
作为20世纪最伟大的物理学家之一,理查德•费曼的科学思想对人类社会产生了深刻的影响,是留给后世的宝贵遗产。除此之外,他还是出了名的“多面手”:教育家、鼓手、开锁大师……他对世界充满热情,总有新点子解决任何问题。
费曼是怎么观察和理解世界的?
是什么让他取得如此之多的成就?
本书深度剖析了费曼在学习、任教、做科研时所使用的思考技巧,不仅能解决学习与工作中的具体难题,更能帮助我们激发好奇心与创造力,培养卓越的思考习惯,从根本上革新思维方式,成为学习高手!
来源 | 《费曼思考法:5步成为学习高手》
作者 | [美] 彼得·霍林斯(Peter Hollins)
译者 | 戴童
01
像火星人一样思考
在一次采访中,费曼分享了小时候父亲教他的一个游戏。他们坐在餐桌旁,全神贯注地讨论一个话题,父亲会开玩笑地问他一些问题,比如:假设我们是第一次来到地球的火星人,从来没见过地球上的东西,我们从外面观察着,那会是什么样的感觉?我们会看到什么?
一方面,这个游戏是一个能引起孩子幻想的简单活动;另一方面,它抓住了科学探究的精神。这个“游戏”让我们体会到,不带任何“先验”色彩的纯粹的好奇心是什么样的。如果你预先不抱任何信念,不带偏见,没有任何先验理解影响你的观察,世界对你来说会是什么样的?
你思考得越多,这个问题就越深刻。
凭借全新的眼光看世界,一切都变得有趣起来。你不再认为有些事情是理所当然的。比如,作为一个火星人,假设你从不睡觉,也不需要睡觉,甚至不知道睡眠是什么,以前也从未想象过睡眠这件事,那不仅睡眠不是你的世界的一部分,而且你甚至不会为此感到奇怪,或觉得不可思议。
想象一下,此刻你来到地球,你观察到每 24 小时,人类都会在一段时间内陷入“昏迷”状态。他们会闭上眼睛,躺下来一动不动,呼吸减慢。你注意到,他们会把自己装进织物制成的“袋子”里,“袋子”与他们的身体大小大致相同,然后在那里待上几小时。
如果你是一名火星科学家,你恐怕会有很多疑问吧!你会从哪里开始呢?你会想知道:到底发生了什么,为什么会这样?你会好奇:人类以这种方式突然失去意识是一种什么感觉?这么做的目的是什么?人类会以各种不同的方式践行这种习惯,这又意味着什么?你可能还想知道,这是一种怎样的体验:不清醒状态到底意味着什么?大脑还能“工作”吗?意识是突然消失的,还是逐渐消失的?为什么?
对于一个只知道一种存在状态(清醒状态)的火星人来说,思考“睡眠”的含义肯定就像人类想象除睡眠和清醒之外的第三种意识状态一样。
从一件随便想到的、显而易见的,甚至有点儿无聊的事情(睡眠)开始,很快,你就陷入了一连串深刻的问题中,比如,“清醒”意味着什么?我们怎么才能知道另一个人的意识是什么感觉?当谈论“清醒”“意识”这种日常用语时,我们真正谈论的是什么?
如果这些问题能够启发人们重新思考生活中的“怪事”,它们就会变得很有趣……当然,这些问题说不定还能为科幻小说提供灵感呢!我们还是深入探讨一下。
费曼做了一个类比。我们在树上看到一只鸟,有人会问“这是什么鸟”,你也许能说出它的名字。那么,这是否意味着你知道这只鸟“是什么”?你真的掌握眼前这个事物的含义了吗?你能说自己拥有相关知识了吗?假设你用自己的语言说出了这只鸟的名字,它是一只“云雀”,但意大利人说它是“allodola”,希腊人说它是“țȠȡȣįĮȜȜȩȢ ”……也许,一个火星人从天而降,当被问到他看到了什么时,他头上的一个小漏斗里会冒出一串气泡……
我想你现在明白了。就算知道代表某个事物的符号,也不意味着了解它。可以说,认识一些模式和特征,并将它们映射到预先存在的思维模型上,根本不是真正的了解。你真的见过鸟吗?再看一看,你真正看到的是什么?想象一下,你从来没有被告知过任何关于鸟类的事情,带着一颗新鲜的、未使用过的大脑,跌跌撞撞地走进了这个世界。一个现象在你面前展开:一片光影、一种声音、一个东西——它是什么?
假设你是观察地球人睡觉的火星人,那么请深入想象一下:你不知道什么是“意识”,也没对一种被称为“心灵”的东西预先抱有信念。现在,如果有人问你“心灵是什么”,而且他自己也不知道这是什么东西的话,你认为,你能轻松地向他解释清楚吗?
“火星人问题”是一种强大的方法,超越了我们的语言的局限。有时,我们认为学习是一个积累的过程——我们原本是无知的,然后在无知的基础上积累知识,增进自己的理解。但在很多时候,真正掌握现实的本质是一种剥离过程——剥去层层假设,让感知更加清晰,并重新审视眼前的事物。
理解世界本来面目的最大障碍,就是我们坚持认为自己已经知道那是什么了。当看到有人在织物制成的“袋子”里失去知觉时,我们就自信地说:“他上床睡觉了。”这种话给人的印象是,我们已经全面理解所发生的事了。果真如此吗?
当你提出“火星人问题”,并尝试以新的视角来看待你自以为理解的事情时,你就会换一种方式提问,而这意味着,你将得到完全不同的答案。如此一来,你能想象出的解决方案也会大不一样。你之所以“跳出了盒子”思考,是因为你首先能看到有这么一个盒子,你会好奇,是谁把它放在这儿的?为什么放在这儿?如果盒子消失了,又意味着什么?
02
现实生活中的火星人问题
如果你是一位童书作家,或是一位载誉而归的物理学家,那么你或许会觉得“火星人问题”很有意思。但它真能运用到现实生活中吗?每次做早餐的吐司时,你是否都必须“重新造轮子”?
发明家马丁·库珀(Martin Cooper)被誉为“移动电话之父”,他并非只是创造了一个有趣的新玩意儿,在审视了 20 世纪 70 年代初的电话通信状况之后,他问了一个问题:“为什么非要把电话打到一个地方,为什么不能直接打给一个人?”
你看,他的观点的“转弯”之处就是:摆脱一定要在某个特定地方拨打和接听电话的限制。这对今天的我们来说是理所当然的,在当时却并非如此。库珀率先提出了将电话作为个人随身物品的想法,并表示,要发明一部个人电话,“它可以代表个人身份,你也因此能分得一个号码。它不再属于一个地方,不再属于一张桌子,不再属于一个家,而属于一个人”。
库珀提出了有趣的问题,并非因为他是一位聪明的发明家、工程师或通信领域的专家(不过这些确实都是他的身份),而是因为他能以新的眼光看待问题。这是决定他职业生涯的关键问题,也是开启移动通信时代的关键问题,却也是一个连五岁孩子都可能会问出来的问题。
今天,人们不觉得这种想象力带来的飞跃有什么稀奇的,因为这已经是世界的一部分。同样,我们也不再会环顾四周,看看迄今为止我们尚未探究和洞察的想法有着怎样的巨大潜力。然而,它们就在那里,隐藏在众目睽睽之下,隐藏在与库珀向自己提出的一样简单、明显的问题之中。
你应该养成习惯,多问问自己一些问题。
如果我对某种情形一无所知,那它对我来说会是什么样子的?
哪些假设、期望和结论在我眼里是理所当然的?
如果我把这些统统抛弃,会怎样?
在一个局外人眼中,我的生活会是什么样子的?
如果这人来自不同星球、不同国家,甚至不同历史时期呢?
更年轻或更年长的我,又会是什么样的?
当我对一个问题的回答包含术语或特殊称号时,我真的理解这些词语的含义吗?
这里面有什么有趣的东西吗?
可以换一种方式表示吗?
03
用科学方法看世界
学会用科学方法,以科学家的眼光“看”世界,需要你:
● 冷静地重新审视你自认为已经知道的一切;
● 以孩子玩耍、取乐和好奇的心态,审视你观察的事物。
这两条与其说是方法,不如说是心态。然而,当拥有“好心态”成为自然而然的事情时,你就会不由自主地找到一种好方法,来处理学习、理解和创造上的问题。事实上,好奇心和开放思想都是人类最好的发明,也是科学方法的摇篮。
说到科学方法,首先要清楚的是,它并不是“科学”本身。它是一种途径,构建了我们的思维,构建了我们观察、搜集数据、做出预测、生成理论、借助理性和经验逐步接近真相与开悟的具体方法。
有一次,物理学家布赖恩·考克斯(Brian Cox)向英国曼彻斯特大学的学生介绍黑洞,其间,他向学生们展示了费曼在 20 世纪 60 年代的一段演讲视频。考克斯在介绍这段视频时表示,这是他所见过的关于科学精神和科学方法的最好解释。在视频里,费曼用不到一分钟轻松地呈现了问题的关键。
现在我要讨论一下该如何寻找新定律。一般来说,可以通过以下步骤进行。
首先,是猜测。
然后,计算猜测的结果,我们要看一看这个猜测的定律是否正确,它意味着什么。接着,我们将计算结果与自然现象进行比较,与实验结果或经验比较,或者直接与观察结果比较,看看它是否有效。
如果新定律与自然现象(或实验结果等)不一致,那它就是错误的。这个简单的陈述就是科学的关键。
无论你的猜测有多漂亮,无论猜测者姓甚名谁或有多聪明,都没有用。……只要新定律与自然现象不一致,那它就是错误的。
就是这样,没别的。
你大概能理解为什么费曼被视为极具魅力的老师和沟通者了。让我们看看他对科学方法的解释。
第 1 步:想寻找新的定律,首先要猜测。
第 2 步:计算猜测结果。
第 3 步:将计算结果与自然现象进行比较。
第 4 步:如果结果与自然现象不一致,那么这个猜测就是错误的。
第5 步:重复上述步骤(可选)。
可见,科学方法不过如此,并不复杂——以多种不同的方式观察并猜测现实真相,并且加以验证。如果我们的观察不支持我们的猜测,我们就可以断定猜测不正确。如果我们对现实的猜测与我们(比如在实验中)观察到的结果相符,那么,我们就有理由相信自己的猜测是成立的。然后,我们可以继续提出问题、观察、设计方法来检验下一步的猜测。
用更正式的术语来说,费曼所说的“猜测”是一种假设。假设一般基于我们已知的或观察到的东西,如果其中存在明显的“缺口”,就需要用假设来“填补”;假设也可以仅仅是好奇心的产物。很多科学研究工作,其实就是一场寻找相关且原创的假设的游戏。对外行人来说,反倒不必受这样的限制,你可以问任何喜欢的问题——提出假设,只是向现实提问的一种方式。
想象一下,现实好比一个能摇出答案的摇号机。假设这个摇号机对你提出的任何问题只会给出三种可能的回答:“是”“否”“再试一次”。如果回答是“再试一次”,那么意味着几种可能:要么是你的问题表述不正确,要么是提问过程出现了错误,要么就是……呃,就是需要再试一次而已。你的假设可能是正确的,可能是错误的,可能两者皆是,也可能都不是。
当你向这个伟大的通用摇号机提问时,你不能问“为什么有人没有死于一种能杀死所有人的病毒”或者“什么药物可以治愈感染这种病毒的人”,摇号机只会告诉你,某个猜测是正确的、错误的还是未定的。所以,你可以问:“感染这种病毒却幸存下来的人的血清胆红素水平是否比那些没能幸存下来的人更高?”
“提问”可以换成实验的形式。你可以设计一项实验,将实验对象分为三组:死于感染该病毒的人、感染该病毒但未死亡的人,以及未感染该病毒的人。然后,查看这三组人的血液检查结果,尤其是他们各自的血清胆红素水平。
也许,有成千上万的人需要检查,因此,你不妨使用数据统计的方法来得出结果。当把所有的调查结果都放在一起时,你会发现一个规律:感染病毒但未死亡的人,其血清胆红素水平确实比其他群体更高。本质上,这个实验结果就如同摇号机回答“是,猜测得非常对”,但这并不意味着我们彻底证明了一件事,故事到此结束。
这只意味着,我们发现了一些证据,能支持自己的猜测。谈到假设时,科学家总会就自己的假设提出一些问题,以便反证它们。比如,他们会提出一个观点——“血清胆红素有抵抗病毒的作用”,然后用一项实验观察这个猜测是否与现实中的实际情况相符。他们要么最终证明这个猜想是错的,要么找到初步的证据,证明猜测可能是对的。
所以说,我们其实是在尝试判断一个假设(猜测)的真伪。换句话说,我们通过排除绝不可能是“真的”的事件,来提高自己对世界的认识,而我们的目标是一步步接近真相:从推测开始,再将推测放到现实世界中检验,看看它的表现如何;然后,根据检验结果进行下一个实验,也许下一个推测会比上一个更“聪明”一些。
当然,真正的实验科学不但要遵循严格的规定,而且有自己的逻辑规则,使整个过程形式化。科学家的一系列活动都可以被视为“观察”,理论科学和应用科学之间、不同类型的“观察”之间都存在差异,比如,社会科学与医学的观察方法就大不一样。而且,利用数学、统计学、软件等各种工具和技术拓展认知的方法也大不相同。但最终,一切都归结为费曼的基本秘诀:做出猜测,观察现实情况,比较两者,整理结果并重复步骤。
还要记住一件重要的事:科学方法中没有“自我”。费曼确实谈到了这一点。如果我们的猜测并没有按照原本想象的方式成功地解释现实,这也不是问题。我们没有犯错,这并不意味着我们是错误的、愚蠢的。做出“错误”的猜测就是在做科学,就像做出“正确”的猜测一样。它们都让我们更接近真相,因此都有价值。同样,假如说一个猜测是对的,那是因为它就是如此,而不是因为它是由聪明人做出的,猜对的人之前也未必一直都是对的。况且,仍然存在猜测可能是对的,但我们就是不喜欢它的情况,反之亦然。
真正的科学家提出问题的原因只有一个:想知道答案!他们不会为了证实一件自己已经确信为真的事情而提出一个问题,也不是在寻找“证据”来固守自己的怀疑。他们的首要职责是寻求真相和正确的东西。如果为了达到目的需要猜错几十次,那就认了吧。
如果人类果真以这种方式做科研,你会经常看到,在定期发表的科研结果中,假设被观察和实验不断证伪、抛弃。然而事实上,学术出版物中的论文的水平高得令人难以置信,研究人员的猜测总是恰好正确。2005年,美国斯坦福大学医学院教授约翰·约安尼季斯(John Ioannidis)认为,医学期刊上发表的大多数论文很可能是“假阳性”(也就是在没有证据的地方居然找到了证据),其结果是无法重复的。
研究人员检验假设,以及用统计学处理结果的某些方式可能意味着,他们往往会得到自己最想要的回应,即得到支持自己假设的结果。在学术界,一些备受瞩目且回报丰厚的研究领域面临着必须产出知识内容的巨大压力。而“大规模可重复性危机”(great replicationcrisis)恰恰表明,当人们为证实自己想相信的事一味寻求证据,而不再直截了当地问什么才是真相时,会发生什么。
可疑的实验操作,大学中“要么发文,要么走人”的氛围,以及对统计数据的普遍滥用,都是费曼认为的真正的科学研究的绊脚石。但是,有些原则并不是不合理的。在小范围内,我们作为不完美的人类,总要面临屈服于自身盲点、偏差、成见和“宠物理论”的风险。
我们会创造自己喜欢的东西,并顺势将之命名为“真相”,这时,我们难免会说服自己真的得到了真相。让我们跳出学术圈和科研领域,考虑一个日常生活中的例子。
假设你的汽车出了故障,而你对汽车不太了解,只知道汽车一直在发出奇怪的噪声。有一天,仪表盘上的一盏指示灯亮了,那是一个奇怪的圆圈和一个叹号,你不知道那代表什么。你只好查看汽车使用手册来了解这盏指示灯的含义:它代表“刹车灯”。
但这是什么意思?你只能假设:刹车灯坏了。你该怎么检验这个假设?你可以下车,用自己的眼睛观察。但你发现一个奇怪的现象:汽车两侧的刹车灯似乎都在正常工作。好吧,是时候提出一个新的假设了:是仪表盘的刹车指示灯坏了!你又该如何验证这一点呢?而且,你该如何确定这种现象是否与你之前听到的噪声有关?
第二天,你注意到两个现象:指示灯熄灭,噪声停止。这确实为“指示灯亮起与噪声有关”的猜测提供了证据,但你还没有证实这一点。你不是机械师,但可以进行一项简单“实验”,比如,观察这两个现象是否总是同时出现。
每当这两个现象同时出现时,你就会得到更多证明“确实不对劲”的证据,并且这种“不对劲”和上述两个现象有关。直到有一天,在指示灯没有亮起的情况下,噪声也出现了,这时,你会推断两者实际上可能是独立的现象……
有时,科学方法的精神就简单地体现为,我们有能力阻止自己说:“这做不到。”我们应该积极地问:“这能做到吗?该怎么做呢?”更好的问题是:“现在我正在做什么?”“我观察到了什么?”“为什么会发生这种情况?”
有科学头脑的人会持有一种实验态度,他们不会简单地发表声明,然后就这样置之不理。他们会经常想“如果我……会发生什么”,并坚持到底。如果说,一些事情就是没有答案,保持神秘,甚至不为人知,他们不会耸耸肩就这么算了,也不会选择一个自己最喜欢的“答案”,然后固执己见。他们会对自己说:“让我来找找看。”
这些试错的例子和逻辑常识似乎太简单明了,但事实是,我们无法以任何其他方式真正获得知识,真正理解真相。对于五种感官无法感知的事物也一样。在认知行为疗法(cognitive behavioral therapy,CBT)中,咨询师经常建议人们检验自己对现实的见解,而不是假设自己对事件的下意识解释总是正确的。
如果有人在公交车上对你皱眉,你可能会立刻得出结论:我是个怪人,我不可爱,每个人都是这么看我的。然而,你完全可以从最基本的假设推出一种可能的解释:这个人不高兴是出于其他原因,与我毫无关系。
但是,你不一定非要依赖这种信心。你也可以在下次乘坐公交车时,检验自己“不可爱”的假设。你观察到的现象与你的猜测相符吗?换句话说,是否你遇到的每个人都对你皱眉,或表现得好像不喜欢你?
如果人们只关心自己的事情,而对你的存在保持中立态度,那么你可以放心地得出结论:你最初的假设完全错误。记住费曼说过的话:“无论你的猜测有多漂亮,无论猜测者姓甚名谁或有多聪明,都没有用。……只要新定律与自然现象不一致,那它就是错误的。”
也就是说,无论你的假设在感觉上有多么正确,或者你的猜测看起来有多么符合你既有的世界观(在这个世界观中,可能你坚信自己不够可爱),这都不重要。无论你希望自己的猜测有多么正确,如果它与现实不相符,那么你对现实的猜测就是错的,仅此而已。
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1.解读物理学家理查德•费曼的智慧之源。重要的不仅是费曼思考了什么,而是他是如何思考的。
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他是天才,更是众人难以企及的“魔法师”,总有新点子来解决难题;
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