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认知升级背后的物理学模型——F=ma

F=ma,这个公式大家应该还比较熟悉吧,对,它就是牛顿第二定律。

接下来我帮大家回忆一下“牛顿第二定律”到底是个什么鬼?

牛顿第二运动定律的常见表述是:物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比。(加速度的方向跟作用力的方向相同)

     那这个定律和认知升级之间有啥关系呢?

那接下来我先给大家讲点牛顿发现“三大运动定律背后的一些故事。

牛顿出生于1642年(距今年377年),他在自己19岁时开始进入剑桥大学学习。(1661年)现在回过头来研究牛顿,我们可以很清晰的知道,牛顿的主要思想都是从那时候开始的。

我们都知道牛顿说过一句很著名的话”如果我看得更远,那是因为我站在巨人的肩膀上。

        “那他站在哪些巨人的肩膀上了呢?

其实,在牛顿上大学时期,现在被称为”科学革命“的运动已经开始酝酿了。在课堂之外,剑桥的学生探讨17世纪的那些伟大科学家的新颖而矛盾的思想:开普勒、伽利略和笛卡尔。牛顿从这三位科学家身上所学到的知识,最终让他形成了对宇宙运行的新见解。

                     (一)    开普勒

开普勒:(1571—1630)德国杰出的天文学家、物理学家、数学家。

1600年,开普勒到布拉格担任第谷·布拉赫的助手。1601年第谷去世后,他继承了第谷的事业,利用第谷多年积累的观测资料,仔细分析研究,发现了行星沿椭圆轨道运行,并且提出行星运动三定律(即开普勒定律),为牛顿发现万有引力定律打下了基础

第谷·布拉赫(1546-1601)

丹麦贵族科学家、占星学家,近代天文学的奠基人。

在布拉赫之前,人们对于宇宙的认识分为两派:以托勒密为主的的地心说和以哥白尼为主的日心说。

But,两派的科学家都只能通过肉眼来观测天体运动,天文望远镜还没有发明出来。而布拉赫的天文象限仪,类似于物体的瞄准器,可以从两个不同的角度记录行星的位置,一方面从水平的角度测量行星上升的高度,一方面从正北方测量行星的环绕轨道。

在于长达25年的时间里,布拉赫一丝不苟地记录了行星的位置。他于1601年去世,这一年他将所有的观察结果交给了年轻的助理开普勒。所以说,开普勒是站在第谷的肩膀上,加上自己出色的数学能力,才发现了行星运动的三大定律。

在第谷的工作基础上,开普勒经过大量的计算,还编制成《鲁道夫星表》,表中列出了1005颗恒星的位置。这个星表比其他星表要精确得多,因此直到十八世纪中叶,《鲁道夫星表》仍然被天文学家和航海家们视为珍宝,它的形式几乎没有改变地保留到今天。

牛顿在开普勒身上学到的经验教训是:

我们在解释人类存在这一最基本问题时,很大程度上取决于当时的测量工和科学家分析数据的能力。

                        (二)伽利略

伽利略:(1564-1642)恰好在牛顿出生那年去世。

意大利数学家、物理学家、天文学家,科学革命的先驱。

伽利略发明了摆针和温度计,以及——天文望远镜。因此伽利略成为观察到早期天文学家描述的真实行星的第一人,包括开普勒、哥白尼、托勒密和亚里士多德所提及的行星。借助于光学仪器的放大技术,伽利略再一次证明地球不是宇宙的中心

他在科学实验的基础上融汇贯通了数学、物理学和天文学三门知识,扩大、加深并改变了人类对物质运动和宇宙的认识。

伽利略从实验中总结出自由落体定律、惯性定律和伽利略相对性原理等。从而推翻了亚里士多德物理学的许多臆断,奠定了经典力学的基础,反驳了托勒密的地心体系,有力地支持了哥白尼的日心学说。他以系统的实验和观察推翻了纯属思辨传统的自然观,开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。因此被誉为“近代力学之父”、“现代科学之父”。其工作为牛顿的理论体系的建立奠定了基础

伽利略提倡从数学的角度认识科学。他认为万物都蕴含着数字的逻辑,但认为数学的存在与宗教教义并不相悖。他认为应该分清“上帝的指示”和“上帝的设计”。按伽利略的说法,上帝的说法很重要,上帝的设计很重要,也是科学家的目标,是依靠基本的逻辑去发现自然界的规律。现在伽利略最为人所知的是他的实验技术。

                     (三)笛卡尔

笛卡尔:(1596-1650)

法国著名哲学家、物理学家、数学家、神学家。

黑格尔称他为“近代哲学之父”,留下名言“我思故我在”,提出了“普遍怀疑”的主张,是欧洲近代哲学的奠基人之一。

他对现代数学的发展做出了重要的贡献,因将几何坐标体系公式化而被认为是解析几何之父。他创立了著名的平面直角坐标系。

他是最早反对亚里士多德的地心说、坚持经验性方法和力学方法的科学家之一。

笛卡尔于1650年去世,那时牛顿8岁。在牛顿读大学的时候,他的思想已经在一定范围内为人接受。

笛卡尔提倡从力学的角度观察世界。他强调在理解事物如何运作时要建立一个力学模型,即使这种模型只是根据我们的想象建立起来的。

笛卡尔说,人体、滚石、生长的树木,甚至是风雨之夜都证明了力学原理的存在。这种力学的角度为17世纪的科学家提供了一个有力的研究方法。因为按这种说法,不管观察的现象多么复杂或难以辨别,科学家都有可能找到力学原理用来解释这种现象。

                              融会贯通

刚进大学时,牛顿对这三位科学家的发现和理论并不是很清楚。通过不断地学习和细致的研究,牛顿很快的理解了他们的基本思想。

尽管只是一个学生,牛顿已经开始将开普勒关于行星运动的天体法则和伽利略关于自由落体的地表法则联系在一起,同时再融合笛卡尔关于宇宙万物必须与力学法则相符合的观点。这让牛顿形成了物理学的宇宙法则的概念。

                              奇迹之年

1665年,牛顿23岁。这一年瘟疫(黑死病)蔓延到了伦敦,剑桥大学被迫暂时关闭。刚刚获得学士学位的牛顿回到了老家农场。可能是由于乡下安静的环境,牛顿的天才智慧开始激发。在后来被世人成为“牛顿奇迹年”的那一年里,牛顿提出了几个日后影响世界的理论。

NO 1,发明了微积分。

NO 2,提出了光学理论。

NO 3,发现了“万有引力法则”。

从开普勒已经证明的行星运动的三大定律,到伽利略发现的自由落体有固定的加速度,从伽利略的“数学”角度到笛卡尔的”力学“角度,牛顿经历了思想意识上的巨大飞跃。大胆推断出让苹果🍎落地的作用力,与使得月球围绕地球🌏运转,和行星围绕太阳运转的作用力相同。加上自己出色的数学能力,进而发现万有引力定律

1687年,时隔近20年后,牛顿终于发表了那篇著名的《自然哲学的数学原理》

《自然哲学的数学原理》中,牛顿所提出的一整套力学体系为日后力学的发展奠定了基础。1842年,海王星的发现使牛顿的理论威名大振,而光学、电磁学、原子、分子的结合等学科领域的发展,又进一步拓展了牛顿力学的适用范围。而在哲学上,牛顿力学对日后机械自然观的形成也产生了影响。

发表《自然哲学的数学原理》之后,牛顿进而提出了伟大的“三大运动定律

1、第一定律(物体在没有外力作用的情况下会保持原有的状态); 
2、第二定律(F=ma,物体的加速度,与施加在该物体上的外力成正比); 
3、第三定律(作用力与反作用力大小相等,方向相反)。

                               F = m a

接下里我主要的讨论主题就是牛顿第二大定律:f=ma,

为啥我要花费大量篇幅讲牛顿发现万有引力,和三大运动定律背后的这些故事(当然只是一小部分而已)一是因为我之后还继续写与此有关的几篇文章,所以之后通过链接直接跳过来即可,二是因为人进入社会后,那些和工作没关系的知识都还给物理老师了,so,再次也帮大家脑补一下,说实话为了写上面的内容我感觉回炉重造了一遍我的物理学。

另外很重要的一点就是,其实我们中国教育存在的一个很大问题就是:学生们只会拿这些已经发现的公理,定理去解题去应用,却缺乏那种对于发现真理的探索精神,这些公式,公理到底是谁,在什么样的背景条件下,经历了思想意识形态的“颠沛流离”才酿造出来的这些伟大的果实?

其实我觉得那些公理背后的人,和思想更值得我们去探索。这次写这篇文章的背后我看了很多文章,在帮我回忆起当年学过的这些内容的同时,我也有很多新的收获,比如,我读到很多牛顿背后的一些故事eg,他和胡克关于发现万有引力的先后之争,他和莱布尼茨的微积分之争,让我看到了一个更加真实的牛顿,和人性的多面性


为了一个公式f=ma,写这么多的前戏铺垫,还有一个重要原因是我想通过公理发现背后艰苦跋涉的过程来“重现”那些历程,通过那些历程来“感受”思想升级背后是如何酿造出来的,“思维”“认知升级”背后的心理路程和打破重建背后的方法之方法,思想之思想又是什么?为啥是牛顿这些西方人能发现这么多自然界隐藏的秘密,定理,而不是我们这个号除有五千年文明的国度,这到底是为什么?为什么近代3,4百年引领科学革命,工业革命,互联网革命造就如此繁荣的世界的引领者不是我们?

此时我想到乔哈里的沟通视窗


我们对于自己的不自知是不自知的。

好,回到 f=ma,我们回头看看前面“笛卡尔”对牛顿的启发。

【 笛卡尔提倡从力学的角度观察世界。他强调在理解事物如何运作时要建立一个力学模型。

笛卡尔说,人体、滚石、生长的树木,甚至是风雨之夜都证明了力学原理的存在。不管观察的现象多么复杂或难以辨别,都有可能找到力学原理用来解释这种现象。】

还记得我的标题了吗“认知升级背后的物理学模型——F=ma”,对,今天我就是想通过自己的思考和理解来描述我对于f=ma,这个描述客观世界的力学定理背后所蕴含的物理学思想来解释“认知升级”这回事。

我把这个公理再阐述一遍,牛顿第二运动定律的常见表述是:物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比。(加速度的方向跟作用力的方向相同)

我们每天都在学习,手机上各种app,关注各种公众号,加入很多微信群,参加各种线上线下交流活动,但,我问你一个问题,你有没有想过学习或者认知升级背后遵循哪些规律or定理?这些规律or定理到底存不存在?存在的话它在哪里?如何找到?如何去应用?

每天你的学习是在阅读那些各大头条新闻,批阅朋友圈,碎片化学习各种知识呢?还是在闹中取静,能够淡定的专注于某一领域系统化学习呢?我想起了亚马逊的创始人贝索斯说过的一段话:

贝索斯说:

我经常被问到一个问题:“未来十年,会有什么样的变化?”但我很少被问到:“未来十年,什么是不变的?”

我认为第二个问题比第一个问题更重要,因为你需要将你的战略建立在不变的事物上。

把所有资源 all in在不变的事物上,这是多么令人激动人心的原则。

那么,“认知升级”背后那个不变的东西是什么呢?

首先我们先看一个现象,你发现身边的人会对1 1=2,勾股定理,两点之间可以连成一条直线等这些不变的东西争论吗?几乎没有,因为它的正确性不以个人的意志为转移,对于这些事物的正确性人们是有共识的。

我们经常争论的,或者经常令我们感到迷茫的就是那些“非共识”的东西,就是那些不确定的东西。对于“认知升级”这回事,怎么去学习,怎么去认知升级,怎么去思维迭代,最好的方法是什么?其背后有没有一个像公理那样确定性的东西让人们可以达成共识。

这样大家在关于“认知升级的方法论”这件事上不再产生颠覆性地争论,而是在已经修建好地框架里去添砖加瓦,修修补补呢,宛如牛顿建造了力学大厦,在研究宏观物体低速运动这一领域依然是基石一样,至今300多年的很多领域的研究都相当于在大厦里探索一个个楼层,房间一样。爱因斯坦的相对论,量子力学等研究是物理学领域又一座大厦,时至今日我们的科技的应用依然还停留在那些理论的阶段。

那关于认知升级底层的逻辑基石有哪些了,可以像牛顿的万有引力,三大运动定理,爱因斯坦的相对论 等 那样当作明灯指引我们前进呢,不用再花费大量精力摸着石头过河,苦苦探索。

如果用第一性原理角度考虑最直接暴力的手段肯定是直接解锁人脑是怎么运作的,大脑是怎么输入信息,处理信息,形成认知的,只要把这些东西像拆解电脑一样搞清楚闹明白,点对点直接升级认知不就是最高效的么?对,理论上是这样的,而且现代医学,基因等方面的研究已经有很大突破,今年不是有一个事件是修改基因序列的婴儿事件吗?我还看网上有报道有些大胆人士已经开始尝试在自己身上植入芯片。


因为在这个信息爆炸的时代,每天海量的信息,知识,扑面而来,但我们在学习方面依然采取农耕式的刀耕火种来获取果实。

面对熵增的世界,我们虽然知道通过科技进步,譬如:人类基因研究的基因修改进化,还是外部植入芯片等手段。但是,实际上人类面对大脑🧠这个神秘的器官组织时,想要完全破解它,依然是一项庞大的工程,人类大脑🧠里面的神经元有一千亿个左右,各个神经元有无数的突触,这么多神经元和突触又相互协同交叉形成无数电信号回路,因此在短时间之内我们试图想着用牛顿式的机械宇宙观去研究大脑时显得很力不从心。

在科技上对于大脑在认知升级方面,还没有一个简洁且行之有效的手段出现之前。我认为,我们只好退而求其次,不直接研究微观神经元如何工作,而是把人当作一个微观个体来研究,这样,“人”和“外界环境”的关系变成微观和宏观的关系。(这里大家可以用分形算法的思维模型来理解一下)

如果人作为一个“个体”是微观,那就是可以触摸感知的了,我们对于自身的变化,每天都干了些啥,怎么干的,如何分配事件和精力这些都能感知到。这就有点回到牛顿世界观的感觉了。回到已经破解的牛顿世界观里面,利用牛顿世界观里面的一些定理作为基石假设用演绎法来推导这样就是我们熟悉的了,而且也保证了它的正确性。

我们接下来仔细研究一下f=ma


为什么我们听了很多道理依然过不好这一生

是道理的问题 or 你的问题?

我听过一句狠话:执行力差是认知低下的表现

很多时候我们听过的那些道理只是停留在“听过”的层面,其行动转化率实际很低,都是大打折扣的,甚至很多只是当时听起来“有道理”而已,转化成的f(拉力)是<摩擦力的,所以物体依然静止不动(没效果)。

每天我们谈的“认知升级”在这个最简单的物理实验里面不就是我们在追求物体的加速度吗.

那如何提高加速度呢?根据公式:f=ma ,得出 a=f/m,所以要想a增大,有两种方法,一:加大f(拉力),二:较小 m。

在谈认知升级时,我们是不很经常谈到要“专注””一公分宽,一公理深“”精力管理“,,,放到这个公式里不就是减小m吗,因为每个人的时间精力都是有限的,如何你把时间精力花在哪里,你就会去向哪里。

其实我们对于这个公式还有很多不了解的地方。其实,牛顿第二运动定律有五个特点。每个特点都和我们息息相关。

第一个特点【瞬时性】

牛顿第二运动定律是力的瞬时作用效果,加速度和力同时产生、同时变化、同时消失。

为什么你总是间歇性踌躇满志,持续性混吃等死?而高手往往时持续性自律。原来牛二定理早就告诉我们了,f=ma,具有瞬时性,你一旦不施加拉力了,物体就会在摩檫力的作用下停下来。而每一次的开机重启,都需要克服最大静摩擦力才能使物体运动起来,其实这是耗能最大,所以你的间歇性努力简直就是'间歇性自虐'呀,有木有?

第二个特点【矢量性】

是一个矢量表达式,加速度和合力的方向始终保持一致。

你不是不努力,只是在低水平地勤奋而已!

看一下上面我的手绘图,F是拉力,代表你的努力,你以为你的F÷m应该得到加速度a,但实际上为啥不是呢,要不是比自己预期低,要不就是没效果,甚至副作用,但有可能产生副作用。上面的图说明了一切,你期待的是a的向右的加速度,如何你的努力是F的话,那你实际产生的向右的拉力是F1,因为F分解为向右的F1和向下的F2,而F2还增加了摩擦力,你现在该明白为啥你的努力和成绩不成正比了吧;这还算好的,要是你的拉力方向闹错了的话,那你岂不是倒退了了吗,这样的例子比比皆是。

地产商中的段子手冯仑说:到底什么时候最恐惧?

不是没有钱的时候,不是没有水的时候,也不是没有车的时候。最恐惧的时候,实际上是没有方向的时候。有了方向,其实所有的困难都不是困难。

在资源短缺的时候,人们其实没有选择,被动接受虽然心有不甘,但最后慢慢也就习惯了。

但在今天的环境下,之所以说“选择比努力重要”的原因是可选择的方向太多,如果你没有方向想每个都去试一下,那以你有限的生命去度量无限的选择,可能一生都在试,结果一定是又累又没用。

低水平勤奋的第一个错误是:没有方向

没有方向就无法积累,而无法积累时就谈不上深度,在人工智能要代替大部分岗位的时候,你这个很多领域的新手就是最容易被替代的对象,你的所有努力可能都无效!

低水平勤奋的第二个错误就是:方向错了!

如果方向错了,你跑的越快,离目标越远!

低水平勤奋的第三个错误是:方法错了

当普通人已经有了很好的方法与实践的时候,你需要的是借鉴别人的、学习利用他们,而不是抱守残缺,用最傻的方法去干活。

鲁迅《药》中的华小栓,曹雪芹《红楼梦》中的林黛玉,小仲马《茶花女》中的玛格丽特都是得一种病去世的,现在叫肺结核,原来叫“痨病”。当年肺结核是一个能要命的病,并被称为“白色瘟疫”(与中世纪鼠疫引起的黑色瘟疫对应),因为按照当时的技术发展、治疗方法和药物,是没有办法治好的,而且流行性极强。只不过随着医学的发展,现在大部分结核病的治疗都不是特别困难的问题了。

但想象一下,如果现在一个人得了肺结核,而医生非要用一百年前的方法和药物去治疗,这个医生再勤奋,又有什么用呢?

在解决问题时,我们用到的许多方式方法可能跟这个类似:你的方法错了,而且已经有了更高效的方法,再辛苦也没有用!

第三个特点【独立性】

物体受几个外力作用,在一个外力作用下产生的加速度只与此外力有关,与其他力无关,各个力产生的加速度的矢量和等于合外力产生的加速度,合加速度和合外力有关

你发现没有当你干一件事情时,并不是一帆风顺的,如上图,你想要达到a的加速度,但你实际施加了F,但是你“以为”自己的方向是向右的,实际上有效的比F小很多,另外,物体在运动过程中可能遭遇各种阻力,如图中的F1,F2,F3,,还有各种隐蔽的阻力如钉子等。

所以很多事情不是我们自身可以决定的,与外部环境息息相关。缺陷是完美重要的组成部分。有时不要老埋怨自己不够努力,不够完美,很多情况是我们无法决定的。但我们能做到只能是未雨绸缪,不断修正自己,高筑墙,广积粮,缓称王。

第四个特点【因果性

力是产生加速度的原因,加速度是力的作用效果,所以力是改变物体运动状态的原因。

天下没有免费的午餐,一分耕耘一分收获,没有f,哪来的a. 欲知前世因,今生受者是,欲知后世果,今生作者是。

第五个特点【等值不等质性]

虽然

,但
不是力,而是反映物体状态变化情况的;虽然
,仅仅是
度量物体质量大小的方法,m与
无关。】

幸福是目的,成功是方法。作为一名创业者见证很多人“垮掉”的现象。一个人一定要知道自己的能力圈在哪里,有多大的能力干多大的事。

天将降大任于斯人也,必先苦其心志,劳其筋骨,饿其体肤,空乏其身,行拂乱其所为也,所以动心忍性,增益其所不能。

                                              ————  《孟子》

                欲承其冠必承其重

                           后记

此文,只是我个人的思考,希望我对于这个物理学思维模型的解读能让你有所启迪。很多时候不是我们的新思想太少,而是我们的旧思想太多。我们需要经常给自己的思想给个澡,正如查理。芒格,所说,一旦我发现更好的思维模型一定会毫不犹豫地把旧的替换掉。希望我们都能不断走在迭代自己的路上。探寻事物背后真正不变的道理。

关于认知升级的物理学模型还有一个,下篇讲。

                                             2019.1.26

                                          作者:王志远

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