“時(shí)間是一鍋咕嘟咕嘟的火鍋湯，不同的學(xué)科都可以在其中融會(huì)貫通。”科普作家汪波在“時(shí)間之問(wèn)”系列圖書中，將“時(shí)間”作為探索宇宙和生命奧秘的紐帶。
“我相信不同學(xué)科的知識(shí)都應(yīng)該是彼此關(guān)聯(lián)的，但需要找到合適的媒介，把它們串聯(lián)在一起。”汪波告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，時(shí)間就是他選中的“鉆石”，“無(wú)論你站在哪個(gè)角度，都能看到它折射的光芒”。
“時(shí)間之問(wèn)”系列圖書共四冊(cè)——《時(shí)間之問(wèn)：帳篷里的時(shí)間之神》《時(shí)間之問(wèn)：一朵花也曾是一顆超新星》《時(shí)間之問(wèn)：跑到地平線下的星星》《時(shí)間之問(wèn)：不睡覺(jué)的夜來(lái)香》，分別聚焦“時(shí)間的源頭”“時(shí)間的流逝”“時(shí)間的年輪”“時(shí)間的節(jié)奏”，從時(shí)間的起源、時(shí)間的方向性、時(shí)間的刻度，以及各種物理時(shí)鐘和機(jī)械鐘的原理這四個(gè)方面解答“時(shí)間是什么”這一永恒話題。
“在這個(gè)時(shí)間仿佛被加速的時(shí)代，我們更需要停下腳步，重新審視‘時(shí)間’的意義。”中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員茍利軍在推薦序中寫道。
花點(diǎn)時(shí)間，了解時(shí)間
“時(shí)間”，是汪波打了多年交道的老朋友。
從事芯片研究的他，長(zhǎng)期關(guān)注、研究時(shí)鐘芯片。這類芯片主要用于提供精確的時(shí)間基準(zhǔn)和規(guī)律性的時(shí)鐘信號(hào)，作為時(shí)鐘電路的關(guān)鍵元件，能確保各個(gè)組件按照統(tǒng)一的節(jié)奏同步工作。
但這一概念太過(guò)復(fù)雜晦澀。
站在講臺(tái)上，汪波寫了滿滿一黑板的公式，回過(guò)頭，看到的卻是學(xué)生們困惑的眼神。“怎樣將這個(gè)概念講清楚？”汪波開(kāi)始了探索。
有一天，看著手機(jī)上蹦出的日歷提醒，他突然發(fā)現(xiàn)，復(fù)雜的時(shí)鐘電路竟然和我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)歷有異曲同工之妙。
“農(nóng)歷設(shè)置閏月是為了跟上公歷年，公歷一年有365或366天，而農(nóng)歷一個(gè)月按月亮周期算約29.5天，一年12個(gè)月只有約354天，比公歷少11天左右。”汪波解釋道，為了不讓農(nóng)歷和公歷的日期差距越來(lái)越大，每積累33天的誤差時(shí)，農(nóng)歷就增加一個(gè)閏月來(lái)彌補(bǔ)，這樣基本能對(duì)上公歷。
有意思的是，一種時(shí)鐘電路（小數(shù)分頻鎖相環(huán)）也遵循著這種誤差累積的方式。“等誤差積累到一個(gè)周期，就進(jìn)行一次調(diào)整。”汪波驚喜地發(fā)現(xiàn)，最尖端的時(shí)鐘芯片和有著幾千年歷史的農(nóng)歷閏月的邏輯原理竟然一模一樣。
汪波開(kāi)始特別留意“時(shí)間”的話題。
很快，他又發(fā)現(xiàn)，時(shí)鐘電路的精度受溫度影響很大，一到冬天、夏天，或者從室內(nèi)到室外，溫度一變，它的計(jì)時(shí)精度就不準(zhǔn)了。
但生物體內(nèi)的生物鐘并不受此影響。經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的演進(jìn)和發(fā)展，生物鐘已經(jīng)形成了平衡機(jī)制，能抵消溫度對(duì)精準(zhǔn)度的影響，比如人體生物鐘、含羞草的晝夜節(jié)律，還有35億年前的藍(lán)細(xì)菌，體內(nèi)的“時(shí)鐘”在進(jìn)化中代代保留。
“無(wú)論是生物鐘還是時(shí)鐘電路，都基于循環(huán)機(jī)制。”汪波舉了個(gè)例子，就像伽利略的單擺，左右晃動(dòng)，每次擺動(dòng)的時(shí)間都一樣。生物鐘和時(shí)鐘電路都依靠重復(fù)周期性的過(guò)程來(lái)計(jì)時(shí)，石英鐘、原子鐘，甚至天上的脈沖星也是如此。
在文學(xué)中，汪波也發(fā)現(xiàn)了不少“時(shí)間”的影子。
“時(shí)間是載我飛逝的河，但我即是河。它是吞我入腹的虎，但我即是虎。它是將我燃盡的火，但我即是火。”每次讀到阿根廷詩(shī)人博爾赫斯的這段話，汪波總會(huì)心生感慨，時(shí)間之河奔騰不息，每個(gè)人能做的，唯有珍惜當(dāng)下。
“‘時(shí)間’就像一顆鉆石，有不同的切面，能把跨領(lǐng)域的各個(gè)學(xué)科串聯(lián)起來(lái)。”汪波決定寫一本關(guān)于“時(shí)間”的書。
一家四口的時(shí)間之旅
在“時(shí)間之問(wèn)”中，汪波開(kāi)啟了一場(chǎng)父母和子女的旅行，以在大自然中漫步、露營(yíng)的父母兄妹一家四口的對(duì)話形式探索其中的天文、物理和生命的奧秘。
這本書嘗試通過(guò)一個(gè)個(gè)故事生動(dòng)地解說(shuō)科學(xué)知識(shí)。例如，汪波寫了一個(gè)溯溪的故事，一家四口沿著溪流一路向上，發(fā)現(xiàn)了一處小水潭，看著水潭里的水漫過(guò)堤岸，形成一個(gè)個(gè)岔流，向下游流去，哥哥好奇地問(wèn)道，“每條小溪都有一個(gè)源頭，那么，時(shí)間有源頭嗎？”
“就像我們逆流而上尋找小溪的源頭，有許多人同樣在逆著時(shí)間尋找時(shí)間的源頭。”書中的父親掰著手細(xì)數(shù)，天文學(xué)家在追溯宇宙遙遠(yuǎn)的源頭，古生物學(xué)家在地下深處挖掘遠(yuǎn)古生命的起源，考古學(xué)家則是在古老遺跡中探尋人類文明的起源。
“那人類能找到時(shí)間的源頭嗎？”隨后，書中的妹妹也好奇地加入對(duì)談。
“現(xiàn)在還沒(méi)有，但人們正在逐漸接近它。”書中的父親解答道，根據(jù)宇宙大爆炸理論，宇宙起源于138億年前的一場(chǎng)大爆炸，從那以后有了時(shí)間，“但這就帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題：時(shí)間既然是在宇宙大爆炸之后才出現(xiàn)的，那它就不是永遠(yuǎn)存在的”。
汪波借書中父親的口吻，以交流電的電流為例，指出其每秒變化50次，熒光燈管每1/50秒就會(huì)完成一次從微光到強(qiáng)光再到微光的閃爍，但由于人眼無(wú)法感知如此短時(shí)間的變化，所以認(rèn)為燈光一直都是同一個(gè)亮度。
“愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論認(rèn)為，并不存在統(tǒng)一的‘現(xiàn)在’。”汪波寫道，人們通常所說(shuō)的“現(xiàn)在”，并非時(shí)間軸上的一個(gè)精確點(diǎn)，而是一段時(shí)間間隔。
從日常生活里的露營(yíng)溯源，延伸到時(shí)間與光速的科普，“時(shí)間之問(wèn)”中充滿了這樣的對(duì)談。
汪波用一杯冷卻后的牛奶解釋“時(shí)間不能倒流”，用沸水里翻滾的意大利面形容宇宙大爆炸后星系的形成，用帳篷里的影子來(lái)描述十二星座，用蕩秋千來(lái)演示時(shí)鐘的原理。
“如果只是坐在書桌前，很難講清這些晦澀的科學(xué)內(nèi)容，但要是和日常生活聯(lián)系起來(lái)，就能找到這些生動(dòng)有趣的例子。”汪波表示。
在他心中，“時(shí)間”不僅連接著不同學(xué)科的知識(shí)，也象征著每個(gè)人生命的旅程。在第一冊(cè)的開(kāi)頭，汪波便設(shè)計(jì)了飛機(jī)降落時(shí)引擎起火的內(nèi)容，而書中的父親恰好在這班飛機(jī)上，盡管最終化險(xiǎn)為夷，但仍給孩子們帶來(lái)了巨大的心理震撼。“你在飛機(jī)上想了些什么？生命究竟是什么？”書中的哥哥問(wèn)道。
“生命是一種來(lái)自時(shí)間的饋贈(zèng)。”書中的父親指了指頭上的星空說(shuō)，“和動(dòng)輒上百億年的宇宙相比，人類生命如此短暫，但每一個(gè)生命都是獨(dú)一無(wú)二的。”
“我希望這本書也能引發(fā)讀者對(duì)生命的思考。”汪波說(shuō)。
打破學(xué)科邊界
寫這本書的過(guò)程中，汪波面臨不少挑戰(zhàn)。
“一方面要保證科學(xué)內(nèi)容的嚴(yán)肅性和準(zhǔn)確性，事實(shí)和數(shù)據(jù)需要反復(fù)核驗(yàn)；另一方面要讓青少年感興趣、愿意閱讀，還得做一些形式上的創(chuàng)新。”汪波回憶道，甚至有一次在夢(mèng)中驚醒，趕緊打開(kāi)一個(gè)本子，記下靈感，直到夜空的星星減少、天際泛白，他才寫完。
這樣“魂?duì)繅?mèng)繞”的時(shí)刻，成了汪波創(chuàng)作的常態(tài)。
“有一次，我的女兒?jiǎn)栁铱鞠涫窃趺窗褨|西烤熟的。”汪波向女兒解釋，烤箱加熱是由外到內(nèi)一層層進(jìn)行的。這讓他聯(lián)想到超新星爆炸，隨著溫度的升高，由外向內(nèi)每一層都有新元素生成。
他趕緊記下這一故事。書中，這樣的細(xì)節(jié)比比皆是：一家四口的對(duì)話、露營(yíng)場(chǎng)景的設(shè)置、女兒的提問(wèn)……汪波的生活為“時(shí)間之問(wèn)”提供了充分的養(yǎng)料。
“我希望科學(xué)知識(shí)圍繞不同的故事展開(kāi)，孩子以后可能記不住具體的知識(shí)內(nèi)容，但總能回想起故事的場(chǎng)景。”汪波如此解釋自己的良苦用心。
用“時(shí)間”串聯(lián)不同學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)內(nèi)容，也有汪波的深思熟慮。“現(xiàn)在的學(xué)科劃分得越來(lái)越細(xì)，但在科學(xué)發(fā)展的早期，并沒(méi)有嚴(yán)格的區(qū)分。”汪波說(shuō)，他希望這套書能讓孩子從小了解，學(xué)科之間也能融會(huì)貫通，“訓(xùn)練孩子們跨領(lǐng)域、跨學(xué)科思考的能力”。
同時(shí)，汪波也希望借助問(wèn)答體的形式培養(yǎng)孩子的好奇心和探索欲。“在一問(wèn)一答間共同探索科學(xué)的真相，比單方面向孩子輸出知識(shí)，更有利于形成獨(dú)立思考能力。”
汪波舉了個(gè)例子，在著名美國(guó)小說(shuō)家埃德加·愛(ài)倫·坡的筆下，也存在對(duì)宇宙的思考與探索，尤其在以宇宙為主題的散文詩(shī)《尤里卡》中，對(duì)宇宙的描述更是與宇宙大爆炸理論模型十分相似。
“即使是小說(shuō)家，也能用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S實(shí)現(xiàn)科學(xué)的理論推導(dǎo)。”汪波說(shuō)。
“要想在不同學(xué)科的學(xué)習(xí)中實(shí)現(xiàn)融會(huì)貫通，存在不少挑戰(zhàn)。”汪波寫作這套“時(shí)間之問(wèn)”融合了文學(xué)音樂(lè)、天文歷法、數(shù)理知識(shí)，就是他的一種嘗試，希望能探索不同學(xué)科“自成體系”的方法。
“科學(xué)就像一棵大樹，不同學(xué)科、不同內(nèi)容只是其上的樹葉。”這也是汪波想要借“時(shí)間之問(wèn)”傳達(dá)的思考，“要以系統(tǒng)化、體系化的思維方式看待科學(xué)”。
“時(shí)間之問(wèn)”，汪波著，浙江科學(xué)技術(shù)出版社2025年8月出版（受訪者供圖）
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