從不完美晶體逼近完美晶體

怎樣形容學(xué)習(xí)付出比別人多,收獲成果寥寥的人的悲哀?

做完了書店里的題,一到考試還是腸子悔青了;聽了許多道理,可是依然過不好這一生。

只好感嘆,我的天賦不如人。我今天希望借古典老師的話題,談?wù)勅绾斡行峒冎R(shí)。

一個(gè)概念——絕對(duì)熵

熵本來是一個(gè)來源于熱力學(xué)的概念,但是在一百多年的歷史中,被引申到了信息科學(xué)里,進(jìn)而滲透到了生活的方方面面。我們都知道,想要測(cè)量一個(gè)水杯里水的容積,僅僅知道水位的高度是不夠的,還要知道水杯的底面積;同樣想要知道自己家用了多少度電,僅僅知道220V電壓是不夠的,還要知道跑走了多少毫安時(shí)的電量。

換句話說,為了知道一個(gè)總數(shù),僅僅知道強(qiáng)度(水位或者電壓)是不夠的,還要知道廣度(杯子面積或者電量)。同樣的道理,為了知道一塊紅熱的鐵塊的熱能,僅僅知道溫度這個(gè)強(qiáng)度也是不夠的,還要知道其熱能的廣度,這個(gè)熱能的廣度就叫做熵。

熵這個(gè)字是劉仙洲先生翻譯的,意思就是熱量除以溫度的商。之所以這么計(jì)算,是因?yàn)闊崃亢蜏囟榷急褥睾脺y(cè)量。正如家里用了多少度電能可以直接查電表,電壓也可以直接查電壓表,我們反過來用它們相除計(jì)算電量,也就是干電池上面標(biāo)注的毫安時(shí)。

這個(gè)和提純知識(shí)有什么關(guān)系?知識(shí)是有秩序的,信息是混亂的,而熵恰好就是混亂程度的量度(垃圾鋪滿了房間顯然比垃圾堆在桶里更加混亂)。將混亂的信息變?yōu)橛行虻闹R(shí),再把零散的知識(shí)豆腐腦變?yōu)榉€(wěn)定的知識(shí)晶體,就是一個(gè)不斷降低熵的過程。

熱力學(xué)第三定律是這么說的:一切絕對(duì)零度下的完美晶體的熵為零。什么叫完美晶體?就是理想中最有秩序也是最緊密的晶體。鉆石是完美晶體嗎?不是,但是它比石墨更接近完美晶體。感性告訴我們,金剛石比石墨更堅(jiān)固,也更整齊——鉛筆芯一磨就變成了混亂的滿地碎屑,而金剛石可以經(jīng)久保值。

數(shù)字就是特別典型的知識(shí)晶體,但是阿拉伯?dāng)?shù)字比羅馬數(shù)字更接近完美晶體。

同樣是個(gè)位數(shù),阿拉伯?dāng)?shù)字只需要一個(gè)符號(hào),而像3和4羅馬數(shù)字需要兩到三個(gè)符號(hào);到了兩位數(shù),羅馬數(shù)字就更加繁瑣,因?yàn)榉?hào)越多越混亂,以至于中世紀(jì)只有大學(xué)教授才能掌握羅馬數(shù)字的乘法運(yùn)算。聽起來十分不可思議,是吧?現(xiàn)在連小學(xué)生都會(huì)阿拉伯?dāng)?shù)字的乘法口訣,羅馬數(shù)字已經(jīng)被遺忘在了藝術(shù)作品里了。

但是熱力學(xué)定律同時(shí)又告訴我們,絕對(duì)零度達(dá)不到,同樣完美晶體也是達(dá)不到的。最完美的知識(shí)晶體有另外一個(gè)廣為人知的名字——絕對(duì)真理。無數(shù)相對(duì)真理的總和逼近絕對(duì)真理,雖然追隨絕對(duì)真理是和絕對(duì)零度一樣無窮無盡的過程,但是人類難道不就是在這么一個(gè)學(xué)習(xí)過程中進(jìn)化的嗎?

完美的知識(shí)晶體可以以一當(dāng)十,特別是在每個(gè)人的頭腦容量有限的情況下。雖然日心說并不是絕對(duì)真理,但是無疑是比地心說更完美的知識(shí)晶體,現(xiàn)在的小學(xué)生接受起日心說都沒有過多大障礙,而托勒密窮盡一生都在和地心說里面的"本輪""分輪""偏心等距點(diǎn)"等等打交道。正因?yàn)楝F(xiàn)代的學(xué)生頭腦里不用再思考地心說的諸多瑕疵,才能有空間去思考相對(duì)論和量子力學(xué)。

國際象棋高手之所以能記住比常人多很多的棋局,是因?yàn)樗麄兊挠洃浝镞@些棋局本身就是按照高度的秩序存放的。常人眼里,一盤棋有數(shù)十種變化,于是他們記一盤棋就會(huì)記住大量的變化;而大師眼里一盤棋只有1-2個(gè)最優(yōu)解,所以他們的記憶里只留下最優(yōu)解,臭棋都被篩選掉了。在對(duì)弈的時(shí)候,大師面對(duì)一個(gè)棋局只會(huì)從少數(shù)最優(yōu)解出發(fā),而常人要同時(shí)計(jì)算數(shù)十種走法,自然沒有時(shí)間做深度計(jì)算了。

一個(gè)技術(shù)——如何提純知識(shí)晶體?

1.輸出給低水平學(xué)習(xí)者。費(fèi)曼就是這方面的高手,能夠?qū)⒋髮W(xué)物理講給中學(xué)生聽,讓他們聽得懂。費(fèi)曼在講課之前的備課可能有10000字,但是在講課過程中發(fā)現(xiàn)中學(xué)生只能理解1000字,于是這精煉過后的1000字返回到他的庫存里,久而久之他頭腦里關(guān)于物理的知識(shí)晶體就更加精煉和完美了——從萬字到千字,絕對(duì)熵明顯降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)。

2.收斂關(guān)注范圍,舍棄雜質(zhì)。對(duì)于中文系教授而言,他不太可能關(guān)心學(xué)生的化學(xué)成績(jī),自然水的分子式h2o對(duì)于他來說就是知識(shí)中的雜質(zhì),反而會(huì)占用他關(guān)于語言文學(xué)的知識(shí)晶體的空位。在總量有限并且對(duì)外封閉的情況下,拓寬廣度必然意味著強(qiáng)度的降低,并且這個(gè)熵增過程是自發(fā)的。無論是科舉時(shí)代還是當(dāng)代,不學(xué)習(xí)的人頭腦并沒有變得更加輕松,相反自發(fā)地就會(huì)被家長里短和八卦星聞填滿。

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