追溯宇宙的历史需要多少个原子？

在 《宇宙计时器》一书中，天文学教授大卫·赫尔方德（David Helfand）借助原子重建了宇宙的历史——回到138亿年前的第一个微秒。他展示了如何通过使用探测器和反应堆、显微镜和望远镜来回答诸如此类的问题：中世纪插图祈祷书是真实的还是伪造的？在人类出现之前，地球的气候是什么样的？找出恐龙灭亡的罪魁祸首的线索在哪里？我们的星球和太阳系是什么时候形成的？

赫尔凡德在哥伦比亚大学任教46年，其中一半时间担任天文学系主任，他与 《哥伦比亚新闻》讨论了这本书，以及他对如何克服被科学吓倒的建议，他最近读的书，以及他目前的项目。

你为什么现在写这本书？

我终于明白了。大约 30 年前，我偶然看到几篇关于检测艺术品伪造的不相关文章，描绘了玉米种植从墨西哥中部高地到新英格兰的传播，以及 400,000 年前地球气候的重建——所有这些都涉及对原子核的巧妙法医使用。这启发了我设计一门关于如何使用原子来重建历史的课程。我断断续续地教了这门课很多年，我继续收集原子侦探工作的有趣例子，但我终于在去年夏天坐下来写了这本书。

这本书是给非科学家和科学家的吗？

作为我特有的自我，我不确定我是否能接受这个问题的前提。每个 5 岁的孩子都是科学家——他们坚持不懈地提出有关自然世界的问题，并对自然世界进行实验。不知何故，我们的教育体系和更大的文化使人们在上大学时相信，人类分为两个亚种：科学家和非科学家。几十年来，我一直在努力试图推翻这个概念，尽管收效甚微。

暂时搁置我对这个问题的反对意见，这本书是为非科学家写的。它假定没有任何关于原子的先验知识。这本书确实使用了数字（例如，制造罂粟种子需要1500万亿个原子），但给出了有用的类比来可视化这些数字（例如，如果这些原子是弹珠，它们将填满一个25层楼高的仓库，相当于纽约州的大小）。

对于有兴趣学习更多科学知识的学生（或任何人），无论是天文学、生物学还是海洋学，但又被所有行话和专业知识吓倒的学生（或任何人），您有什么建议？

读我的书（以及其他类似的书）！专业期刊文章确实充满了行话，需要专业知识——它们被设计为致力于一个领域的科学家与同一领域的同事交谈的有效方式;其他领域的科学家甚至不太容易获得此类文章。

但这并不是科学家沟通的唯一方式。他们发表公开演讲，为普通观众撰写文章和书籍，制作You Tube视频，并与科学博物馆合作。科学是人类最伟大的智力成就，在一个技术饱和的世界中，科学的方法和成果必须得到广泛分享。

你最近读了什么推荐书，为什么？

一反常态的是，我最近有时间读了几本书。第一本是华莱士·斯蒂格纳（Wallace Stegner）的 《大岩糖山》（Big Rock Candy Mountain ），他是我最喜欢的美国作家（以我的拙见，他被严重低估了）。同时，他对人类的状况既有深刻的洞察力，又有慷慨的同情心。第二本书是迈克尔·翁达杰（Michael Ondaatje）的《 猫的餐桌》（The Cat’s Table），这是一个精彩的半自传体故事，讲述了一个10岁男孩独自一人从斯里兰卡到英国的预科学校的船上的故事——超凡脱俗的写作。

然后是阿莫尔·托尔斯（Amor Towles）的 《莫斯科的绅士 》，在前几页之后，我认为它太拱门了，但它演变成一个迷人的故事，由奇妙的人物组成。有一天，两个不同的人在两架飞机上注意到我正在读的东西，并说“好书”。我还发现，托尔斯在书的封皮上说，他的第一部小说（《文明规则》——在我的名单上排在第二位）的成功使他能够奢侈地从投资银行退休——这也许是文学史上第一次发生职业转变。

我还读了蒂姆·帕尔默（Tim Palmer）的 《怀疑的首要地位》（The Primacy of Doubt ）——这本书很沉重，但有一些有趣的推测，将混沌理论与气候预测、量子力学、地缘政治不稳定、流行病和人类意识联系起来。

你的阅读清单上的下一个是什么？

除了 《文明规则》之外，我接下来的一本书是菲利普·基彻（Philip Kitcher）的《 论 约翰·斯图尔特·穆勒》（On John Stuart Mill），这是哥伦比亚大学出版社（Columbia University Press）出版的核心课程系列中的第一部。我有一个幻想，在我从哥伦比亚大学退休的前一天（或者也许在我退休之后），我会教当代文明，我认为菲利普对我来说是一个很好的第一位导师。

今年秋天你教什么？

一门名为“天体物理学前沿”的课程，旨在向我们来自 CC、SEAS、GS 和 Barnard 的本科生介绍我们学科的热门话题。我们展示了哥伦比亚大学正在进行的许多研究，以说明他们可能参与的工作类型。我还将在《科学前沿》杂志上发表演讲，我很高兴地说，今年将庆祝其成立20周年，作为核心的一部分。

你现在在做什么？

我刚刚开始写我的下一本书，《彩虹 下的某个地方 》（向音乐教授沃尔特·弗里施道歉，今年夏天我也读了他关于 《彩虹之上 》的书，想想看）。这是对电磁辐射海洋的探索，我们都沉浸在其中，为此我们有探测器（我们的眼睛），可以感应宇宙发送给我们的 60 个八度音阶中的一个。从加热昨天的披萨，到使用手机，到寻找隐藏在丛林中的玛雅城市，到医学成像，再到生物学、地质学、物理学的惊人应用，当然还有宇宙发送给我们的波浪交响乐，这一切都只是不同波长的“光”。我打算揭开我们眼睛强加的狭窄面纱。

在科学上，我和我的同事弗里茨·帕雷尔斯（Frits Paerels）仍在研究46年前我到达哥伦巴时正在研究的一个问题——试图了解宇宙中最致密的物质：中子星的核心。如果我们能同时测量一颗恒星的质量和直径，那么我们对原子核的结构 和 大爆炸的第一个微秒都会有一个非常有趣的约束。我们非常接近，但我不确定我们是否会成功——像往常一样， 我们需要更多的数据！