从“牛吃草”看“人学习”——趣谈“林德曼效率”

转自我个人公众号:世说毅语。还是一个学生,无聊偶尔写点东西,公众号没人看,转到这里。

还是继续写关于个人学习思考成长的东西,今天写的是上次预告的“林德曼效率”,来做些自然科学的人文思考。

鉴于上次写的有点杂,有读者反应稍显晦涩,这篇文章只做一次迁移思考,从生物界的能量流动规律,从“牛吃草”的能量流动现象迁移到“人学习”时的知识流动现象。

先来谈谈今天的主角——林德曼效率,可能这个名字先劝退一拨人。哈哈,各位客官先别走,好戏开场。(以下六段是科普时间,虽然略显枯燥,但是用我扯皮式的春秋笔法做了通俗解释)


(图片来源:https://cn.freeimages.com/photo/cow-and-sheep-1397880)

自然界的能量来源是太阳能,植物等生产者把太阳光的能量转化为淀粉等物质储存下来,然后草食动物摄取植物,肉食动物再捕食草食动物,能量就从阳光→植物→草食动物→肉食动物这样流动下去。

生物学家研究后发现,上面说的自然界的能量流动是有规律的,这个规律叫林德曼效率。讲林德曼效率之前,我们先看三个小的规律,即同化效率,生长效率和消费效率。

同化效率是指植物吸收日光能中被光合作用所固定的能量比例,或被动物摄食的能量中被同化了的能量的比例。通俗点讲就是植物能固定住多少阳光,牛吃草能把多少草的能量留在牛体内。

生长效率是指形成新生物量的生产能量占同化能量的百分比。讲白了,就是吃多少东西,能干多少活,或者说吃的东西有没有用起来。

消费效率是指(n+1级)营养级消费(即摄食)的能量占n级营养级净生产能量的比例。营养级的意思是营养方式相同,吃的东西差不多,获取能量的方式差不多的一类动物的总称。举个栗子,假设一块草地上只有牛和羊吃草,那么牛和羊就是一个营养级,消费效率就是牛羊吃的草的量占草通过吸收阳光转化长出的草的量。

也就是说,林德曼效率=(n+1)营养级摄取的食物/n营养级摄取的食物。它相当于同化效率×生产效率×消费效率。


(图片来源:https://cn.freeimages.com/photo/cow-and-sheep-1397880)

罗里吧嗦讲了一堆非专业人士看来云里雾里的东西,还是来点通俗易懂的人话,开始做人文思考的转化,我们把林德曼效率迁移成知识流动效率。

这里先自创一个公式:知识流动效率=知识存储效率×知识内化效率×知识传承效率

知识存储效率

在当今知识爆炸的时代,我们面对各种各样的信息,人们变得无所适从,这么多知识我该学什么好,什么知识是值得收藏的,甚至是熟记的呢?

个人认为,知识的记忆分两种,一种叫人脑记忆,一种叫外脑记忆。人脑记忆是说,对于我们经常要用到,需要随时随地能脱口而出,作为吃饭手段的知识,我们必须要熟记;而外脑记忆则是指,对于一些量大的,不好记忆的,查阅性的知识,我们可以用设备进行存储,要用时再进行搜索。

对于人脑记忆的知识,也可以大致分为通识性知识专业性知识。什么是通识性的知识呢?可以放眼整个世界,每个民族在培养下一代的时候,都会有“背诵”这种活动。像犹太人从小就要背诵《塔木德》,伊斯兰民族从小要记诵《古兰经》,我们中国人从小就要熟记古诗词、古文,这些东西是一个人的知识的底蕴和根基。而专业性的知识,是在我们进入各行各业后,一些赖以生存的随时要用的必须记在脑子里的知识,我们一来是迫于生计,必须熟记,一来是经常用,所以熟悉,而熟悉就好记忆。

对于不能记在人脑中,或者说没有必要记在脑子中的知识,我们将其存在外部,也是一种知识的存储,称其为外脑记忆。但是现在信息爆炸的互联网时代,很多人误入歧途,陷入了一种知识焦虑,然后开始了知识的“冬藏之路”,收集各种网课干货,笔记app里面也是收藏了一堆文章,但是他们只限于收集,却从来不打开来看,知识从来就不在他们的脑子里,没有在记忆里,顶多要用的时候去看下,就像小动物们收集食物过冬。那有人会说,我是收集在印象笔记,有道云笔记里面,网盘里面,我要用就去找,这是充分利用“外脑”,延展了人脑的记忆,需要时搜素就行了。

事实上并不是这样的,存储性的知识,不意味着就是在本子上或者电子化设备上堆着,就完成了知识的存储,那是没有用的存储,你印象笔记里面收藏的文章,你书架上满满的书籍,你没有去读,没有笔记,那些东西就跟你八竿子打不着,甚至当你要用的时候搜罗出来,你都不知道怎么用。那怎么才能让记录在外部的知识,真正的活起来呢,要用的时候可以像在脑子里面抽出来直接用呢?

有两个东西很重要,一个是分类,一个是笔记

分类是在各个知识的领域都必不可少的东西,是分类才让人类的知识库不至于变成乱糟糟的菜市场,知识经过井井有条整理后,才能便于我们使用。当下垃圾分类也是一个热点。分类产生秩序,秩序产生价值,自然界的一切都会自然而然的走向混乱(科学家谓之“熵增”),但是人这种有意识的生物可以把这个过程逆转,进而产生有价值的东西。

另一个是笔记。笔记也分很多种,有康奈尔笔记,思维导图笔记等等,形式不一而足。而笔记的核心意义都是在于使得知识的外化记忆的过程有迹可循,并且可以不断迭代。如果不是天纵奇才,读的书都可以记在脑子里,那么笔记就是知识外化记忆的最好的方法。


(图片来源:https://cn.freeimages.com/photo/cow-and-sheep-1397880)

但是不管是笔记还是记在脑子里,都是知识的固化过程。那是不是知识固定住了,就是学富五车,才高八斗了呢?不是,还有知识的内化输出的过程。那么,接下来就谈谈知识内化效率。

知识内化效率

知识内化效率,就是知识吸收了之后,多少变成了你自己的东西,很多人只是用知识填满了脑袋,可是他们的灵魂却是空虚的。知识如何才能内化,这是一个很大的问题。

知识内化有几个主要的方法,做中学组中学教中学。

做中学,就是learning by doing,在实践中,把学到的知识运用起来,或者是在运用过程中发现新的问题,学到新的知识,实践是一个很好的学习的过程。

组中学,讲的是一群人一起学习,一群人可以相互交流,切磋,发现问题可以群策群力地去解决问题,在群体中会产生“同侪压力”,也会使人更加有动力去学习。萧伯纳就说过,你有一个苹果,我有一个苹果,我们两个交换后,就不止一个苹果。开放交流永远是正确的学习进步的阶梯,封闭自满永远是落后的渊薮。

教中学,或者说是用输出知识的方式来消化知识,这里介绍一个很好的输出知识的方法,叫做费曼技巧。费曼是20世纪美国著名的曾获诺贝尔奖的物理学家——绝对是个多面的全才——他是个精通物理学,数学,会打鼓,可以在狂欢节上跳桑巴,可以把美军原子弹基地的锁开个遍的,一生充满了传奇的色彩的人物。

他有个学习技巧广受赞誉,就是费曼技巧,通俗点讲,这个技巧叫做“说人话”。费曼非常反对一堆用让人拒之门外的术语把深奥的知识讲的天花乱坠,然后让听的人昏昏欲睡。他主张用自己的话,浅白的话把自己掌握的知识讲给七八岁的小孩听或者七八十岁的老太太听,他们能听懂了,说明你才是真正理解这个知识的。这里小孩和老太不是说真的去找这些人,真实的意思是,我们要能够把我们掌握的自己专业领域的知识,可以说到外行的人或者说没有基础的人也能听懂我们说的专业的东西,这才是真的把自己专业的东西学透了。

(图片来源:http://www.sohu.com/a/203158330_281584)

文学史上也有很多这种“费曼技巧”,像我国伟大诗人白居易,每写完一首诗就跑去给老妇人看,如果她们能看懂,这首诗就是好诗,这也衍生出了一个成语“老妪能解”,就是说东西通俗易懂,连老妇人都能理解。再说说歪果仁的例子,诺贝尔文学奖获得者海明威喜欢单脚独立写作,据传他这么做的目的是不想让他的作品中有太多废话,要尽可能通俗易懂,让人好消化。总而言之,知识输出的过程越好让人理解,说明你是真正明白你要表达的东西,好的知识输出会迫使你更深入的理解知识,用输出倒逼输入。

讲完了知识存储效率和知识内化效率,那知识从何而来,是从哪里流动过来,让我们进行存储和消化呢?接下来就谈谈知识传承效率。

知识传承效率

知识传承效率,就是说知识在前一代人和后一代人之间传承的完整性和开创性。不仅仅是说在自然科学领域,在文史社科领域如此,每一个突破都是站在前人的基础上推陈出新,没有前辈就没有后辈。牛顿创造了经典力学,爱因斯坦发现了经典力学中在超高速度和高引力下失效的情况,发现了相对论;普朗克发现了经典力学在微观领域中失效的情况后,发现了量子力学,相对论和量子力学并没有否定经典力学,并把经典力学涵盖了进去。这就是个知识传承的过程。

说说我们普通人应该怎么利用“知识的传承效率”,我们在准备要学习一件事情之前,可以先问自己,有先例可以看吗?有人做过这件事情吗?留下了什么经验吗?而不是再重复做那个吃螃蟹的人,重复造车,这是一种对以往的知识经验的浪费。站在巨人的肩膀上,我们才能看的更远。

那我们应该去哪里高效地找这些经验呢,互联网时代应该用好互联网的资源,谷歌搜索,知乎,豆瓣都是很好的经验聚集洼地,当然我们要善于利用这些经验,当然也要注意甄别信息的有效性。除了这些互联网上的,还有可以利用的经验有经典著作和专家。经典著作之所以经典,就是因为其中饱含了前人的智慧和经验,当然一开始上手时,还是先不要马上就啃大部头的书籍,先可以看看互联网上科普性的入门性的知识,再来深究经典著作。最好的方法找到一个相关领域的专家,可以用最快的速度迅速了解一个领域的知识。

举个栗子,埃隆马斯克在创建spaceX之前对火箭制造一无所知,当他决定要进入这个领域时,他就举家搬到了洛杉矶,经常参加跟火箭发射相关的工程师聚会,跟在场的火箭专家打交道,交流学习,获得很快的进步,就连spaceX的专家都曾对马斯克所掌握的火箭理论知识的扎实程度赞叹有加:“没有人比他更清楚火箭的每个部件的成本和基本原理”。最终马斯克聚集了一批天才工程师,成立了spaceX公司,开创了私人航空的历史。

(图片来源:http://tech.ifeng.com/a/20150518/41083766_0.shtml)

最后说社会领域一个经常出现的现象——“读书无用论”,我们从林德曼效率的角度去看这个问题,会有一些不一样的体验。林德曼效率揭示了自然界生物之间的能量流动,只有10%的利用率,也就是说能量每传递一次,都会消耗90%。从这一点我们可以用林德曼效率驳斥“读书无用论”,你看连自然界能量的传递效率都不高,何况知识的传递效率呢?我们学到了那么多知识,有用的其实很有限,而且也是在一定时间地点下才有用,这就给人造成了读书学习是无用的错觉,有句古话说得好,叫“书到用时方恨少”,这里的“用时”就可能是10%的学到的知识起作用了。

好了,到这里就把林德曼效率迁移到了知识学习领域,总结一下,学习就是要多记,多消化,多借鉴,其实这三个过程发散开讲,还是有很多东西可以谈,但是今天所要做的是从宏观的角度,把自然界的生物间的能量流动的过程迁移到知识的流动传递的过程,二者很多东西是相似的。

跨学科迁移思考会有很多有趣的发现,投资大师查理芒格说过:“一旦走向了多学科思考的道路,再往回走就像砍断了双手”。鼓励自己多阅读,多思考,多发现世间美好事物交汇处的风景。

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