看到韦布望远镜公布的第一批彩色照片,想起2022年普利策奖的释义性报道奖,就颁给了Quata杂志的Natalie Wolchover写的韦布望远镜。

那篇科学报道值得一读——

「要想回望宇宙的诞生,看见第一群恒星的星光,你必须先磨出一面和房屋一般大的镜子。它的表面必须光滑到如此的地步——如果镜子被放大到一整个大陆那么大,它的上面不会有超出脚踝高度的山峰或低谷。只有这么大这么平的镜子,才能收集并聚焦来自天空中最遥远星系的微弱光线……

即使有了这么特殊的镜子,依然远远不够。

没有人曾见过星系形成之时的样子,原因是几十亿年来,那些古老的星光穿越了不断膨胀的宇宙空间后,已经被大大拉长了。那些最遥远的恒星发出的紫外线和可见光到达这里时,波长被延伸了大约20倍,成了红外线。但红外线同样是原子振动时发出的光——我们称之为“热”。同样的红外线从我们的身体、大气和脚下的地面辐射出来。这些本地的热源,彻底淹没了远古恒星弱小的光芒。因此,要观测到那些远古恒星,望远镜的大镜子必须非常冷。它必须被发射到太空。

问题又来了。没有火箭能装下一面有房子那么大的镜子。于是,镜子必须被折叠起来。

为了被折叠,镜子首先必须被分割成由多个镜片组成的蜂窝阵列。

为了共同聚焦产生清晰的图像,镜片们在太空中展开后,必须排列到近乎完美的地步,这就需要精度极高的电机。这些电机能轻轻推动镜片,移动的距离可以精确到仅仅是病毒宽度的一半,以保证所有镜片安装到位。」

「Ball 航空航天公司提供的制动器能以10纳米的精度推动镜面,这个宽度仅为头发的万分之一。这些电机的工作原理是“弯曲”,即“将大的运动转化为小的运动”。」

「整个韦布望远镜的重量,只有一个大型地面望远镜重量的2%左右。」

「镜子由铍制成,这种材料轻、结实、坚硬,呈粉末状,有毒,是一种令人头疼的东西,但也是唯一可行的东西。铍粉在俄亥俄州被压成块,然后在阿拉巴马州被切割。镜片上再覆一层黄金,因为黄金能极好地反射红外线。最后,加利福尼亚一家专门为这个项目而建造的工厂为镜面抛光。」

但这样依然还不够。

「即使被发射到外太空,地球、月球和太阳仍然会向望远镜辐射出太多的热量,使它无法感知宇宙中最遥远结构的微弱闪烁。

除非,望远镜指向一个特定的点——第二拉格朗日点。在那个点,月球、地球和太阳都位于同一个方向,架设起一个网球场大小的巨幅遮阳罩,望远镜就可以同时挡住这三个天体。通过这样的方式,望远镜终于可以进入极度深寒的状态(-223℃),从而探测到宇宙黎明的微弱热量。

遮阳罩既是红外望远镜的唯一希望,也是它的致命弱点。

展开时又要足够大,重量又不能超出火箭的承重,遮阳罩只能由薄织物组成。工程师们心知,薄织物是“不确定的”,它的运动不可能被完全控制或预测。如果遮阳罩在展开时被钩破,整个望远镜就会变成一坨太空垃圾。」

「遮阳罩的材料,研究小组选了Kapton,这是一种光滑的银色塑料,看起来很像薯片袋的内层,厚度只有人类头发的直径。Kapton的撕裂风险不低,因此需要很多层作为冗余ーー研究小组决定安装五层。一个由吊臂、电缆和细绳所组成的系统,将把这五层遮阳罩都充分展开,分离并系紧。」

首席工程师迈克尔•门泽尔(Michael Menzel)形容这件事有多难,「如果是刚性的东西,比如一扇门,你安上一条铰链,就可以预测它的运动方式。小菜一碟。但现在给你的是一条软的毯子。在床上推一条毯子,然后试着预测它会变成什么形状?太可怕了。同样的事情也发生在绳子上——每一根拉紧遮阳罩的绳子,可以有一百万种不同的运动方式。更糟的是,在零重力状态下,这些东西可以跑到你不希望它去的地方。」

「大约在2004年,2位NASA工程师来到门泽尔的办公室,说他们有办法。其中一人拿起门泽尔桌上的一张纸,把它折成Z字形。遮阳罩可以折叠成许多这样的Z字形,也就是“手风琴式折叠”。门泽尔觉得这个办法行得通 。

下一个问题是,如何保持遮阳罩处于手风琴折叠状态,直到做好准备时再展开。另一位工程师安迪找到了解决办法:107根固定针,可以像猫的爪子一样缩回。

固定针又带来了另一个棘手的问题:针会造成针孔。如果在展开后,所有五层Kapton上的针孔恰好排成一条直线,就会让阳光通过,加热望远镜的光学器件。

门泽尔说:“这是个之前根本想不到的小细节,直到你开始做了才发现,天啊,五个针孔有可能排成一列,这事听起来不大,但把安迪搞到借酒浇愁。谢天谢地,他后来想通了。”安迪勤勤恳恳测试了许久,终于找出了一种方案,使得五层大小各异的Kapton遮阳罩不论怎么展开,上面的针孔都不会排成直线。」

……

一个又一个小难题,不断出现。结果是,韦布望远镜比原计划迟了14年,预算超了20倍。

在发射之前,所有参与这项工作的人依然提心吊胆。

因为韦布望远镜是一锤子买卖。

当年哈勃望远镜在低地球轨道上,离我们也就559千米,望远镜“近视”了,宇航员直接拎一把扳手就飞上天去修了。

但是韦布望远镜离我们150万千米。出了任何问题,科学家和工程师们只能抱头痛哭,别无他法。

这个项目的首席科学家,诺奖得主、天体物理学家约翰·马瑟( John Mather)说,「我们已经尽力去发现所有的错误,进行测试和演习,此刻,我们将把价值数十亿美元的望远镜放在一堆爆炸物上。」

在成功发射之后,望远镜还要再用一个月,才能抵达第二拉格朗日点。在此途中,它还要花数百个步骤去把自己的镜子一点点展开,遮阳罩一点点展开,直到巨大的镀金镜子“花朵”,盛放在一片更为巨大的遮阳罩“银叶”上。

坎坷之路,终抵群星。

此刻,韦布望远镜静静漂浮在黑暗寒冷的太空中,它背后是太阳、月亮、和所有人类生活的暗淡蓝点。它未来带回的信息,将推进甚至颠覆人类对宇宙的理解。

以上,就是那张彩色照片背后的一小部分故事。

The Webb Space Telescope Will Rewrite Cosmic History. If It Works. (2021). www.quantamagazine.org/why-nasas-james-webb-space-telescope-matters-so-much-20211203

如何提出好问题?

哈尔·格雷格森. 问题即答案. 北京:中信出版社, 2022.04.

▍假设自己正在犯错

想要做到绝对正确,或者想要让别人认为自己绝对正确=遏制提问。

①提醒自己,错误是有可能出现的。
②乐于接收自己原本没有注意或没有重视的驳斥性证据和其他挑战性信息。
③花更多的时间与持不同观点的人和用他们忽视的事实质疑他们的人相处。

▍进行实地考察

1去远方生活
2 走陌生路线
3 检查舒适度
找到你当前相关活动的基准线:你工作日中有多长时间是在办公室之外度过的?在办公大楼之外?在公司之外?在行业之外?在城市之外?在国家之外?在大洲之外?在你家之外?在社区之外?上一次有人提出让你思考再三,甚至感到不适的问题是什么时候?你上次问别人这样的问题是什么时候?

走出舒适区的好处:惊奇、分心和冲突
*发现新事物和新视角会让你感到惊奇,这种惊奇往往很有启发性。
*分心,从高度集中的状态中抽离会使你转换思考模式,更容易接受那些在你思想边缘徘徊却未被重视的问题。认知心理学家用“额外认知”来解释这一过程,一个经典的例子就是人们可能在洗澡时获得灵感。
*体验意想不到的冲突。冲突会迫使你接受这样一个事实:你看待事物的视角并非唯一存在的视角。

“不适”是一个相对概念。如果你的目标是提出新问题,那么你的体验不能过度不适,否则你的思维将会停滞,并切换成生存模式。

▍进入“接收模式”

①更好地倾听
当别人在会议上表达不着边际的想法时,鼓励对方说下去,“好的,继续。我对此不太有把握,但是请你继续说下去。”

②花更多时间吸收其他形式的信息
重点关注非语言信息,这也是面对面交流的重要组成部分。
积极寻求被动信息:被动信息定义为我们需要的“没有声音、没有清晰结构、没有拥护者或者明确目的”的信息。你不会因为有人认为它很重要,或对它做出了清晰的描述而注意到它。它只是未经筛选的背景信息。它一直都在,但并不引人注目,需要你去寻找它、探索它、体验它。

③清除思维中的噪声(冥想,内观)。
冒着被噪声淹没的风险寻找各种微弱的信号。这就是“内观”的核心思想——更加关注自己生活幕后的事物。
坚持找时间清空自己的大脑,独处,深入思考待解决的问题。

营造可以使创新性思维得以蓬勃发展的背景环境。
然后等待。
某个转瞬即逝的宝贵洞见将会浮现出来。最重要的是,可以在它出现的时候将其识别出来。

▍开展“问题风暴”

第一步:搭建舞台。

邀请2~3位与你在对这一问题的看法、思维模式或世界观方面截然不同的人加入。

召集好伙伴之后,你需要花两分钟时间向大家解释一下问题。不要用自己的既有想法影响他们的思想。只要告诉大家①如果问题得以解决,情况会如何变得更好。②你陷入僵局的原因,也就是为什么这一挑战还没有被解决。

明确两条重要规则。
①请大家仅仅贡献问题。如果有人试图提出解决方案,那么你这个头脑风暴的领导者将会打断他,并且请他回到提问的轨道上。
②不允许使用导入语。无论长短,解释和细节都具有引导作用,而这正是你想避免的。

第二步:生成问题。

设置一个定时器,并让大家用4分钟的时间进行集体头脑风暴,目标是在纸上记下至少15~20个问题。
所有人都不可以批评他人提出的想法。
时间压力会迫使参与者坚持“只提问题”的原则。

你需要写下所有人的问题。记下他们的原话并且请大家监督,因为你有可能下意识地过滤掉自己不喜欢或没明白的问题。
在记录的过程中,你也可以加上自己的问题。这样可能会揭示你分析问题的习惯性模式。

第三步:展开问题。

独自研究记录下来的问题,尤其要注意那些提出了新思路的问题。

下面几个标准可以帮助你进行甄别:
你是否从来没有想到过这个问题,或者别人是否从来没有向你提出过这个问题?
你是不是真的不知道该如何回答这个问题?
这个问题是否会引发积极或消极的情绪变化?
也就是说,你需要对这些问题进行新鲜度测试、诚实测试和情绪测试。

最后,你要专注于探索,追求至少一条你发现的新道路,做一名真相寻求者。
大部分问题可能都平平无奇,但是只要重复的次数足够多,那么伟大问题出现的概率就会大大增加。
建议针对每项挑战至少进行三轮问题风暴活动。这一活动需要的成本几乎为零。

夏天的快乐就是和啾啾汪汪走在路上,忽然扑来一阵潮湿的栀子花或白兰花香气。

去一个学生的科学展做评委,小学生、中学生们自己定和主题相关的研究题目,自己收集资料,然后在一定空间里,做出一个类似博物馆科技馆的“展览区”出来。

当然有些有大人帮忙的痕迹,但是这种情况大部分能看出来:一是小朋友有时候会讲解得驴头不对马嘴,二是提问的时候问到细节,比如“这里写到的是怎么回事呢?”“这个装置具体是怎么做的呢?”就能问出来。

不过现在的小朋友很多都掌握了“即使我不懂,我也能自信地瞎掰”的技能(但还是能听出是在瞎掰)。

Fake it until you make it.

相当厉害,我小时候没这么行。(汪汪感觉可以。)

当然,遇到那种真的热爱、用爱发电的小朋友,就更佩服了。

昨天遇到这么一组,粗看上去平平无奇,做得不算好看,非常直男审美。

他们是以板块漂移为主题,这个主题也不够新奇独特。所以一开始,我对这组的期待不算高。

但是开始演示以后,就看这两个小朋友一会拿出一个机关,一会拿出一个机关。

平平无奇的纸板上弄了几个彩色纸板做的板块。

小朋友们:“这个后面安了磁铁,所以是真的可以动。”

平平无奇的“不同时期的地球陆地样貌”。

小朋友们:“我们在这里用纸张做了轨道,地球们可以跑接力赛,边上还贴了加油,你看,这个地球从寒武纪跑到了奥陶纪,这个从志留纪跑到了石炭纪……”

我伸手试了一下其中一个能跑路的地球。

小朋友们:“评委还是不要摸了,这个很容易掉下来。”

平平无奇的顶上一个纸糊的地球。

小朋友们:“这个其实是个小夜灯,现在也亮着呢……哦场地太亮了你们可能看不到,要凑近一点,用手捂着看。”

平平无奇的底下一个黑箱子。

小朋友们:“这个其实是全息投影。”

打开箱子以后,一个手机在底下,上面放着倒置的透明四角锥。

小朋友们:“评委老师站到我这边,蹲下来看。其实一开始我们是用ipad的,但是来了以后ipad罢工了,现在只好用手机,效果稍微差一点。”

后来问他们问题,两个人踊跃作答,甚至开始讲解边上另一组小朋友的展览。

“他们那个大熊猫的演化,差不多是在这个时期的地球上。”

够了,不要抢别人的台词啊。

评委们的表情be like→你还有什么惊喜是朕不知道的.jpg

读了一本人类学的《如何做田野笔记》,觉得其中的一些技巧,对于平常的非虚构写作也很有用——

「“人类学家就是在晚上记录下当天事情的那种人”(Jackson 1990b:15) 」

▎“尝试-错误-尝试”
通过“尝试-错误-尝试”的方式,来建立一套适合自己的方法,比如——
选择速记工具。
一套自己的符号与缩写系统,快捷+私密。
观察完尽可能及时撰写笔记(当晚就写,或者睡一觉起来第二天早上写,一小时的观察需要额外花费一小时来撰写。)

▎“以写作为目的”的参与

1记下“最初的印象”:
对物理环境的味觉、嗅觉和听觉,以及对所关注的场所和生活在其中的人们所做的观察和得到的感受。这些印象又可以包括对物理场景的描述,诸如大小、空间、声音、颜色、设备、运动;或者是对当地人的描述,如人数、性别、族裔、外貌、衣着、行为、举止和气质。

2关注“核心事件”
自己预料之外的事件
遇到突发事件时,先记录下自己的感受,接着后退一步,带着自己的感受来更好地观察被研究者是如何对这一事件作出反应的。

3 当地人认为“重要的”事件
能够吸引当地人注意的行为、互动或者事件的背后往往隐藏着提示他们内心关切所在的线索。
关注那些对“被研究者”来说意义重大的事件。

4 注意细节
记录言语、姿势和动作

5 可以写自己的总体印象和感受
感受是很重要的启示
未来再将细节连贯成有意义的画卷

6 录音可以用,
但还要观察、聆听语言之外的东西;要进行追问,记下获得的信息。

7 写完笔记后写备忘
分析性的旁注、评论
实际操作问题,方法问题,提出新的阐释
接下来我应该在哪里进行观察?就这个事件我还应该问什么问题?
推进分析进程,同时收集更多的数据

「 像演员那样记住对话和动作,像画家或者摄影师那样观察颜色、形状、材质和空间格局,像诗人那样体味情绪、韵律和语气的起伏;在把生活细节转化成速记的文字时,尽量使用活跃的而不是了无生气的动词,体验性的而非分析性的形容词,逐字逐句记录下来的而非高度概括的对话。」

▎编码
编码=将田野笔记逐行分析和归类。
把田野笔记当作一个数据库,从而重新回顾、体验和检查记录下来的一切。
要从自己的数据中“发现”原创理论,而不是去验证已有的命题。
通过不断分析、比较收集到的数据,提出、完善并扩展出最切合数据的理论

针对田野笔记提出问题——
*当地人究竟在做什么?他们的目标是什么?
*他们到底是如何做这些事情的?他们采用了什么方法或者策略?
*当地人如何谈论、界定和理解他们面前发生的事?
*他们有什么假定?
*我看到眼前发生了什么?通过重读田野笔记,我又有了什么收获?
*我当初为什么要将这一内容写进田野笔记?

▎刻画人物

描写人物的日常生活 > 仅仅描写某人的特点

人物的性格特点不是孤立的个人气质,而是在人物与他人的互动中体现出来的。

▎故事

生活中大部分事情的发展是没有方向可循的。

▎被研究者的意义世界

×将活生生的社会生活归纳成某些变量
×以非此即彼的两分法予以解释
×剥离背景信息的极端状况
×自己所用的概念范畴与当地人认定和使用的概念范畴之间出现偏差
×运用那些现成的、在学科内部被奉为圭臬的理论方法来描述观察到的事物与所处的环境
×忽视、边缘化或者掩盖当地情境下人们对事物或者事件的特定认识

√关注当地人在那些生活片段中是“怎么说和怎么做的”
√当地人在这些日常互动中使用的词句、表达方式以及概念范畴
√当地人相互介绍和问候的方式
√日常提问与回答
√被研究者在日常互动中使用的术语,日常的、通俗的而又富有启发性的用语,形象生动却又朴实自然的术语
√应该意识到人们对于某一事件可能给出多种解释,而且这些解释在研究者看来有可能是“互相矛盾的”。
√人们会随着社会身份、情境、语言的变化而随时调整他们的叙述,因此要写明人们是在什么时间、面对哪些听众、怎样解释
√被研究者如何谈论和理解自己与外界(社会)的联系

(美)埃默森,(美)弗雷兹,(美)肖著. 如何做田野笔记. 上海:上海译文出版社, 2012.04.

搬了个家,因为这边可以贴长文。

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