几周前一个朋友给我打了电话， 跟我说了个坏消息。 她的手机掉进了厕所。 这里有人经历过吗？ （笑声） 这肯定不是好事了。 我没有详细问事情经过， 也没问她是怎么把手机弄出来的。 我们就单说这是件坏事吧。 她不知所措，因为和我们许多人一样， 手机也是她生活中 使用频率最高、最重要的工具之一， 但是，她不知道怎么把手机修好， 因为手机完全是一个神秘的黑匣子。 大家想想：你们会怎么做？ 你对自己手机的运作原理了解多少？ 你愿意检验或修理什么？ 对于大多数人来说， 答案是，一窍不通。 事实上，一项调查发现， 我国大约 80% 的智能手机用户 从未更换过手机电池， 25% 的用户甚至不知道 手机是可以更换电池。 我是一名实验物理学家， 所以我带来了这些玩意。 我的主攻方向是 制造新型纳米级电子设备， 研究它们基本的量子机械性质。 但连我也不知道如果手机坏了的话， 该从何开始检验手机的各个部件。 手机只是我们所依赖的众多设备之一， 但我们不会检验、拆解手机， 甚至不能完全理解它。 汽车、电子设备、甚至是玩具， 现在都变得很复杂、很高级， 我们都不敢打开修理它们。 那么问题来了： 我们和我们所使用的科技是脱节的。 我们对于这些最依赖的设备完全陌生， 这让我们觉得无助和空虚。 事实上，不出所料地， 一项研究发现 如今我们对于科技的恐惧 大于我们对死亡的恐惧。 （笑声） 但我认为我们可以 通过做更多动手实验， 和我们的设备重新建立联系， 从某种意义上 让它们重新变得人性化。 为什么呢？ 因为实验是检验假设、 证明事实的一个过程。 这是我们运用感官、 运用双手 去连接世界、 理解世界如何运行的方式。 这就是我们缺失的联系。 我给大家举个例子。 这是我近期做的一个实验， 用来理解触摸屏的工作原理。 只不过是两块金属板， 我可以用电池给其中一块板通电。 好了。 我可以用这个电压计测量电荷分离。 我先确保这个在正常运行。 当我在这两块板附近挥手的时候， 你们能看见电压变化， 就像触摸屏会对我的手作出反应一样。 但是我的手有什么特别的？ 我需要做更多的实验。 比如，我可以拿一块木头 触碰其中一块板， 可以看见没什么变化。 但是，如果我拿一块金属去碰这块板， 那么电压就会大幅度变化。 于是我可以进一步做实验， 看看木头和金属之间有什么差异， 我应该会发现木头是不导电的， 但金属和我的手一样可以导电。 我一步步构建了我的理解， 现在我就明白了 为什么戴着手套没法用触摸屏， 因为手套是不导电的。 但是我也破解了 这项技术背后的某些秘密， 并建立了我的能动性， 我与设备基本原理的 个人输入与互动。 但实验比拆开物品更进一步， 实验是进行检验， 并在动手时运用批判性思维。 无论我是在测试触摸屏的原理， 还是在测量不同材料的导电性， 甚至只是在用手感觉 不同厚度材料的易碎程度， 其实都无关紧要。 在各种例子中，我都在掌控并理解 我使用的物品的基本原理。 这背后还有研究的支持。 首先，我在用手， 这似乎能够改善健康。 我也在进行动手学习， 这能够增进理解与记忆， 甚至能激活大脑中更多区域。 因此，通过实验进行的动手思考 能够让我们的理解， 甚至让我们的活力， 同我们的物质世界， 以及我们使用的物品联系起来。 在网上查阅信息 并没有这样的效果。 对于我来说，对实验的注重 也关乎私人经历。 我并不是做着实验长大的。 我不知道物理学家是做什么的。 我记得姐姐有一套化学实验器材， 我一直想要使用， 但她从来不给我碰它。 我觉得在精神层面上与世界脱节， 但我不知道为什么。 事实上，在我九岁的时候， 我祖母说我是一个“唯我论者”， 我还得去查这个词的意思。 它的意思是， 你认为你自己才是唯一的存在。 当时我觉得备受冒犯， 因为谁家的祖母 会这么称呼孙女啊？ （笑声） 但我认为她的说法是对的。 直到数年后， 当我在大学里攻读基础物理时， 我才获得了某个启示： 世界， 至少是物质世界， 是能被检验并理解的， 这时我才开始对世界的运作方式 以及我在其中的位置 有了完全不同的感受。 后来，当我通过研究 进行自己的检验和理解， 我和世界的连接才变得完整。 我知道并不是每个人 都是一名实验物理学家， 但我认为每个人都可以 多做些动手实验。 其实我觉得我们—— 让我再举一个例子。 最近我在辅导一些中学生， 帮助他们学习磁学， 我给了他们一个磁性画板， 让他们进行拆解。 大家还记得这个东西吧？ 刚开始，没有人愿意碰它。 他们接受过太久的 “不要弄坏东西”的教导， 让他们早已习惯了 被动地使用物品。 但我开始问他们问题。 它的工作原理是什么？ 哪些部位是有磁性的？ 你能建立假设并进行检验吗？ 但他们还是不愿意把画板拆开。 他们其实想把画板拿回家。 直到一个小孩终于把画板剪开， 在里面发现了很有意思的东西。 我们可以在这里一起试试。 这种画板挺容易拆开的。 这里面有一个磁铁， 我只需把这个剪开。 再剪一下，把它掰开。 当我这么做的时候—— 不知道大家能不能看见， 但这里面——就在这里， 有一些粘稠的白色物质。 现在我手指上沾了一些。 当我在上面拖动笔时， 可以看见上面牵连的这些纤维。 孩子们看见了之后， 此时他们的状态就是， “太厉害了！” 他们变得很兴奋。 他们全都开始撕开画板， 一边拆一边喊出他们发现的东西， 这些磁性纤维如何粘在磁性笔上， 这就是磁性笔的写字原理； 或者是那些粘稠的白色物质 如何让颗粒分离让人们可以写字。 当他们离开教室时， 两个孩子转身对我说， “我们好喜欢这节课。 我和她这周末要回家做更多实验。” （笑声） 我懂的，家长们会感到担忧， 但这是件好事！ 实验是好事，事实上我觉得 它让人心满意足， 我希望实验能丰富他们的生活。 因为即使是最基本的磁铁， 我们也能在家里用它进行实验。 它很简单，同时也很复杂。 比如说，你可以问自己， 同样的材料为何既能吸引也能排斥？ 比如，如果我拿着磁铁， 如果我能让一块磁铁 旋转另一块磁铁，能有什么用处？ 或者说这边的纸币， 我可以拿着磁铁， 大家可以看到， 磁铁能把纸币吸起来。 这里面藏着磁性墨水， 可以防止伪造假钞。 又比如说，这里有一些 捏碎了的麦麸麦片。 它也是磁性的。对吧？ 里面含有铁。 （笑声） 这对你的健康很有益处，对吧？ 现在再来看另一个实验。 这个东西没有磁性。 我没法用磁铁把它吸起来。 但我现在要给它降温。 同样的东西，但是冷却了， 而当它冷却之后， 把它放在磁铁上时， 就—— （掌声） 非常神奇。 它没有磁性， 但不知怎的它能和磁铁相互作用。 很明显，想要理解这个现象 需要进行更多实验。 事实上，我的大部分科研生涯 都在研究它。 它叫做“超导体”。 超导体是非常复杂的概念， 但简单的实验 也能让我们更好地与世界连接。 现在如果我告诉你， 闪存的工作原理是旋转小型磁铁， 那么你就能想象出来。 刚才大家已经见识过了。 或者，如果我说磁共振成像仪器 是运用磁铁旋转你体内的磁性粒子， 大家也已经见识过了。 你已经与科技互动， 并理解这些设备的科学基础。 我知道我们很难将更多事情 加入到生活里， 尤其是实验。 但我觉得这是一场值得尝试的挑战。 思考某件物品的工作原理， 然后把它拆开进行检验。 操控某件物品， 向自己证明某条物理原则。 让人回归科技之中。 你会对你能建立的联系感到惊喜。 谢谢。 （掌声）