張首晟在混沌大學分享人類最偉大的9個思維模型

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2017年7月21日，張首晟團隊發現天使粒子(馬約拉那費米子)，這是繼「上帝」粒子、中微子、引力子之後量子物理的又一裡程碑發現，震動世界。

張首晟，2010年獲歐洲物理獎，2012年獲美國凝聚態物理最高獎奧利弗巴克利獎，2012年獲得狄拉克獎，2014年獲美國富蘭克林獎……被稱為最接近諾貝爾物理學獎的華裔物理學家。

一年前，他在混沌大學分享了人類歷史上最偉大的9個思維模型。今天讓我們重溫。

張首晟在混沌大學授課

授課老師|張首晟史丹福大學終身教授，美國國家科學院院士、中國科學院外籍院士

我想以一個問題開始：假設世界末日到了，諾亞方舟上只能夠攜帶一對動物和一個信封，信封背面，你可以總結所有人類知識，那你們會寫下什麼?

我分享下我會寫下什麼，這堂課將圍繞這些答案：

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自然界基本常數

作為一個物理學家，我覺得人類文明最高的建樹還是科學真理。科學真理最重要的是兩點，一是能量，二是信息。

對能量最深刻的認識來愛因斯坦，就是E=mc²，如果總結人類最知名的公式，這是首選。大家說物質本身也很重要，但是通過E=mc²，就發現物質和能量是一回事。

對信息的認識，是人類對大自然最重要的認識。怎麼描寫和衡量信息，也有一個非常奇妙信息熵的公式：S=-p log p。

這個公式不像E=mc²那麼知名，但愛因斯坦說過一句話：等到人類的知識往前推進，牛頓力學可能不對，量子力學可能不對，相對論可能也不對，但信息熵的公式是永恆的。

我們這個時代，可能覺得科學萬能，但第三個公式告訴我們，科學不是萬能的。科學的偉大，在於能夠告訴科學的界限在哪兒。

這就是量子力學的海森堡測不準原理，科學有一個永遠不能跨過的界限，你不可能把一個粒子的位置，和它的重量，或者它的速度，同時精準地測量出來。

哲學上講，客觀世界完全獨立於主觀世界的存在，但是這是個偽命題，並不是真正存在的。

真正能觀察到的，是客觀和主觀之間的結合，由於觀察者和被觀察的世界相互作用，我們不可能無窮精準地把客觀世界了解清楚。

這是第三個公式的偉大，因為它不只是講了一個科學的原理，更說明了一個哲學的原理，告訴我們客觀的世界和主觀的世界，不能完全割裂。

萬物都是由原子構成

人類的文明不只局限於科學，還有哲學，政治，法律⋯⋯如果用一句話來描寫整個世界裡，最值得告訴下一代的話，就是「萬物都是由原子構成」。

譬如中醫講「氣」，好象是非常神奇的東西，這個氣，本身也是由原子組成的。因為世界上不可能有別的物質產生。

不只是地球，整個宇宙的原子，和我們這裡的原子完全是一模一樣的。

我們怎麼會知道?因為每個原子會發出一些特殊的光來。譬如說我們知道太陽上有氦原子，氦原子發出光的那個性質，所謂的光譜和地球上能夠觀察到的光譜一模一樣。整個宇宙世界裡，萬物都是由原子構成的。

這個道理大家是要慢慢想。但是這個概念是個非常偉大的概念，雖然真正對原子的理解，是20世紀初由於量子力學的奠基。

但是大家知道了不起的一點，兩千年以前，原子的概念就被希臘的人提出來了。所以，這是一種思想方法，就是要把世界上萬物的複雜性歸納到原子的簡單性。

我們知道元素周期表特別簡單，那麼千變萬化的世界，歸納到最後就是這100多種元素，這就是思想方法的偉大。

好像是非常抽象的科學概念，和我們今天辦企業有什麼關係?做任何的企業要能賺錢，就是用簡單的辦法來解決一個複雜的問題。

歐幾裡德的幾何定理

以上是物理的概念，也是化學的概念，如果用數學來描寫，最精華的思想是什麼?希臘文明的偉大，除了那些公式之外，是把數學思想已經基本奠定了，這就是歐幾裡得的公理系統。

這麼錯綜複雜的理論體系，它一定要建設在五條不言而喻的公理上面：比如兩點可以劃一條直線;所有直角都全等⋯⋯

這個事情我們覺得真是太不言而喻了，根本不需要證明。歐幾裡得把它作為基本的公理，就是第一性原理。再複雜的知識體系，你一定要歸納成最少的幾條不言而喻的公理。

歐幾裡得的妙處就是出發於那些顯而易見的公理，來整理他整個知識的體系，把它變成一個豐茂的大樹，這些大樹的根就是一些公理。

在這種情況下，物理的思想和幾何的思想也是統一的思想，把萬物歸到一個最最簡單的原理上。

自然選擇，適者生存

生物是一個非常複雜的系統，好像不容易總結出非常簡單而普世的規律，其實，如果整個生物用一句話來描寫的話，就是「自然選擇，適者生存」。

所以，生物之所以能夠進化，是因為周圍的環境一直在改變，能夠適應環境的生物就能生存，不適應的就會被淘汰，這是進化的最原始動力。

我們每次講公司的生和死，其實已經潛意識把公司看成是生物，公司也是同樣適者生存，競爭是非常殘酷的，但是越是極地環境下生存的公司，就越優秀。

人人生來平等

講起人文的思想，如果用一句話來總結的話，就是「人人生來平等」。這是美國《獨立宣言》上的第一句話，基本上模仿了歐幾裡得的公理系統。

它說我要建一個國家，國家是一個非常複雜的體系，但也要建在一個基本的原理上。這個基本的原理，一定要是每個公民覺得是不言而喻的一個真理，不需要過多的解釋。

美國的憲法200年不變，為什麼?它是把科學的基本理念用在治國。既然歐幾裡得複雜的定理系統能夠建立在幾條顯而易見的公理上，我們建國為什麼不可以?使得每個公民根本不需要任何知識，一講他就知道?

這樣國家才能真正地牢固，這是人人生來平等，這是一個基本的原理。

自由的空氣在飄揚

說到辦一流的大學，大家都會想到哈佛大學和史丹福大學這些百年學府。史丹福大學牛在哪兒?它的校訓是「自由的空氣在飄揚」。

這是一個百年學府成功的前沿思想，就是學術環境一定要有自由，一不要受政治的影響，二不要受功利心的影響。

筆勝於劍

如果我要總結整個人類文明幾千年的歷史，用一句話來描寫，我會說「筆勝於劍」，筆遠遠比劍來得更重要。

歷史上，亞歷山大徵服了世界。他有兩位老師，一位是他的父親腓力二世，教他怎麼用武力徵服已知的世界。另一位老師叫亞里斯多德，同樣教他改變世界，不是用武力，而是知識，真正把人類的知識徹底整合，徹底徵服。

所以亞歷山大有兩個改變世界的志向：一是徵服人類已知的世界，他打到阿富汗時痛苦一場，認為下面沒有可以徵服的地方;二是亞歷山大圖書館，他的目標是收集人類所有的書籍。

他徵服過來的帝國，在他過世一年之內就全部崩潰，但他真正給人類文明留下的是亞歷山大圖書館，由於信息極端密集，也吸引了很多學者匯聚，影響了人類歷史。

這個道理很簡單，但大家在用的時候，往往不知道它的深意，希望大家能通過這些故事深入思考。

隱形的手

如果講起經濟學，也要有一句話，我想就是亞當斯密所講的，「市場是一個隱形的手」。

這句話的道理，我想大家已經講得很多，但是做起來，往往會不太明白，尤其是政府在做事情的時候，往往就有一個無形的手就會變成一個有形的手。

但是這個道理非常的深刻，你在用有形的手幹預市場的話，很短時間內可能會有些效果，但肯定不能打造百年老店，不可能形成千年思想。

大道至簡

剛才這些都是西方人留下的思想，我們中國千年的文明，留下的思想哪一句應該寫到信封背面呢?「大道至簡」。

很多人說起誰牛，就說是專家，其實專家並不牛，把大道用簡單的話講出來，讓人人都聽懂，這才是真正牛的。

千年思想的確最最精華的都是大道至簡，你看宇宙美妙在哪兒?E=MC²這樣一個公式，能夠描寫小到原子，大到宇宙。真理的共通點就是「大道至簡」。

講個故事，4的根號等於幾?很簡單，2和-2，英國理論物理學家、量子力學的奠基者之一狄拉克初中時，就覺得這個回答非常非常奇妙，為什麼開根號的時候總是有一個正根，有一個負根?

他突然想到把這個原理推廣了一下，就說宇宙上面所有的基本粒子，都有個反粒子，有個電子就有個反電子，有個質子就有個反質子，有個中子就有個反中子，這是個非常非常神奇的發現。

所以，科學大師，你看他為什麼能夠做出這些偉大的科學發現?就是他始終沒有忘記「大道至簡」，後來狄拉克得到了諾貝爾獎。

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