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华人物理学家张首晟:这9大思维模型可以总结人类的所有学科知识!

 gm63 2018-12-06

世界著名的华人物理学家、美国斯坦福大学教授张首晟曾说,如果世界末日来临,他会带着这信封上几句话上诺亚方舟!这几句话同时也代表了人类自始至今最主要的认知学科领域和社会系统,华工启明星带大家再重温一番:

一、物理:自然界基本常数

作为一个物理学家,我觉得科学真理最重要的是两点,一是能量,二是信息。

对能量最深刻的认识来爱因斯坦,就是E=mc²,如果总结人类最知名的公式,这是首选。大家说物质本身也很重要,但是通过E=mc²,就发现物质和能量是一回事。

对信息的认识,是人类对大自然最重要的认识。怎么描写和衡量信息,也有一个非常奇妙信息熵的公式:S=-p log p。这个公式不如前一个那么知名,但爱因斯坦说过:等到人类的知识往前推进,牛顿力学可能不对,量子力学可能不对,相对论可能也不对,但信息熵的公式是永恒的。

我们今天可能觉得科学万能,但第三个公式告诉我们,科学不是万能的。科学的伟大,在于能够告诉科学的界限在哪儿。这就是量子力学的海森堡测不准原理,科学有一个永远不能跨过的界限,你不可能把一个粒子的位置、重量或者速度,同时精准地测量出来。

哲学上讲的客观世界完全独立于主观世界的存在,是个伪命题。真正能观察到的,是客观和主观之间的结合,由于观察者和被观察的世界相互作用。这是第三个公式的伟大,因为它不只是个科学原理,还是哲学原理:告诉我们客观的世界和主观的世界,不能完全割裂。

二、化学:万物都是由原子构成

人类的文明不只局限于科学,如果用一句话来描写整个世界里,那就是“万物都是由原子构成”。譬如中医讲“气”,这个气本身也是由原子组成的。因为世界上不可能有别的物质产生。不只是地球,整个宇宙的原子,和我们这里的原子完全是一模一样的。

譬如说我们知道太阳上有氦原子,氦原子发出光的那个性质,所谓的光谱和地球上能够观察到的光谱一模一样。整个宇宙世界里,万物都是由原子构成的。这个概念非常伟大,虽然真正对原子的理解,是20世纪初由于量子力学的奠基。

但是两千年以前,原子的概念就被希腊的人提出来了。所以,这是一种思想方法,就是要把世界上万物的复杂性归纳到原子的简单性。我们知道元素周期表特别简单,那么千变万化的世界,归纳到最后就是这100多种元素,这就是思想方法的伟大。

今天做企业,做任何的企业要能赚钱,就是用简单的办法来解决复杂的问题。

三、数学:欧几里的几何定理

如果用数学来描写,最精华的思想是什么?希腊文明的伟大,除了那些公式之外,是把数学思想已经基本奠定了,这就是欧几里得的公理系统。

这么错综复杂的理论体系,它一定要建设在五条不言而喻的公理上面:比如两点可以划一条直线;所有直角都全等……欧几里得把它作为基本的公理,就是第一性原理。再复杂的知识体系,你一定要归纳成最少的几条。

欧几里得的妙处就是出发于那些显而易见的公理,来整理他整个知识的体系。在这种情况下,物理的思想和几何的思想也是统一的思想,把万物归到一个最最简单的原理上。

四、生物:自然选择,适者生存

生物是一个非常复杂的系统,好像很难找规律,但如果整个生物用一句话来描写的话,就是“自然选择,适者生存”。因为周围的环境一直在改变,能够适应环境的生物就能生存,不适应的就会被淘汰,这是进化的最原始动力。

人类社会里的公司也同样是适者生存,竞争非常残酷,但是越是极地环境下生存的公司,就越优秀。

五、政治:人人生来平等

讲起人文的思想,如果用一句话来总结就是“人人生来平等”。这是美国《独立宣言》上的第一句话,基本上模仿了欧几里得的公理系统。国家是一个非常复杂的体系,但也要建在一个基本的原理上。这个原理,一定要是每个公民觉得是不言而喻的一个真理。

美国的宪法200年不变,为什么?它是把科学的基本理念用在治国。这样国家才能真正地牢固,这是人人生来平等,这是一个基本的原理。

六、思想:自由的空气在飘扬

说到办一流的大学,大家都会想到哈佛大学和斯坦福大学这些百年学府。斯坦福大学牛在哪儿?它的校训是“自由的空气在飘扬”。这是一个百年学府成功的前沿思想,就是学术环境一定要有自由,一不要受政治的影响,二不要受功利心的影响。

七、历史:笔胜于剑

整个人类文明几千年的历史,用一句话来描写就是“笔胜于剑”,笔远远比剑来得更重要。

历史上,亚历山大征服了世界。他有两位老师,一位是他的父亲腓力二世,教他怎么用武力征服已知的世界。另一位老师叫亚里士多德,同样教他改变世界,不是用武力,而是知识,真正把人类的知识彻底整合,彻底征服。

所以亚历山大有两个改变世界的志向:一是征服人类已知的世界,他打到阿富汗时痛哭一场,认为再无可以征服之地;二是亚历山大图书馆,他的目标是收集人类所有的书籍。

最后他的帝国,在他过世一年之内就全部崩溃,但他真正给人类文明留下的是亚历山大图书馆,经典云集,也吸引了很多学者汇聚,影响了人类历史。

八、经济:隐形的手

如果讲起经济学,也要有一句话就是亚当斯密所讲的,“市场是一个隐形的手”。这句话的道理大家都明白,但到政府在做事情的时候,往往就有一个无形的手就会变成一个有形的手。

其深意就是,你在用有形的手干预市场的话,很短时间内可能会有些效果,但肯定不能打造百年老店,不可能形成千年思想。

九、智慧:大道至简

刚才这些都是西方人留下的思想,我们中国千年的文明,留下的思想哪一句应该写到信封背面呢?——“大道至简”。

专家并不牛,把大道用简单的话讲出来,让人人都听懂,这才是真正牛的。

千年思想的确最最精华的都是大道至简,你看宇宙美妙在哪儿?E=MC²这样一个公式,能够描写小到原子,大到宇宙。真理的共通点就是“大道至简”。

讲个故事,4的根号等于几?很简单,2和-2,英国理论物理学家、量子力学的奠基者之一狄拉克初中时,就觉得这个回答非常非常奇妙,为什么开根号的时候总是有一个正根,有一个负根?后来他把这个原理推而广之,放到整个宇宙中,就有了后来伟大的科学发现!

那么,他为什么能做出这些伟大的发现?就是他始终没有忘记“大道至简”,所以后来狄拉克得到了诺贝尔奖。

华工启明星认为,最复杂奥秘的事物一定也是最简单的,而同时那些看上去很简单的事物其实都蕴藏着宇宙中最奥秘的精髓和真理!

附华人物理学家张首晟简介:

美国籍华裔物理学家,祖籍江苏高邮,美国文理科学院院士、中国科学院外籍院士。1978年考入复旦大学,现任斯坦福大学终身教授。主要贡献包括对拓扑绝缘体、量子自旋霍尔效应、自旋电子学、高温超导等领域的研究。2010年9月1日,张首晟获“欧洲物理奖”。2016年上榜“2016年度中国留学人员创新创业50人榜单”。2017年7月21日,张首晟团队发现天使粒子,这是继“上帝”粒子、中微子、引力子之后量子物理的又一里程碑发现,震动世界。

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