从不完美晶体逼近完美晶体

怎样形容学习付出比别人多,收获成果寥寥的人的悲哀?

做完了书店里的题,一到考试还是肠子悔青了;听了许多道理,可是依然过不好这一生。

只好感叹,我的天赋不如人。我今天希望借古典老师的话题,谈谈如何有效提纯知识。

一个概念——绝对熵

熵本来是一个来源于热力学的概念,但是在一百多年的历史中,被引申到了信息科学里,进而渗透到了生活的方方面面。我们都知道,想要测量一个水杯里水的容积,仅仅知道水位的高度是不够的,还要知道水杯的底面积;同样想要知道自己家用了多少度电,仅仅知道220V电压是不够的,还要知道跑走了多少毫安时的电量。

换句话说,为了知道一个总数,仅仅知道强度(水位或者电压)是不够的,还要知道广度(杯子面积或者电量)。同样的道理,为了知道一块红热的铁块的热能,仅仅知道温度这个强度也是不够的,还要知道其热能的广度,这个热能的广度就叫做熵。

熵这个字是刘仙洲先生翻译的,意思就是热量除以温度的商。之所以这么计算,是因为热量和温度都比熵好测量。正如家里用了多少度电能可以直接查电表,电压也可以直接查电压表,我们反过来用它们相除计算电量,也就是干电池上面标注的毫安时。

这个和提纯知识有什么关系?知识是有秩序的,信息是混乱的,而熵恰好就是混乱程度的量度(垃圾铺满了房间显然比垃圾堆在桶里更加混乱)。将混乱的信息变为有序的知识,再把零散的知识豆腐脑变为稳定的知识晶体,就是一个不断降低熵的过程。

热力学第三定律是这么说的:一切绝对零度下的完美晶体的熵为零。什么叫完美晶体?就是理想中最有秩序也是最紧密的晶体。钻石是完美晶体吗?不是,但是它比石墨更接近完美晶体。感性告诉我们,金刚石比石墨更坚固,也更整齐——铅笔芯一磨就变成了混乱的满地碎屑,而金刚石可以经久保值。

数字就是特别典型的知识晶体,但是阿拉伯数字比罗马数字更接近完美晶体。

同样是个位数,阿拉伯数字只需要一个符号,而像3和4罗马数字需要两到三个符号;到了两位数,罗马数字就更加繁琐,因为符号越多越混乱,以至于中世纪只有大学教授才能掌握罗马数字的乘法运算。听起来十分不可思议,是吧?现在连小学生都会阿拉伯数字的乘法口诀,罗马数字已经被遗忘在了艺术作品里了。

但是热力学定律同时又告诉我们,绝对零度达不到,同样完美晶体也是达不到的。最完美的知识晶体有另外一个广为人知的名字——绝对真理。无数相对真理的总和逼近绝对真理,虽然追随绝对真理是和绝对零度一样无穷无尽的过程,但是人类难道不就是在这么一个学习过程中进化的吗?

完美的知识晶体可以以一当十,特别是在每个人的头脑容量有限的情况下。虽然日心说并不是绝对真理,但是无疑是比地心说更完美的知识晶体,现在的小学生接受起日心说都没有过多大障碍,而托勒密穷尽一生都在和地心说里面的"本轮""分轮""偏心等距点"等等打交道。正因为现代的学生头脑里不用再思考地心说的诸多瑕疵,才能有空间去思考相对论和量子力学。

国际象棋高手之所以能记住比常人多很多的棋局,是因为他们的记忆里这些棋局本身就是按照高度的秩序存放的。常人眼里,一盘棋有数十种变化,于是他们记一盘棋就会记住大量的变化;而大师眼里一盘棋只有1-2个最优解,所以他们的记忆里只留下最优解,臭棋都被筛选掉了。在对弈的时候,大师面对一个棋局只会从少数最优解出发,而常人要同时计算数十种走法,自然没有时间做深度计算了。

一个技术——如何提纯知识晶体?

1.输出给低水平学习者。费曼就是这方面的高手,能够将大学物理讲给中学生听,让他们听得懂。费曼在讲课之前的备课可能有10000字,但是在讲课过程中发现中学生只能理解1000字,于是这精炼过后的1000字返回到他的库存里,久而久之他头脑里关于物理的知识晶体就更加精炼和完美了——从万字到千字,绝对熵明显降低了一个数量级。

2.收敛关注范围,舍弃杂质。对于中文系教授而言,他不太可能关心学生的化学成绩,自然水的分子式h2o对于他来说就是知识中的杂质,反而会占用他关于语言文学的知识晶体的空位。在总量有限并且对外封闭的情况下,拓宽广度必然意味着强度的降低,并且这个熵增过程是自发的。无论是科举时代还是当代,不学习的人头脑并没有变得更加轻松,相反自发地就会被家长里短和八卦星闻填满。

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