最速降線問題對人生的啟示詳述

2020-12-03 所見略同

最速降線,簡單來說,就是只在重力作用下,從一點A走到它斜下方的B的那條時間最短的路徑。我們都知道,連接AB的直線,是距離最短,但不一定是時間最短。而伽利略說這應當是一條曲線,這固然對,但到底是一條什麼樣的曲線,這直到伯努利時代才徹底解決,這條曲線就被從此命名為最速降線。

拋開數學問題,很多人都能從最速降線問題中找到對人生的啟示,比如從一點出發,要達到目標,直接過去卻往往不是最快的方法,反而是曲線救國式地繞一下必然更快。這固然對,但到底該怎麼繞、繞多少,這也就是本文所嘗試解決的問題。

首先,可以斷言,直線路徑絕對不是最快,因為自然界總是以曲線的方式呈現。比如,「我要吃飯」這應該夠直接了吧,但這也只存在於語言中,在真實的世界裡是必須先有一個「我要吃飯」的想法,然後還要下樓去找吃的、或自己買菜做吃的,一番周折後才能夠實現,這就已經是一條曲線了。

其它的情形也一樣。放在更宏偉的一些話題上,比如安德魯懷爾斯解決費馬大猜想、或古代漢尼拔對西庇阿那翻越阿爾卑斯山後的迎頭痛擊,或者類似的紅軍長徵等,都可見對於解決該問題,直線的絕對不可能性、而曲線卻基本都能勝利。

其次,就是什麼樣曲線的問題了。因為如果繞得太遠,就有繞不回來的風險,到時候只能面朝大海、春暖花開去。雖然有人說這樣不也很好,但問題是因為想要「面朝大海、春暖花開」所以就「面朝大海、春暖花開」這是一條直路,而我們已經論述過直路是不可能的;而假如通過曲路,你就必須要先繞出去又繞回來,才能達到「面朝大海、春暖花開」這個目標,否則半路上又開岔,就變成了「面朝大海、春暖花開」的平方了。如此下去,你就最後被鎖死在了「面朝大海、春暖花開」的N次方的一個幻影空間中,這必然不是任何人想要的。

在那最速降線問題中,人們後來發現,這條曲線路徑具有如下特點、或只有具備如下特點的曲線才能最快:它每一個點上的

是一個常數。由於h是該點到初始點A的垂直距離,α是該點向下一點行走的入射角,故其對人生的啟示,我們可以看作是,無論你現在繞到了與初始位置垂直距離是多少的地方,都應當有一個與之相對應的當下新的入射角,從而保證你一直都在一條「正確」的軌道上,而當我們事後回顧,這條「正確」軌道必然是最快的。

精明的讀者們已經發現,以上的論述就嚴格定義了一個「不忘初心」,不忘初心不是拿一個東西來反覆背住,因為在你每走一步的新情境下,無論你願意與否,你都必然到達了一個不一樣的離出發點A更遠的垂直距離,也都將必然有一個新的入射角。因此,你不能保證該垂直距離和入射角不變,但必須保證在這任何一個新情境下,其

是一個常數。

從這裡面還能看出一個奧秘,這「每一點的

是一個常數」的一個經典的推導過程,是借鑑了費馬原理中關於光在所有路徑中選擇最短路徑這樣一個事實而得出的,那麼也就是說,雖然光無論如何是不會像這樣去走,但假如你在一個必須要走曲線才能實現目標的世間,如果你這麼走了,那麼就如同光的路徑,難怪是最快的了。只不過,這樣一種光的路徑,被這個數學問題的推理過程壓縮在了極限空間中,所以它在這樣的世間表現為最快,正如同可能在別的世間中,就表現為想一下就能辦到一樣。

一個經典的例子,就是假如我們以「我要吃飯」中的「我」為A點、「吃飯」為B點,那麼在那種世間中,可能想一下就吃飽了,因此其對應了一條直線(下圖綠線);但在我們這種世間中,你必須要去買菜、做飯,或出去找吃的等一系列動作,這就必然是一條曲線了-否則如果你學別的世間那樣走直線,光靠想,那簡直是我們這個世間要達到目的最慢的路徑,其耗時將趨於無窮。但我們的問題是,如何讓這條曲線成為最速降線?不是在買菜、做飯的整個過程中都反覆提醒自己「我要吃飯、我要吃飯」,而是讓這一系列動作曲線上的每一個點,在要進入下一個動作點之前,使其入射角的正弦與最初的起點的垂直距離的平方根之商始終保持為一個常數,簡言之,也就是「不忘初心」,所以是最快速的路徑(下圖紅線);而其它任何一條不保持為常數的曲線,無論它具有什麼特性,都必然比這條路徑更慢,比如繞出去買菜但結果又去逛手機店了等等(下圖黃線)。

所以,當青年達爾文覺得一切都失去了意義,在父親的資助下登上貝爾格號軍艦迷茫地在大海上閒逛了五年時,我們要知道,他這是繞出去,在光的幫助下,走了一條最速降線,讓他最快而最平穩地降落在了歷史最寬闊的地位,而這,絕對不是那些走直線者說「我要發明物種起源的理論」然後去發明就能發明得出來的。當然,更重要的另一方面,是他雖然繞出去了,但始終保持常數而不忘初心,否則那曲線可能就繞太遠繞不回來,那就真的只能去「面朝大海、春暖花開」了。

下集預告:《從迷信到科學到更高層次的認識狀態》

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