悼念—张首晟:回顾人类最伟大的9个思维模型

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悼念—张首晟:回顾人类最伟大的9个思维模型

12月6日消息,著名科学家、斯坦福大学物理系、电子工程系和应用物理系终身教授张首晟于12月1日去世,年仅55岁。

2017年7月21日,张首晟团队发现天使粒子(马约拉那费米子),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。

张首晟:人类最伟大的9个思维模型
张首晟:人类最伟大的9个思维模型

生平成就,2010年获欧洲物理奖,2012年获美国凝集态物理最高奖奥利弗巴克利奖,2012年获得狄拉克奖,2014年获美国富兰克林奖……被称为最接近诺贝尔物理学奖的华裔物理学家。

张首晟还是杨振宁的弟子。1983年,张首晟赴美国纽约州立大学石溪分校,师从著名物理学家杨振宁教授攻读博士学位。

张首晟
张首晟教授

2014年、2016年,张首晟都是呼声最高的诺奖候选人之一。导师杨振宁称:“对他来说,获得诺贝尔奖只是时间问题。”

谈及恩师,张首晟说:“他教导我,像其他任何事情一样,科学利用简单来达到美丽的最终状态。在诗歌中,我们用最简单的词来表达我们复杂的情感和深刻的思想,在理论物理学中,我们使用最简单的方程来形容世界从最小的原子到浩瀚的宇宙。在这个意义上,科学与艺术有着相同的美学愿望,而这正是杨教授告诉我的。”

一年前,他在混沌大学分享了人类历史上最伟大的九个思维模型。至今,仍然是我觉得最有价值的一次分享。

人类最伟大的9个思维模型
人类最伟大的9个思维模型

以下是全文:

我想以一个问题开始:假设世界末日到了,诺亚方舟上只能够携带一对动物和一个信封,信封背面,你可以总结所有人类知识,那你们会写下什么?我分享下我会写下什么,这堂课将环绕这些谜底:

01自然界基本常数

作为一个物理学家,我觉得人类文明最高的建树还是科学真理。

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。

这个公式不像E=mc²那么知名,但爱因斯坦说过一句话: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。

我们这个时代,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,和它的重量,或者它的速度,同时精准地测量出来。

哲学上讲,客观世界完全独立于主观世界的存在,但是这是个伪命题,并不是真正存在的。

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,我们不可能无穷精准地把客观世界了解清楚。

这是第三个公式的伟大,因为它不只是讲了一个科学的原理,更说明了一个哲学的原理,告诉我们客观的世界和主观的世界,不能完全割裂。

02、万物都是由原子构成

人类的文明不只局限于科学,还有哲学,政治,法律⋯⋯如果用一句话来描写整个世界里,最值得告诉下一代的话,就是“万物都是由原子构成”。

譬如中医讲“气”,好象是非常神奇的东西,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。

我们怎么会知道?因为每个原子会发出一些特殊的光来。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。

这个道理大家是要慢慢想。但是这个概念是个非常伟大的概念,虽然真正对原子的理解,是20世纪初由于量子力学的奠基。

但是大家知道了不起的一点,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。

好像是非常抽象的科学概念,和我们今天办企业有什么关系?做任何的企业要能赚钱,就是用简单的办法来解决一个复杂的问题。

03、欧几里德的几何定理

以上是物理的概念,也是化学的概念,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⋯⋯

这个事情我们觉得真是太不言而喻了,根本不需要证明。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不言而喻的公理。

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,把它变成一个丰茂的大树,这些大树的根就是一些公理。

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。

04、自然选择,适者生存

生物是一个非常复杂的系统,好像不容易总结出非常简单而普世的规律,其实,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”。

所以,生物之所以能够进化,是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。

我们每次讲公司的生和死,其实已经潜意识把公司看成是生物,公司也是同样适者生存,竞争是非常残酷的,但是越是极地环境下生存的公司,就越优秀。

05、人人生来平等

讲起人文的思想,如果用一句话来总结的话,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。

它说我要建一个国家,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。这个基本的原理,一定要是每个公民觉得是不言而喻的一个真理,不需要过多的解释。

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。既然欧几里得复杂的定理系统能够建立在几条显而易见的公理上,我们建国为什么不可以?使得每个公民根本不需要任何知识,一讲他就知道!

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。

06、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。

07、笔胜于剑

如果我要总结整个人类文明几千年的历史,用一句话来描写,我会说“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,他打到阿富汗时痛苦一场,认为下面没有可以征服的地方;二是亚历山大图书馆,他的目标是收集人类所有的书籍。

他征服过来的帝国,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,由于信息极端密集,也吸引了很多学者汇聚,影响了人类历史。

这个道理很简单,但大家在用的时候,往往不知道它的深意,希望大家能通过这些故事深入思考。

08、隐形的手

如果讲起经济学,也要有一句话,我想就是亚当斯密所讲的,“市场是一个隐形的手”。

这句话的道理,我想大家已经讲得很多,但是做起来,往往会不太明白,尤其是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。

但是这个道理非常的深刻,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。

09、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”。

很多人说起谁牛,就说是专家,其实专家并不牛,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?

他突然想到把这个原理推广了一下,就说宇宙上面所有的基本粒子,都有个反粒子,有个电子就有个反电子,有个质子就有个反质子,有个中子就有个反中子,这是个非常神奇的发现。

所以,科学大师,你看他为什么能够做出这些伟大的科学发现?就是他始终没有忘记“大道至简”,后来狄拉克得到了诺贝尔奖。

【结语】

在大家的眼里,张首晟是著名的科学家和思想家,他把一种对未知好奇的感染力带给了全世界。他最喜欢的诗诠释了他这一生探索美、发现美的使命。这首诗来自威廉·布莱克(William Blake):

To see a world in a grain of sand.

And a heaven in a wild flower.

Hold infiniyt in the palm of your hand.

And etemity in an hour.

一花一世界,一沙一天国,君掌盛无边,刹那含永劫。

在此沉痛悼念,您一路走好!

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