请关注科普工作“灯下黑”
2022-07-02 11:29阅读：
随着科学技术的不断进步和综合国力的不断增强，科普展品的研制能力有了明显的提升，科普形式和手段也得到了长足发展。
但是，科普工作的新模式、新手段，在带给我们新的生机活力的同时，也带来了新的挑战。我们在忙于创新展品、开拓科普新领域时，出现了“漏洞”。
展品是科技馆对公众传播科学知识的“特殊语言”。展品的优劣直接影响着科技馆的展教效果。如果展品在科学概念上出现缺陷，则会对公众造成误导。如果这一缺陷不能得到及时纠正，而被反复模仿、复制到地方科技馆、流动科技馆、大篷车以及自媒体的小视频等项目中，则会谬种流传，贻害四方。这种情况显然有违科普的初衷。
互联网以其高效、便捷的特点迅速成为科学传播的有力工具。数字化技术快速发展又为科学传播插上了腾飞的翅膀。“科普中国”、“科普博览”、“中国数字科技馆”等一批优秀的专业科普网站应运而生，有力地促进了科普事业的发展。不少地方或民间的科普机构也利用网络平台，推出一些科学知识的小视频或图文并茂的短文。其中有些还被腾讯、优酷等大型视频网站收集推广。这是一件很好的事情。
但是，如果某个作品对某个科学概念的解释出现偏差，而且这个带有缺陷的作品来自专业的科普网站，它就会被其他大型网站一次次反复推广，这无疑起到了一个“放大镜”的作用。这个带有偏差的科学概念会以几何级数的速度迅速扩散到各个角落，贻误众生。更可怕的，是我们对这个有缺陷的作品熟视无睹，无人过问，任由它堂而皇之地挂在那里长时间岿然不动。
这是科普工作的“灯下黑”区域，或者称为“盲区”。我们不应该对这种情况无动于衷。
案例一：展品中的“双胞胎”——“热辐射风车”和“光压风车”
物理学中有两个风马牛不相及的概念：“热辐射”和“光压”。
由于光和热形影不离，人们常常把它们搞混。
甚至物理学家也不例外（见“真伪“光压风车”之辨析
”一文，作者：中国科技馆潘伟）。
目前，这种混乱甚至经常发生在中学的物理课上、实验室里，互联网上。以下是几张百度搜索的截图（图1、图2）。
图1
图2
上图是爱采购网一家店铺的商品展示，“光压风车”成为展品名称。
图3
上面这个截图（图3）源自百度文库，属于文不对题，标题是“光压风车”，正文是解释“热辐射”。
还有下面这个视频（图4），也是文不对题。
图4
显然，有些科普网站已经把“光压风车”与“热辐射风车”在名称上混为一谈了。
图5
图5中这个小朋友可能是“小志愿者”，正在向观众解释展品原理，他的话说明他已经把光压与热辐射概念混为一谈，而不仅仅是名称。
案例二：一件带有先天缺陷的展品——混沌摆
不少科技馆有“混沌摆”这个展品。它是模仿国外科技馆同一展品制作的。它的目的显然是向公众介绍混沌现象。
混沌现象宏观上看起来是无序的，但微观上是有序的，其运动规律可以用非线性方程描述。非线性方程的解，对初始值十分敏感。初始值有一点偏差，其解的偏差就会随时间呈指数增加；这种对初始条件的极端敏感性，是混沌系统的一个重要特征。我们向公众介绍混沌现象时，应该突出这一特点。
“混沌摆”存在的问题：
目前见到的“混沌摆”展品，一般由一个主摆和1—3个副摆组成。操作时（图6），观众用手轻轻旋转手柄到某一位置时放手，观察主、副摆的运动情况。
图6
几个不同来源的混沌摆操作要求
质疑1：观众来到这个展品时，并不了解混沌现象，也不知道“混沌摆”是干什么的。在一无所知的情况下，要求观众看摆的运动情况，眼花缭乱的摆动得到的印象只能是茫然无措一片空白。这种情况下要求观众去“预测”摆的运动，是否强人所难？这样的操作之后，观众能了解“混沌现象”吗？
质疑2：如果要求观众要连续做两次实验，根据两次的观察结果进行预测。而观众
第一次把主摆放在12点位置，第二次把主摆放在9点位置，两次的结果肯定不同。观众会根据以往知识认为，由于初始条件明显不同，所以结果也应该不同。观众的结论是我们预期的效果吗？
如果要求观众两次都把主摆放在12点位置，结果却明显不同，观众就会感到奇怪，出于好奇，他会再做一次。如果第三次仍然从12点位置开始，结果却与前两次完全不同，他就会想，这是为什么？而这正是我们希望的效果。
这时我们通过说明牌或讲解员告诉观众，你认为三次实验的初始条件是相同的，实际上不可能绝对相同，每次之间都会有微小的差异。正是初始条件这个微小的变化，造成了结果的巨大差异。你再做多少次，每次的结果都会不同。这种现象就是混沌。
因此，展品的关键是让观众每次都从同一位置开始放摆。这样观众会对“每次的初始条件都相同”有起码的信心。做到这点其实不难，只要在玻璃护板上适当位置刻一条明显痕迹作为《参考线》。要求观众每次都把主摆转到这个位置再放手。
混沌概念的关键是在“初始条件”“微小变化”上。首先应该把观众的注意力引导到“初始条件”上来。其次应该把“微小变化”这点强调到位。“微小”，小到什么程度？就是让观众自认为每次的初始条件相同。实际上，由于手的触觉误差、眼的视觉误差，每次初始条件都会有人所感觉不到的“微小变化”。
质疑3：由于副摆很长时间不能停下来，观众等不及，便开始第二次实验，连他自己也吃不准两次实验的初始位置是否一致，结果很容易造成错觉，以为本来初始条件就不相同，所以运动情况也不一样。因此，应着力解决刹车机构问题，使每次实验后，三个副摆能够在观众控制下很快停下来，以便观众重复上一次的初始条件，进行下一次实验。尽管同时刹住几个副摆很难，这个问题必须解决。
质疑4：要让观众看清每次实验结果，以便他们进行比较和总结。即使只有一个主摆、一个副摆，想要观众能够记住每次的运动状况，并与下次进行比较，也是强人所难，绝大多数人没有这种能力。因此，应该采取一些辅助手段，帮助观众记录并方便地进行比较。
问题的严重性
目前所见到的混沌摆展品（图7）
，包括部分国外同一展品，都没有这条参考线。于是观众随意转动把手，两次位置差别很大，观众会得出这样的结论：初始条件本来就不同，结果也应该不同。这完全不是展品要表达的“混沌现象”的含义。甚至使观众把“决定性现”与“混沌现象”混为一谈，从而造成误导。
图7
国内几个科技馆的《混沌摆》展品
对“混沌摆”的改进建议
1、在玻璃护板上必须增加一条“起始线”，并在操作说明牌上明确要求观众连续做两次实验。观察并比较两次实验中摆的运动情况是否相同。
2、副摆尽量少。副摆过多，或过于复杂，对观众理解“混沌现象”没有任何帮助，而且会分散观众注意力。材料尽量轻，便于观众扭动（这是一个费力杠杆）。
3、
垂直摆平面放置一台数码相机，每次实验开始1秒后拍一张照片（观众放手开始计时），并在大屏幕上显示出来。如果做了三次，屏幕上就有三张照片。这样，观众就可以比较三次实验的同一瞬间不同结果。或者在副摆自由端安装一个LED灯，用摄像机记录它的轨迹并进行比较。
4、关于刹车问题，这是科技馆特殊环境的特殊要求。南沙科学馆的混沌摆（图8），虽然有些简陋，但是，它的摆杆很轻且没有护罩，观众可以用手指很方便地让它停下来。更好的办法有待集思广益。
图8
南沙科学馆的《混沌摆》展品
现在还有一种演示混沌现象的展品《混沌水车》（图9）。有些厂家已经把它做成了教学仪器出售。
图9 混沌水车
混沌水车演示一种混沌现象没有问题。但是，要使观众在短时间内基本了解混沌现象的概念，混沌水车效果远不如混沌摆。
国内的“混沌摆”是国外引进而来。在经验不足、时间紧迫的情况下，“拿来主义”不失为上策。但是，“拿来”的过程是“移植”，绝不是“克隆”。移植过程实际上也是一个创新过程。现有展品（包括国外科技馆的展品）不一定没有缺陷，尽管它的创意是好的，在表达方式、展品结构、材料使用等方面，都有应该改进的地方，在引进时应该加以解决。
目前展示混沌现象的展品已经衍生出许多不同类型，但是共同的缺陷都是一个，观众看得眼花缭乱，却对混沌现象一无所知。展品创新首先表现在它能够让公众在很短时间里对一个科学原理或者科学概念有一个大致了解。目前就《混沌摆》这个展品来说，创新中出现重视新形式、新结构，力争“独一无二”的趋势，而对如何准确描述混沌现象缺乏认真研究。这种现象反映出展品设计中的一种浮躁情绪，值得警惕。
案例三：张冠李戴的小视频
这个视频是解释“反重力镜”的原理（图10）。
图10
但是，它使用的原理图（图11）却无法解释人为什么能“飞起来”。这个图是网上光学学习资料中的插图，它是解释两面相互垂直的镜子为什么能出现三个像。它可以解释科技馆另外一个名为“多像镜”的展品原理。放在这里，会把观众弄得一头雾水，看完视频依然不知道人为什么会“飞起来”。
图11
“反重力镜”展品的光路图应该如图12所示。黑色圆圈代表参与游戏的观众，S代表他在镜前的脚，S1、S2、S3分别为他在镜中的像。
图12
这是典型的“张冠李戴”，居然被评为“优秀科普视频”并原封不动地在网上已留存至少三年有余。
下面这个解释同样文不对题（图13）。这个展品展示的是人在镜子里“飘浮”起来，好像违反了物理规律，不是“跳起来”。解说词要紧扣展品的重点，物与像关于镜面对称，这是平面镜反射规律，但不能解释“反重力”现象。效果图本身也存在严重缺陷，由于缺少一条两面镜子的竖直交线，镜面亮暗处理失当，看起来怪怪的。
图13
案例四：画蛇添足
下图是科技馆展品“隐身术”的介绍（图14、图15）。
图14
图15
这个展品就是利用了平面镜反射原理，包括台前观众看到的结果也是平面镜反射造成的。其光路图和原理示意图如下（图16）。
图16
上图，左边墙上的K区和地面上的L区被平面镜成像到左边镜子后面；右边墙上的F区和地面上的E区被平面镜成像到右边镜子后面。观众看到的是完整的墙和完整的地面。实际上，在两面镜子后面围出了一个方形空间（虚线部分）。效果如图17所示。
