我是天文物理学家李淼，为什么要给孩子讲量子力

1. 我是天文物理学家李淼，为什么要给孩子讲量子力

钱颖一，清华大学经济管理学院院长，哈佛大学经济学博士，耶鲁大学运筹学/管理科学硕士。
我们一直在说要把孩子培养成有创造力的人，那么创造力何来？我们教育最大的问题就是我们对教育的认识，过于局限在“知识”上。
要成为创新型国家，不缺创新的意志、创新的热情，也不缺创新的市场、创新的资金，最缺的，是大量的具有创造力的人才。
中国是世界上人口最多的国家，也是世界上在校学生最多的国家。中国高等教育在学规模3600万，高校在校生2700万，高校每年录取本科专科学生700多万，这些数字都是全球第一。中国经济GDP总量是全球第二，占世界经济总量的1/7。
不过，相对于巨大的人口规模和潜在的人才规模，相对于巨大的经济总量，具有创造性的人才，无论是在科学技术成就、人文艺术贡献、还是新产品新品牌新商业模式方面，都显得很不相称，不令国人满意。
缺少创造性人才，教育首先受到诟病。这让我想到“钱学森之问”：为什么我们的学校总是培养不出杰出人才？
虽然钱学森他当时是针对学术研究而言，但这个问题可以推广到各个领域。更一般的问题是：相对于我们对教育的投入，相对于我们的人口规模，相对于我们经济总量，从我们的教育体制中走出来的具有创造力的人才为什么这么少？
过去十年，我在清华大学经济管理学院担任院长。这十年的经历让我确信，我们的教育体制，有它的长处，所以才有迄今为止的经济增长，但也有它致命的短处，尤其不利于杰出人才成长，不利于创新。
其中的一个问题，就是我们对教育的认识，过于局限在“知识”上，教师传授知识，学生获取知识，好像就是教育的全部内容。

“知识就是力量”这句话深入人心，不能说是不对的。但是，创造知识的力量又是什么？仅靠知识就能创造新知识吗，就能产生创造力吗？我看不一定。创造力需要有知识，但是不仅仅是知识。
人的创造性或创造力从哪里来？我有一个简单的假说，就是：创造性等于知识乘以好奇心和想象力。这样一个简单的公式马上告诉我们，知识越多，未必创造力越大；所以，创造力并非随受教育时间的增加而增加。
知识通常是随着受教育的增多而增多。经济学家度量“人力资本”的通常做法，就是计算受教育的年限。但是，好奇心和想象力与受教育年限的关系就没有那么简单了，非常取决于教育环境和方法。
我们有理由相信，儿童时期的好奇心和想象力特别高。但是随着受教育越多，好奇心和想象力很有可能会递减。这是因为，知识体系都是有框架，有假定的，好奇心和想象力往往会挑战这些假定，突破现有框架，这在很多情况下并不正确，所以会被批评，但是这在客观上就容易产生压制好奇心和想象力的效果。
在我们国家的应试教育制度下，情况更糟，当学生学习的目的是为了好成绩，教师教书的目标是传授标准答案，那么教育越投入，教师和学生越努力，好奇心和想象力被扼杀得越系统化、彻底化，好奇心和想象力的减少程度就越大。
如果创造力是知识与好奇心的乘积，那么随着受教育的时间增加，前者在增加，而后者在减少，结果作为两者合力的创造力，就有可能随着受教育的时间增加先是增加，到了一定程度之后会减少，形成一个倒U形状，而非我们通常理解的单纯上升的形状。
这就形成了创新型人才培养上的一个悖论：更多教育一方面有助于增加知识而提高创造性，另一方面又因减少好奇心和想象力而减少创造性。这两种力量的合力使得预测教育对创造性的贡献很难，但是能解释为什么有些大学辍学生很有创造性。
对我的这个假说的一个支持是去年7月31日美国《纽约时报》的一篇报道，介绍了一项中国、美国、俄罗斯三国教育学家正在进行的研究。在对电子工程和计算机专业大学生“批判性思维”能力的初步比较中，发现一个有趣的现象：
在大学一年级的学生中，中国学生的批判性思维能力测试是三个国家中最高的。但是，在美国和俄罗斯，大学三年级学生比大学一年级学生的批判性思维能力要高，但是在中国，大学三年级学生比大学一年级学生的批判性思维能力要低。
这似乎表明，中国的大学在批判性思维教育方面起的是负作用。由于批判性思维能力与创造性思维能力有一定相关性，所以这个证据与我前面的猜想是一致的。
所以，我对“钱学森之问”有一个简单的回答：不是我们的学校培养不出杰出人才，而是我们的学校在增加学生知识的同时，有意无意地减少了创造力必要的其他元素，就是好奇心和想象力。
如果这是对的话，它对大学教育改革有重要的含义：大学除了教学生知识外，还要创造一种环境，尽力保护和鼓励学生的好奇心和想象力。
下面我把以上的想法进一步扩展
比好奇心和想象力更一般、更深层的因素，英文有一个词叫做Mindset，中文翻译成思维模式、心智模式、或心态。好奇心和想象力是思维模式、心智模式、心态中的一种。所以，我的更为一般性的假说是：
创造力 = 知识 × 心智模式
creativity = knowledge x mindset
斯坦福大学心理学家德韦克（Carol Dweck）写过一本书，英文标题是 Mindset： The New Psychology of Success，中译本标题是《看见成长的自己》，并没有翻译Mindset这个关键词。
Mindset 这个词很重要，它不仅是一种能力，更是一种价值取向。创造性心态是一种永不满足于现状，总想与众不同的渴望。
我下面举四个人的例子从不同角度说明具有创造性人的心智模式的特征。
1.简洁思维
第一个是爱因斯坦（Albert Einstein），爱因斯坦的“简洁思维”。爱因斯坦的心智模式是相信世界是可以被简洁的理论理解，并可以用简洁的公式表述。
他说过：“如果你无法简单地解释，就说明你没有理解透彻”。
在他看来，科学研究不是为了智力上的快感，不是为了纯粹功利的目的，而是想以最适当的方式来画出一幅简化的和易领悟的世界图像。所以，推动他的创造性的动力并非来自深思熟虑的意向或计划，而是来自激情。
第二个是乔布斯（Steve Jobs），乔布斯的“不同思维”。
在面对IBM这样的大公司在计算机领域的霸主地位时，乔布斯的心智模式是我要与你不同。长期以来，IBM的座右铭是创始人沃森提出的“Think”（思考），这就是ThinkPad名称的来源。
1997年，当乔布斯重返苹果时，公司正处于低谷。他花重金为苹果设计了一个划时代的广告，在展示出包括爱因斯坦、爱迪生、毕加索等杰出人物之后，推出的最后广告词是“Think different”，就是“不同思维”。
第三个是马斯克（Elon Musk），马斯克的“反直觉思维”。
马斯克的心智模式受到物理学的影响。他从量子力学中受到启发，发现在量子层面的物理规律与我们在宏观层面的物理学直觉往往是相反的，却是正确的。他从中悟到，不能跟着在通常世界中形成的直觉走。
马斯克还推崇用“物理学第一原理”，也就是一种“追究最原始假设”的方式思考，而不是人们通常用的“类比”方式思考，他运用此逻辑去打造可回收的火箭。这就是原始创新与边际创新的差别。
第四个是蒂尔（Peter Thiel），《从0到1》的作者，蒂尔的“逆向思维”。
蒂尔的心智模式是“Contrarian thinking”，但这种“逆向思维”并不是在多数人想法的前面加一个“负号”，而是要想别人没有思考过的维度，要思考别人还没有想到的领域。比如，当别人都在讨论技术问题时，他要提出商业模式问题；当别人都在商业模式上纠缠的时候，他的思维更多集中于技术创新。
他的逆向思维不仅使他在2004年成为Facebook的第一个天使投资人，也使他在去年美国大选中成为硅谷唯一支持特朗普的企业家和风险投资人。

在我看来，上面所描述“简洁思维”、“不同思维”、“反直觉思维”、“逆向思维”，都是具有创造力的思维模式、心智模式。它们不完全相同，也不应该相同。
我想强调的是，它们绝不仅仅是思维技能或技巧，而是一种心态，一种习惯。心智模式虽然在学校很难讲授，但是我相信学生自己可以在感悟中塑造。
同好奇心和想象力类似，改变心智模式和思维方式需要我们的大学尽力创造条件，培育出一种宽松、宽容的环境和氛围，让学生自己“悟”出来，让人才自己“冒”出来。这是我对具有创造力的人才产生规律的基本判断。
最后我想说，创新取决于创造性人才，创造性人才取决于教育。在这个意义上，教育决定未来。
科学探索，技术突破，商业创新，仅靠知识是不够的，还需要有好奇心和想象力，还需要一种开放的、多样的心智模式。
教育，不仅是教，更是育。

2. 专访丨物理学家李淼：如何给孩子讲关于外星人的事

 1898年英国作家赫伯特•乔治•威尔斯写下了第一部关于外星人的科幻作品《星际战争》，小说中，火星人攻击伦敦，这些火星人长得很像章鱼：有一个圆圆的肚子，有三条章鱼一样的爪子。这些火星人奠定了人类对于外星人的想象的模型，虽然长相奇特，但还是地球上某种生物的变形。
   而后不计其数的科幻作品拿外星人做主题，人类永远有着这样的好奇:太阳系之外是否有其他行星乃至生命存在？宇宙中是否有比人类文明更高级的存在？ 如果存在外星生物，他们长什么样？
      影视作品《E.T.外星人》中的外星人
        《给孩子讲地外文明》
    对话 
    澎湃新闻 ：你已经推出了四本“给孩子的物理学”系列丛书，这次选择讲“地外文明”是出于怎样的考量？
    李淼： “地外文明”这个话题其实一直是小朋友和家长最感兴趣的话题之一。如果去调查一下孩子们最关心的科学问题，估计排在第一位的依然是恐龙，其次恐怕就是地外文明了。有那么多科幻影视作品和文学作品涉及到外星人，原因就是不仅是孩子，大人也很喜欢这类话题。因此，在一系列关于物理学的少儿科普之后，就应该谈谈外星人了。另外，外星人这个话题涉及到天文学、物理学和生物学的交叉，我自己就很感兴趣。
    澎湃新闻： 给孩子讲物理学相关知识与给成年人讲最大的不同是什么？要采用什么方式让孩子理解深奥的内容？
    李淼： 其实给孩子和成年人讲物理学以及任何其他科学知识，首先是共性：没有人不喜欢以听故事的方式来吸收知识。所以，我首先要采用的方式是讲故事。孩子和成年人最大的不同是什么呢？其实孩子多数还没有系统地学习过任何知识，他们很开放，不像成年人会自设边界。这样，你就应该放开来给孩子讲，这是我为什么一开始就给孩子讲量子力学的原因。当然，孩子和成年人还有其他方面的不同，比如肯定不会喜欢你提任何一个公式，少数“学霸”例外。我写作的目标群体是尽可能大的群体。
      电影《降临》剧照
    澎湃新闻： 如何看待科幻小说和电影中的“外星人”形象？这些关于“外星人”猜想的合理性有多大？《星际战争》《疯狂的外星人》《三体》等科幻作品对我们进一步探寻“外星人”有着怎样的意义？
    李淼 ：外星人是人类根据自己以及地球生命想象出来的，最多加上当下人类科学技术的影响，比如有的外星人有着计算机一样的外形或大脑，所以，不合理的想象几乎没有。当然，有的想象确实没有参照科学知识，比如怪物的大小。关于这方面的知识，参见我的《科幻中的物理学》。
   我觉得，反倒是那些没有具象的小说更有趣，例如《三体》里就没有任何关于外星人形象的具体设定。《星际战争》是最早关于外星人的文学作品，它的想象只能那样。而《疯狂的外星人》，坦率地说我不觉得它是真正意义上的科幻电影，它的外星人形象纯粹是 娱乐 性的。
      《疯狂的外星人》剧照
    澎湃新闻： 在本书中，你还详细介绍了我们赖以生存的地球与智慧生命的诞生，这对孩子理解“地外文明”有怎样的帮助？
    李淼： 生命起源问题是所谓三大起源问题中唯一还没有任何满意解答的问题，因此我讲外星人可能更侧重于理解我们地球上的生命。我只是借用外星人这个话题让孩子们对生命科学以及生命起源问题更加感兴趣。大家都在说“21世纪是生物学的世纪”，我是基本同意这个观点的。所谓地外文明，或者更一般地说地外生命，它们出现的逻辑一定类似地球生命出现的逻辑。
    澎湃新闻 ：你为什么会在书中得出“生命在地球上出现是十分偶然的，以至于其实不存在什么外星人，至少在我们的银河系里不存在外星人”这样的判断？就目前而言，你认为人类会是宇宙中唯一的智慧生命吗？
    李淼： 我是十分肯定地球文明是银河系内唯一的智慧生命，很简单，如果银河系内存在外星人，那么他们当中早就出现非常发达的文明，已经在地球上留下什么蛛丝马迹了（比如他们的微型机器人）。支持我的观点还有一个生物学的理由：人类还没有在实验室合成出任何意义上的生命，这就说明生命的出现是极端偶然的。我的观点是一个极端：我认为我们是宇宙中唯一的智慧生命。
    澎湃新闻 ：在回溯人类 探索 外星人与宜居行星的漫长 历史 之后，你认为我们以后必须做两件事情：第一件，继续寻找超级地球；第二件，大力发展航天事业。为什么这样说呢？人类的基因有可能送到超级地球吗？我国航天事业将会有怎样的发展呢？
    李淼： 整个银河系是我们人类的，这是为什么我们要说“我们的征途是星辰大海”。人类的基因已经送出地球了，比如去年无尽之门将刘慈欣和我的基因送到太阳轨道。将人类基因送出太阳系是迟早的事情，很类似《流浪地球》电影中的第二方案。中国已经是航天大国，在不远的未来将成为航天强国。
    澎湃新闻： 作为一名物理学家，你近年来也一直在做科普，并广受欢迎。在你看来当前给孩子们的科普教育还有哪些误区？
    李淼： 科学家对同行解释自己的学科最容易，其次是对研究生，再次是对大学生。对最大人群做科普是最难的事。少儿科普一直在发展，就像所有领域一直在发展一样。我们要珍惜所有在努力的同仁，至于所谓“误区”，进入“误区”的人会被自然淘汰的。
    澎湃新闻： 后续你还打算将哪些有趣的物理学内容讲给孩子呢？作为“热爱诗歌的科普作家”，你最想选择哪首诗歌送给这群喜欢科学的孩子们呢？
    李淼： 我今年计划推出三本“给孩子讲三体中的物理学”，这是另外一个系列。至于这次由博集天卷出版的“给孩子的物理学”系列下一个话题是什么，还要认真思考。关于诗歌，那么我得以“诗歌”的态度回答这个问题：文学中不存在最好，也不存在我最想。