前情提要:
这确实是一个不错的开端,从睁眼看世界开始,讲述我想聊的物理。
看一看你周围的世界,而且不要局限于看,充分调动自己的各种感官,感受现实世界的运作,这是灵感的源泉。
司空见惯我知道,当你感知周围世界的时候很难产生灵感(创造力、洞见),就算有一丝灵感,你通常也会把自己的灵感扼*掉。大部分人只是想想而已,并没有以文字的形式记录下来,无法进一步迭代。
这是我的习惯,它让我对物理学(也不只是物理学)的理解逐渐加深,也让我在不经意间的思考得以延伸、推翻、重构、完善,让我感叹:“如果你不觉得一年前的自己是个蠢货,那么现在的你就是一个蠢货。”现在我想将它分享给你,希望对你有所帮助。请珍惜自己的每一个新奇的想法,无论是你完全自创的想法,还是对已有知识的见解,及时将它们以文字或插图的形式记录下来。
一段时间后,你可以翻开自己记录的内容看一看,这是你自己与自己的对话。你未必会同意自己之前的意见,甚至于你翻开先前的记录就是为了批判原先的意见,并写下最新的见解。又或许你想到了完善先前想法的点子,想记录下自己的思维日渐成熟的过程。
当然,刚开始你可能完全无从下笔,这很正常,我的建议是“有感而发,无感不发”,大脑受到恰当的刺激时,自然会灵感迸发,让你的手被大脑远远甩在身后,让你恨自己不能像电脑一样直接存盘。
下面是一些刁钻的内容:
通常,小婴儿才会对这个世界充满好奇,什么都觉得新鲜。对他们来说,这个世界充满了惊喜(以及惊吓),周围的环境对他们来说都很陌生,他们总是不知道下一秒会发生什么,这是一个充满了不确定因素的世界。
这种状况不会持续太久,他们(曾经的我们)非常聪明,短短几个月就对这世上的一些现象见怪不怪了。
作为阅历丰富的成年人(年龄大一点的小孩子),对这个世界早就习以为常,这世上的不确定因素非常少(相比于刚出生的时候)。经验告诉我们,这世上的一切都是理所当然,我们对这个世界很了解,只有一些小小的细节还不太清楚,那些细节往往“无伤大雅”。
描述一下它上面的事情不只发生在人身上,其他动物也会经历这些事,经历的多了就习惯了。但是其他动物没有发展出物理学(但愿如此),我认为这种差异源于我们的描述能力更强。仅仅“看世界”还不够,描述世界才是彰显能力的环节。
这句话足够精辟:
文字是语言的载体,语言是思维的载体。
我们的描述能力更强,这依赖于我们的语言,并且我坚信语言是思维的根基,语言的优劣决定思维的优劣(我想表达的是自然科学中,数学语言对我们常说的自然语言的碾压,而非愚蠢的英汉之争)。在我深究这篇文章谈及的内容之前,我对语言的印象仅仅只是一个描述一些事物的工具。现在,我对语言的印象依旧如此,不过“描述”一词变得不得了了。
何为思维?
当你思考的时候,你究竟是在干什么?
回答这些问题确实不是一件容易的事,对思考的思考,对思维展开思维,对认知进行认知。不知道此时的你想了些什么,但我可以肯定,你是在自己和自己对话,你一定是在心里默念一些句子。
思考一下,不使用语言,你还能思考吗?
我相信此时的你已经在脑子里使用语言了。希望你可以接受,语言不只是用于人与人之间的沟通,它更是思维的载体,没有思维,哪来的沟通?
我好像说了些什么,又好像什么都没说,上面谈论的这些事似乎并没有实际的意义。这种过于基本的话题确实很难阐述,即便我对我要谈论的这些内容胸有成竹,我依旧会感到难以下笔。为了化解这尴尬的局面,我想暂时抒发一些观点来“活跃气氛”。
你以为科学是用来解释世界的?
别天真了!
科学家做的事很简单,只是在描述这个世界而已。没错,仅仅只是描述,没有做出任何解释。就算可以被称为“解释”,那也不是你以为的“解释”。
为什么?
这是很多人的想法,“描述”是在回答“是什么”的问题,“解释”是在回答“为什么”的问题。
那么问题来了,对于一个奇妙的现象,如果我问你“为什么”,你给出一个答案,我还可以再追问“为什么”。如果你又给出一个自认为“更深层”的原因,我还可以再追问“为什么”。我可以没完没了地追问“为什么”,也就是说“为什么”的问题不会有答案,我永远可以质疑:你的答案不是最深层的答案。
如果你认为进一步地追问“为什么”没有意义,那你又为何认为之前的“为什么”有意义?
因为之前的“为什么”是你知道答案的“为什么”,或是你感兴趣的“为什么”吗?
你不感兴趣,不代表别人不感兴趣;你不知道答案,不代表别人不知道答案,就算没人知道答案,也并不代表问题没有答案。所以“为什么”是一个恐怖的问题,那么曾经的那些“为什么”的问题是如何解决的?
你问“为什么”不就是想听到解释吗?
解释的前提是存在最底层的原理,解释的过程是将各种现象归结为最底层的原理。这似乎避免了没完没了的“为什么”,不过这就又有一个问题,你怎么知道你说的这个“最底层的原理”就是真的最底层的原理呢?
这就尴尬了,答案是:能凑合着用就行了。目前物理学的基本原理就是一部分“最底层的原理”,也就是能凑合着用的原理。这好像和大部分人对科学的严谨的印象不太相符,那是因为大部分人只是学过应试技巧,看标准答案看多了,根本就没学过像样的科学。
目前那些“最底层的原理”只是对实验结果的巧妙的近似描述(对规律的描述),并且将来也是如此。一切物理理论都只是在近似描述自然界的规律,或许说是法则,也能说是“道”。至于这些规律为什么是这样,这不是物理学的话题。物理学家关心的是我们对这些规律的近似描述究竟有多“近似”,以及是否需要构建更加“逼真”的理论去描述那些规律。
如果对这些规律(最底层的原理)追问“为什么”,那么你就会再次回到没完没了的追问。为使自己的思维有意义,必须放弃对最底层原理的继续追问。我希望这可以让你放弃一些不必要的思考,并且明白物理学只是对实际规律的近似描述。曾经是,现在是,将来也是。
认知皆模型上面的内容只是沧海一粟,完整的内容过于庞杂,我曾写过12篇文章来简要地说明这些观点,全文2.5万字左右。如果你对此感兴趣,可以在我的主页的“文章”一栏查看《认知皆模型,我的思考》。我并不奢求你全盘接受这些观点,只希望这些观点能启发你做出一些思考。
当然,我也在此摘录了一些最终的总结,我认为它们有必要出现在这里,对我而言,它们是认知物理学的前奏,是对认知的认知。
(0)现实世界是复杂的。
(1)人类对现实世界的一切认知都只是在描述世界,而不是解释世界。
(2)人类用模型去描述世界。
(3)人类所能认知的,仅仅只是一堆模型,而不是现实事物本身。
(4)模型是现实事物在人脑中的映射,是在某种条件下近似描述现实事物的有效特征。
某种条件:模型都是在层层限定的条件下建立的,只能在相应的适用范围中使用相应的模型,不然就是偏见和迷信。
近似:模型不会与现实世界完全符合,只会在一定的精确度下与现实世界相符。
有效特征:模型不会包含现实事物的所有特征,以不同的视角去建模,会关注不同的特征,得到的模型也会包含不同的特征。模型都是在一定的视角下建立的。
(5)模型也可以是其他模型在人脑中的映射,模型与模型之间的映射可以做到完全精确。
语言是现实世界在人脑中的映射,其它模型是语言在人脑中的映射。语言不只局限于自然语言,数学也是一种语言。
模型与模型之间的映射有两类。一类是模型的“压缩”和“解压缩”,实现模型的“压缩”和“解压缩”需要额外的模型;另一类是表达同一个模型的不同语言之间的变换,概念模型之间、数学模型之间、概念模型与数学模型之间的变换。
(6)定义是概念的支柱,概念是模型的支柱。
模型由概念构成,概念是被“压缩”的模型,定义的过程就是模型被“压缩”的过程,解释的过程就是模型被“解压缩”的过程。
明确的定义使模型与模型之间的映射可以做到完全精确,使模型被“压缩”之后还能被“解压缩”。
只要作出明确的定义,任何人都可以创造任何概念、创造任何模型。
(7)模型不只能用于描述,还能用于指导。
(8)模型未必具有物理可实现性。
(9)映射是贯穿全局的概念,在不同的环境下可以被称为:描述、变换、“压缩”、“解压缩”、指导。
上面只是我对认知的认知,侧重于认知本身。而现在我是在为我想聊的具体物理知识做铺垫,因此我需要在此基础上做一些侧重于物理的补充。
对“认知皆模型”的补充我希望你可以用这些标准来审视你见到的物理(也不只是物理)体系。当然,我更喜欢用“模型”一词来称呼理论、框架、体系这一类的概念,因此我将在接下来的表述中直接使用“模型”一词。
完备:是否完全描述了某种物理现象。当然,“完全描述”只是一种奢求,你需要搞清的是那些模型的适用范围、近似程度、视角。
自洽:是否有自相矛盾的地方。你需要对模型中的概念的定义足够敏感,切不可“望文生义”,明确的定义是自洽的前提条件。
精简:这涉及到模型的层次,模型可以被“压缩”和“解压缩”,你需要理清各个模型的层次关系。
务实:满足以上三点的,未必是物理理论,也可能是玄幻小说。请确保你接触的这些模型经受过实验的检验。
你可能会认同这篇文章的内容,如果真是这样,我会很高兴。
当然,你也可能会觉得这篇文章在把简单的问题复杂化,说了一堆无关紧要的废话。有这种想法很正常,为了比较集中地传达这些观念,我让它们脱离了彰显它们的用处的环境。在今后真正提及物理知识的时候你才会发现他们的用处,所以你暂时不用过于在乎此文的内容。
物理学的精髓这也是我个人的见解,我想用它作为本文的结尾。在之前的作品中我已经提及,在随后的作品中,我也会经常提到它。
物理学的精髓是测量与描述。
对物理量的测量,对物理规律的描述。