从“学渣”到博士：他用魔术打开了科学的大门

2025 年 9 月 1 日，清华大学科学博物馆研究专员杨智明在 2025 科普中国说“开学第一课——探索吧，少年！”带来演讲《好奇心引路，推开科学之门》。

以下为杨智明的演讲节选：

大家好，我叫杨智明，是清华大学科学博物馆的研究专员，同时也是一名魔术师。

或许有人会好奇，在“科学第一课”的活动中，为何会有一位魔术师来讲解科学？其实，这正是我今天想和大家探讨的话题——科学，就是最精彩的魔术。

为什么这么说？不妨先听听我的故事。

PART1 课堂上的“学渣”VS魔术圈的“天才”

初一、初二时，我是妥妥的“学渣”，课本知识对我而言如同天书，ABCD象限、化学反应方程式、物理公式只要映入眼帘，就让我头疼不已。但在魔术领域，我却被圈内人视作“天才”——我能在教室里让硬币凭空消失，让纸牌跟着节奏“跳舞”，甚至能把同学的书包变没。

那时的我，仿佛活在两个完全割裂的世界：一个是课堂上茫然无措、跟不上进度的“我”；另一个是在魔术世界里备受瞩目、掌控奇迹的“我”。我曾以为，这两个“我”永远不会有交集，直到初三那节改变我命运的物理课。

PART2 一节物理课的觉醒：原来科学才是“顶级魔术配方”

当时的物理老师给我们展示了一个“魔术”：他拿出一个普通的钥匙环和一根项链，让我们反复检查——环子没有缺口，链子没有机关。随后，他将环子在肩膀上摩擦三下，套进链子，倒数“3、2、1”，钥匙环竟直接“穿越”进了项链里。

后来的我，已经知道它背后的原理——惯性与动量守恒：

环子下落时，老师用拇指先松开环子的一侧，让环子倾斜着翻滚下落；由于惯性，链子会保持初始的静止状态，环子在链子里翻滚一圈后，自然就套在了一起。大家在家也可以尝试——找一个钥匙环和一根项链，就能复刻这个“科学魔术”。

那一刻我突然顿悟：既然力学能创造这样的奇迹，那课本里的光学、电磁学、化学、数学，会不会是更厉害、更底层的“魔术配方”？原来，物理老师不是普通的老师，而是比我更顶尖的“魔术大师”；科学课本也不是枯燥的读物，而是他的“魔法秘籍”，更是这个世界的“魔法秘籍”。

从那天起，我把对魔术的狂热彻底转移到了课本上：

- 光学反射定律，成了我理解“物体消失又重现”的关键，我非要把它研究透彻；

- 化学方程式，变成了“不同材料混合创造神奇效果”的秘诀，我总想做出更酷炫的反应；

- 电磁感应定律，更是让我知道了“胡迪尼盒”的原理，甚至萌生了研发更酷道具的想法。

基础差没关系，我用背魔术步骤的方法死磕公式，用琢磨魔术道具的劲头研究实验器材，用准备魔术表演的细心对待每一道题。老师和同学们都很惊讶，觉得我像“变了个人”，但只有我知道，我只是找到了属于自己的“学习心法”。

神奇的是，曾经让我头疼的分数，开始像被施了魔法一样稳步上涨。初三毕业时，我从坐在教室最后一排的“差生”，变成了学校的“进步之星”，数学、物理、化学更是成了我最有信心“展示”的科目。

PART3 用科学魔术传递热爱

怀着对科学的热爱，这些年我创作了《魔幻科学》系列书籍，里面收录了许多有趣的科学魔术。今天，我也想和现场的同学一起，体验其中一个——

首先，请大家在脑海里想一个两位数（比如23、35、58、99都可以）。接下来完成三个步骤：

1. 把这个两位数的个位和十位相加（比如23就是2+3=5，64就是6+4=10）；

2. 用最初想的两位数，减去这个“个位与十位的和”（比如23-5=18，64-10=54）；

3. 从提前准备的图片里，找到计算结果对应的符号，把它记在心里。

现在，我可以大胆猜测——你们记住的符号，一定是六角星！

这个魔术的秘密，其实是数学加减规律：任意一个两位数减去它个位与十位的和，结果一定是9的倍数。我提前在所有9的倍数对应的位置标上了六角星，所以无论大家选哪个数，最终都会指向它。

进入大学，真正走上科研道路后，我才发现初中物理课上的“魔术”只是冰山一角。魔术是人类制造巧妙幻觉的艺术，而科学探索的，是世界运行最底层、最无法“作弊”的“真实魔法”。

读博期间，我研究的“魔术”不再是手心的硬币消失，而是纳米尺度下原子的排列与重组；不再是宏观世界的物理特性，而是微观世界中力学性能的精确调控；不再是舞台道具的机械性能，而是服务于国家建设的材料钻研与设计。

接下来，我想给大家展示一个材料学实验室的研究课题——“神奇的沙子”，它看起来就像一场魔术：

1. 第一步：让清水变黑

先在一缸透明的清水中加入鞣酸，再加入绿矾（学名七水硫酸亚铁），倒数5秒后，水会慢慢变成黑色。这是因为鞣酸和绿矾发生了化学反应，生成了不稳定的鞣酸亚铁；鞣酸亚铁容易被空气氧化成三价铁离子，而三价铁离子在水中会呈现黑色。

2. 第二步：分离混合的彩沙

往黑水中加入绿、红、黄三种颜色的沙子，搅拌均匀后，看似不可能将它们分开——但借助科学方法，我们能依次把绿色、红色、黄色的沙子单独分离出来。

3. 第三步：让黑水变清，揭秘沙子的秘密

往黑水中加入具有强还原性的草酸，倒数10秒后，水会重新变回清澈。此时我们会发现：沙子在水中团聚成一团，无论怎么搅拌都不会散开，捞出来后还是干燥的。

这背后的原理，是疏水材料的作用：我在沙子表面涂了一层特殊的疏水材料，所以沙子进入水中后不会被润湿，还会团聚在一起。

其实，疏水材料在自然界中很常见：莲花叶子表面有疏水材料，所以“出淤泥而不染”，水会在叶子表面聚成小水滴；蝴蝶翅膀、昆虫外壳、水黾的腿上，也都有类似的结构。20年前《哆啦A梦》里“防水喷雾”的童话场景，如今早已走进现实——手机贴膜、汽车玻璃、雨伞上会用到疏水材料；轮船用它减少航行阻力；管道用它提高防腐蚀性能。这些看似“魔幻”的应用，都源于最新的材料学原理。

PART4 科学：比魔术更伟大的“揭秘者”与“预言家”

作为魔术师，我知道每个奇迹背后都有精心设计的秘密、手法和科学原理（比如杠杆、光学、化学、心理学等）。观众享受暂时被“欺骗”的乐趣，但当秘密揭晓时，那句“原来如此”的顿悟，才是最珍贵的。

科学也是如此，它从不隐瞒真相，反而主动邀请所有人参与“解密”——它本身就是终极的“揭秘者”：

- 当我们通过望远镜看到黑洞吞噬星光，当我们理解疫苗如何训练免疫系统，当我们用粒子对撞机寻找宇宙起源的碎片，这就是“宇宙魔术”的揭秘时刻；

- 魔术师的道具有限，奇迹只存在于舞台，但科学能让人类飞上蓝天、潜入深海、看清病毒的模样，这些曾经的“不可能”，如今都是科学家的日常工作。

更重要的是，魔术的预言多是噱头，而科学能“预测未来”，它能把日食时间精确到秒，能预测飓风路径以拯救生命，能通过导航告诉我们几点到家，能预见气候变化的风险。

现在生活中，总有一些伪科学骗局——天花乱坠的虚假广告、耸人听闻的阴谋论、披着科学外衣的“神药”和玄学。它们像精心编排的魔术，骗走人们的金钱、健康甚至生命。

作为曾经的“奇迹制造者”，我比普通人更清楚这些骗局的运作逻辑。要识破它们，不仅需要科学知识，更需要“科学思维”——它就像我们手中的“照妖镜”，教我们质疑、寻找证据、验证真伪、理性思考。

比如街头“江湖术士”声称“不开口就能算出你的姓氏”，其实用到的是数学原理：他们用6张卡片，通过二进制形成2^6=64种组合，涵盖百家姓中大部分姓氏，再通过含有观众姓氏的卡片推测结果。只要用科学思维拆解，这些“神奇”就会不攻自破。

或许有人觉得，科学很遥远、很难，需要高智商。但我想说，这是错的。科学的核心不是智商，而是好奇心和提问的勇气。学好科学，不需要有多聪明，只需要保持孩子般的好奇，敢于问“为什么”。

魔术的掌声是即时的，但科学的“魔术”，能创造疫苗拯救亿万生命，能点亮黑暗带来光明，能跨越时空连接你我——这才是真正推动人类前进的动力。

科学这场最伟大的“魔术秀”，从不拒绝任何一位渴望揭秘的观众。而你，完全可以成为下一个拿起“魔法杖”，去探索、去创造、甚至去改变世界的“魔法师”。