人过中年,偶尔会惊讶于曾经平常的过往竟是此生的高光。就如这立秋后的天气,总比预想的要凉一些...
下着雨的傍晚,滨堤路上只有垂钓有瘾的大叔和略显游手好闲的我了。花田里沐浴的百日菊,没了热衷摆拍的大妈们的喧闹,更多了几分雍容;草叶下避雨的那白蝴蝶真是机智,少了平日的警觉和机敏,更像是嘲笑这扛着大伞的;收起翅膀的蓝蝴蝶分明是待书写的墨汁,我学它记录一下生活的点滴...
感谢刘洋先生的慷慨相助!
时间
公元前6世纪,毕达哥拉斯及其追随者声称“万物皆数”,世界上的所有事物都可以用整数的比值来进行描述。
公元前5世纪,德谟克利特用无穷小计算了圆锥体和圆柱体的体积。
公元前5世纪,毕达哥拉斯学派发现了不可通约性(即无理数)。由此可见,不同的数值不是由独立的微小原子或无穷小量构成的。
公元前5世纪,芝诺提出了若干悖论,说明无穷小会导致逻辑上的矛盾。此后无穷小成了古代数学家有意避开的问题。
公元前300年,欧几里得发表了《几何原本》,它小心避开了无穷小问题。
公元前250年,阿基米德打破了回避无穷小的常规,开始尝试利用无穷小解决问题。
1616年,伽利略不仅提倡了哥白尼学说,而且使用无穷小方法,SJ与他发生了冲突。
1637年,伽利略的《两种新科学的对话》在荷兰莱顿获得出版,这本书讨论了无穷小的长度,并称赞弟子卡瓦列里为新阿基米德。(这本书谈了运动相对性,等比例放大不可行性等)
1684年,莱布尼兹在《教师学报》杂志上发表了第一篇关于微积分的学术论文。
1687年,牛顿出版了《自然哲学的数学原理》,对物理学起到了革命性作用,并建立了首个有关太阳系的现代理论。
1703年,沃利斯去世。被誉为领先的数学家、微积分的先驱,以及伦敦皇家学会的创始人之一。
“他是SJ蜂巢中的劳作者,所以可以称他为蜜蜂,这样比喻是再恰当不过了,因为他就像蜜蜂一样,既能制造蜂蜜又能蜇人。一方面,他通过传授最甜蜜的学说来制造蜂蜜,而另一方面,他又会攻击自认为的错误学说。”遗憾的是,贝蒂尼是“一只不幸的蜜蜂”,虽然他“利用自己的毒刺来抵御不可分量学说,但他自己却也处在了危险之中”,因为从安杰利的讨论细节来看,伽利略的悖论证明了贝蒂尼的观点是站不住脚的。
一种方法坚持绝对的完美秩序,而另一种方法却愿意与模糊和不确定性共存。
伽利略公开嘲笑过SJ会士和他们对权威的崇敬,“在科学上,成千上万的观点的权威性也比不上个人的哪怕一次理性思考。”(In the sciences, the authority of thousands of opinions is not worth as much as one tiny spark of reason in an individual man.)
到了17世纪末,无穷小学说已经被镇压下去。在意大利,一场持续数百年的衰退和萧条即将上演。
二 利维坦与无穷小
“对于数学来说,微积分就如同物理学中的实验。”
6利维坦的到来
掘土派
1649年查理一世在伦敦的白厅宫被斩首,这是唯一一位被审判并且被处决的的英国国王。
母亲因为听到西班牙无敌舰队入侵英国的消息,惊吓过度而导致早产。霍布斯在临终之际,在自传中用拉丁文写下的诗句:“我的母亲生了双胞胎,我的孪生兄弟是恐惧。”(有的人的孪生兄弟是贪婪、贫困...)
许多意大利伟大的艺术家和人文主义者比如米开朗基罗等都曾得到过贵族或教皇的资助,即使是当时声名显赫的伽利略,也选择成为美第奇宫廷的朝臣以作为庇护,而他的世俗身份则是帕多瓦大学教授。
培根曾是英国领先的法学家之一,曾担任詹姆斯一世手下的大法官,直到他在1621年被指控贪污并遭弹劾为止。退休之后,他转向了哲学家,把大多数时间都用在整理自己的哲学思想上面,主要涉及自然科学及其正确的研究方法。
那些自认为是培根的真正继承者并把培根的思想付诸实践的学者,却把培根的秘书霍布斯视为最危险的敌人。
“伟大的利维坦,被称为国家...他就是一个人造的人artificial man,但他比普通人具有大得多的身材和力量。”
在霍布斯看来,在自然状态下时没有对与错之分的,因为每个人都会尽自己最大的努力来保证自身利益。只要在利维坦出现时才会有多与错的概念,而对与错的标准很简单。“法律就是唯一的衡量标准,法律体现了国家意志。”
7“几何学家”托马斯·霍布斯
在几何学中,每个结果都是建立在另一个更简单的结果之上,所以人们可以逐步进行逻辑推理,从不证自明的公理开始,一直可以得到更为复杂的结果。这在霍布斯看来是一项了不起的成就:终于有一门科学可以真正地证明其结果,同时人们对其真实性又不会产生任何疑问。因此,他认为几何学是“迄今为止上帝赐予人类的唯一科学”,并且也是其他所有科学的合理模式。
几何学迫使人们达成共识:“因为在几何学中,当其他人发现了他的错误之后,没有人会愚蠢到既然发现了错误却还坚持这个错误的地步。”
高中生之所以如今还在学习欧几里得几何,部分是因为传统,部分是因为借此来传授给学生严格的演绎推理方法。
当时的欧几里得几何被许多人认为是人类的一项崇高成就,是推理方法无懈可击的堡垒。
沃利斯利用自己的人脉关系,从伦敦的印刷工那里获得了未经发表的文本。
8约翰·沃利斯是谁
霍布斯认为,真正的知识源自于正确的定义和严格的逻辑推理;沃利斯认为这种知识既属于上帝又属于魔鬼。沃利斯认为,知识的最高形式是基于感性的,是“看出”,甚至“品尝出”的真理,霍布斯则鄙视这种感性的知识,认为它是不可能的,容易出错的。他们两人似乎只在一个问题上达成了完全的共识:数学是一种关于正确的推理和准确的知识的科学,它应该成为所有其他学科的典范。
在霍布斯看来,内战危机的唯一答案就是专制的利维坦国家;而沃利斯则认为,在国家中应该允许多元化的观点和广泛的不同意见。霍布斯依赖于欧氏几何的严格体系来支持他僵化的利维坦国家,而沃利斯则依赖一种新的数学书方法,它既灵活而强大,又带有矛盾和争议,即无穷小数学。
沃利斯从来没有满足于简单的知道,而是一直在寻求更深刻的理解,“因为这一直是我的习惯,无论学习什么知识,都不只考死记硬背来学习---那这样很快就会忘记,而是要探究所学知识的依据或原因。”
除了和他弟弟学到的这些早期课程之外,所有的数学知识都是沃利斯靠自己自学的。
在整个空位期间,他们定期在伦敦和牛津的私人会所集会,无形学院 invisible college,哲学会 philosophical society。1662年,查理二世复辟时,终于给它办法了正式的许可,并正式命名为伦敦皇家学会。
牛顿在1702年到1727年去世为之一直担任皇家学会会长,法国人拉瓦锡、美国的开国元勋富兰克林、开尔文勋爵、达尔文、卢瑟福、爱因斯坦、沃森和克里克以及霍金都是皇家学会会员。
“他们的首要目的就是为了享受更加自由和宽松的氛围,并能彼此平和地交谈,远离那个阴霾的激情和疯狂。”
实现和平与秩序的唯一方式就是重建有产阶级的权威。
斯普拉特在他的《皇家学会史》中解释道,教条主义哲学的问题在于,“它通常会产生这样一种人,他们自认为已经解决了问题,并且不会再改变自己的观点,他们变得更加专横,并且对反对观点不屑一顾。”这种态度是有害的,因为“这会使他们易于低估别人的劳动,并容易忽略别人的优点。至少,他们应该把自己放低一些”。拉普拉特继续说道,“这是一种精神上的戾气,这是最有害的”。他把这种戾气归结为“人们知识增长缓慢的原因”。更糟糕的是,这种戾气很容易导致对国家的颠覆:“人们藐视一切权力的原因在于他们对自身的智慧的过渡崇拜...他们认为自己是不可能犯错的”。这必然会导致叛乱行为,因为“叛乱的根源就在于骄傲以及对自己智慧的嫉妒自负。从而,他们会想象自己有足够的能力,可以对管理者的一切行动给予指导或者加以指责”。
比培根更年轻的笛卡尔认为,真正的知识必须基于明确而严格的推理;而培根则坚持认为,自然界的真正知识只能通过观察、实验以及仔细地收集事实来获得。对于皇家学会来说,培根可以称得上是实验方法的鼻祖,他也是皇家学会本身的精神之父。
具有讽刺意味的是,培根在他人生的最后岁月的秘书,不是别人,正是霍布斯。
尽管皇家学会的领导者们在努力地使培根偶像化,但他们从未在实际上结识过这位大法官,而他们的敌人霍布斯却曾经是培根亲密的陪伴者。
在培根出现之前的很久一段时间,一直有一些人试图通过错误而粗略的方法获得自然界的秘密。有时,他们会取得成功,如火药和指南针的发明,更多时候则没有那么幸运...任何通过这些方法所获得的知识,即使它被证明是有用的,也都被认为不适合在高等学府进行传授,因为这是“粗鲁”和“靠体力”得来的知识,它与下层阶级有关,只有下层社会的人才会以脏乱环境下的体力工作为生。
培根几乎单凭一己之力破除了这种观念。让英国大法官来提倡经验主义作为获得正确知识的路径,这是再适合不过的了。猛然间,对于具有求知欲的绅士来说,“粗鲁的体力”活动成为他们一项值得从事的追求。
比知识增长更糟糕的是,“数学家的过分讲究和骄傲,他们几乎要让这种科学凌驾于物理学之上”。
培根对数学家“优雅和骄傲”的警告并没有影响他的追随者,皇家学会的正式名是“促进自然-数学实验知识发展学会”,实际上,数学研究确实严格从属于实验性的自然科学研究。
波义耳和他的同仁们所担心的是,数学就其本质而言能够导致绝对真理、教条主义、暴政威胁,并且很容易导致内战。
9数学的新世界
“我始终尽力按照适度的原则行事,介于两个极端之间...而不是带着强烈的敌意去反对那些不按自己想法行事的人,因为我知道,每一方都有许多杰出的人士。”沃利斯
霍布斯去世之前仍然完全相信,他已经成功地解决了化圆为方的问题。
想要构造一个完全可知和理性的数学世界的任何企图,不仅在政治上是危险的,而且在科学上也是一条死胡同。
后记:两种现代性
沃利斯在《无穷算术》和其他作品中得出的结果,得到了他同仁的验证和肯定,毫无疑问,其中最重要一位读者就是那位剑桥大学的年轻本科生---艾萨克·牛顿。1665年牛顿发明了自己版本的无穷小数学,后来承认,他当时主要是受到了《无穷算术》的启发。
在意大利,SJ战胜了伽利略,在英国,则是沃利斯战胜了霍布斯。(在十七世纪中叶发生的关于无穷小的斗争……在一直保持着杰出的数学传统的意大利,SJ战胜了伽利略;在之前没出现过任何著名的几何学家的英国,沃利斯战胜了霍布斯……)
连续体是否由无穷小量构成,这似乎是一个难解的问题,我们很难衡量它所释放出的力量。但当这场斗争在17世纪被引燃的时候,处于交战的双方都认为,对于即将到来的现代世界,这个问题的答案将会影响到生活的各个方面。他们是正确的:当尘埃落定的时候,无穷小量的捍卫者赢得了胜利,他们的敌人被击败了。世界从此更迭一新。
(这本书是从三班要来的,班主任黄老师购买的,她去上海参加国际数学教育大会期间,我抽空读完但没有整理完这本书。)
·期末温习
在意大利,SJ战胜了伽利略,在英国,则是沃利斯战胜了霍布斯。(现在看,意大利停留在伽利略那,而英国出现了牛顿等...)
无穷小量的捍卫者赢得了胜利,他们的敌人被击败了。世界从此更迭一新。
我对于文学的前途是有信心的,因为我知道世界上存在着只有文学才能以其特殊的手段给予我们的感受。
一
在帝王的生活中,总有某个时刻,在为征服的疆域宽广辽阔而得意自豪之后,帝王又会因为意识到自己将很快放弃对这些地域的认识和了解而感到忧伤和宽慰;会有一种空虚的感觉,在黄昏时分袭来,带着雨后大象的气味,以及火盆里渐冷的檀香木灰烬的味道...会发现我们一直看得珍奇无比的帝国只不过是一个既无止境又无形状的废墟,其腐败的坏疽已经扩散到远非权杖所能救治的程度,而征服敌国的胜利反而使自己承袭了他人的深远祸患,从而陷入绝望。
城市就像一块海绵,吸汲着这些不断涌流的记忆的潮水,并且随之膨胀着。
因为对阿纳斯塔西亚的描述,只能唤起你的一个个欲望,再迫使你把它们压下去,而某天清晨,当你在阿纳斯塔西亚醒来,所有的欲望会一起萌发,把你包围起来。这座城市对于你好像是全部,没有任何欲望会失落,而你自己也是其中一部分,由于她欣赏你不欣赏的一切,所以你就只好安身于欲望之中,并且感到满足。
阿纳斯塔西亚,诡谲的城市,拥有时而恶毒时而善良的力量:你若是每天八小时切割玛瑙、石华和绿玉髓,你的辛苦就会为欲望塑造出形态,而你的欲望也会为你的劳动塑造出形态;你以为自己在享受整个阿纳斯塔西亚,其实你只不过是她的奴隶。
为了让人更容易记住,左拉被迫永远静止不变,于是就萧条了,崩溃了,消失了。大地已经把她忘却了。
二
旅行者的过去会随着他的旅行路线而变化,这并非指没过去一天就补充一天的最近的过去,而是指最遥远的过去。每到一个新城市,旅行者就会发现一段自己未曾经历的过去:已经不复存在的故我和不再拥有的事物的陌生感,在你所陌生的不属于你的异地等待着你。
“你是为了回到你的过去而旅行吗?”可汗要问的话也可以换成:“你是为了找回你的未来而旅行吗?”
马可的回答则是:“别的地方是一块反面的镜子。旅行者能够看到他自己所拥有的是何等的少,而他所未曾拥有和永远不会拥有的是何等的多。”
假如存在的每个瞬间都属于其全部,佐艾城就是一个无法分割的存在的地方。
一类是经历岁月沧桑,而继续让欲望决定自己形态的城市;另一类是要么被欲望抹杀掉,要么将欲望抹杀掉的城市。(人也是这两类吧,前者占据了绝大多数吧)
三
仿佛完成那些城市之间的过渡并不需要旅行,而只需要改变一下她们的组合元素。
城市就像梦境,是希望与畏惧建成的,尽管她的故事线索是隐含的,组合规律是荒谬的,透视感是骗人的,并且每件事物中都隐藏着另外一件。
没有一种语言是绝对不骗人的。
瓦尔德拉达的居民都知道,他们的一举一动都会成为镜子里的动作和形象,都具有特别的尊严,正是这种认识使他们的行为不敢有丝毫疏忽大意。
...因为重要的不在于他们的交合或者凶杀,而在于他们在镜中交合或者凶杀的形象要冷静清晰。
这面镜子有时提高事物的价值,有时又予以贬低。镜子外面似乎贵重的东西,在镜子中却不一定贵重...另个瓦尔德拉达相互依存,目光相接,却不相爱。
四
我知道,我的帝国像一具沼泽地里的尸体一样在腐烂,它的病毒都已经传染给啄食它的乌鸦和把它当做肥料的竹子。
如果你想知道周围有多黑暗,你就得留意远处的微弱光线。
只有当你辨认出任何宝石都无法补偿的不幸的废墟时,你才会准确计算出最后的金刚石该有多少重量,才不会在开始时估计失误。
(求师得数位学习证书的编码当初搞了一套算法,慢慢的给自己搞晕了头。)
虚假永远不在于词语,而在于事物自身。
这样,城市在她空着的棋盘上不断移动着,重复着她始终如一的生活。居民们反复演出同样的场景,知识更换了演员;他们重复着同样的台词,不过改变了口音而已;他们张开不同的嘴巴,打着同样的哈欠。在帝国的所有城市中,只有埃乌特洛比亚始终保持不变。这个城市最尊崇的无常之神墨丘利造出了这种暧昧的奇迹。
如果要我根据自己所见与亲身经历向你描绘阿格劳拉,就只能告诉你,那是一座毫无色彩、毫无特征、只是随意地建在那里的城市。但是,这话也并不真实:在某些时刻、某些街道上,你会看到某种难以混淆的、罕见的、甚至是辉煌的事物;你想讲述与这件事物,可是那些关于阿格劳拉的所有传说已经把你的词汇给封住了,你只能重复那些传说的话,却讲不出自己的话来。
因此,当地居民始终相信他们居住的是一座建立在自己名字之上的阿格劳拉城,而不能发现那座生长在自己土地上的阿格劳拉成。虽然我愿意在记忆中将两座城市区分开保存,但是只能向你讲述其中一座,另外那座则无法用言语表述,因为她早已消逝了。
五
“我的帝国已经向外扩展得太远了,”可汗心想,“到了该让它向内生长的时候了。”
“帝国正在被它自身的重量压垮。”
我望见远方有一座城市的塔尖高耸,那些纤细的尖顶似乎专门供旅行中的月亮轮流在上面休憩,或者在起重机的缆绳上摇摆游荡。
虽然悬在深渊之上,奥塔维亚居民的生活并不比其他城市的更令人不安,他们知道自己的网只能支撑这么多。
(如果你听到过对我的表扬,我很高兴,但我心里知道那是说出表扬别人的话的那位本身厉害,这世道没有多少能比和别人去赞扬一个小老师更高尚的事了;如果你听到过对我的批评,我表示理解,我并不会把那些严厉的话当成对我的诋毁,只是它们太高看我了,面对我平凡甚至有所欠缺的一面,就如每个人都有的一面,我不一定会尽量改掉。)
梅拉尼亚的人口生生不息:对话者一个个相继死去,而接替他们对话的人又一个个出生,分别扮演对话中的角色。
有时候,同一个人同时扮演两个或者更多角色:暴君、恩人、信使;有时候,同一个角色分别由两个或者成百上千的梅拉尼亚居民扮演:三千人演伪君子,三万人演寄生虫,十万人演流落街头等待机会恢复地位的王子。
忽必烈汗默默地沉思了一阵,然后又问:“你为什么总跟我讲石头?对我来说只有桥拱最重要。”波罗回答:“没有石头,就不会有桥拱了。”(我要提高成绩,为什么你总给我讲这些道理...)
六
“记忆中的形象,一旦被词语固定住,就给抹掉了。”波罗说。“也许,我不愿意全部讲述威尼斯,就怕一下子失去她。或者,在我讲述其他城市的时候,我已经在一点点失去她。”
可汗说:“如果最后的目的地只能是地狱城,那么和一切都没有用,在那个城市的底下,我们将被海潮卷进越来越紧的漩涡。”
波罗说:“生者的地狱是不会出现的;如果真有,那就是这里已经有的,是我们天天生活在其中的,是我们在一起集结而形成。免遭痛苦的办法有两种,对于许多人,第一种很容易:接受地狱,成为它的一部分,直至感觉不到它的存在(甚至竭力维护它);第二种有风险,要求持久的警惕和学习:在地狱里寻找非地狱的人和物,学会辨别他们,使他们存在下去,赋予他们空间。”
(就教育而言,我们生活在一个应试的环境里,作为教育工作者,似乎不仅不能不接受,而且还是应试的一部分;但,但凡有一点理性尚存就不能不感受到刺痛,这提醒我们自己要警惕和谨慎,更要有勇气面前,面对自己。所以,我想到,求师得的意义或许就是我们几个教育理想尚存的一息,在这应试的环境里去寻找、发现和培养更基本的学习,给更多的一息留有尚存之地。)
·《看不见的城市》之插图[?]
·期末温习
我对于文学的前途是有信心的,因为我知道世界上存在着只有文学才能以其特殊的手段给予我们的感受。
城市就像一块海绵,吸汲着这些不断涌流的记忆的潮水,并且随之膨胀着。
你以为自己在享受整个阿纳斯塔西亚,其实你只不过是她的奴隶。
三千人演伪君子,三万人演寄生虫,十万人演流落街头等待机会恢复地位的王子。
牛顿实际上是第一个认识到在潮汐现象中发生了什么事的人。他认识到,在同一距离上,月球吸引地球和吸引海水的力是一样的,但同刚性的地球比起来,靠近月球的海水受到朝向月球的较强的吸引,而远离月球的海水受到朝向月球的较弱的吸引,因而这两种图像的结合就产生了一谈两次的潮汐。实际上地球也玩着同月球一样的把戏,它也环绕这一个圆周运动。月球作用于地球的力被平衡了,但是被什么东西平衡了?那是很由于正如月球沿着圆周运动来平衡所受到的地球的力一样,地球也沿着一个小的圆周在运行。这个小圆的圆心处在地球内部的某处。地球亦沿着这个圆周运行来平衡所受到的月球的力。地球和月球都环绕着一个共同的中心运行,使得地球所受到的力得以平衡;但在远离月球的海水受到月球的吸引较弱,而靠近月球的海水受到月球的吸引较强,就使得海水在两侧都鼓胀起来了。
地球怎么会是圆的,那时因为什么东西都被强拉进去;地球又怎么会不那么圆,那时因为它在自转,在外侧的部位就被甩出去一点了,而它则达到了平衡。
木星的几个卫星看起来有时候比根据牛顿定律计算出来的时刻早到8分钟,有时候则迟到8分钟。而且还注意到这些卫星比预期时刻遭到的时候,都发生在木星正朝向地球接近的进程中,而卫星比预期时刻要迟到的情况,都是木星正在远离地球之中。罗默先生(丹麦天文学家1644-1710)坚信万有引力定律,他得到一个有趣的结论:光从木星的卫星传到地球是需要一段时间的。当我们看到这些卫星的时候,看到的不是它们当时所处的位置,而是它们在光传到地球上这一段时间之前所在的位置...这是光并不是即时传播的物质的第一个证据。
当一个定律是正确的时候,它就能够被用来发现另一条定律。如果我们坚信一条定律,那么如若出现了一些看来时错误的东西的时候,正是向我们提示了另一种现象的存在。
如果我们不知道有什么引力定律,那么我们本来会经过比较长的时间才能够发现光的速度,因为那样我们那就不会知道从木星的卫星能够看出什么来。这一过程已经带来一场雪崩式发现,每一种新的发现都提供了做出更多的发现的手段,而这正是直到如今的400年内的一场大雪崩的连续过程的开端,而我们今天仍然以告诉继续着这场雪崩。
20世纪初期,又看出了水星的运行不是那么完全对的。这就引起了一大堆麻烦,一直未能得到解释,直到爱因斯坦证明,牛顿的诸定律有一点不对头...
我们生活在其中的世界真是一个奇妙的世界,在理解自然界上的种种新进展,只是用来延续那已经存在了2000年的胡言乱语。
这一实验时对我们所处的球体有多重或者有多大质量的第一次见解测量。发现这一点是一个惊人的成就,并且我想这就是卡文迪许把他的实验称为“称量地球的重量”,而不是“测定引力方程中的常数”的缘故。
真空中两个不同的物体也会以同样的方式下落到地面上,与其质量的大小无关。力精确地同质量成正比,以及对力的反应反比于质量这一事实,就会有这样非常有趣的结果。
牛顿在他的脑子里最关心的是太阳系,却能够预言在卡文迪许的一个实验里会得到什么结果;而卡文迪许的那个太阳系的小小模型,那个两个小球相互吸引的模型则延伸到一千亿倍,变成太阳系。再放大一千亿倍,我们再次得到一些彼此精确地按照同一定律相互吸引的许多星系。大自然只用了一些最长的丝线来编织她的花样,使得在她的织物上的每一片段都体现了整块锦缎的组织原则。
2数学同物理学的关系
不可能向那些对数学缺乏某种深入理解的人以大家都能够感受到的方式忠实地说明自然定律之美。我很抱歉,但看来只能如此。
有不少人掌握怎样对那些外行人使用外行的语言来说明这一类困难和深奥的问题的技巧,从而赢得了好教师或好作家的美誉。外行的读者一本一本书地翻阅,希望他能够避开那些复杂的数学,但那些东西总是避不开的,即使是专门讲解科学的最好作品也是如此。
面积变化率的变化率同力在与半径垂直的方向上的分量成正比...如果力在半径方向,那么在与半径垂直的方向上就没有力,这就意味着面积的变化率是不改变的。
在巴比伦的数学学校里,学生们通过做大量的例题,直到他们掌握普遍的规则来学习一些东西...但希腊的欧几里得发现,有一种方法,可以从特别简单的一组公理出发,导出几何学的所有定理。巴比伦数学家的看法,你知道了所有不同的数学定理和它们之间的许多联系,但你永远也不会完全认识到,这都是能够从一批公理推导出来的。
(巴比伦派数学家)我永远不十分肯定我应该从哪里开始,又应该在哪里结束。我只是时时刻刻都记得足够多的东西,以便在记忆消退或者其中一些部分失落之前,我每天都能够把那些东西重新拼接到一起。
在物理学里我们需要巴比伦人的方法,而不是欧几里得或者希腊人的方法。
如果一个物体坐落在空间中的一点,它所受的力方向沿着那个数变化得最剧烈的方向(我会给出它的通用名---势,力的方向沿着势变得最剧烈的方向。)
失去了质点感受到拉力并且由于受力而使运动发生变化那样的一种因果性。代替那种因果性的是,质点以某种广博的方式嗅到了所有曲线,所有的可能性,然后决定采取哪一条(选取我们的量最小的那一条?)。
所有关于自然界是怎样运作的种种哲学直觉都是不成功的。我们要做的只是算出所有的可能性,并且尝试所有的选择。
爱因斯坦认识到电信号不可能传播得比光更快。他猜想这条原理是普遍适用的,他还猜对引力也是适用的。如果信号的传播无论如何也不能比光速快,就会弄明白,把力描写成即时起作用的方法也是十分不妥的。因而,在爱因斯坦对引力理论的推广中,牛顿那种物理学描述的方法就变得完全过时和太过复杂了。与此同时,场的方法和最小值原理却显得简洁和单纯。
自然界的一种惊人特征是可能的解释性方案的多样性。这正是因为那些定律是如此特殊和精巧的和缘故...我总是发现那样一种奥秘,而我不明白为什么物理学里正确的定律看来总能够以这么多的各种各样的方式来表达。这些定律看来总是能够同时穿过几个入口似的。
物理学家总是对特殊情况感兴趣...
结果表明,最伟大的一些发现往往是从某种模型抽象出来的,而那模型本身却一点也不对头。麦克斯韦发现电动力学,起先是在空间中有一大堆空想的齿轮和惰轮的模型上做出来的。但当你抛弃了空间中的所有那些惰轮等东西,电磁理论仍然成立。狄拉克简单地通过猜出方程而发现了相对论性量子力学的正确定律。猜出方程的方法看来是比猜出新定律更加有效的方式。这一事实再次表明了数学是表达自然的一种深刻的方式,而想要把大自然用一些哲学原理来表达,或者用一些本能的机械式感觉来表达的任何尝试,都不是一种有效的方式。
“伟大的造物主看来是一位数学家。”
(无视教师的专业性,夸大了主观臆断而无视那不过是运气或暂时的平静。)
...像哲学家那样是讲不清楚的,因为那是不可能的。或许那是因为他们的见识局限在某些人想象人类是处在宇宙中心那种方式中的缘故吧。
3伟大的守恒定律
守恒的是电荷的总量,这是由法拉第通过实验发现的。
电荷具有一种非常重要的特征:它是电场和磁场的源。电荷是一个带电物体同电场的相互作用作用的量度。
能量的单位可以取卡路里、尔格、电子伏、尺磅、BTU、马力小时、千瓦时...
在现代物理学里,热力学温度的单位开尔文K乘以玻尔兹曼常数k,频率ν的单位乘以普朗克常数h,以及长度单位(费米是换一种长度单位)的倒数乘以适当的常数,都可以用来做能量的单位。
(飞米又称费米,符号fm,常用于描述原子级别的物质。1飞米相当于米。人们为了纪念著名的原子物理学家恩里科·费米)
牛顿关于质量是产生引力的源的解释,已经被修改为能量产生引力这一陈述。
4物理定律中的对称性
186000英里每秒...
如果一个人在运动而一个人在静止而两人依然测量到相同的速度,那么唯一可能的方式是他们对时间的感觉和他们对空间的感觉是不相同的。
当我用“现在”这个词来谈论每一件正在发生着的事,那是毫无意义的。
我们不能够对一段距离之外的“现在”的意义达成一致。
物理定律在尺度的变动下没有不变的这一事实,最早是由伽利略发现的...我设想伽利略自以为发现了自然定律在尺度变动时并不是不变的事实,如同他的运动定律一样重要,因为这两种定律都收入了他的《两门新科学的对话》里。
在生命体内所有分子都具有完全一样的螺纹这一事实,可能是在完全分子水平的基础上表现出来的生命的始祖的统一性的最深刻的演示。
5过去与未来的区分
不可逆性是由生命的一般偶然性引起的。
自然界表面上的不可逆性不必来自物理学定律的不可逆性;它来自这样的一种特征,如果你从一个有序的系统开始的话,而自然界具有的不规则性就会通过分子的碰撞反弹使得事情往一个方向演进。
熵总是在增加的另一种表达方式,能量的课利用性总是在减小。
单方向性总是同能量可利用性的损失联系在一起。(物理定律总可以多个角度来解释)
当我们谈论热时,有时候忘记了那些原子的无规则运动---正如当我们谈论冰河的时候并不总是想到六角形的冰晶以及起初飘落的雪花。
总是想把那些现象回溯到基本的层次,未必是有意义的。事实上我们也做不到,因为我们要升到的层次愈高我们就要经过愈多的中间步骤,而其中每一个步骤都把其中的联系减弱了一点。并且,我们还没有把那些步骤全部想清楚。
6概率和不确定性---对自然界的量子力学观点
在相对论里有这样的命题,如果你认为两个事件在同一时间发生,那不过是你自己的额看法而已,别的什么人则会判断那两个时间的一个是在另一个之前发生,因而同时性仅仅是一种主观的印象。
日常生活的经验都牵涉大数目的粒子,或者牵涉很缓慢地运动着的东西,或者受到其他一些特殊的条件的约束,并且事实上仅代表了关于自然界的局部经验。
我们的想象力伸展到了极度,那不是像在小说里那样想象一些现实中不存在的东西,而是去理解存在着的东西。
它们按照它们本身的一种无可比拟的方式运动着,在技术上可以把那种方式称为量子力学方式。它们的行为方式不像你们以前见过的任何东西。你们以前看到过的所有东西的经验是不完全的。
说的是美国每个家庭平均有两个半孩子。那并于意味着在任何一个家庭里有半个孩子,孩子都是一整个的。(量子化)
电子是非常娇嫩的。(所谓对心灵施加影响的很多的教育规律,或许也该考虑考虑量子行为)当你把光照到一颗电子上时,光使电子受到一下打击,另本来要做一件事的电子改做了另外的事,因为你用光照着它。
那意味着物理学已经以某种方式放弃了对状况知道得足够多就能够语言下面将会发生什么事的原则---如果物理学的本来面目是这样的话,而和原来没有人都认为是这样的。
一位哲学家有一次说过:“科学真正存在所必需的,是在同样的条件下总是产生同样的结果。”好吧,它们却不是这样。你设置好了环境状况,每一次都有相同的条件,而你并不能和预测在哪一个小孔的后面看到电子。可是科学照样向前发展,尽管相同的条件下不一定产生相同的结果。
事实上,科学真正存在所必需的,是在思想上不承认自然界必须满足我们的哲学家们所主张的那些先入为主的要求。
7寻找新定律
令人惊奇的是,宇宙间的所有物质都是相同的。已经知道组成各个恒星的物质是与地球上的物质相同的。由那些恒星发射的光的特征,给出了一种可供鉴别的指纹...看来生物和非生物都有相同种类的原子;青蛙和石头都是由同样的一些原料做成,知识它们排列的方式不同而已。因此就使得我们的问题简单一些:我们除了原子之外没有别的东西,到处都是一样的。
质子是1836,中子是1839...
使科学止步不前的方法之一,是只要做那些在你掌握了定律的领域内的实验。但实验家们为之孜孜不倦地努力奋斗的,恰恰是那些看来我们最有可能证明我们的理论是错误的研究。换句话说,我们正在尽可能快地证明我们自己错了,因为只有通过这种方式我们才能进步。
某甲怨恨他的妈妈,那理由当然是在他小时候没有得到她的足够呵护和关爱。但如果你仔细哦观察,你会发现那时候她确实十分爱他,一切都正常。原来,这正是因为当他还是一个小孩时,她过分溺爱他了!由一种含混的理论出发,有可能得到截然相反的两种结果。
麦克斯韦是通过自己发明一种在空间中有些惰轮和齿轮等的机械模型来做到这一点。他发现了新定律是什么样---但没有人理睬他,因为他们都不相信那些惰轮。我们今天也不相信那些惰轮,但他得到的方程却是正确的。因而,推导的逻辑可以是错误的,但答案却是正确的。
当理论中有非常微小的变动的时候,与这理论相联系的哲学或者观念也会发生极大的变化。(分形一样的逻辑)例如,牛顿关于空间和时间的观念同实验符合的很好,但为了得到水星轨道运动的那么一点点修正,理论的特征需要作出极大的变化。
玛雅人那时候已经能够以很高的精确度计算出天文学的预测...那都完全是由算术算出来的,他们算出某个数目,再减去某些数目等等...他们没有讨论过月亮是什么东西。他们甚至没有讨论过月亮在轨道上转圈的观念...他们只是算出发生日食和月食的时间以及什么时候会出现满月等等...假定有一名年轻人去到天文学家那里说,“我有一个想法。也许这些东西实在轨道上转圈的,在那里是好一些像石块那样的球体,并且我们可以算出它们怎么样以一种完全不同的方式运动,而不仅仅是算出它们什么时候出现在空中。”天文学家说,“是的,而你能够以多大的精确度来预测日食和月食呢?”他说,“我还没有把这个想法推进得很远。”然后天文学家说,“噢,我们能够计算出日食和月食,比你能够用你的模型得到的精确度高得多,因而你一定不要再取考虑你的那个想法了,会因为我们的数学方案明显要好得多。”(教育领域的新理念一定会面对传统的质问,你能提高多少分数呢?至少求师得数位学习推广的过程中,经常遇到高考加分吗的反问。)
就像美国的发现那样---你只能发现它一次。我们生活在其中的时代,是我们正在发现自然界的各种基本定律的时代,这样的美好日子是一去不复返的,它真是令人鼓舞啊,它是那么神奇而美妙。
·年末温习
不可能向那些对数学缺乏某种深入理解的人以大家都能够感受到的方式忠实地说明自然定律之美。(数学是认识自然现象的屏障,人与人之间存在很多的天堑沟壑。)
由一种含混的理论出发,有可能得到截然相反的两种结果。
“是的,而你能够以多大的精确度来预测日食和月食呢?”