培養這種思維，你的孩子也能得諾貝爾獎（一）

2020-09-05 升華洞察

本文節選自達索系統中國大學內部培訓《培養這種思維，你的孩子也能獲諾貝爾獎》，作者：《升華洞察》馮升華

我從小就很喜歡科學，仔細學習過獲得諾貝爾獎的科學家都在研究什麼，有時候覺得他們很有趣，也有的時候覺得他們的想法不過如此。當然這是一種錯覺，錯在我們在拿今天的知識，甚至是常識，去挑戰一百年前的科學家怎麼這麼點兒事情就搞了那麼長時間。

那麼諾貝爾獎的科學家們一般都是遵循什麼思維模式呢？首先是已知的實驗結果和各種已知數據去總結規律，找到規律之後進行預言和推理，用新的實驗去驗證。然後再通過新的知識去打破固有的規律，實現下一步的突破。

說到總結規律，通常大家會第一個想到元素周期表。

現在我們看到的元素周期表大體上是這個樣子的。很多人以為這就是門捷列夫做的元素周期表，其實並不是，這個表是蘇黎世大學教授Heinrich Werner（海因裡希·維爾納）設計的。稱為維爾納長式周期表。相應的門捷列夫做的元素周期表稱為門捷列夫式短表。門捷列夫最初做的元素周期表長成下面這個樣子。

門捷列夫命運多舛。13歲時，他父親因患結核病去世；16歲，他母親也因患結核病去世。舉目無親又無財產的門捷列夫把學校當作了自己的家。

1869年2月14號，那是星期五早上，門捷列夫三天沒睡，一直在想卡片的排列規律，想著想著支撐不住就睡著了，睡著之後，他好像做了一個夢，在夢裡他還在玩撲克牌找化學元素的規律，突然，他好像看到一個更完整、圓滿的周期表。他興奮地顧不得睡覺了，趕緊睜開眼，根據記憶把夢裡的元素周期表在撲克牌畫了出來，並重新擺好了。

再回到諾貝爾獎的話題上，門捷列夫作為1905年諾貝爾化學獎的候選人，但沒有獲獎，在1906年又以一票之差無緣諾貝爾獎。1907年的時候他就去世了。給諾貝爾獎留下了無法彌補的遺憾。有了元素周期表，門捷列夫就做出了很多的預言，在他繪製的表格中，空位的地方都有新元素。後來的化學家根據門捷列夫的預言製備了這種元素，紛紛獲得了諾貝爾獎。

看了元素周期表之後，在你的腦海裡會有什麼樣的問題？比如說，元素周期表到底有沒有盡頭？

接下來就是思維的突破，我們絕大多數人學會了元素周期表，也就僅僅是學會了，可是偏偏有很多的人，想挑戰書裡的元素周期表，可以說從門捷列夫發表元素周期表之後，每年都有人提出新的挑戰，各種各樣形式的元素周期表層出不窮。有螺旋的，塔式的，球形的，地鐵線路式的。。。甚至有個網站，叫國際元素周期表資料庫，Internet Database of Periodic Tables，專門收集各種形式的元素周期表，已經收集了數千種。

為什么元素周期表不能是三維或者更高維度的呢？僅僅是三維的元素周期表，就有上百種之多。你想不想挑戰一下門捷列夫？

這裡是我收集的各種語言的元素周期表，

Arabic: الجدول الدوري للعناصر

German: Periodensystem

Esperanto: perioda tabelo de la elementoj

Spanish: Tabla periodica de los elementos

French: tableau périodique des éléments

Japanese: 元素周期表

Korean: 주기율표

Russian: периодическая таблица элементов

Thai: ตารางธาตุของธาตุ

Sinhala: ආවර්තිතා වගුව

中文的元素周期表，裡面的漢字都是從哪裡來的呢？清代科學家徐壽作為中國近代化學的啟蒙者，突出貢獻就是把門捷列夫的元素周期表翻譯過來，但是俄語中元素名稱在當時是找不到合適的漢字的。首先就是要同音字，然後最好就是這個漢字組成能夠很好的解釋這個元素的特點，而偏旁能夠代表這個元素的常態。於是，他想到了明朝皇家的名字。

那麼為什麼會從明朝朱家家譜中尋找素材呢？朱元璋是貧苦家的孩子，大字不識幾個，當了皇帝自然要顯得有文化才行。於是，他就讓皇家後代都按照五行相生來取名字。朱是大姓不能改，名字的第二個字也要按照輩分走，唯一自由發揮的第三個字，還要按照木生火、火生土、土生金、金生水、水生木這樣的五行相生規律來定。

皇帝的妃子多，孩子也多，幾代子孫就達幾萬人，字典裡面的字哪裡夠用啊？於是就不得不費盡心機造字，也就有了元素周期表中的那些字。

人工智慧與元素周期表

經過約一個世紀的摸索和嘗試，人類科學家才把化學史上的偉大科學成就——元素周期表整理成當前的形式。2018年，美國史丹福大學的物理學家們開發出一種人工智慧程序，只用幾個小時就&34;了元素周期表。

項目負責人是史丹福大學張首晟教授，張首晟等人在美國《國家科學院學報》上報告說，他們基於谷歌公司自然語言處理技術開發出的人工智慧程序Atom2Vec，能通過分析一個在線資料庫中的多種化合物，學會區分不同的原子，整個學習過程沒有人類的幹涉。

高熵合金

都說魚和熊掌不能兼得，但是合金就不一樣了。通常一種金屬有特別的能力，能否融合多種金屬獲得魚和熊掌的能力？以往的合金中主要的金屬成分可能只有一至兩種，高熵合金（High-entropy alloys）簡稱HEA，是由五種或五種以上等量或大約等量金屬形成的合金。由於高熵合金可能具有許多理想的性質，因此在材料科學及工程上相當受到重視。

接下來的問題是，能不能利用人工智慧來找到合適的配比？能不能用人工智慧找到合適的高熵合金結晶方式？找到與金剛石結構類似的高熵合金結構。現在已經成為材料科學裡面的熱點話題。

最後總結一下：總結規律，預言推理，驗證規律，打破規律。記住這十六字箴言，你的孩子就具備了拿諾貝爾獎的潛質！

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