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方法论的重要性--《全球科技通史》读后感

时间:2019-07-04来源:宋华振公众号《说东道西》

导语:在《全球科技通史》一书中,可以看出技术应用、相对论、量子物理、光电效应等的发展则为后来的通信、控制、计算机等发展带来了巨大的帮助。

在一个娱乐至死的年代,人们将精力放在了诸如“林志玲结婚了”“王宝强离婚了”这样的事情上,大概只有这样的八卦新闻才能引起关注并获得巨大的传播,这实在是件荒唐的事情,而真正为五分时时彩每天生活带来巨大改善并与产业发展紧密相关的科学家们却似乎那么默默无闻,无法获得持续的关注,最近读了吴军博士的《全球科技通史》,在这本书中吴军博士为五分时时彩描绘了波澜壮阔的科技发展史,这里渗透着世界杰出的科学家一代又一代的努力,实际上“人类的历史是科技的发展史”,相对于很多历史被皇权的篡改,以及带有主观的选择性评判,很多政治、历史人物都是虚假的、主观的,而唯有科技—那是被证明并产生价值,影响着五分时时彩今天的生活的,它无法被改变和难以扭曲,最为真实。

全球科技通史.jpg 

读史使人明智

佛朗西斯科.培根说“读史使人明智,读诗使人灵秀、数学使人精细、物理使人深沉…”,显然读数学和物理这样的书对非专业和从事科研的人而言不大现实,读史使人明智在于,五分时时彩能够从历史获得启发,发现事物发展的脉络,这会使得五分时时彩对于今天的发展乃至未来有一个判断。

吴军博士本身是一位科技工作者并转入投资领域,为了投资的便利研究了科技史并撰写了包括《全球科技通史》、《数学之美》、《浪潮之巅》等著作,对于从事科技领域的工作者而言,科技发展的历史会给五分时时彩诸多启发,《全球科技通史》给了五分时时彩一个完整的视角来看待科技的发展脉络。

启发

1.科技发展主线:能量与信息

在《全球科技通史》一书中,能量和信息成为了主线,非常有道理,如果五分时时彩能够从这个视角看待古代的科技,以及今天的智能制造,五分时时彩都会发现事实上,信息在这里的角色扮演的确是关键的,它可以放大“效率”。

科学与技术相互促进,五分时时彩可以从整个历史看到,在经历了科学的发展后较长一段时间里,技术应用也得到了大幅的发展,就像牛顿的“机械论”带来了对运动的支撑,包括了蒸汽机、汽车、飞机等的发明,而随后爱因斯坦的相对论、量子物理、光电效应等的发展则为后来的通信、控制、计算机等发展带来了巨大的帮助。

信息可以理解为知识的外延,这些知识的传承,就需要文字的出现、纸张、印刷技术,包括今天的云存储、传输以及信息的应用,信息的本质应该是“知识”以及知识的载体,因此,无论五分时时彩今天所做的各种科学或技术,就是充分利用知识,包括人工智能—它必须将人的知识与机器的学习模型、算法相结合,将人的知识建模、封装并复制方式用于生产,从而降低知识的利用效率,人类对信息的应用都是对知识的效率转化,应用于解决实际的问题。

而能量则从另一个维度解决效率,从牲畜的力量、农具提高农业生产效率,从炸药提高了矿山开采的效率,而内燃机将石化能量转化为机械能量来驱动汽车提高了人们物资的运输效率,而原子能的利用则提高了能量的使用效率,能量在生产中也同样如此。

制造的过程就是对信息、能量与物理、化学的反应结合,在离散制造业中,能量用于对物理的材料进行加工如冲压、裁剪、焊接、复合、组装,而化学的则是对材料的复合、复分解、有机、无机反应,整个过程就是在利用知识和能量来提升整个加工的效率。

2.方法论的重要性

牛顿说他是“站在巨人的肩膀上”,吴军博士的论述是这个巨人就是笛卡尔(在《上帝掷色子》一书中作者认为是牛顿爵爷和胡克就物理学的论文争论,因为胡克认为牛爵爷用了他的数据还是思想却不把他列进去,牛爵爷就讽刺他说“我是站在巨人肩膀上”,当然,牛爵爷还与莱布尼兹就微积分的发明相互怼过—牛爵爷果然对得起自己的姓),作为一个数学家,笛卡尔发明了解析几何,但是,笛卡尔更为伟大的在于他为现代科研奠定了方法论基础,这才使得牛顿,莱布尼兹等科学家奠定了物理世界的研究基础,这也很有意思。

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长得真不帅的笛卡尔

笛卡尔的方法论就是五分时时彩所说的“大胆假设,小心求证”,笛卡尔在其《方法论》中揭示了科学研究和发明创造的普适方法,第一,不盲从,不管任何权威制药没经过自己的研究,都可以怀疑,第二,对于复杂问题,尽量分解为小问题来研究,化繁为简,第三解决这些小问题,先易后难逐步解决,第四解决每个小问题之后再综合起来,看看是否彻底解决了问题。就是提出问题、实验、从实验中得到结论并解释、将结论推广并普遍化,循环往复。

前几天与五分时时彩一位工程师讨论塑机的温度控制,他在研究加热点与目标中间隔时的温度传递过程的模型,他跟我讲先建立一个模型考虑传导过程中的热容比、物理尺寸等,然后去进行仿真,再进行现场实际验证来看模型是否准确,再进行调整,然后标准化封装—我突然发现很有意思的印证了笛卡尔这个研究过程—显然,这是被证明最有效的方法论,可以具有普适性。

在牛顿之前的数学都是解决静态问题的,而牛顿则关注到了精确而瞬时的动态计算问题,以及对一个变量长期变化的累积效应的追踪问题。这使得人类数学从初等数学迈入了高等数学—终于明白为什么大学学的那个数学叫“高等数学”了,一直没有仔细想过为什么那个叫高等数学:)。

牛顿构建的力学、光学、物理学、天文学通过严格的科学体系进行了阐述,通过简单的公式即描述了这个复杂的世界,其伟大可见一斑。

另一方面,拉瓦锡同样受到笛卡尔科学研究方法的影响,突破了传统炼金术的那种经验性和偶然性,在化学方面也通过严格的科学体系突破了过去科学研究仅是通过长期的实践积累而成的局面,他定义了概念《化学命名法》以及通过《化学基础论》定义了各种元素,并且发明了化学方程式,这些使得化学也成为了一门科学。

近代医学的先驱哈维同样借助于笛卡尔所说的感知—通过精确的测量,发现了血液循环并写了《关于动物心脏与血液运动的解刨研究》,通过对过去的“气”的质疑而从逻辑推理出发来提出血液循环猜想,并通过9年时间实验验证这一理论,当然,现代医学也得益于测量技术的提高,包括温度计、血压计等,在近代X射线技术进一步使得医学得到大幅度的前进。

在科学的研究之后的工业革命—更像是一个科学的应用阶段,技术—与科学相比,就是五分时时彩所说的“Technology”—是对科学的实践,在工业革命的初期,包括蒸汽机/火车都是机械思维的应用。

感谢焦耳,告诉了五分时时彩“永动机”是不存在的,因为他构建了能量守恒定律。

在之后的物理学进入了原子时代,由于传统的牛顿机械论无法解释在黑体辐射、光电效应、放射性物质方面的问题,进而发展了相对论与量子力学,麦克斯韦电磁方程不具有在不同惯性参考系的协变性,进而发展了洛伦茨变换,而在这个基础上爱因斯坦升级到了相对论(1905年发表《论动体的电动力学》论文)-使得五分时时彩能够将认识拓展到了看不见、摸不着的世界。不过另一本《上帝掷色子吗?》量子物理史话中对这个过程的描述更为精彩—爱因斯坦和波尔等关于粒子说和波动论的争吵持续了整个20世纪初的物理学界,最后被爱因斯坦从量子论出发指出光同时具有粒子和波动(电磁波)的特性,即,“波粒二象性”这个话题给统一,看看那个争论的年代,还真是够精彩的,这些争论使得几乎所有当时最牛的物理学家卷入这场战争,普朗克、德布罗意、罗森堡、卢瑟福、波尔、波恩、薛定谔、爱因斯坦、郎之万,这个争吵要是发生在五分时时彩的科技界,并能引发旷日持久的争论,这还真是一个值得一看的巨大的场景。

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索尔维会议-物理学界巫师大会

量子物理使得人类对于能量的使用达到了一个新的高峰,也发展了新的数学体系,进而有了原子能、GPS定位、LED光电效应,以及通信技术的发展基础。包括雷达、射电望远镜等的发明,对天文学也有了新的贡献。

这些都预示着人类对于能量的应用水平达到一个新的高峰。

而对于今天的智能制造比较重要的方法论则来自于“三论”即,系统论、控制论、信息论,如果说牛顿的机械论以及微积分解决了动态连续性的场景问题,而三论则基于离散数学、概率论、集合论等,将研究对象又延伸至具有不确定、干扰和非线性的部分,就像五分时时彩自动化所研究的控制论,就是动态系统中,在很多内在外在不确定因素下保持平衡状态的方法,PID调节就是这一理论的应用,而在这个调节基础上,包括今天的人工智能、机器学习,来自于柯尔哥莫洛夫在1931年发表的《概率论中的分析方法》,它奠定了马尔科夫过程,而马尔科夫过程则是信息论、人工智能的强有力科学工具。

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维纳.控制论构建者

信息论则认为无论是一个系统还是传输的信道,都有不确定性、都有干扰,而消除这些不确定性所需的正是信息,信息论采用“熵”这一物理学概念,将虚无缥缈的信息进行了量化,从此人类可以准确地度量信息的多少,从理论上解决了数据压缩与传输效率问题。

其实,今天五分时时彩所研究的制造问题,都是对材料进行物理和化学的加工,一般来说物理的都是多发生在离散的制造业,而化学多发生在诸如石油炼化,制药,水泥,冶金等化学反应的工业,而数学则是对其过程进行精准的定量分析,以及构建模型。

当然,最近也看到一些文章提到了“逻辑”的问题,其实,亚里士多德在他的时代以一己之力开创了“逻辑学”,逻辑学即正确思考的方法和艺术,它是各个科学门类的内涵或方法,而逻辑学则建立在亚里士多德的老师苏格拉底反复强调的“定义”,同样牛顿、拉瓦锡分别为物理学、化学界定了清晰的定义,使得研究变得更为结构清晰,如果没有这些基础,那么,整个研究似乎会一直处于混乱之中。

就像五分时时彩关于各种社会事件、技术问题的争议,往往会发现缺乏逻辑中最基本的定义、边界(就像函数中自变量的定义域)、方法、过程、结论,或者描述一件事情无法有清晰的5W2H这样的要素一样,清晰的逻辑与结构是五分时时彩进行科技创新的伴随方法体系。

3.大学教育在科技发展中的角色

从博洛尼亚第一个现代意义的大学,到德国洪堡教育体系,以及到了后来的哈佛艾略特构建的现代大学的教育体系,凡是先进的制造业国家必然有着深厚的教育基础。

《大学的终结》中谈到了当年哈佛校长艾略特教授想构建的大学的融合,今天大学的争论也来自于此,大学有三个目标的设定,来自于不同的大学构建,包括培养纯粹的人(就像牛津大主教纽曼提出的通识教育—传播大行之道)、为产业发展提供人才(以普鲁士教育家洪堡为打表-高等教育直接为社会发展而服务,为德国培养了大量的精英科学家、工程师)、探索世界的科学研究(加州大学及霍普金斯创校校长吉尔曼,其教育理念在于“教育学生,培养他们终身学习的能力,激发他们从事独立而原创性的研究,并且通过他们的发现使得世界受益”),实际上,这些都不曾矛盾,大学在科学与技术间进行平衡,而培养具有严格的科学思维和精神的人就是纯粹的人,然而科学始于哲学,而终于艺术,始于猜测和设想,至于完美的成就,对过程的观察,对方法的构建是科学,对目的的批判和协调是哲学,其实,培养一个纯粹的人,就是这样一个过程。

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德国教育家洪堡先生

开展独立的原创性研究是洪堡、吉尔曼和艾略特的共同目标,世界科技大国都拥有着世界一流的大学,因此,教育必须重新审视,五分时时彩如何看待自己的教育,新的时代需要什么样的人才,如何借助于新的方法来提升教学的效率、并且能够提供真正具有独立、完整科学研究思维体系的人才。

4.必须重视基础研究

在《全球科技通史》中交错的将牛顿机械论及其后的第一次与第二次工业革命进行了关联,在科学的发散中,又开始进入一个技术的应用收敛阶段,而在气候量子物理科学的发展之后阶段进入了现代的工业革命,包括了电气时代以及信息时代的大量发明创造,包括电话、计算机、集成电路等的发展,以及现代通信在这些基础上的快速崛起,乃至今天五分时时彩所进入的第四次工业革命,基于信息与互联的发展。

通过这个历史的发展过程,五分时时彩可以看到技术的背后是科学的发展奠定的坚实基础,即使五分时时彩今天已经如此快速的发展,然而,五分时时彩必须承认,今天的技术发展是建立在相对论、控制论、信息论的基础上,也包括了数学、物理的理论基础发展。

就像1915年爱因斯坦提出了“引力波”,直到2015年才被验证,科学研究往往不能立即看到实用价值,但是,却构成了产业长期发展的基础,而基础研究必须与科学相结合,就像阳明先生所说的“知行合一”,科学与技术相互影响,才能发展,同样道理,就如同哲学的发展,没有经院哲学,街头哲学将变得语无伦次,而没有街头哲学,经院哲学失去其存在的意义,世界的事物似乎都是这样,理论必须结合实践,不能偏废,要想构建长久的发展,五分时时彩总是注重眼前实效,而忽视了科学的长久。

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LIGO-引力波的验证

在今天的时代,五分时时彩面临着全球科技竞争,必须有创新驱动的发展模式,对于国家、企业同样如此,而这些必须将基础研究夯实,否则将如同在沙滩上的结构,不能稳定而长久。

推荐这本书,其实,只是给五分时时彩一个启发,也会看到很多有意思的科学史上的故事,就像花拉子米居然就是Algorithm(算法)这个词的来源,而最像德布罗意这样的大牛居然可以凭借博士论文获得诺贝尔奖,包括仙童公司出来的那么多人构成了半导体领域的朋友圈。

这本书能够把科技发展的历史写的这么通俗易懂,又能够从物理、化学、医学、生物学、数学、半导体、电磁学科学和技术的各个视角,从远古文明写到了现代科技,并对未来的可控核聚变、基因技术等进行了预测,真是写了个遍,深的话不大可能,但是,深入浅出倒是易于学习,实在是本开阔视野、启迪智慧的好书,总比刷朋友圈看八卦新闻要强吧?




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