楊振寧先生在思維方法上給我們的第二個(gè)啟示是,在探索一個(gè)問題時(shí),應(yīng)該把歸納法和推演法結(jié)合起來。歸納法和推演法是科學(xué)研究中的兩個(gè)基本方法,其中推演法也經(jīng)常被稱為演繹法。“歸納”的意思是從現(xiàn)象出發(fā),搜集和研究典型的自然現(xiàn)象,然后從現(xiàn)象中總結(jié)出某種理論解釋。“推演”的意思是,從某些不證自明的公理出發(fā),或者從已經(jīng)確證的可信知識(shí)出發(fā),經(jīng)過邏輯嚴(yán)密的推導(dǎo),得出更有概括性、更加普適性的觀點(diǎn)。再通俗點(diǎn)說,歸納法是從現(xiàn)象出發(fā)總結(jié)出理論,推演法則是從已知出發(fā)推導(dǎo)出未知。兩者雖有不同,但又緊密相連。
楊振寧認(rèn)為,在科學(xué)研究中,兩種方法缺一不可。不能只有歸納法而沒有推演法,也不能只有推演法而沒有歸納法。但是落實(shí)到具體的研究中又會(huì)有所側(cè)重,比如實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家更注重歸納法,因?yàn)閷?shí)驗(yàn)物理學(xué)家主要是做實(shí)驗(yàn),從現(xiàn)象中找規(guī)律;而理論物理學(xué)家更注重推演法,因?yàn)槔碚撐锢韺W(xué)家是要揭開普適的、放之四海而皆準(zhǔn)的物理定律,還要用數(shù)學(xué)公式來精確表達(dá)物理量之間的定量關(guān)系,每一步推導(dǎo)都需要嚴(yán)密的數(shù)學(xué)和邏輯。楊振寧是一位理論物理學(xué)家,他的工作當(dāng)然以推演法為主,并且他的數(shù)學(xué)也非常好,在中國求學(xué)時(shí)就打下了非常好的數(shù)學(xué)功底。但是楊振寧超出常人的地方在于,他并不是只注重推演法,他對(duì)于歸納法的重要性有非常深的體會(huì),他特別反對(duì)那種脫離了物理現(xiàn)象,純粹只作數(shù)學(xué)推導(dǎo)的理論研究。
舉兩個(gè)很有代表性的例子,第一個(gè)例子是弦理論。弦理論認(rèn)為,宇宙萬物的最小組成單位是某種單維度的能量線,這些線以不同的方式振動(dòng)著,我們目前所知的基本粒子可能都是由弦組成的。以上這些觀點(diǎn)并非信口開河,而是由非常復(fù)雜和高深的數(shù)學(xué)進(jìn)行計(jì)算和推導(dǎo)而來。但是,由于假設(shè)中的弦實(shí)在是太過微小,目前沒有一種物理儀器和實(shí)驗(yàn)方法能觀測到它,所以弦理論只是一種在數(shù)學(xué)上自洽的理論假說,而沒有任何實(shí)驗(yàn)證據(jù)的支持。楊振寧認(rèn)為,這種脫離了真實(shí)物理現(xiàn)象的理論,只是純粹的推演,前途不明,很可能最后被證明是錯(cuò)誤的。
還有一個(gè)例子是多元宇宙理論,在如今漫威的許多電影中,多元宇宙經(jīng)常作為一種吸引人的設(shè)定來展現(xiàn),這當(dāng)然并不是完全的虛構(gòu)。因?yàn)橐徊糠治锢韺W(xué)家認(rèn)為,確實(shí)存在多元宇宙的可能性,我們?nèi)祟愃诘挠钪嬷皇菬o數(shù)個(gè)宇宙中的一個(gè)而已。但是這種理論也僅僅是一種假說,因?yàn)閹缀醪豢赡苡袑?shí)驗(yàn)方法能找到存在其他宇宙的證據(jù)。所以多元宇宙理論僅僅是一種理論的推演,而無法被大多數(shù)物理學(xué)家所接受。楊振寧也不看好這種理論。
楊振寧認(rèn)為,好的物理學(xué)理論必須是從物理現(xiàn)象的源頭活水中來,而不能只是源自某種純粹的理念。但是反過來講也一樣,如果僅僅會(huì)觀察現(xiàn)象,而不懂得嚴(yán)密的邏輯思維和必要的數(shù)學(xué)工具,也不可能總結(jié)出大自然的深層次規(guī)律。迄今為止,物理學(xué)領(lǐng)域最重要的研究成果,就是一系列的公式,其中就包括牛頓的運(yùn)動(dòng)方程、電磁學(xué)的麥克斯韋方程組、愛因斯坦的狹義相對(duì)論方程和廣義相對(duì)論方程、量子力學(xué)中的狄拉克方程和海森伯方程,以及楊振寧的主要成果之一,楊-米爾斯規(guī)范場方程。如果只有觀察和實(shí)驗(yàn)而沒有推演,那就不可能找到這些代表著宇宙終極奧秘的方程了。
實(shí)際上,我們大多數(shù)人都接受過推演法的訓(xùn)練,這個(gè)訓(xùn)練就是做初中幾何的證明題。而初中幾何的證明題,就是從歐幾里得的《幾何原本》中來的,可以說,初中幾何是非常好的思維邏輯性訓(xùn)練。但是這里有一個(gè)遺憾的地方是,中國古代的文化中,不論是哪一部經(jīng)典著作,都沒有嚴(yán)格意義上的推演思維。對(duì)此,楊振寧專門寫了一篇文章來分析,他以《易經(jīng)》為例,來說明“中國傳統(tǒng)里面無推演式的思維方法”,而歐洲人則受《幾何原本》的影響,有一個(gè)非常悠久的推演思維的傳統(tǒng)。
楊振寧說,這或許就是近代科學(xué)產(chǎn)生于歐洲,而沒有產(chǎn)生于中國的原因。楊振寧的這一觀點(diǎn)恐怕會(huì)讓我們多少感覺有點(diǎn)受傷,原來我們引以為傲的傳統(tǒng)文化里是缺這個(gè)東西的,肯定也會(huì)有人反駁楊振寧的觀點(diǎn)。但是我想,作為一個(gè)大科學(xué)家,楊振寧是求真、求實(shí)的,是實(shí)事求是的,他的觀點(diǎn)應(yīng)該比絕大多數(shù)人都更加地客觀。楊振寧還強(qiáng)調(diào),現(xiàn)在的中國學(xué)生,尤其是那些最出色的學(xué)生,是很擅長推演法的,因?yàn)樗麄兊臄?shù)學(xué)都學(xué)得很好,都很擅長解題。相比之下,歸納法反而成了中國學(xué)生的弱項(xiàng)。中國學(xué)生的動(dòng)手能力不強(qiáng),沒有主動(dòng)去做實(shí)驗(yàn)、獨(dú)立探索的意識(shí),這對(duì)于培養(yǎng)物理學(xué)的頂尖人才是不利的。
所以,如果要成為一個(gè)善于探索未知、善于解決問題的人,就必須推演法和歸納法兩者兼?zhèn)洌撏蒲莸臅r(shí)候就推演,該歸納的時(shí)候就歸納,只有做到這一點(diǎn),才算得上是頂級(jí)人才。
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