高效學習者都在用的科學思維：從笛卡爾、達爾文、愛因斯坦等18位科學家，培養屬於天才的思考

◎愛因斯坦小時候為什麼成績不好？
◎讓達爾文「叛逃」神學之門的契機是什麼？
◎諾貝爾獎得主丁肇中建中畢業，但也沒考上臺灣大學！

從笛卡爾、達爾文、愛因斯坦等18位科學家，
一步步探究屬於天才的思考。


「物理之於數學，好比性愛之於手淫。」
──最頑皮的物理學天才理查·費曼

▪　學生也許不能理解我想回答的內容，或者我所要考慮的更精確的東西，但是他們提出的與之有關的某個問題啟發了我，而僅靠自己是不容易得到這種啟示的。
▪　普林斯論的天才教授們似乎有各種機會去做某些事情，但是不可能經常產生新思想。我相信在這樣的情形下，一種自疚和壓抑會折磨你，使你開始為自己的思想沒有任何新意而焦急，你感到什麼事情也沒做，什麼也想不出來。

「富有懷疑態度，這對科學家是有利的。」
──顛覆神創論的演化論提出者達爾文
▪　我從少年初期開始，就抱有極其強烈的願望，想把一切事物分門別類，歸納到某些一般的法則中去。所有這些錯綜複雜的因果關係，培養出我的一種耐心，使我能夠對任何一個懸而未決的問題，進行頑強的思考。
▪　我對於別人的指示，並不輕易聽信，盲目遵從。我始終不變地努力保持自己思想的自由，其範圍可使我在一見到事實明顯地相反於我深愛的任何假說時，馬上就放棄這個假說（而且我對於每個專題，總是忍不住想要建立一個假說）。

「知識是死的，而學校卻要為活人服務。」
──最偉大的科學家愛因斯坦
▪　在學校裡和生活中，工作的最重要的動機是在工作和工作的結果中的樂趣，以及對這些結果的社會價值的認識。
▪　人們必須防止把習慣意義上的成功作為人生目標向年輕人宣傳。因為一個獲得成功的人從他人那裡所取得的，總是無可比擬地超過他對他們的貢獻。


「即使已經發現有失敗的可能時，也應該繼續下去。」
──第一位獲諾貝爾獎的日本人湯川秀樹
▪　絕不能說因為堅持己見就能作出貢獻，不管怎樣堅持己見仍舊未能作出貢獻的人也的確是有的。我認為，堅持己見確實是必要的條件，但它也確實不是充分的條件。
▪　記憶力非常好、在學校成績優秀的人，出了校門之後，一向無所建樹，就是成為專家也未能做出什麼獨創成果的也大有人在。
▪　理解事物的能力很強，但自己提不出獨創性觀點，這種類型的人也是司空見慣的，但是，記憶力和理解力是發揮創造性的必要基礎，這是人所共知的。


［本書特色］

本書介紹了十八位偉大的科學家，為大師們做了簡單的分類，分別突出了學習過程中自身的努力、優秀老師的引導以及良好的成長環境，希望能為大家所借鑑。

姚建明，長期從事教學和顧問工作，在國際學術期刊和報刊、媒體發表論文及評論一百餘篇，面向若干行業、與政府機構合作研究、案例開發及培訓工作。

序

人類思想史上具有永恆價值的處世智慧，包含於三大奇書之中：一是馬基維利的《君王論》（Il Principe），為了那些處心積慮想取得或保有王權的帝王而寫；二是孫武的《孫子兵法》，主要是為那些運籌於帷幄之中的將帥們而寫；三是葛拉西安（Baltasar Gracian）的《智慧書》（Oráculo Manual y Arte de Prudencia），為每一個人為人處世、安身立命而寫。

我們這本關於學習和腦科學研究的書就會按照《智慧書》的導引，為你闡述：學習需要態度、計畫與方法，學習更需要深刻地瞭解自己。

我們最需要告訴你的是：終身學習是我們共同的理念。

本書介紹了十八位偉大的科學家，為大師們做了簡單的分類，分別突出了學習過程中自身的努力、優秀老師的引導以及良好的成長環境，希望能為大家所借鑑。

怎樣突出自己學習的主題，走出自己的「主線」呢？我們一起來探討兩個問題吧：第一個問題，一個人驕傲自滿是壞事嗎？我說，不一定。當然，為自己驕傲可以；自滿，那就不對了。可是你也要想到，驕傲也是要有本錢的，也是要具備能超越別人的實力的，這些本錢、實力從哪裡來？從學習中來。還有一點「歪理」，我們說學習需要心態，保持驕傲的心態（還是不能自滿），會讓你保持學習的動力，除非你想看著別人超越自己。

可說到最終，選擇還是要自己做出的。我們的人生實際上就是由無數的選擇所構成的，每一個選擇都很關鍵，似乎都能決定我們的命運。我們並不能保證我們的每一次選擇都是正確的，但我們可以讓我們做出更多更好的選擇。最重要的，是需要我們為自己不斷地積蓄正能量。那麼正能量從哪裡來？從書中來——書中自有顏如玉、書中自有黃金屋。

讓我們時時刻刻、無處不在地去學習、去讀書吧。

編者

序
第1章 學習模式借鑑之一——自己設計未來
1.1 離神越來越遠的巴夫洛夫
1.1.1 世界上第一位諾貝爾生理學或醫學獎
1.1.2 能言善辯
1.1.3 巴夫洛夫：《給年輕人的一封信》
1.2 兩次諾貝爾獎得主鮑林
1.2.1 是物理學家還是生物學家
1.2.2 礦石迷
1.2.3《20世紀的科學怪傑——鮑林》一書的前言
1.3 倫琴從小就任性
1.3.1 世界上第一個諾貝爾物理學獎
1.3.2 勒令退學
1.3.3 倫琴：《科學家：名副其實的理想家》——就任符茲堡大學校長時的演講
1.4 受神話故事「引導」的克里克
1.4.1 DNA
1.4.2 「女人」真的存在嗎？
1.4.3 華生和克里克
1.5 大家「公認」的天才胚子薛丁格
1.5.1 量子力學第一人
1.5.2「老師，您真的相信嗎？」
1.5.3 薛丁格：《科學思想泛論》
1.6 讓「幻想」飛越空間的愛因斯坦
1.6.1 得到諾貝爾獎不是因為相對論
1.6.2 「你提出的問題經常使我心神不寧」
1.6.3 愛因斯坦：《培養獨立工作和獨立思考的人》

第2章 學習模式借鑑之二——明師指路
2.1 酷愛大自然的達爾文
2.1.1 適者生存
2.1.2 他「吃」蟲子
2.1.3 達爾文：《對我智力的評估》
2.2 受博士指導的國中生：玻恩
2.2.1 最早建立了量子力學體系
2.2.2 戀愛的失敗者
2.2.3 玻恩：《原子時代的發展及其本質》
2.3 與父親一同下班回家的費米
2.3.1 李政道、楊振寧的指導教授
2.3.2 哥哥的意外離去
2.3.3 馮•卡門：《波耳、費米、愛因斯坦印象》
2.4 近代科學的始祖笛卡兒
2.4.1 笛卡兒座標系
2.4.2 「我的小哲學家」
2.4.3 笛卡兒：《方法導論》
2.5 從不拘泥於教科書的費曼
2.5.1 「挑戰者」號失事的原因
2.5.2 「女人味的男人」
2.5.3 費曼：《教授的尊嚴》
2.6 師出名門的李政道
2.6.1 第一位獲得諾貝爾獎的華人
2.6.2 家裡人叫他「三糊塗」
2.6.3 李政道：《科學的發展——從古代中國到現在》

第3章 學習模式借鑑之三——肥沃的土壤
3.1 不斷與哥哥競爭的海森堡
3.1.1 「測不準原理」
3.1.2 「玩得很瀟灑，卻能輕易取得好成績」
3.1.3 海森堡：《物理學和哲學》第一章 老傳統和新傳統
3.2 一生都有朋友的波耳
3.2.1 哥本哈根學派
3.2.2 參加奧林匹克足球賽
3.2.3 波耳：《人類知識的統一性》
3.3「學，而後知不足」的丁肇中
3.3.1 丁粒子
3.3.2 「我要探索自然的奧祕！」
3.3.3 丁肇中：《應有格物致知精神》
3.4 興趣廣泛的奧斯特瓦爾德
3.4.1《物理化學》的創始人
3.4.2 從煙火到火箭
3.4.3 奧斯特瓦爾德：《我如何成了化學家》
3.5 首位獲得諾貝爾獎的日本人湯川秀樹
3.5.1 發現介子力
3.5.2 同學們叫他「權兵衛」
3.5.3 湯川秀樹：《科學家的創造性》
3.6 歷史永遠不會忘卻的科學家諾貝爾
3.6.1 艱難的成才之路
3.6.2 勇敢者的事業
3.6.3 流芳百世的遺願
3.6.4 諾貝爾：《關於設立諾貝爾獎的遺囑》——擬定時間為1895年11月27日

8.5 從不拘泥於教科書的費曼
品性與智慧，是組成人類才能的兩個要素。要走向幸福生活，缺少哪一個都將半途而廢。僅僅擁有智慧是不夠的，還要有好的品性。蠢人的不幸，在於沒有獲得適合他的地位、職業、鄰居與朋友圈子。

——《智慧書》（2）

理察•菲利普•費曼（見圖8.13）——美國著名物理學家。

1918年5月11日費曼出生於美國紐約皇后區小鎮的一個俄羅斯移民猶太裔家庭。 1935年進入麻省理工學院，先學數學，後學物理。 1939 年大學畢業，畢業論文發表在《物理評論》（Phys.Rev.）上，內有一個後來以他的名字命名的量子力學公式。 1939年9月在普林斯頓大學當惠勒的研究生，致力於研究量子力學的疑難問題：發散困難。 1942年6月獲得普林斯頓大學理論物理學博士學位。 1943年進入洛斯阿拉莫斯國家實驗室，參加了曼哈頓計畫。 1945年6月16日，費曼的第一個妻子阿琳去世。同年費曼開始在康乃爾大學任教。 1951年轉入加州理工學院。在加州理工學院期間，因其幽默生動、不拘一格的上課風格深受學生歡迎。 1965年費曼因在量子電動力學方面的貢獻與施溫格、朝永振一郎一同獲得諾貝爾物理學獎。1986年，費曼受委託調查「挑戰者」號太空梭失事事件，在國會用一杯冰水和一枚橡皮環證明出事原因。 1988年2月15 日，費曼因癌症逝世。主要著作有：《基本粒子和物理學法則： 1986 年Dirac回憶講義》、《費曼物理學講義》、《量子電動力學》、 QED： The Strange Theory of Light and Matter、《統計力學》、《過程理論基礎》、《量子力學和路線積分》、《引力學講義》、《計算講義》、《費曼最後的講座：太陽的行星》、《Quantum Entanglement 和計算革命》、《物理之美》、《量子電動力學》、《你管別人怎麼想》、《別鬧了，費曼先生》、《這個不科學的年代》等。

8.5.1 「挑戰者」號失事的原因
費曼發展了用路徑積分表達量子振幅的方法，並於1948年提出量子電動力學新的理論形式、計算方法和重正化方法，從而避免了量子電動力學中的發散困難。目前量子場論中的「費曼振幅」、「費曼傳播子」、「費曼規則」等均以他的姓氏命名。

費曼總是以自己獨特的方式來研究物理學。他不受既有的薛丁格的波函數和海森堡的矩陣這兩種方法的限制，獨立地提出用躍遷振幅的空間-時間描述來處理機率問題。他以機率振幅疊加的基本假設為出發點，運用作用量的表達形式，對從一個空間-時間點到另一個空間-時間點的所有可能路徑的振幅求和。這一方法簡單明瞭，成了第三種量子力學的表述法。

費曼有一種特殊能力，就是能把複雜的觀點，用簡單的語言表述出來，這使得他成為一位碩果累累的教育家。在獲得的諸多獎項中，他特別感到自豪的，是1972年獲得的奧爾斯特教育獎章。最初出版於1962年的《費曼物理學講義》被《科學美國人》這樣讚譽：「儘管這套教材深奧難懂，但是它的內容豐富而且富有啟發性。在它出版25年後，它已經成為講師、教授和低年級優秀學生的學習指南。」費曼自己則在前言中寫道：「我講授的主要目的，不是幫助你們應付考試，也不是幫你們為工業或國防服務。我最希望做到的是，讓你們欣賞這奇妙的世界以及物理學觀察它的方法。」

為了促進普通大眾對物理學的理解，費曼撰寫了《物理定律的特徵》和《量子電動力學：光和物質的奇特理論》等。同時還發表了許多高深的專業論文和著作，這些論文和著作已成為研究者和學生的經典文獻和教科書。

費曼還是一位富有建設性的大眾人物。 1986年，「挑戰者」號失事後，費曼做了著名的O形環演示實驗，只用一杯冰水和一枚橡皮環，就在國會向大眾揭示了「挑戰者」號失事的根本原因——低溫下橡膠失去彈性。 1960年代，費曼還在加州課程設計委員會上，為反對教科書的平庸，作出了努力。

除了作為一名物理學家以外，在他一生中的不同時期，他還是無線電修理者、保險櫃密碼破解高手、藝術家、舞蹈愛好者、手鼓演奏者和馬雅象形文字的破譯者。在廣為流傳的逸聞中，他常與拉斯維加斯的脫衣舞女和賭徒聊天。他對世界充滿好奇，是一個典型的經驗主義者。

費曼經常發出驚世駭俗之語，比如下面的兩句名言：

「Physics is to math what sex is to masturbation.」（「物理之於數學好比性愛之於手淫。」）

「Physics is like sex： sure， it may give some practical results， but that's not why we do it.」（「物理跟性愛有相似之處：是的，它可能會產生某些實在的結果，但這並不是我們做它的初衷。」）

8.5.2「女人味的男人」
費曼的父親梅爾維爾•費曼是個服裝商人，母親叫露西爾•菲利普斯。關於費曼的出生有這樣一段傳奇：當露西爾初次懷孕時，梅爾維爾曾預言說：「如果是男孩子，他會成為科學家。」梅爾維爾也一直以這種科學的方式引導費曼的成長——迷信和信念有時候很難劃清界限。

在費曼童年時，有一次他在玩手推車，偶然注意到當把車子突然向前一推時，車子裡的皮球會向後滾。他問父親為什麼會發生這種事，得到的是這樣的答案：「沒人知道這是為什麼。普遍的原理是運動的東西有保持運動的趨勢，靜止的東西有保持靜止的趨勢除非你用力去推它們。這種趨勢被稱為『慣性』，但沒人知道為什麼會如此。」這代表了對物理學的本質和對世界的本質的一種深刻的觀念，正是這種觀念，一直激勵著費曼在他的一生中都保持著對一切人們習以為常的事物的懷疑，不斷地探尋最基本的真理，他從不認為某個過程已經賦予了名稱，人們就理解了過程本身。

費曼從小就表現出了驚人的數學才能，他總是能用一些意想不到的方法解答數學題目。升入中學後，他已經是著名的「數學天才」，高年級的同學總是拿一些棘手的數學作業來找費曼，而他總是迎刃而解。費曼這樣做並非是為了討好那些大男生，而是他實在無法抗拒這種挑戰。倒是這些大男生總是想幫費曼做點事情，因為費曼對他們來說太有用了。

那時的費曼只對兩件事感興趣：數學和女孩。而費曼偏偏在女孩子面前總是顯得很腼腆，他自己也常被視為「女人味的男人」。在這方面，其他人可是幫了不少忙。有一次在海灘，大多數男孩都在和女孩們說笑，而費曼卻單獨在一旁嘀咕著：「哎，要是芭菠拉和我去看電影就好了……」這麼一句話，旁邊的一個膽子大的男孩興奮起來，他跑上石堆，找到芭菠拉，一邊推她過來，一邊大聲嚷嚷：「費曼有話對你說！」一下子周圍所有男孩女孩都圍了過來——這是費曼的第一次約會。費曼在女孩這方面確實是比較薄弱，然而他後來的妻子艾蓮卻是當時學校裡的女神，這可能要歸結為費曼不拘一格的數學才能的吸引力。

費曼第一次上代數課的時候，他對所要學的東西厭煩得簡直要哭出來。他沉默了一段時間，然後告訴老師他已經知道老師將要給這個班學生講的東西。作為測試，數學部的負責人出了一道題讓他解答，對他來說這道題的確很難，但是他觸及到了問題的核心，這使老師明白他的確懂得代數學的一些知識。因此他被安排到這門課的一個特別班裡，班裡的學生是有過不及格而重修這門課的，這樣就不用從頭講起。該班的老師穆爾是個非常靈活的人，足以應付費曼的早熟。在這裡，他遇到了一類新問題。穆爾小姐讓班裡的學生解2x＝32這個方程式，沒人知道從何入手，他們沒有解這類問題的一套法則。可是費曼並不需要一套法則，他直接得出方程式的解是x＝5，因為5個2相乘等於32。這種事對費曼來講是不言自明的，可對班裡的其他人並非如此，這個事實是證明他和班裡其他學生的確不同的一個最初跡象。

當費曼成為學校數學代表隊的明星出現在「校際代數聯盟」，與其他學校競賽時，他與眾不同之處就明顯地表現了出來。參加競賽的兩方學校各有5個選手，每個選手都獨立完成題目。他們可以在紙上寫任何東西，只要每個選手最後把自己認為正確的答案用筆畫上一個圈，時間是45秒，最後的評判以圈中的數字為準。實際上如果用書上的法則來解答問題，在有限的時間裡幾乎不可能做完，必須找到更簡便的方法。這正是費曼的強項，他總是第一個在數字上畫好圈，然後悠閒地等待下一個題目，這種訓練對他後來的科學生涯很有用，他始終保持著迅速簡捷地解答數學問題的能力，從不拘泥教科書中的方法。他後來對朋友說：「我想找到公式，我並不在乎古希臘人甚至是古巴比倫人是否已經得到了，那些事我沒有興趣。這是我的難題，從中我得到了樂趣。」

當費曼在接觸到研究三維形體的立體幾何時，他才第一次瞥見了自己在數學上的失敗。他被徹底擊倒了，儘管他能用老師所教的一些法則做適當的運算，但他一點也不明白老師所講的東西。他一度和那些只能用代數法則解方程式，卻根本不知其所以然的同學們一樣了。不過，事情終於有了轉機。幾個星期以後，他瞭解到畫在黑板上的那團線條其實代表的是三維的物體，而並不是兩維的古怪圖形，於是一切都變得一目瞭然，對這門課他再也不感到困難了。直到從事科學研究之後他還說：「那是我唯一一次體驗普通人的感受。」

費曼表面上看來好像經歷了整個傳統體制的教育，實際上，他對科學知識的學習是脫離課堂教學而自學獲得的，學校教的簡單知識根本不能滿足費曼的學習欲望，老套的陳舊思路尤其使他厭惡。可他卻總能輕鬆地通過考試——從應試這點來說，他倒是個模範生。

1935年，費曼考入麻省理工學院。在那裡他讀到了不少物理學的新書，不久他的理想就由做數學家變成為做物理學家，而他的數學基礎無疑為他在物理學中取得成就奠定了堅實的基礎。