翁:這裡面有兩件事情是很緊要的,一個是能將結構再結構,也就是嚴謹的抽象;另一件事是要不斷的下迴向到現象界來,這是科學甚至知識能有意義向前進的必要條件。
世界各文明都有初等的抽象知識,但很少像《原本》一樣能夠將初級的幾何知識,再進一步嚴謹結構化。
通常的再結構化,往往訴諸奇怪的思辯方式,如果再不和現實世界印證,就會產生很多恣意想像的哲學。
中國人的文化讓人有二分的感覺,屬塵世的、現實的,不懂或看不起往上結構的那一面;上面玄思的那一塊,又看不起現實世界。
所以厲害的人就去操弄這兩種態度從中取利,而不是去正面結合這兩種態度。
西方的幸運是有《原本》於前,又有往下迴向的基督教於後(包括醞釀新教的部分中世紀天主教派),許多重要的思想家總是帶著敬意面對著實在界(或者上帝造出來的世界)。
黃:你談得很深刻,歷史、文化與宗教,其實與數學的發展是緊緊扣連的。Euclid 的《幾何原本》、Hericritus的流轉世界、Empedocleson的進化觀、Democritus的原子說,都在探尋宇宙的內在結構。古希臘人這種偉大的企圖,是文藝復興之後,西方能超前開創出近代文明的緣由。
Whitehead談西方科學的起源時,曾指出西方人把「絕對真理」貯放在上帝那裡,試圖從根本了解真理。這項企圖在世俗的社會裡被正當化了,因為探索真理,變成崇拜上帝的一部份。
相對的,漢文化的社會則缺少這種正當性,因此科學研究者,不能像西方教士一樣,可以全心致力於自然真理的探索。漢文化所以側重實用性、工具性,是因為思想研究,沒有上帝的「真實世界」作為標的,只能注目於世俗生活的需求。
雖然信仰上帝,可以讓人致力於真理的探索,反過來信仰教條化,卻變成探索真理的阻力,像伽俐略的日心說與牛頓的零分母,都受到教會勢力的壓制。
這些因果,都是辯證的,不能任意簡化。但西方文化中探討宇宙本質的努力,在文藝復興之後,確實是重大的動因,促使近代文明綻放出瑰麗的花朵。
抽象與現象,這兩方面的研究,共同成就了今日的數學,兩者缺一不可。我試圖從數學思想史的發展指出這件事。
最近Freeman Dyson 在Notices (AMS)寫了一篇 ”Birds and Frogs”,則從重要數學家身上,談兩者的關係。
Dyson用鳥代表抽象、廣角、連結著看似無關的東西,青蛙則代表具象、深入、高度穎巧與細膩的經營。
Decartes、Bourbarki,Herman Weyl、Hilbert是鳥;
培根、Bescovitch、Von Neumann、與他自己則是青蛙。
他的分類與我上述所說,雖有差異,但他從自身的經歷,細膩觀察他接觸過的重要數學家,讀來很有感觸。
又由於他寫這一篇文章時,用的仍然是青蛙的角度,所以寫得非常生動有趣。我寫《中西數學史的比較》時,用的則是鳥的觀點,便顯得枯燥無趣。
我把話題扯遠了,但這個問題其實困惑了許多數學系的學生。
我當學生時,這問題被簡化成純數學與應用數學之分,這種簡化的觀點模糊了數學本身的兩面性,抽象與現象,兩者相互為用,才是數學的真實面目。我在大學時期,完全看不到這些。老實說,那時能碰到近代數學的邊,就已經不得了了。
- Equal Value: Dyson famously insisted that neither birds nor frogs are superior. Birds may see further, but frogs see deeper. [1, 2]
- Mutual Need: The world is both broad and deep. Science requires both visionary generalists (birds) and focused specialists (frogs) working together to truly explore and understand it. [1, 2]
- Self-Classification: Dyson humbly labeled himself a frog, though his work profoundly bridged the gap between different worlds in physics. Discussions of this framework often extend into modern contexts like the division of labor and Birds, Frogs, and AI, as detailed in analyses by writers like David Epstein. [1, 2, 3, 4]
弗里曼·戴森(Freeman Dyson)提出的「鳥與蛙」模型是一個著名的隱喻,描述了推動科學與數學進步的兩種截然不同的思維風格與氣質。 [1] (https://iopscience.iop.org/article/10.3367/UFNe.0180.201008f.0859), [2] (https://www.thecuriosityvine.com/post/birds-frogs-ai) 隱喻-鳥:翱翔在高空,俯瞰遠的平地的景象。它們熱衷於宏大的統一概念,將看似無關的問題連結起來,並建構宏偉的理論架構。 [1] (https://davidepstein.com/focused-frogs-and-visionary-birds/), [2] (https://www.thecuriosityvine.com/post/birds-frogs-ai), [3] (https://iopscience.iop.org/article/10.3367/UF.01809.0118095010.隱喻-蛙:棲身於泥沼之中,專注於身邊的具體花朵與細節。它們熱衷於具體的結構,逐一解決局部問題,並精通細微層面的現實。 [1] (https://www.thecuriosityvine.com/post/birds-frogs-ai), [2] (https://davidepstein.com/focused-frogs-and-visionary-birds/), [3] (https://iopscience.iop.org/article/10.3367/UF.011809.010.
核心原則-價值平等:戴森曾明確指出,鳥與蛙並無高下之分。鳥或許看得更遠,但蛙看得更深。 [1] (https://fredrikscheide.medium.com/we-need-both-birds-and-frogs-b4d7c8dd658f), [2] (https://www.thecuriosityvine.com/post/birds-frogs-ai) 彼此需求:世界既廣闊又深。科學需要具有宏觀視野的通才(「鳥」)與專注於細節的專才(「蛙」)通力合作,才能真正實現探索與理解。 [1] (https://davidepstein.com/focused-frogs-and-visionary-birds/), [2] (https://fredrikscheide.medium.com/we-need-both-birds-and-frogs-b4d7c8dd658f) 自我歸類:戴森(Dyson)-b4d7c8dd658f) 自我歸類:戴森(Dyson)對他自己的發展橋樑領域。圍繞著這個框架的討論往往會延伸至現代語境,例如分工問題以及「鳥、蛙與人工智慧」的關係——正如大衛·愛潑斯坦(David Epstein)等作家的分析中所詳述的那樣。 [1] (https://fredrikscheide.medium.com/we-need-both-birds-and-frogs-b4d7c8dd658f), [2] (https://cerncourier.com/a/a-frog-among-birds/), [3] (https://davidvidepstein.com/dam-frog-among-birds/), [3] (https://davidepstein.com/cused-dg-u-d-! (https://www.thecuriosityvine.com/post/birds-frogs-ai) 您是否有興趣探討戴森的「鳥與蛙」模型如何應用於人工智慧、數學或現代勞動力發展等特定領域?
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《宇宙波瀾》( Disturbing The Universe by Freeman Dyson (1923~2020) (英文本1979 書名出自The Love Song of J. Alfred Prufrock)
雖然90年代讀過《宇宙波瀾》,記憶最深的是他的家教,2025年讀到
Freeman Dyson on Feynman's Sum-Over-Histories Approach in "Disturbing the Universe": "Dick fought back against my skepticism, arguing that Einstein had failed because he stopped thinking in concrete physical images and became a manipulator of equations. I had to admit that was true.
費曼路徑求和(或歷史求和)方法的基本想法如下:假設一個粒子可以透過無數條不同的路徑(可能是無限條)在 A 點和 B 點之間運動。每條路徑都有一定的機率。 2011 年 2 月 6 日
理查費曼的「路徑求和」方法是什麼…
What is Richard Feynman's 'sum-over-paths' approach to ...The great discoveries of Einstein's earlier years were all based on direct physical intuition. Einstein's later unified theories failed because they were only sets of equations without physical meaning. Dick's sum-over-histories theory was in the spirit of the young Einstein, not of the old Einstein. It was solidly rooted in physical reality."
戴森
全球知名科學家、科學作家,曾為普林斯頓高研院名譽教授。
戴森為量子電動力學第一代巨擘,二十九歲即成為普林斯頓高研院教授。曾協助設計TRIGA反應爐、獵戶座太空船,也受美國政府邀請擔任國防部、航太總署、裁軍署等單位的顧問;積極參與公眾事務,對於全球暖化、軍備裁減、禁絕核武等議題皆有建樹。他延伸構想的「戴森球」概念,影響了全世界的科幻作品。即使高齡,但仍不減熱忱,他在八十九歲與同事共同發表的賽局理論新解,為賽局研究注入了活水。
戴森一生優游於數學、物理、核能工程、天文、生命科學等領域,志在探索未知的世界。他不僅是極為優秀的科學大師,更是關心人類命運,嚮往無限宇宙的睿智哲人。
推波助瀾更待誰? 李國偉
《宇宙波瀾》出版於1979年,是戴森五十六歲時寫給非專業讀者的第一本書,之後三十餘年間又出版過九本這類書,然而此書「字字發自肺腑,比其他幾本書投注更多的心血與情感。」如果只允許一本書流傳後世的話,他會選擇這本。
戴森的成就跨越數論、量子電動力學、固態物理、天文物理、核能技術、生命科學等等。他曾經表示在追求科學真理的道路上,並沒有恢弘的藍圖,看到喜歡的問題與素材就擁入懷抱,應屬「解決問題的人,而非創造思想的人」。這是戴森自謙的說法,他其實已是發揚科學文化的思想大師。「科學文化」比一般簡化科學知識、引起常民興趣的「科普」範圍更為廣泛,這種寫作把科學納入文化的脈絡,帶領讀者以宏觀視野與人文關懷,觀察、檢討、評估、預想科學對於人類的深刻影響。
弗里曼戴森在《擾亂宇宙》中談到費曼的「歷史求和」方法時說道:「迪克反駁了我的懷疑,他認為愛因斯坦之所以失敗,是因為他不再用具體的物理圖像思考,而是變成了一個方程式的操縱者。我不得不承認這是事實。愛因斯坦早年的偉大發現都基於直接的物理直覺。
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The great discoveries of Einstein's earlier years were all based on direct physical intuition. Einstein's later unified theories failed because they were only sets of equations without physical meaning. Dick's sum-over-histories theory was in the spirit of the young Einstein, not of the old Einstein. It was solidly rooted in physical reality."
《宇宙波瀾》, Disturbing The Universe by Freeman Dyson (書名出自The Love Song of J. Alfred Prufrock)
科學棋談
〈從量子力學到太空文明——思索人類未來的人〉普林斯頓高等研究院,少數頂尖學者方能受邀進駐的學術殿堂。在這裡不須教書、不須產出論文,完全不受俗務干擾,只須專心思考;愛因斯坦、馮·紐曼、哥德爾、狄拉克、包立、李政道與楊振寧、……等大破大立的科學巨擘都曾在此駐足。在這柏拉圖天空的繁星之中,卻有一位連博士學位都沒有,而且不像其他學者來來去去,他一待就超過一甲子,直到2020年過世為止。這位與眾不同的科學家就是今天恰逢百歲冥誕的戴森(Freeman Dyson)。他於1923年12月15日出生在英格蘭一個人口不到萬人的小鎮,自小嶄露數學天份,四歲時就曾試圖計算太陽有多少原子;他姊姊記得年幼的他總是被百科全書包圍著,不時埋首在紙上做計算。當時物理學家想要結合量子力學與狹義相對論,建立量子電動力學,以便正確描述光與帶電粒子間的交互作用,但是在計算過程中卻會產生無限大的數值,顯然與實際不符。為了解決這個問題,費曼在1948年發展出費曼圖來表述路徑積分,成功透過重整化抵消無限大。但是這種圖解的方式與傳統數學大相逕庭,令當代的物理學家感到愕然而難以接受;當時唯一的知音就只有戴森。在此同時,哈佛大學教授施溫格(Julian S. Schwinger)與日本的朝永振一郎教授也各自以正統方法,發表重整化的方程式,只不過相當複雜。戴森很快看出他們的方程式和費曼圖可互相對應,兩者其實是一體的兩面,他於1949年發表論文,闡述兩者的連結,為量子電動力學的完備性補上臨門一腳。最後費曼、施溫格與朝永振一郎三人共同獲頒1965年的諾貝爾物理學獎。施溫格與楊振寧都為戴森沒有得獎而大抱不平,但戴森自己倒是不以為意,他說:「如果你想贏得諾貝爾獎,就應該長期專注於某個深刻而重要的問題,至少十年不放。這可不是我的風格。」是的,戴森在普林斯頓高等研究院中猶顯得風格迴異。院長歐本海默於1953年提供他終身職時,大概以為聘到一位量子力學的理論物理學家,不料三年後他就和氫彈之父泰勒一起合作,為通用動力公司設計絕對安全的核反應爐 TRIGA (因為溫度上升時,所使用的鈾氫鋯核燃料的反應速率反而會下降)。至今這種反應爐仍在世界各地的醫院、大學和研究機構使用中(我國清華大學校園內的核反應爐也是這型)。1957年,戴森乾脆請假一年,跑去參加民間發起的獵戶座計畫,幫忙設計以核能為動力的火箭,用來探索太空。不過這計畫後來因為1963年的《部分禁止核試驗條約》國際公約而終止;戴森自己正是推動這項公約的主要人物之一,因為他見到美蘇的核武競賽越演越烈,寧可放棄核能的發展。但戴森從未放棄探索宇宙的熱情。他除了寫過中子星、脈衝星等天文物理的論文,他還拋出許多極具創意的點子,例如在彗星上種植基因改造的樹(「戴森樹」,Dyson Tree);只有一公斤重、可利用星塵為材料進行自我複製的自動機(「星雞」,Astrochicken) 適合漫長的太空旅行;還有將整個恆星包圍起來的「戴森球」(Dyson Sphere),如此便可汲取恆星的所有熱輻射做為能源,供人類進行大規模的太空移民。戴森曾引用哲學家柏林(Isaiah Berlin)的比喻,將偉大的科學家分成兩種:狐狸與刺蝟。他說:「狐狸對每件事都感興趣,總是輕易地從一個問題跳到另一個問題。刺蝟只對少數他們認為是基本的問題感興趣,而且會花上數年或數十年的時間在同一個問題上。偉大發現大多是刺蝟找到的,多數小發現則是狐狸找到的。科學需要刺蝟也需要狐狸才能健康成長,刺蝟深入挖掘事物的本質,狐狸則探索我們這神奇宇宙的複雜細節。愛因斯坦是隻刺蝟,費曼則是隻狐狸。」戴森當然也是狐狸,而且是隻眺望未來、思索人類文明何去何從的狐狸。按:本文改寫自收錄於《 #科學史上的今天》的〈科學需要刺蝟,也需要狐狸〉
Disturbing The Universe (Sloan Foundation Science Series ...
書名Disturbing The Universe 出自TS Eliot 的詩
The Love Song of J. Alfred Prufrock
The Love Song of J. Alfred Prufrock - Poetry Foundation
Disturb the universe? In a minute there is time. For decisions and revisions which a minute will reverse. For I have known them all already, known them all:.
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