人类对自然科学的探索是否会因其自身的复杂而走向停滞?

自然科学发展至今,在人们发现了越来越本质的现象,总结了规律背后的规律的同时,不得不承认的是,自然科学本身已经变得越来越复杂,甚至过于庞大,以至于耗费一个人的一生只能盲人摸象般地看清它的某个局部。前人研究科学的阻碍更多来源于政治宗教等因素,但如今科学正一步步展示自身的遥不可及的复杂,这已经逐渐成为真正的阻力。在研究领域分化导致科学的宽度无限拓展的同时,是否有一个临界的不可企及的高度在等着人类? 细…
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某学长是这么跟我说的:学数学的时候,有时候不能太在乎细节,有时候就是要“囫囵吞枣”,装作自己懂了,抓重点,以点带面地快速学习。

为什么不能看细节呢?因为你如果要一个字一个字一个论据一个论据地死抠细节的话,根本学不完。要学的东西太多了,而且同一个东西还可能有不同的流派,不同的处理方法,不可能面面俱到,基本都是选一个角度——比如复代数几何可以从代数的角度切入也可以从分析的角度切入,即使是专家也少有两方面都精通的。

PS:我上面说的是已经被前人验证过无数遍的教科书里的知识,对新出现的论文还是要仔细检阅的。另外如果自己感觉自己的知识体系产生了矛盾的话,也要回过头去检查细节,检查自己的理解是否正确。
非常好的问题,我也一直有类似的担忧。

每当讲到科研或者PhD之类的话题,总有网友喜欢拿出个大圆上突出一小点的示意图来给大家看。这个图和其跟废话一般对科研的解释本身contribute absolutely nothing to this specific topic,但是我还是可以顺着这个图说说看法。

科研工作有两点是很值得注意的,第一是深度,也就是从原点到边界的过程,其次是广度,也就是你所知占了这个圆多大的角度。

只要有人带,到达具体某个领域的前沿是很快的,但是随着人类知识的积累,到达的过程中要学的内容就越来越多,你不可能从学习一条直线到达大圆的面,它必定是个橄榄球或者瓜子的形状。教科书的作用是总结整理人类的知识用于教育后来者,也就是把这个橄榄球变瘦的过程。使得我们不需要在获得知识的过程中去了解一些琐碎的边角料。我一直觉得读文章读原文在科研工作中并非是最好的方法,因为原文的思想不成熟性和不够现代化的语言是一个比较浪费时间的障碍,我想看一个话题一般先找有没有modern perspective,因为那是动车,找不到再去读原文,因为那是绿皮火车。谁学习力学的时候看的是牛顿的《自然哲学的数学原理》?我可以肯定当代没人那么闲得为了学力学去读原理了。就像有网友说的教科书总会慢慢把这些知识弄得通俗易懂。

越到圆的边界处modern perspective越少,原文越多,实际上圆的边界根本就不可能是清晰的,很多前沿的问题都是人们还不清楚的,同一个问题可以有很多理论机制去解释,我们有时不知道哪个能算“知识”哪个不能算。

另一方面是广度,这是我尤其重视也是尤其担心的一个方面。从上段给出的论述来说,有导师带着领到深度(边界)不全太难,如果modern review是动车,那么advisor是飞机。我觉得真正难的是广度。全世界不只有自己做的这个方向,还有多得多的其他方向。广度的重要性是显而易见的,历史上借鉴一个方向的工作到另一个方向去解决问题的例子不胜枚举:爱因斯坦用Riemann几何成功建立起了广义相对论。凝聚态symmetry breaking描述相变和超导的思想被粒子物理用于给出Higgs mechanism。量子力学path integral的思想被用于统计物理从而人们不仅有了真空场论。也有了描述热场的方法。用light front quantization修正后的AdS空间可以用于计算QCD coupling在lambdaQCD以下的跑动。前几天拿Dirac medal的Alexei Kitaev在十多年前把non-abelian anyon引入发展了topological quantum computer的那篇工作在没有发表前就在arxiv获得了500引用,最后Preskill表示这个诺奖级的工作啊Kitaev你还是publish一下吧。。

这些例子都说明了,我们在科研(创造知识)的过程中“借鉴”是一种极好的“创造”方式。而具我观察,绝大部分的科研工作者包括绝大部分已经非常著名的物理学家对学科广度的认识都是比较小的。许多做出突出贡献的学者也只能用自己会的方法去考虑问题,这就限制了很多新的方法和思想被开发的可能性。你纠结于自己领域内的一个问题,可能去问一问其他领域的工作者会发现他们已经有类似的工作和方法可以直接或间接地借鉴过来了。

知识的大爆炸使得我们中的大部分人只能局限于很小的一块领域,牛顿时代科学家身兼数职是很正常的,因为学光所有学科都不是什么难事。量子力学诞生以前的物理学家懂得所有物理根本不是问题。现在来看最后一个物理学的全才到费米截止了,最后一个数学全才到庞加莱截止了。而能跨几个领域工作的都成了leading scientists,他们的工作极其深刻地影响了物理学的发展,而以后这样的人可能会越来越少。

不同领域知识和方法之间的联系是如此重要以至于一旦有一天人类发现无法造出跨领域的全才了,那么科学进步的放缓和停滞是非常可能的。

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有几点需要澄清:

1.重视较宽的对学科广度的认识决不意味着只重视广度,广度是一个比深度更高级的技能,是在做好深度的基础上进行的。我们说在一个领域中做出成绩的是普通科学家,在数个领域中做出成绩可称为学术大家,而只有广度没有深度往往容易导致学术失败。

2.中英混杂这点我是不会改的,你若非有钱钟书的胆和识来拿洋话打我脸就没必要瞎腻歪。此类评论一律属于话题无关评论,此声明后再有如此评论我将直接删除。
为什么?