物理学家张首晟:这几句话可以总结人类所有知识

  次阅读 来源:互联网(转载协议) 2016-04-10 16:23 我要评论(0)

文/混沌研习社 演讲者|张首晟(斯坦福大学终身教授,美国国家科学院院士、中国科学院外籍院士)

4月9日,著名物理学家、斯坦福大学教授张首晟教授在混沌研习社,分享了《第一性原理与创业》。

张首晟说,千年思想,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。所以,真理的共通点就是“大道至简”。

今天是周末,大家还愿意花一整天来这个课堂,我非常激动,为了这个课程,我准备了一两个月。

这次回国,很多地方邀请我演讲,但是非常不幸的是,发生了一个意外,我的腿受伤了,伤情严重,还住院做了手术,所以很多活动我都取消了,但是今天的课程,我没有取消,这是作为老师的神圣责任。

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,这堂课将围绕这些答案:

自然界三大基本常数;

万物都是由原子构成;

欧几里得几何公理;

自然选择、适者生存;

人人生来平等;

让自由之风吹拂;

笔胜于剑;

隐形之手;

大道至简;

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,这是首眩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。

张首晟教授

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。

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。

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。

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。

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