍，他們的面部識別能力特別強，并發(fā)揮了巨大的作用。例如，在2011年倫敦騷亂之后，警方從安全攝像頭獲得了數千小時的低質量視頻，大多數警察只能識別很少的嫌疑人，面部識別軟件也表現(xiàn)不佳。相比之下，一名警官憑借出色的面部識別能力，在視頻中識別出了180名嫌疑人。蘇格蘭場還聘請了一群超級識別者，在諾丁山狂歡節(jié)等大型節(jié)日和集會期間查看安全攝像頭的現(xiàn)場錄像，以識別已知的罪犯。3．受到倫敦成功的啟發(fā)，佛羅里達州圣彼得堡的警察局聯(lián)系了我，希望測試他們750名員工的面部識別能力。哈佛醫(yī)學院的LauraGermine和我正在開發(fā)一種方法，我們將用它來測試所有的官員和員工，然后部門在分配任務時將考慮人臉識別能力。具有非凡面部識別能力的人可能會被用于類似于倫敦超級識別器的方式，而面部識別能力特別差的警察可以專注于不需要強大面部識別能力的任務。面部識別能力也可能成為各部門招聘新警官時考慮的一個因素。4．面部識別能力也與檢查身份照片的安全人員高度相關。即使是具有正常面部識別能力的專業(yè)人士，也很難將人臉與身份證進行匹配。最近的一項研究顯示，護照檢查人員接受偽造照片的幾率為14%。這項研究還發(fā)現(xiàn)，盡管有多年檢查護照照片的經驗，護照官員在匹配面孔方面并不比學生參與者好。5．每次通過機場安檢或海關時，我都會懷疑檢查我身份證的人的面部識別能力。他們的面部識別能力是否足夠好，以至于他們可能會注意到一張與身份證持有人相似的偽造照片？鑒于美國運輸安全管理局（TransportationSecurityAdministration）的官員人數眾多，幾乎可以肯定的是，他們中有相當一部分人每天要花幾個小時檢查身份證，盡管他們的面部識別能力很差，應該被分配到其他工作。6．成千上萬的研究調查了目擊者對人的識別的準確性及其影響。眾所周知，目擊者辨認的準確性很差，回顧性分析表明，目擊者辨認錯誤是司法不公的一個重要原因。然而，人臉識別能力的個體差異所起的作用直到最近才得到研究。毫不奇怪，在面部識別測試中得分較高的人在目擊者識別方面也表現(xiàn)較好。鑒于目擊證人指認在起訴中經常發(fā)揮的重要作用，應該對目擊證人的面部識別能力進行評估，以使警察、法官和陪審團能夠更好地衡量目擊證人指認嫌疑人的可信度。7．軍方也可以從人臉識別能力的考慮中獲益。幾位面孔失認癥患者告訴我，他們在軍隊里的日子極具挑戰(zhàn)性，因為制服和短發(fā)剝奪了他們通常依賴的線索。如果他們在入伍時被識別為面孔失認癥，就可以為他們做出調整。此外，盡管本綜述關注的是面部識別，但面部處理的其他方面也存在可變性，這些方面對軍人來說很重要，如情緒識別和其他社會判斷。士兵們經常需要與當地居民進行面對面的交流，通常是在缺乏共同語言的情況下，在這種情況下，正確地解讀面部表情是至關重要的。8．綜上所述，心理學研究表明，人的面部識別能力差異很大。人臉識別能力影響著許多職業(yè)和相應的情況，考慮到這些差異，有望幫助致力于執(zhí)法和安全職能的組織更有效地發(fā)揮作用。

我們準備好迎接下一次火山災難了嗎？1．1815年4月，距離英國1.2萬公里的印度尼西亞松巴哇島上的坦博拉火山發(fā)生了歷史上已知的最大一次噴發(fā)。接下來發(fā)生的事情證明了最大的火山爆發(fā)的影響范圍之廣。2．坦博拉火山已經有1000年沒有生命跡象了；五千年前的一次噴發(fā)提供了唯一的跡象，表明巖漿仍在地下深處翻騰。這是。1815年4月5日，一場巨大的爆炸將一團火山灰拋向了30多公里的高空。猛烈但短暫的噴發(fā)只持續(xù)了兩個小時，之后火山又恢復了危險的狀態(tài)。據副總督托馬斯·斯坦福德（后來的斯坦福德爵士）彬格萊·萊佛士（火山學家感謝他對火山噴發(fā)的描述）說，爆炸的聲音如此之大，以至于整個爪哇都誤以為是炮火，引起了幾年前剛剛趕走荷蘭和法國軍隊的英國軍隊的恐慌。3．但與隨后發(fā)生的事情相比，這次爆炸只是小巫見大巫。在相對平靜的五天之后，火山爆發(fā)的高潮階段開始了，一場巨大的爆炸將高聳的火山灰柱噴射到太空的邊緣。四五天的時間里，一片漆黑籠罩著整個島嶼，熾熱的火山灰和滾燙的氣體——被稱為火山碎屑流——像颶風一樣席卷了火山的兩側，吞噬了所有的人和物，幾米厚的火山灰掩埋了僅存的幾處生命跡象。當爆炸聲停止，黑暗終于消散，眼前呈現(xiàn)出的景象就是托爾金筆下的魔多。一片灰色的風景，里面沒有生命，也沒有動靜?；鹕降捻敳?00米消失了，被炸成碎片，取而代之的是一個6公里寬的大坑，蒸汽從那里螺旋上升向天空。火山兩側的社區(qū)消失了，隨之消失的還有大約1.2萬名男女老少的生命。這些人也許是幸運的，因為火山噴發(fā)的另外6萬幸存者緩慢而痛苦地死于饑荒或疾病。4．但其后果并不局限于這個印尼的死水國家。2600公里外的蘇門答臘島都能聽到爆炸聲，而漂浮的浮石巨型木筏長達數公里，多年來一直堵塞著航線?；鹕絿姲l(fā)過程中噴射出的50立方公里左右的火山灰在接下來的幾天或幾周內回到了地球，在北部500公里的婆羅洲留下了厚厚的覆蓋層。除了火山灰之外，估計還有2億噸微小的硫化物顆粒被泵入平流層，從松巴哇向外擴散，形成一個巨大的氣溶膠面紗，包裹著地球，阻擋了入射的陽光。5．這對北半球的發(fā)達社會造成了可怕的后果。一股干燥的含硫霧籠罩了北美東部地區(qū)，導致氣溫驟降，帶來了前所未有的夏季寒冷。在紐約州，6月份下了雪，而刺骨的寒冷和致命的霜凍摧毀了莊稼，并使該地區(qū)大部分地區(qū)的生長季節(jié)縮短了一半。在大西洋的另一邊，歐洲的夏季氣溫比過去十年的平均氣溫下降了2攝氏度；反常的寒冷伴隨著連綿不斷的降雨直到接下來的冬天——被異常強烈的風暴所侵襲。對氣候記錄的分析顯示，1816年，也就是所謂的“無夏之年”，是北半球過去六個世紀以來第二個最冷的年份。6．這種所謂的“火山天氣”對歐洲的文化影響有些異想天開。一些人宣稱，特納（J.M.W.Turner）更絢麗的天空的靈感來自于那些充滿燃氣的燦爛日落。同樣，1816年夏天的潮濕和陰郁也被認為是拜倫勛爵的《黑暗》和瑪麗·雪萊的哥特式小說《弗蘭肯斯坦》的背景。然而，對于不那么富裕的歐洲人來說，坦博拉火山爆發(fā)帶來的不過是饑餓、疾病和死亡。大范圍的歉收導致了一百多年來最嚴重的饑荒，糧食價格翻了一番，引發(fā)了面包騷亂和廣泛的內亂。經濟歷史學家約翰?波斯特（JohnPost）將糧食供應崩潰的程度稱為“西方世界最后一次重大的生存危機”。由于營養(yǎng)不良和身體虛弱，饑餓的人們很快就死于疾病，斑疹傷寒尤其盛行。據信，整個歐洲大陸有數萬人死亡，僅愛爾蘭就有4萬多人死亡。7．如果今天面臨坦博拉火山規(guī)模的噴發(fā)，我們將如何應對？這是我們可以切實準備的事情嗎？人們普遍認為，全球化將使應對危機變得更容易。按照這種思路，如果歐洲歉收，我們總是可以從其他地方購買食物。然而，世界市場的相互聯(lián)系可能會使事情變得更糟——歐洲、北美部分地區(qū)以及其他地區(qū)的糧食生產崩潰可能導致全球糧食短缺，這反過來又會推動糧食商品成本的急劇上升。與此同時，全球范圍內對糧食供應的激烈競爭，由于歉收而導致的糧食短缺，可能會大大減少英國可用產品的范圍，干擾供應和分銷，并導致超級市場超敏感、時間緊迫的庫存控制系統(tǒng)崩潰，使他們的貨架日益枯竭。雖然不太富裕的人甚至可能因為價格過高而不愿購買主食，但那些負擔得起的人的恐慌性購買可能會迅速清空商店。8．最重要的是，火山天氣對收成的影響可能會遠遠超出歐洲，并可能在接下來的幾十年里因猖獗的氣候變化而加劇。盡管我們有現(xiàn)代的耕作方法和分配系統(tǒng)，但后果可能比我們預期的要嚴重得多。同樣值得考慮的是，雖然坦博拉火山爆發(fā)的規(guī)模大約是2010年冰島火山爆發(fā)的1000倍，但與歷史上最大規(guī)模的火山爆發(fā)相比，這只是一個小插曲。例如，大約7萬4千年前，多巴火山爆發(fā)在蘇門答臘島挖掘出了世界上最大的火山口，向平流層中注入的硫磺氣體是坦博拉火山噴發(fā)的幾百倍。隨之而來的嚴重的“火山冬天”可能持續(xù)了好幾年，三分之一或更多的土地被冰雪覆蓋，植被大量枯死。9．因此，如果坦博拉規(guī)模的情景是壞消息，那么更糟糕的可能還在等待中。雖然我們不能阻止下一個坦博拉，也不能處理它對氣候和收成的潛在影響，但我們可以確保應急計劃到位，讓每個人都有足夠的食物，直到硫磺面紗消散，溫度恢復正常。目前在英國，應急食品供應可能只夠幾個星期用。如果未來的火山爆發(fā)不帶來另一場生存危機，就需要進行一些重大的政策改革。10．冒險猜測下一個坦博拉火山將在何時何地爆炸遠不是一門精確的科學。如此大規(guī)模的火山爆發(fā)似乎平均每千年發(fā)生幾次，有人估計，未來50年發(fā)生類似事件的幾率為十分之一。然而，地球沒有一個時間表，所以這樣的噴發(fā)在任何一年都同樣可能發(fā)生。氣候變化甚至有可能在其中發(fā)揮作用?；仡櫼郧皻夂蚣眲∽兣氖录覀兛梢缘玫酱罅坑辛Φ淖C據，證明火山活動是劇烈的，最明顯的是在上一個冰河時代結束時，我們的世界迅速升溫。這種反應在被冰覆蓋的火山上最為明顯，那里的融化減輕了作用在下面火山上的重量，促進了噴發(fā)，甚至促進了更多巖漿的產生。由于海平面上升，海水負荷增加，海洋邊緣的地殼彎曲，巖漿向上擠壓，就像牙膏從管子里擠出來一樣，沿?；鹕揭部赡鼙l(fā)。11．沒有一座火山會在沒有預警信號的情況下噴發(fā)，這是由于巖漿上升引發(fā)地震群并使地表膨脹造成的。問題是，在世界上1300座或更多的活火山和潛在活火山中，我們只監(jiān)測到幾百座。坦博拉火山爆發(fā)印證了非官方的火山學公理：等待的時間越長，爆炸的威力越大。這一經驗法則得到了以下事實的證實：自1800年以來，有一半的最大噴發(fā)都發(fā)生在歷史上一直處于休眠狀態(tài)的火山上。我們應該特別注意的，是那些看似無害的火山，它們已經低垂了幾個世紀甚至上千年，以便為下一次火神突擊部隊的到來做好準備。雖然有太多的候選人需要仔細關注，但可以通過關注那些最近“不安”的人來縮小范圍；也許最好用火山學家的術語來表示“下面的氣泡”。不過，除此之外，誰也說不準。

熱地幔上升1．地球的歷史被大量的巖漿活動所打斷。這些事件以大型火成巖省的形式保存在地質記錄中——地球表面的區(qū)域被短時間內噴發(fā)的數百萬立方公里的熔巖淹沒。這些火山被認為是由熱地幔的上涌羽流引發(fā)的，在地球太古宙較熱的地幔的推動下，這些火山事件的規(guī)模和頻率可能比過去更大。在這段時間里，一種獨特的火成巖——科馬鐵礦——形成于噴發(fā)溫度很高的巖漿中，巖漿冷卻后生長出長長的針狀橄欖石晶體。在地球歷史上，最近罕見的科馬提巖噴發(fā)被認為是地幔緩慢冷卻的證據。然而，在加勒比海大火成巖省的Tortugal套件中發(fā)現(xiàn)了8900萬年前由新生Galápagos羽狀物的火山噴涌形成的科馬提巖熔巖。特里拉等人在《自然地球科學》雜志上撰文指出，這些熔巖形成于異常熱的地幔，其溫度與產生古代太古宙科馬巖漿巖的溫度相似，挑戰(zhàn)了我們對地球熱結構和歷史的看法。2．我們目前對地球熱結構的認識是建立在對地球內部不同深度的觀測之上的。原始噴發(fā)熔巖的化學和溫度可以用來重建上地幔的溫度，而地震觀測的溫度依賴礦物相變可以用來推斷上地幔底部的溫度。通過考慮壓力對溫度的影響，這些估計可以推斷出更深處的溫度，一直到地核-地幔邊界。將這種歸一化應用于不同地幔深度的溫度估計，并考慮到相變，可以得到一個連貫的圖像，其中環(huán)境地幔潛在溫度約為1300°C。這一典型上地幔溫度的現(xiàn)今變化約為200°C。3．特里拉和他的同事們利用地球化學測量方法，對早期Galápagos煙柱上噴發(fā)的原始熔巖進行了測量，重建了地幔溫度。這些熔巖現(xiàn)在保存在哥斯達黎加。他們發(fā)現(xiàn)，熔巖形成于比現(xiàn)今地幔最熱區(qū)域溫度高200°C、比環(huán)境溫度高400°C的地幔源。正是在這些現(xiàn)今地幔溫度的背景下，托圖爾套的觀測結果是值得注意的。這些熔巖形成于8900萬年前，相對于25億年前太古宙的科馬地巖噴發(fā)的主要時期來說，這是非常年輕的。這種熱噴發(fā)的存在意味著在地球深處仍然形成或保存著具有古宙溫度的地幔域。這種熱地幔域的長期保存與最近的一種觀點產生了共鳴，即較低的地幔溫度長期以來一直接近穩(wěn)定狀態(tài)，這與之前假設的地幔逐漸冷卻的模型形成了對比。4．Trela等人描述了在早期Galápagos羽流之上相對較晚噴發(fā)的熱科馬提巖熔巖的特征。如此熱而相對年輕的熔巖的存在意味著，地幔中溫度極高的區(qū)域仍然存在，這些熱量可以保存在上升的地幔柱中，并在今天驅動融化和火山活動。

理論學家，實驗學家和大眾物理學的偏見1．大多數對物理學不太感興趣的人都會告訴你是誰提出了夸克的概念——默里·蓋爾曼。2．現(xiàn)在聚集在那些知道蓋爾曼的人身邊問他們誰是亨利·肯德爾，杰羅姆·弗里德曼和理查德·泰勒。你很可能只會得到茫然的目光。3．然而，1964年，蓋爾曼和喬治·茨威格（GeorgeZweig）獨立開發(fā)了這個概念，“想出了這個想法”。如果沒有肯德爾、弗里德曼和泰勒1968年在斯坦福直線加速器中心（SLAC）進行的實驗，夸克可能仍然只是一種理論，一種虛無縹緲的東西，它的存在被自信地假設，但從未得到證實。4．類似的主題在物理學的流行觀點中比比皆是。每個人都知道保羅·狄拉克，他推測了正電子的存在，但有多少人知道卡爾·安德森和他的合作者賽斯·奈德邁耶，他們實際上發(fā)現(xiàn)了正電子？人們同樣知道沃爾夫岡·泡利和恩里科·費米在20世紀30年代提出了一種叫做中微子的幽靈粒子的需求，但如果問科普愛好者是否知道雷蒙德·戴維斯30多年來對中微子的不懈追求，你可能會看到眉頭緊縮。最后，即使在今天，小學生也可能知道愛因斯坦關于恒星引力場會使星光彎曲的預言，但亞瑟·愛丁頓對這一事實的證實卻鮮為人知。5．我開始思考公眾對理論家和實驗家的欣賞之間的這種生動的差距是在閱讀物理學教授查德·奧澤爾（ChadOrzel）的一篇文章時開始的。他從我那篇關于著名美國物理學家的文章中得到了啟發(fā)，提出了一個令人信服的觀點，即盡管美國理論家直到戰(zhàn)后才落后于他們的歐洲同行，但即使在20世紀20年代，他們也幾乎與歐洲人不相上下。他的觀點是，我們往往傾向于過分強調理論而不是實驗的作用。6．毫無疑問，物理學家自己將是第一批認識到實驗主義者價值的人；例如安德森、戴維斯和肯德爾-弗里德曼-泰勒三人組都獲得了諾貝爾獎。但他們在公眾心目中的認知度從模糊到不存在?？紤]到實驗在物理學和所有科學中的獨特重要性，這種認知上的差距尤其令人吃驚。自從伽利略（據推測）從比薩斜塔上扔下鐵球以來，實驗一直是科學方法的核心范式。理查德·費曼（RichardFeynman）對實驗的至高無上表達了精彩的敬意，他說：“一般來說，我們通過以下過程尋找新的法律。首先我們猜一下。然后我們計算猜測的結果，看看如果我們猜測的定律是正確的，會意味著什么。然后我們將計算結果與自然，與實驗或經驗進行比較，直接與觀察進行比較，看看它是否有效。如果它與實驗不符，它就是錯誤的。這句簡單的話就是科學的關鍵。你猜得多漂亮都沒有關系。你有多聰明，猜出來的人是誰，猜出來的人叫什么名字，這些都無關緊要——如果結果與實驗不符，那就是錯的?！?．對實驗更為尖銳和熱烈的贊頌來自于完全自信的實驗物理學之王歐內斯特·盧瑟福。他對理論家的看法是，“他們用他們的符號玩游戲，而我們卻找出了自然的真實事實”。據說，他曾告誡在他指導下工作的有能力的學生——其中9人獲得過諾貝爾獎——不要“讓我聽到任何人談論宇宙”。8．盧瑟福是終極實驗主義者，費曼是終極理論家，但費曼很清楚，一個構思良好的實驗是決定一個理論成敗的唯一因素。具有諷刺意味的是，公眾對實驗家的貶低也適用于費曼自己的工作。他提出的量子電動力學理論也許是物理學中最精確的理論。例如，它可以準確地計算電子的磁矩，精確到小數點后15位，這是前所未有的。但是，如果不是實驗學家設計了越來越巧妙的實驗來測量這個參數，我們永遠不會知道這一點。每個人都聽說過費曼，但誰聽說過蘭姆、庫什或福利呢？9．在我看來，公眾盡管心照不睹實驗在物理學中的重要作用，卻未能給予實驗家應有的重視，至少有兩個重要的原因。首先是理論物理學的絕對成功，它通過紙上談槍的推測揭示了宇宙最深奧的奧秘。對于愛因斯坦或玻爾這樣的人，沒有人會不敬畏地喘口氣，他們只用一些事實和鉛筆和紙，就在短時間內預言了宇宙的偉大運行原理。10．與他們基于純粹思想的努力相比，那些跪在地上，在手上涂滿油脂，把大部分時間花在焊接電子電路和在車床上加工精密機器零件上的實驗主義者的相應努力顯得單調乏味。然而，這項平凡的工作是邁向硬事實發(fā)現(xiàn)的宏偉結局的重要一步。即使是罕見的理論家和實驗家的結合也欣賞這一點；例如，盡管費米對理論做出了開創(chuàng)性的貢獻，但他總是說他的初戀是實驗，他經常被發(fā)現(xiàn)在做最平凡的任務。11．公平地說，當許多實驗學家“簡單地”驗證了理論家已經說過的東西時，很難不欽佩理論家，因為他們的裝置很巧妙。安德森可能發(fā)現(xiàn)了正電子，但狄拉克先發(fā)明了它。愛丁頓可能觀察到了星光的偏轉，但愛因斯坦只是根據一種看似神奇的猜測，憑空得出了這個結論。12．然而，首先，認識到我們對愛因斯坦的所有敬畏是非常重要的，這是在事實之后，在對廣義相對論進行了一千次越來越苛刻的測試之后，毫無疑問地確立了這個理論的準確性。正如費曼所說，無論理論看起來多么漂亮，無論它的創(chuàng)造者聽起來多么輝煌，在得到驗證之前，它都只是一個假設。未經證實的愛因斯坦會是一個神秘主義者。幸運的是，公眾似乎已經逐漸意識到，丑陋的“涂油加焊料”的實驗給優(yōu)雅的理論帶來了束縛。這在弦理論流行版本的衰落中最為明顯；在一段由其支持者令人窒息的優(yōu)勢時期之后，公眾似乎越來越意識到弦理論框架不斷顯示的理論與實驗之間的巨大鴻溝。事實上，弦理論是對知情公眾區(qū)分事實和猜測能力的完美測試，到目前為止，跡象似乎很有希望。13．其次，也有一些杰出的例子是由實驗者發(fā)現(xiàn)的，這些發(fā)現(xiàn)實際上沒有理論先例。這就是盧瑟福和法拉第成為歷史上最偉大的兩位實驗物理學家的原因。盧瑟福在1908年發(fā)現(xiàn)了原子核，但物理學家花了三十年才發(fā)展出具體的原子核理論。同樣，法拉第發(fā)現(xiàn)了電和磁之間的無縫關系——這是為數不多的通過實驗實現(xiàn)統(tǒng)一的例子之一——但直到他去世后，麥克斯韋才提出了他開創(chuàng)性的電磁學理論。實驗家常常追隨理論家的腳步，但他們領路的例子就像愛因斯坦、玻爾或費曼的工作一樣充滿創(chuàng)造力和成就。即使他們遵循，他們也是在想法和事實之間架起橋梁的人。14．公眾似乎低估實驗的關鍵作用的另一個重要原因是物理普及對理論的偏見。在這一點上，至少部分責任應歸咎于實驗主義者自己。例如，如果我們仔細想想誰是過去二十年來物理學普及的領軍人物，我們腦海中浮現(xiàn)的名字包括布萊恩·格林、麗莎·蘭德爾、倫納德·薩斯金德、布萊恩·考克斯和肖恩·卡羅爾。幾乎沒有實驗人員列出來；阿尼爾·阿南塔斯瓦米（AnilAnanthaswamy）是為數不多的幾位作家之一，他揭示了實驗者在驗證前沿理論方面的英勇努力。在之前的一篇文章中，我提到了公眾是如何被灌輸了越來越多的新奇和投機的物理知識，這往往會影響他們對物理學中最重要領域的看法。宇宙學和量子理論在他們的榜單上排名靠前，凝聚態(tài)物理學和生物物理學排名靠后。但凝聚態(tài)理論的排名仍然高于凝聚態(tài)實驗。與大爆炸理論相比，觀測宇宙學仍然處于次要地位。這種情況必須改變。15．如果我們想提高實驗物理學家的公眾知名度，并在大眾物理學的萬神殿中為實驗物理學家提供應有的地位，那么主要的主動權必須來自實驗物理學家自己。毫無疑問，實驗物理學在過去的二十年里取得了一些驚人的進步，所以肯定不乏故事可講。例如，就在去年，諾貝爾物理學獎頒給了SergeHaroche和DavidWeinland，他們在捕獲離子和原子方面取得了驚人的成就，并驗證了量子力學中一些最奇怪的預言。然而，詳細闡述這些成功的書籍在哪里呢？三年前，諾貝爾物理學獎再次頒給了用最簡單、最巧妙的方法制造石墨烯的實驗員。至今還沒有關于這些實驗的生動的書。還有很多其他的主題，從觀察超新星和x射線天文學到使用激光操縱單個DNA分子，這些都可以在流行的物理書籍中有效地捕捉到。此外，操控這些工具來探索大自然深處的秘密，對實踐者來說，就像計算時空曲率對實踐者來說一樣令人興奮。這取決于那些熟練運用這一機制向公眾傳達他們發(fā)現(xiàn)事物的個人樂趣的人。16．實驗是科學的最終仲裁者，遺憾的是，目前流行的物理文獻并沒有反映出這個至關重要的事實。實驗者和他們的記者朋友們現(xiàn)在需要拿起接力棒，勇往直前。他們需要告訴公眾，為什么離子陷阱和李群一樣引人入勝，為什么即使是最優(yōu)雅的數學大廈也會在令人困惑的實驗證據面前崩潰，為什么，用盧瑟福的話來說，“理論家在玩弄他們的符號，而他們是揭示自然真實事實的人”。

雙黑洞并合引力波的觀測1916年，也就是廣義相對論場方程最終形成的第二年，阿爾伯特·愛因斯坦預言了引力波的存在。他發(fā)現(xiàn)線性化的弱場方程有波解：空間應變的橫波以光速傳播，由源的質量四極矩的時間變化產生[1，2]。愛因斯坦知道引力波的振幅非常?。淮送?，直到1957年的教堂山會議，關于引力波的物理真實性還存在著重大的爭論[3]。同樣在1916年，史瓦西發(fā)表了場方程的解[4]，后來被理解為描述黑洞[5，6]，1963年克爾將解推廣到旋轉黑洞[7]。從20世紀70年代開始，理論工作導致了對黑洞準正態(tài)模態(tài)的理解[8-10]，而在20世紀90年代，高階后牛頓計算[11]引發(fā)了對相對論二體動力學的廣泛分析研究[12，13]。這些進展，加上過去十年中數值相對論的突破[14-16]，使二元黑洞合并的建模和對其引力波的準確預測成為可能。雖然現(xiàn)在已經通過電磁觀測確定了許多黑洞候選者[17-19]，但黑洞合并在此之前還沒有被觀測到。Hulse和Taylor[20]對雙星脈沖星系統(tǒng)PSRB1913t16的發(fā)現(xiàn)，以及隨后Taylor和Weisberg[21]對其能量損失的觀測，證明了引力波的存在。這一發(fā)現(xiàn)，連同新興的天體物理學認識[22]，使人們認識到對引力波振幅和相位的直接觀測將使研究額外的相對論性系統(tǒng)成為可能，并為廣義相對論提供新的檢驗，特別是在動態(tài)強場體系中。探測引力波的實驗始于20世紀60年代韋伯和他的共振質量探測器[23]，隨后是低溫共振探測器的國際網絡[24]。干涉探測器最早在20世紀60年代初[25]和70年代[26]被提出。對這種探測器的噪聲和性能的研究[27]，以及進一步改進它們的概念[28]，導致提出了具有顯著提高靈敏度潛力的長基線寬帶激光干涉儀[29-32]。到21世紀初，一組初始探測器已經完成，包括日本的TAMA300，德國的GEO600，美國的激光干涉儀引力波天文臺（LIGO）和意大利的處女座。這些探測器的組合從2002年到2011年進行了聯(lián)合觀測，在演變成全球網絡的同時，對各種引力波源設定了上限。2015年，先進的LIGO成為第一個開始觀測的更靈敏的先進探測器網絡[33-36]。在愛因斯坦和史瓦西的基本預測一個世紀之后，我們報告了第一次直接探測到引力波和第一次直接觀測到雙黑洞系統(tǒng)合并形成一個黑洞。我們的觀測提供了進入宇宙的獨特途徑強場、高速狀態(tài)下的時空性質，并證實廣義相對論對高度擾動黑洞非線性動力學的預測。

神奇的數字：數學方程能漂亮嗎？1．保羅·狄拉克有鑒賞力。在1963年5月的一篇文章中，這位英國諾貝爾獎得主九次提到“美”。它在四個連續(xù)的句子中出現(xiàn)了四次。在這篇文章中，他描繪了一幅物理學家如何看待自然的圖景。但是，“美”這個詞從來沒有定義過日落、花朵或任何傳統(tǒng)意義上的自然。狄拉克談論的是量子理論和引力。美在于數學。2．數學的美麗意味著什么？它不是關于頁面上符號的外觀。這充其量是次要的。數學因其論證和公式的力量和優(yōu)雅而變得美麗；通過它在之前互不相連的世界之間架起的橋梁。當它給你驚喜的時候。對于那些學習這門語言的人來說，數學與藝術、音樂、最黑暗的夜晚的滿天星星一樣，具有同樣的美麗能力。3．“莫扎特單簧管協(xié)奏曲的緩慢樂章是一首非常優(yōu)美的樂曲，但我不會把樂譜打印出來貼在墻上。這不是問題所在。它是關于音樂、思想和情感反應的，”牛津大學的數學家維姬·尼爾說?！斑@和數學運算是一樣的。關鍵不在于外表，而在于內在的思維過程?！?．對數學家的腦部掃描顯示，凝視被觀察者認為是美麗的公式會引發(fā)與偉大的藝術和音樂相同的情感區(qū)域的活動。公式越漂亮，內側眶額皮層的活動就越活躍?！熬痛竽X而言，數學就像藝術一樣有美。有共同的神經生理學基礎，”愛丁堡大學數學榮譽教授邁克爾·阿蒂亞爵士說。5．當你問數學家們什么是最美麗的方程時，他們會一次又一次地跳出來。18世紀，瑞士數學家萊昂哈德·歐拉寫下了這個關系式：eiπ+1=0。它是整潔和緊湊，即使是幼稚的眼睛。但這種美來自于更深層次的理解：這里把五個最重要的數學常數放在一起。歐拉公式結合了圓、虛數和指數的世界。6．其他公式的美妙之處可能更為明顯。通過E=mc2，阿爾伯特·愛因斯坦在能量和質量之間架起了一座橋梁，這兩個概念以前似乎是兩個截然不同的世界。太空科學家瑪吉·阿德林-波科克（MaggieAderin-Pocock）宣稱，這是最美麗的方程，她的同伴也不少?！八鼮槭裁催@么美？”因為它有了生命。能量有質量，質量可以轉化為能量。這四個符號代表了一個完整的世界。很難想象一個更短、更有力的公式，”普林斯頓高級研究所所長羅伯特·迪克格拉夫（robertDijkgraaf）說，愛因斯坦是該研究所的首批教員之一。7．“數學中幾乎有一種客觀的美，其中一個原因是我們用‘美’這個詞來表示一個想法的原始力量。數學中的方程式或結果被認為是美的，幾乎就像詩一樣。每個變量的能量是游戲體驗的一部分。只要看到數學或自然的很大一部分只用幾個符號來描述，就會給人一種優(yōu)雅或美麗的感覺，”Dijkgraaf補充道?！暗诙€因素是你覺得它的美反映了現(xiàn)實。它反映了一種秩序感，這是自然法則的一部分?！?．一個方程的力量，連接看似完全不相關的數學領域經常出現(xiàn)。牛津大學的數學教授MarcusduSautoy對黎曼公式的好感不止于此。這個公式由伯恩哈德·黎曼于1859年發(fā)表（同年，查爾斯·達爾文的《物種起源》震驚了世界），它揭示了一個給定數字下面有多少個素數，其中素數是只能被自己和一整除的整數，比如2，3，5，7和11。方程的一邊描述質數，另一邊則由零控制。9．“這個公式把這些不可分的質數，變成了完全不同的東西，”杜索托伊說?！耙环矫?，你有這些不可分的素數，然后黎曼帶你踏上這段旅程，到達一個完全意想不到的地方，到這些我們現(xiàn)在稱之為黎曼零的東西。每一個零都會產生一個音符，這些音符的組合告訴我們另一邊的質數是如何分布在所有數字上的?！?0．2000多年前，古希臘數學家歐幾里得（Euclid）解決了一個非常漂亮的數字難題，以至于每次想起這個難題，尼爾都會微笑?！爱斘蚁氲綌祵W之美時，我首先想到的不是方程。對我來說，它更多的是關于一個論點，一條思路，或者一個特定的證明，”她說。11．歐幾里得證明了素數有無窮多個。他是怎么做到的？他開始想象一個質數不是無限的宇宙。只要有一塊足夠大的黑板，人們就可以把它們都記下來。12．然后他問，如果把所有這些質數相乘會發(fā)生什么：2×3×5，以此類推，一直到列表的末尾，結果加到數字1上。這個龐大的新數字提供了答案。要么它本身就是一個素數，所以原來的列表是不完整的，要么它能被一個更小的素數整除。但是用歐幾里得數除以數列上的任何質數總是剩下一個1。這個數不能被數列上的任何素數整除。尼爾說：“事實證明，這是荒謬的，是矛盾的?！弊畛蹶P于素數有限的假設肯定是錯誤的。13．“對我來說，證據真的很漂亮。你需要一些思考才能理解它，但它不需要學習很多困難的概念。你能用如此優(yōu)雅的方式證明如此困難的事情，真是令人驚訝，”尼爾補充道。14．美麗的過程背后是美麗的數學。嗯，有時候是這樣。倫敦大學學院（UCL）城市數學講師漢娜?弗萊（HannahFry）花了數年時間研究納維-斯托克斯方程。她說：“它們是一個簡單的數學句子，能夠描述地球上幾乎所有流體的神奇的美麗和多樣的行為?！闭莆樟诉@些公式，我們就能理解體內的血液流動，使船只在水中滑行，并制造出令人驚嘆的巧克力連衣裙。15．在他1963年的文章中，狄拉克將美從一種審美反應提升到更深刻的東西：通往真理的道路。他寫道：“方程中有美比讓它們適合實驗更重要?！彼^續(xù)寫道：“似乎如果一個人從方程中有美這一角度出發(fā)，如果一個人真的有正確的見解，他就一定會取得進步。”乍一看令人震驚的是，狄拉克抓住了現(xiàn)在的普遍觀點：當一個美麗的方程似乎與自然不符時，錯誤可能不在于數學，而在于將其應用于自然的錯誤方面。16．阿蒂亞說：“真和美密切相關，但又不相同?！薄澳阌肋h無法確定你是否掌握了真相。你所做的一切都是為了更好的真理而奮斗，而引導你的光就是美。美是你高舉并追隨的火炬，你相信它最終會把你引向真理。”17．某種近乎于對數學之美的信仰，促使物理學家們提出了兩種最令人信服的對現(xiàn)實的描述：超對稱理論和弦理論。在一個超對稱的宇宙中，每一種已知的粒子都有一個更重的、看不見的雙胞胎。在弦理論中，現(xiàn)實有10維，但其中6維卷曲得太緊，我們看不見。這兩種理論背后的數學常常被描述為美麗的，但我們根本不清楚哪一個是正確的。18．這對數學家來說是危險的。美是不可靠的向導?！澳阏娴臅徊徽_的東西所誘惑。這是一種冒險，”Dijkgraaf說，他的研究所的座右銘是“真與美”，其中有一個裸體的女人和一個穿著衣服的女人?！坝袝r我覺得物理學家，就像奧德修斯一樣，必須把自己綁在船的桅桿上，這樣他們才不會被數學的誘惑所誘惑?！?9．也許數學家和科學家是唯一仍然毫不猶豫地使用“美”這個詞的群體。文學、藝術或音樂評論家很少使用它，他們可能擔心它聽起來膚淺或俗氣。20．“我很自豪，在數學和科學中，美的概念仍然存在。我認為這是我們生活中一個非常重要的概念，”迪克格拉夫說?！拔覀冊跀祵W和科學中感受到的美感是一種多維度的美感。我們不覺得它與深度、有趣、強大或有意義有任何沖突。對數學家來說，這一切都包含在一個詞里。”

視如理解：視覺數學對我們大腦和學習的重要性。1．優(yōu)秀的數學教師通常使用視覺、操作和動作來增強學生對數學概念的理解，美國國家數學組織，如國家數學教學委員會（NCTM）和美國數學協(xié)會（MAA）長期以來一直主張在學生的數學學習中使用多種表示。但是對于美國數以百萬計的數學課學生來說，數學幾乎完全是一門數字和符號的學科，他們錯過了很多發(fā)展視覺理解的機會