听李善友老师讲模型15：万物至理（2020.4.22）笔记

一、科学的破界创新

同学你好，欢迎来到混沌大学创新学院。今天送给大家一个新的模型，万物至理。这个模型是我们到现在为止，我们创新学院里面应该是最难的一个模型了。

我一直认为呀，最聪明的人是理论物理学家。而理论物理学家研究最难的课题就是万物至理，所以在准备这堂课的时候呢，我和同事们又在犹豫，要不要把这堂课放到我们的课程里面来？

最后我们还是决定放上来，有两个原因，第一个原因，我们同学的水平越来越高，我们也希望在大家原有阈值之上再往前拔一拔，努力试一试，能不能看懂最难的一部分。第二个呢，我过去一直讲哲科思维，也有很多人挑战我说哪有哲科思维，哲学科学根本是两回事。

而今天我们会来展示一下，的的确确科学里面最高级一部分科学，它跟哲学的方法是完全一样的，真是amazing beautiful。今天的课程里边我们会展现人类思维之美，略微有一点点难，但是你静下心来，我希望我能带着你流淌下去哈。

绝大多数人看的是content，看的是内容，而所谓哲科思维，哲学逻辑是反思思维的结构，而不是思维的内容，而在整个哲科思维里结构最重要的部分就是第一性原理这个结构。今天我会讲一下第一性原理在科学革命里面的应用，那在讲万物至理之前，我先讲个小案例。那如果大家想对这部分有深度阅读的话，我建议大家看一下这本书，叫《科学革命的结构》。

我最近翻到了很多乔布斯新的视频，挖掘出一些新的视频出来，他最早期的投资人，也是他的合作伙伴，有这么一个桥段，他说在乔布斯很小的时候就给他推荐这本书《科学革命的结构》。乔布斯认为自己非常理解这本书里面Paradigm shift，范式转换，而他那个导师也评价说，很显然，乔布斯本人就是个Paradigm shift这样一个案例哈，所以这本书非常好，我建议大家来看一下，它会改变我们对科学的印象。

破界创新呢？简而言之是三步曲，第一步是“破”隐含假设，第二步“立”更深的基石假设，如果只有破没有立呢，很快就会回去了。因为隐含假设就像黑洞一样，你往外走一步非常难，但往回退两步非常容易。而找到新的基石假设之后，第三步是对你来讲最重要的一步，但是从思维上来讲反而是最简单的一步，就是新的系统就会自动出现了，三个步骤。

它的难点和重点都在第一步，如何发现并打破隐含假设，非常有意思。当隐含假设被你发现那一刻，或者你意识到这个系统有隐含假设的一刻，就开启了整个思维长大了那一刻，非常之漂亮。每次打破一个隐含假设，你的系统也会变大，非常有意思。当时的心理感受是什么呢？就像你的心胸再变大一样，那个感觉很美好，很流畅。

今天我会讲天文学的破界创新，万物至理。

天文学革命非常有趣，我原来对天文学和宇宙观不太感兴趣，后来在斯坦福访学期间我发现一个非常有趣的现象，斯坦福几乎有接近10门的选修课跟天文、宇宙有关系，我选了2门。

后来我看了很多这方面的书，我发现整个宇宙观的变革，就是发现隐含假设，并且把隐含假设这个肥皂泡不停挑破的过程，太棒太棒了。如果你看宇宙观的变革，如果看术语，能把你烦死。但如果你能看到一个个肥皂泡被挑破的过程，你会看到思维的美感。

我很简洁地就讲三个人：

第一个人，托勒密天文学。

第二个人，哥白尼天文学。

第三个人，开普勒天文学。

托勒密天文学的隐含假设完全是古希腊亚里士多德的哲学，他认为地球是宇宙的中心，地球静止不动，太阳绕着地球转，所有其他的行星也绕着地球转。第三个假设最有趣，是我们今天难以理解，他说天体要做匀速圆周运动。我们今天很难理解这件事情，其实我在研究这个案例的时候，我也长期不理解，为什么一代又一代的天文学家对第三个隐含假设这么大的一个压力？这又跟古希腊有关系。古希腊认为，天体是神居住的地方，神当然应该匀速圆周运动，这个运动方式最美。所以这个隐含假设居然禁锢了整个天文学2000年之久，这就是托勒密的天文学模型。

但我们当然知道里面没有匀速圆周运动对吧？它怎么解决的呢？非常精妙。你看，火星绕着一个中心圈，绕着一个点做圆周运动。然后火星的那个圆心本身，也绕着地球做匀速圆周运动，说它用大球绕小球的方式解决了第三个隐含假设的这个要求。当然，它事实上也不是绕地球，它绕另外一个点，我们讲有点复杂，我们只是听到现在这种程度可能就够了，大球绕小球，地球在中心。

从公元2世纪到公元16世纪，托勒密天文学历时1400年之久，被称为最伟大的天文学家，指导了西方历法。历代的天文学家都是在他们体系里边运作，但你知道绕了上千年以后，那个圆也没有那么圆了，或者有的球用圆也不太好解决，怎么办呢？他居然又画了一层圆出来，因为星星按照它的中心来做匀速圆周运动，它的中心又绕着另外一个中心做匀速圆周运动，那个中心绕地球做匀速圆周运动，所以大球套小球，小球套大球。不管怎么样，套来套去，数学结果运算上没有问题，天文历法相对还是很准确的。

直到有一个人出来，谁呢？伟大的哥白尼、伟大的哥白尼、伟大的哥白尼。我们在中学学习的时候，我们认为哥白尼是个天文学家，我们却不知道哥白尼是个思想家。他的天文学动摇了整个思想的根基，动摇了范式的根基。尽管他本人没有明确提出新思想，但他新的宇宙观带来了新思想，所以带来了我们今天的一切，这是伟大的哥白尼。

那哥白尼为什么会开始他的天文学革命呢？他是不是先有了新的一个逻辑出来呢？不是。起始于我刚才所说的叫逻辑失洽。就是你看现有的系统找隐含假设，有一个方法论，就是你看现有的这个系统和新的这个数据之间出现了逻辑失洽这件事情。我的老师王东岳讲的一句话，你不要动不动想全新建一个理论，那很难的。在你的一生当中，如果你能发现此前的系统有逻辑失洽，这就是建立你自己思想的根源了。所以哥白尼也是这个样子的，原来的系统越来越复杂、越来越复杂，所以哥白尼说我们就继承了一个恶魔一样复杂的一个东西。

后来它复杂到一个什么程度呢？历法呀，就是天文历法，差了11天。所以有一段时间你可以查一下，忘了大概是哪一年，有个教皇生生地把某一年抹掉了11天。但有的地区又不承认，说你凭什么把我的11天给抹掉了，我今年少过11天我不干，搞了很多争议出来。总之这个历法到后来特别特别复杂，所以哥白尼就想把它去掉。为什么称他为革命思想家？他打破一个最重要的隐含假设，打破了地心说。在哥白尼之前，所有人类默认地球是宇宙中心，当我们默认地球是宇宙中心的时候，我们的视野是内向性的一个视野，所有的星星绕着我们转。

那个时候他们认为宇宙已经很大了，其实跟今天相比较太小了，如果以地球为中心，那个宇宙该有多小啊。所以哥白尼最伟大的功绩，就是地心说这个事情。然后提出新的基石假设，太阳是宇宙的中心，地球围绕太阳运动。我请问各位，他的新的基石假设对吗？当然不对，是个错误的。可是这个错误的根本不重要，这个思维的倾向很重要。只要你说地球不是宇宙的中心，你先假设太阳是，后来发现太阳也不是，对吧？那就银河是。银河也不是，你再找别的东西，因为总能找到新的东西。但是第一次这个思维倾角的转换至为重要，这是哥白尼的一大贡献。有了这样一个想象出来之后，哥白尼的宇宙比托勒密的宇宙大多了。

所以王东岳讲过一句话，那句话我们经常说是隐喻，就是说我们不是生活在客观世界，而是生活在思想家为我们打造的思想世界里边。你看到这个故事的话，你发现完全不是隐喻，在哥白尼之前人们生活在托勒密的那个世界里，哥白尼之后人们生活在一个新的世界里，这个世界大多了，人类的生存空间变大多了。

所以哥白尼的错误一点也不重要，他开启了一个新的范式叫日心说，我们称之为革命。他给后来的天文学家开了一道新的门，所以一代一代的天文学家沿着他的思想往前去走。《科学革命》的作者库恩，专门研究这段历史写了一本书，有这样一段话特别有意思。他说不知道为什么，50年以后，哥白尼天文学这个理论自己开花结果了，它自己会长出新的理论来。我看到这句话觉得特别特别美，但是哥白尼最大的贡献，其实是一个思想的开拓，他的模型并不比托勒密简单多少，因为他继承了另外一个基石假设，叫做天体做匀速圆周运动。

所以我们看他的图，你跟刚才的比较一下，哎呀，好像也挺复杂的。火星也需要绕着一个中心转，那个中心在绕着地球转等等等等。他只是把原来托勒密地球之外还有一个点的假设给去掉了，但是还是圈圈套圈圈，为啥圈圈套圈圈？还是要满足那个天体做匀速圆周运动这样一个基石假设，居然没有去掉，所以哥白尼留了一个尾巴。

这个时候给了谁的机会呢？开普勒。开普勒是一个非常重要的人物，他后来跟一个伟大的天文学家第谷去做助手，第谷是一个人类能用肉眼观察星星最伟大的天文观察学家，但他终生相信地心说，反对哥白尼的日心说。开普勒小的时候有一次听到一个神父讲哥白尼的天文学说，他居然悄悄相信了哥白尼这个学说。所以第谷去世以后，把他的天文学资料就给了开普勒，开普勒拿着他的资料只引用了一个新模型，就是从地心说变成日心说。除此以外他做的一个重大贡献，就是放弃了天体做圆周运动和匀速运动这个假设，这个假设的放弃好难好难啊。我再也不假设那个圈圈套圈圈那个结果了，所以他的系统比托勒密和哥白尼要简单多了，没有本轮、均轮，每个星球只是绕着太阳做椭圆形运动而已。

各位看，就这张图。火星绕着太阳做椭圆形运动，太阳在椭圆的焦点之一，就是这样一张图。这张图就是我们今天的行星运动的图，就是这样一张图。他一生写了很多行星运动定律，最重要的是这三个定律，甚至有数学公式出来，后人称他为天空立法者。星星怎么转，开普勒同学说的算。

我讲了这么多，具体的细节你不用记。当然我也建议你，如果有空的话，去学一学天文学，或者找一个天文学纪录片看一下，你那个时候心胸会有极大地开阔。即使你不了解这个知识，我刚才讲的小片段里边，你有没有Touch到那种打破隐含假设，把它当肥皂泡一样敲破，一次又一次敲破那个味道呢？多么Beautiful amazing那样一个味道啊。

二、爱因斯坦与万物至理

好，讲完之后呢，回到我们今天的主题万物至理。顶级物理学家呀，有一个信仰。他相信宇宙有一个终极方程，有有一把终极钥匙，这个方程能统一所有的理论，统一所有的力。所以这个终极方程就像上帝来设计这个宇宙的那个密码一样。有人称它为大一统理论，Great Unification Theory，有人称它为万物至理，theory of everything，有一个电影就叫theory of everything，还是蛮有意思的。

应该说那些顶级的理论物理学家研究的主线就是万物至理。杨振宁老先生就是其中之一，并且是很重大的贡献哈。研究万物至理这里的结果，包括以下那几个方程，比如牛顿的F=MA，比如爱因斯坦的E=MC方，比如量子力学，你今天的超弦理论等，都是万物至理的研究过程。

那今天我的重点都放在爱因斯坦身上，讲一下爱因斯坦跟万物至理的故事。在他最后30年时间，一直致力于追寻万物至理，万物至理的前提是我们相信任何系统都有第一性原理，所以如果你把整个宇宙当作一个系统，那这个系统也有它的第一性原理，科学家们把它称为万物至理。那么，研究理论工作呢其实跟我们之前讲的公理化思维啊，你看完全一样。爱因斯坦有句名言，这句名言我们讲过很多次了，他说理论家的工作可以分成两步，第一步是发现公理，第二步从公理出发去推出结论，然后他问发现公理和从公理推出结论，哪一步更难呢？很显然，爱因斯坦说第二步，你只要相当勤奋和聪明，受过一定的演绎法训练，就能成功，这就是我们讲的哲科思维里的演绎法。

但是第一步如果找出作为演绎出发点的公理，这有完全不同的性质，因为这个公理并不在系统之内，公理是给定的，由公理推出所有系统里面的内容，它并不是逻辑推导出来的，那它怎么来呢？至关重要的一步就是这个公理，第一性原理从哪里来。这一步的的确确是没有科学理性的方法论拿到这个地方，正是在洞见公理这个阶层啊，这个层次逻辑失效，必须借助非逻辑的力量才能获得。

那爱因斯坦是如何发现公理的呢？他有两个很独特的方法论，第一个方法论呢，我们会叫理念世界，所谓理念世界呢，就是科学的研究哈，每个学科都建构在这个第一性原理之上，但几乎所有的科学家呢，都会研究这个学科里面的内容，他对他的第一性原理不太感兴趣，因为它是个前提假设嘛。但是顶级科学家，顶级思想家，顶级哲学家，研究的是第一性原理下面那个洞，整个系统下面的那个洞是什么东西，它是根基性的东西。柏拉图把它称为理念世界，我相信这个词或者这个概念或这个过程对爱因斯坦是有冲击的。他在整个科学下面找了个元起点，他绝对相信元起点的力量，找到元起点之后相信元起点，然后再逻辑推导所有其他科学上的理论。

第二个方法论很独特，叫思想实验。其实思想实验就是在脑子里做纯逻辑推演哈，纯逻辑推演这个过程，我看过《爱因斯坦传记》，有一段非常有趣的话，凭借着想象当中的飞跃，而不是基于对实验数据的归纳。他通过思想实验洞悉了伟大的原理，所以他的家人都知道，如果爱因斯坦坐在那里发呆的时候，这个时候一定不能去打扰爱因斯坦。也许他脑子里边就像一个广阔的宇宙来做实验场一样那么伟大的一个过程。

所以，什么能够帮我们得到原起点的公理呢？也许是好奇心。我们通常绝大多数人对于给定的话题就满足了，什么叫哲学？哲学起始于对所谓自明的问题的追问，什么叫顶级科学家，顶级科学家起始于你丰厚的好奇心。对于大家给定的问题，他会去问为什么，所以好奇心是一个人所能拥有的最宝贵的财富。

第二是想象力，爱因斯坦有句名言非常有意思，他说想象力比知识重要的多，知识是给定的content（内容），而想象力是突破已知的一个力量哈，所以你看到爱因斯坦经常是喜欢拉小提琴，喜欢自己去划船，在这过程当中就会有很多想象力爆发。

爱因斯坦是什么样一个人呢？他并不仅仅是做了一个伟大的结论出来，从研究方法上来讲，他也做了一场哥白尼式的革命。以他为分水岭，物理学家探索世界的方式发生了根本的改变。通常的科学家，或者说大多数科学家到今天也一样，他的步骤是这样的，第一去实验室里做实验，如果有某个结果重复出现，并且独立的可以重复导出来的话，它就会变成某种规律，或者变成某种理论。

所以，从实验归纳出理论出来，然后可重复性，这就是理论产生的过程。然后走着走着，大家会发现物理学里面很多规律符合某一些规律的规律，所谓定律的定律呢，科学家们发现，几乎所有的物理学定律，背后都存在的一组定律的定律，要满足对称性，满足某种能量守恒定律，满足某种最小作用量原理，而且很有意思。你看这三个是独立的，其实三个可以合起来，满足某种对称性，也同时满足了某种特定的能量守恒，也满足了某种最小作用量原理哈，这是定律的定律。所以爱因斯坦发现这件事情之后如获至宝，认为这是理念世界，是上帝创造这些规律的元前提，但是我要以这个元前提为前提，推出那些理论出来。这就是他研究的一个巨大不同的方法论。

好，我们今天主要是用这个方法论看爱因斯坦怎么推出狭义相对论的。对各位来讲我们学什么呢？我们来学两个东西：

第一基于根基理论，能够推出新的这个结果出来。你看这不就我们讲过第一创新嘛，你只要找到这个第一性原理足够根基，相信它，它能够帮你带出，它能够把你带出新的东西出来的。越根基的东西带出来的东西呀，那个世界呀越宏大。

第二，我们学破界创新，所以狭义相对论的理论或知识并不重要，而这个推导过程很重要。我过去几年差不多每半年要讲一两次爱因斯坦，我发现我每次讲啊，我都会越来越理解爱因斯坦的思维方式。几年下来之后，自己在这方面的思维真的是有所提高，所以第一性原理我讲了很多年，但是用到这个案例里边，其实把我自己有所提高。

好，回到案例里面来，在爱因斯坦之前，经典物理学建构与牛顿，牛顿的经典物理从1687年一直到二十世纪初，在两百多年时间里边呀，成为物理学的根基，那两百多年时间里边，所有的物理学家在牛顿建立的第一性原理这个架构之上，填充物理学的这个内容。

19世纪最后一天，欧洲的顶级的物理学家汇聚一堂，但是最受人尊敬的开尔文勋爵宣布了一句话，说物理学的大厦呀已经落成的，剩下的就是一些装修装饰工作而已。言犹在耳啊，五年以后，26岁的爱因斯坦横空出世。那一年他仅仅是瑞士专利局一个三等技师啊，好像博士学位都没有，但是那一年他一共发表了六篇论文，其中有四篇叫天神级论文，每一篇都可以得诺贝尔奖级别的论文。

正是这一年他发表的一些论文，开启了我们今天这个新时代，所以那年被称为爱因斯坦奇迹年，我反复在爱因斯坦的传记里面看这一年发生了什么，但是绝大多数人还是讲那一年的结果是什么，对于爱因斯坦如何发生的这些奇迹，现在所需要了解的事情还是很少的。但是非常非常有意思，我们来看狭义相对论他是怎么来做的操作过程，我完全按照这个我们破界创新的三部曲来讲哈。

第一步是破隐含假设。你别忘了，在整个破界创新最难的就是在既有的结构里面看它哪个隐含假设破了。

在爱因斯坦之前，有两次伟大的统一，第一次是牛顿。那当年亚里士多德会认为呀，天上的星体运动的规律和地球上的物体运动的规律呀是两套规律，它叫月上和月下，是两套规律。那么一直到牛顿，大家都都都默认为亚里士多德说的是对的，是啊，神运动的规律和我们人的世界运动规律当然应该是不一样的了的，默认是两套。那牛顿的伟大之处是什么呢？他用一个方程统一了天上和地下，认为天上和地下是一件事情。

他的一个方程既可以解释火星为什么绕着太阳转，也可以解释为什么苹果会掉到你的头上，真是非常非常之美。把天上、地下打通，牛顿传记的作者说了这样一句话，他说牛顿把天上和地上打通这个难度啊，不亚于今天的科学家们把量子力学和相对论打通的难度，截止到今天这两个理论也没有打通，而牛顿当年以一举之力把天上、地下用引力，而且拿方程来打通了，这个过程非常美，把天上地下的二元对立合一了。

另外一个人呢是麦克斯韦，麦克斯韦几乎可以说是牛顿和爱因斯坦中间的那样一个伟大的人物哈，他非常低调，但他的作用非常大。他统一了电力和磁力。而且把电力磁力的方程变成一个方程。电磁波，并且发现电磁波的运动速度跟光的运动速度是一样的。

换句话说，光也是一种电磁波，哇，你想想这句话多了不起啊，看不见的电力、磁力和光被麦克斯韦用一组四个极简的方程全部推导出来。电的传播速度、磁的传播速度和光的传播速度是同样一个速度。哇，可以这样来讲，如果没有麦克斯韦这个方程，我们今天的电力学，那一切跟电相关的所有东西都没有。所以麦克斯韦非常伟大，你看他做了什么？把这几个东西合一了。

我再讲一下Unification，把过去认为独立的东西，你把它和合成一个东西，这种成就是伟大的成就。我在看另外一个很不相关的书里面讲过这样一句话，也很有趣，当然用的词汇不太一样哈。他说任何一个人但凡的世界里打破了一个二元对立，那一个时刻就像把神带到世界上来一样一样的。我不知道你有没有听进去哈，这就是Unification的伟大之处。

那打破隐含假设有一个方法，就是是否逻辑失洽，自洽，他洽和续洽，那整个爱因斯坦的传奇经历就起始于他发现了一件事情。牛顿统一了天上地下的引力，而麦克斯韦统一的电力磁力和光，but爱因斯坦发现牛顿和麦克斯韦的理论不融洽。麦克斯韦方程和牛顿力学方程之间有失洽，这使得爱因斯坦开始质疑牛顿力学。其实这种逻辑失洽对于绝大多数人，甚至对于绝大多数科学家来讲，他都觉得其实有什么所谓呢？那你就说明力学引力和电磁力就是两种力嘛，那两种力里面逻辑失洽很正常啊，就跟铁路警察各管一块有什么所谓呢？

所以你看通常的人从应用角度就会这样讲，两块就两块嘛。但是对于顶级科学家，顶级思想家的想法不一样。诶，这个是自然定律里面的某种力，这个也是自然当中的另外一种力。整个大自然应该是一种美感，所有力或者所有理论，它应该有某种更根基层次的逻辑自洽呀。如果两人打架或者根基都有逻辑矛盾，那这件事情是不对的呀，它不符合上帝设计这个宇宙的美感呀。

所以他的传记这段话我特别择出来，这段话挺打我的，他说这些冲突使爱因斯坦精神紧张，坐卧不安，你要知道那时候他才二十几岁或者十几岁呀，居然对此前两宗师理论里面逻辑失洽的地方，让他有这种感受，这就是非常了不起的地方，非常非常有这种天才性敏感的地方哈。

所以第一步是破隐含假设，当时所有的物理学家因为牛顿的根基已经是是牢不可破的，而爱因斯坦却认为牛顿和麦克斯韦的理论之间有失洽之处，所以来想有可能牛顿的理论下面有问题，这是第一步起步，这一个起步开启了后面所有的一切。

那对此前系统的怀疑之后呢，我要开始立新的基石假设，难以想象的绝妙。爱因斯坦的狭义相对论建立在仅仅有两条新的基石假设之上，这就是我们此前讲过的公理化思维，第一条基石假设是相对性原理，第二条基石假设是光速不变，然后推出伟大的狭义相对论，就好像一个大桥下面有两个桥梁，就搭了一个桥。

这个桥就带着我们从已知世界到了未知世界那个样子，所以你看你并不是先搭这个桥，先搭两个桥梁，那个桥梁是更根基性的东西，这就是我们说的第一性原理，公理化思维。

第一个基石假设呢就是来自于对于物理学定律的定律，物理学定律的定律呢简单称之为对称性，爱因斯坦非常非常喜欢对称性，他认为对称性的东西呢是有美感，美是符合对称性的，所以物理学定律也应该是符合对称性的。

所以他基石假设一最早呢起始于伽利略，但是他把这点的就给它放大了，变成一个基础定律，叫相对性原理。所以相对性原理讲是这样子的，所有自然规律在一切于匀速参考系当中都保持不变。其实它讲了一种连续性，就是说某种自然定律它在什么情况下在别的体系里面是成立的呢，只要你是匀速运动的，那么他就永远成立。

换句话说，对于某个观察者来讲，如果你是匀速运动的，那这个自然定律对所有以匀速运动的观察者来讲都是一样的。我知道这句话现在说完之后对你平平无奇，甚至你会觉得很烦躁，是一种正确的废话。你会发现爱因斯坦会化腐朽为神奇，这句话成为他重要的推理点哈，给你touch一下。我先找了两个公理这个好处。

第二个基石假设起始于爱因斯坦独特的思想实验。16岁的时候，他就做白日梦，啥白日梦呢？我用光速去运动，我去追一束光会怎么样呢？正是这个伟大的这个这个这个假想的一个问题，他发现了两大宗师之间的逻辑失洽，假如我的运动速度像光一样，我去追一束光会怎么样呢？

各位回忆一下我们初中学的牛顿运动定律。假如呢，你开着一辆小汽车，旁边呢有一个火车，如果你用火车的速度去追火车，那火车相对你而言是怎么样的，是静止的，对吧，所以同样如果转移过来，按照牛顿运动定律，如果你有光速据追光，你会看到静止的电磁波，没问题吧，这是经典物理是这样子的。

but如果你根据麦克斯韦方程啊，光是电磁波。光速永远是c，光速永远是c，不管你的运动速度多快，光速永远是c，正是这个两大宗师的逻辑在此处发生了失洽。16岁的爱因斯坦就开始从这地方来开始研究，所以这个问题他想了十年之久，总是想总是想总是想，沉浸了十年之久。他无论学到什么学科，或者看到什么书的时候都会想这个问题。据说23岁左右的时候，有一天跟那个朋友一起喝咖啡，突然灵感就出来。得出他的第二个基石假设叫光速不变。

我相信我讲到这儿的话呢，你无感，你会说在麦克斯韦方程里边不就已经说光速不变了吗，所以爱因斯坦并不是发现一个新的物理学现象啊。为什么这件事这么重要呢？对麦克斯韦而言，光速等于C，不过是一个数学而已。全世界只有爱因斯坦一个人，第一个第一次理解了这件事的意义。这件事是什么意义呢？光速不变是第一性原理，是所有物理学现象的那个绝对参考系。

所以光速不变假设之于爱因斯坦，就跟惯性假设之于牛顿，都是人类精神最伟大的成就。他的传记记得有一段特别美的话，我特别同意。他说，爱因斯坦顿悟了光速不变重要性的的一刻，就好像宇宙有一束光，射中了爱因斯坦，也射中了我们整个宇宙一样，所以把我们带到今天这个时代来。我们今天的一切的成就，有一半要起事于爱因斯坦这个时候那个灵感。

与其说爱因斯坦是个科学家，莫不如说爱因斯坦是一个自然哲学家，他根本就不需要实验，不需要助手，自己一个人推演就可以了。第一个基石假设是相对性原理，第二个基石假设是光速不变。好，相对性原理指的是什么呢？物理学定律在任何匀速运动参考系下都成立。那第二，第二个基石假设讲的是光速不变，那光速不变也是一条物理学定律呀，所以两条合起来就得出一个结论，光速不变这个物理学定律，在任何匀速参考系下都成立，就是对任何以匀速运动的人来讲，光速永远不变。只要你是用匀速运动的，不管你的运动速度多快，光对你而言永远是以光速运动。

哎，这个结论能够推出来，你也觉得平平无奇对吧，but缪论就出来了，立刻产生佯谬，我再重复一下我以前讲过的一句话，对我们日常生活当中你出现佯谬，或者出现悖论出现矛盾，你都觉得很苦恼。但是对于伟大的科学家来讲，那个门开始亮的那个时刻了。

这个时候的佯谬在什么地方呢？我们初中的时候学过的公式，速度等于你运动的距离除以你运动的时间。在这个方程里边，时间是作为一个基础的量。如果按照这个方程，我们去描述一下呢，光的运动速度也等于光运动的距离除以光运动的时间。

所以在这个方程里边，时间是自变量，速度是因变量。所以这个佯谬的实质问题是什么呢？光速和时间哪一个是绝对参考系？谁才是第一性原理，所以你看它已经不是一个科学问题，已经是一个哲学问题了。

我再往下举例子，在牛顿的经典物理学世界里边，他相信绝对时间呀，说时间就像河流一样，跟任何物体和空间无关，是运动的绝对参考系。什么叫是运动的绝对参考系呢？速度等于距离除以时间。所以任何物体运动的速度是时间的函数，时间是绝对参考系，是第一性原理，你所有其他的物理运动量要从时间来推导出来，所以这个方程从哲学上来讲，牛顿规定的那个第一性原理是时间，所有其他运动定律要从时间来推导出来，所以时间是绝对的。讲是这样一个含义。

那从运动速度到光的运动速度是否依然如此呢？爱因斯坦此处这个哲学家的力量忽然出来了，说不对了。如果是光速运动的情况之下，时间不再是绝对参考系，而光速不变才是绝对参考系。时间的作用地位被从绝对参考系上降级，降成相对时间了，时间也应该建构在光速不变的基础之上。所以这个时候公式应该反过来，爱因斯坦说时间应该等于光运动的距离除以光速。光速变成那个绝对不变的参考系，时间反而是变成了相对可变的这个东西了。

所以这个过程当中，其实用咱们刚才破界创新的那个东西来讲一下。在经典物理学里边有个隐含假设是时间是绝对不变的，所有其他物理定律要从时间作为一个绝对参考系推导出来，爱因斯坦通过刚才的佯谬，他最大的贡献是发现不对，时间不是绝对的参考系，他去打破了这个隐含假设，他说光速不变才是真正的那个隐含假设。

那在这个情况之下，快速运动的人和静止的人，如果他们测量的光速一样。这个佯谬的解决办法似乎只有一个，就是快速运动的人来说，时间变慢了，时间是一个相对的量，所以爱因斯坦推出如果一个物体的运动速度越快，对于他而言，他的时间越慢。如果你用光速运动的话，时间对你来讲停止的。

这才是狭义相对论的内涵。爱因斯坦没有看到任何的实验证据，而是纯理论的看到绝对时间的隐含假设出问题了，他提出新的隐含假设，就是绝对光速，然后就提出整个狭义相对论。我们以前讲过一句话，用在这里太太恰当了。当逻辑和实践发生矛盾的时候，你相信谁？我相信我们绝大多数人会说我相信眼见为实，实践是检验真理的唯一标准。但是爱因斯坦讲了一句话，如果逻辑和现实发生矛盾，那就改变现实吧。

所以在没有任何证据的情况之下，爱因斯坦纯理论推导出的狭义相对论，然后他悍然宣布时间不再是绝对的，时间是相对的，而光速才是绝对的。beautiful amazing。

在那个时候没有证据，但是今天爱因斯坦的观点已经被科学实验完全证明了。我不知道你有没有看过《星际穿越》这个电影，如果没看的话，马上回去补一下这个片子哈，记不记得那个男主角他去这个星际穿越之前，他的女儿这么小，很小很小，等他穿越回来，因为他用光速穿越虫洞等等。他回来的时候，他年龄没怎么变，但他的女儿已经变成一个垂垂的老者。那这件事情是完全符合硬核理论的。

所以爱因斯坦基于基础的定律的定律。推出狭义相对论，然后后人用实验证明他是正确的。我说如果这不是逆天，什么是逆天呢？用什么来逆天呢？用逻辑来逆天，所以接下来我们看一段小视频，爱因斯坦的一个相当于电影里面，用爱因斯坦本人来讲什么要时间，时间是我们这个世界最大的一个谜团，什么叫时间。

所以我再用库恩《科学革命的结构》这段话，这时候来讲这句话，我觉得是非常非常的有力了。他说一般人认为啊新现是科学的标志，但几乎所有的科学革命都不是新发现的革命，而是概念的革命，重新定义已有的事实。这就是爱因斯坦刚才这个过程。

所以，狭义相对论引发了严峻的时空观危机。时间和空间都变成相对的概念，于是他们都违反了我们刚才所说的相对性原理。他已经不是基本的自然定律和独立实体了，但是非常有趣。当我把时间和空间合为一体，以Spacetime，在Spacetime的任何惯性系当中都保持不变。换句话说，时间是相对的，空间是相对的，但时空作为一个整体却是绝对的。所以这是从另外一个角度来理解相对论的实质，把三维的空间升级为四维的时空。像我讲到这的时候呢，如果你是外行或者不太熟悉的话，你会觉得这有什么呀？我们今天不也是三维的空间，加一维时间，不也是四维的吗？不不不，不是简单的加一起，而是时空是一个新的独立实体，叫Spacetime，它有自己独立的数学公式，所以在这种情况之下，时间和空间已经不是一个独立的经济实体了，而是时空这个实体的两个方面，并且它们可以用数学来转换一下，那这件事情又是我们整个人类思维是难以理解的，是整个狭义相对论的关键。

果然呢，后来有了这个黑洞的这个学说呀，在黑洞之内，时空坐标变换，那个R变成了时间的坐标轴了，T已经变成空间坐标了，时空果然发生变化了，所以这是非常非常有趣的，这是爱因斯坦给我们带来的贡献。从两个分别的量变成一个量，方法论是什么呢？升维，在更高的维度里边，你会看到同一个统一体。然后爱因斯坦还没停，我也不知道为什么那个时候爱因斯坦的这个创造力这么大，胆子量这么大。他接着想，如果时间和空间能够被统一，那从逻辑上来讲，用时间和空间测量的每个东西也将发生变化。

比如说质量和能量，那根据狭义相对论，如果一个物体的运动速度越快，它质量将越大。那这个质量来自于哪里呢？只能来自于能量。所以，爱因斯坦把狭义相对论和麦克斯韦方程结合在一起，他只用高中数学就推导出科学史上最著名的方程，E=mc²。

后来我看了这个推导之后非常的生气，我大学学的就是数学，我也推导不出来。他只用高中数学就能推导出来了。E=mc²，我想这是全世界所有人最了解的一个方程哈，E是能量，M是质量，能量和质量居然是一回事。你看又打破了牛顿经典力学大厦的根基。在牛顿经典力学的隐含假设，质量和能量当然是两回事啊。所有质量守恒定律和能量守恒定律。而就像爱因斯坦刚刚打破了时间和空间的边界，他再一次打破质量和能量之间的边界，智能是一个独立实体，质量和能量是同一事物的两个侧面而已。

难以想象一个人智慧到这个层面。那一年打破两次二元对立，一次打破时间和空间的二元对立，提出合一的时空概念。正是在这个情况之下，爱因斯坦说我们对过去未来的理解全都是错的。第二，打破了质量和能量的二元对立，提出合一的质能概念。如何打破的呢，升维，在原有的维度里边，你只能看到悖论。打破原有的维度，到一个新的维度里边，才有可能打破二元对立，这是打破二元对立的一个方法论哈。

有一本书我很想推荐给你，对理解今天的概念很有帮助，叫《超越时空》，有一句话是他的核心观点，自然规律在高维空间更简单。好，我们再来看爱因斯坦最后通过他的纯数学推导出宇宙的事项是什么呢？四维时空场。

好，我们把这过程再用我们熟悉的破界创新那个模型来说一下哈，第一个步骤如何识别隐含假设的呢？是逻辑失洽，两大宗师之间的逻辑失洽，如何立新的基石假设呢，找到两个更根基的东西，相对性原理和光速不变。最后怎么找到新的全新系统的呢？升维，破二元对立的方式哈，破界创新。爱因斯坦有句名言，还是想继续送给你一下，在问题的原有维度不能解决问题，在原有维度问题只能呈现为问题，只有换一个维度或升一个维度才能解决现有的问题。这句话讲的非常非常的漂亮。

接下来，我简单的再把广义相对论来讲一下。在推出狭义相对论之后，十年以后，爱因斯坦提出了广义相对论，彻底推翻牛顿的经典力学。牛顿整个力学里面最大的一个隐含假设就是引力本身，太有意思了。牛顿力学讲就是引力，牛顿引力里面最大的隐含假设居然是他本身，

就是引力是啥意思，他没解释，再根据牛顿力学呢，引力是一种很奇怪的，远距离就能发生的，超光速的一种神秘作用。根据牛顿力学呀，如果太阳突然消失了，太阳对我们的那个引力还会存在八分钟。但根据狭义相对论，任何物体运动速度的传播速度都不能超过光速，此处出现逻辑失洽了，所以所以爱因斯坦才想把狭义相对论和牛顿力学重新整理一下，为广义相对论。

爱因斯坦做了最大胆，最彻底的推论，什么推论呢？地球之所以绕着太阳运动不是因为太阳对地球有一个引力，万有引力并不是真正的力，而是时空弯曲的表现，我的天哪，整个把牛顿定律的根基都给去掉了。所以按照他的方程呢，大质能的物体会造成周围的时空场弯曲。如果有其他的物体在这个时空哪里运动，追寻最小作用量原理，你当然是弯曲的运动了。

所以，与其说地球绕着太阳运动，说是太阳对地球有个引力，莫不如说是地球的一个惯性运动而已。所以之前他把质量和能量合在了一起，把时间和空间合在了一起。在广义相对论里面呢，把这两个量东西中间还找到了一个逻辑关系。用这两个量的逻辑关系来解释了运动和力学，就是这张图，大质量的物体让周围的时空的弯曲，甚至当光过来的时候呢都会发生弯曲。

然后爱因斯坦甚至测出来了光过来之后弯曲的那个度的度数啊，他都测量出来，告诉全世界的天文学家，说你们去测吧，当日全食的时候你会测出这个数据出来。1919年的时候，那个数据测出来了，跟爱因斯坦所预测的数据完全一样，所以当爱丁顿爵士宣布那个消息的时刻，爱因斯坦顿时暴得大名，成为世界级的科学的巨星啊，也成为科学的一个代言词哈，在那之前，谁也不想到光从太阳经过的时候都会发生弯曲。怎么可能想到呢？我们看一下广义相对论。

好，继续那张图，经典力学里面认为有引力存在，所有人都认为这个没问题。爱因斯坦的伟大之处说它根本不存在，它是个隐含假设，提出新的基石假设就是智能让周围时空场弯曲，于是推出他的广义相对论出来。

所以爱因斯坦说，宇宙最不可思议的是它居然是可以被理解的，而理解宇宙的那把钥匙就是爱因斯坦的广义相对论的公式。通过广义相对论的公式，我们居然可以推导宇宙大爆炸那一刻的情况。当然宇宙大爆炸之前是什么？我们现在还不知道，但是那个方程可以推导到137亿年前的情况都能推导出来呀。

所以爱因斯坦的理论比爱因斯坦本人还聪明，所以你理解那个份量，叫万物至理的那个分量是什么样一个分量，真的是人类思维之美呀，beautiful amazing，我们也可以说这是第一性原理思维之美，说爱因斯坦的历次重大突破，完全是哲科思维里面第一性原理的突破。

好，那回到今天我们商业界里面来，也是破界创新这个方法论的思维之美。我再次讲一下，爱因斯坦的物理学，我永远理解不了。我在斯坦福访问访学期间样，我有一次特别不自量力，我钻进一个物理学的一个教室里面去，他们正在讲广义相对论，我说我听一听吧，结果他们没有一个人说人话，满黑板画那个那个那个方程，我听了五分钟我受不了，我就出来了，所以那个方程我理解不了，但是我向你保证，如果你听完这个过程之后，他的那个方法论，思维方式是我们可以学习的。

所以最后一节草莓时刻呢，本节内容你是否touch到爱因斯坦的思维之美呢？这是一个科学家，更是一个哲学家的一个思维之美哈。

课后思考题呢给你留两个，第一个有点难度，你大学一定学了某一个学科，你那个学科，如果它成为学科，它一定会有某一个第一性原理，你能不能列出你所学的那个学科的第一性原理是什么呢？你这个推导过程你重新来整理一下，如果你不知道那个学科的第一性原理，你其实就是这个学科里面的重复工作的匠人而已。你理解了那个第一性原理，你才能站在外面看懂了这个学科哈。

第二个思考题到实际工作上来，第一性原理的思维方式可以用在科学里，当然可以用在你的工作里面去。我希望你找出你所在行业的那个的第一性原理，或者隐含假设是什么，隐含假设往往是群体性的共识。一个行业的共识往往构成一个隐含假设。如果你打破了一个行业的共识，它其实就是你创新的开始，课后思考题，当然我讲的可能都是错的，但是最后一句话，爱因斯坦这句石破天惊的话再次送给你。柏拉图说，只要逻辑上成立，现实当中一定成立，爱因斯坦同样相信这句话，如果逻辑和现实发生矛盾，那就改变现实吧，这句话的分量非常非常的重，远远远远超过我们现在看到文字的分量之重。

希望我们随着我们受到这个理论熏陶的力度越大，越深一点来理解这句话的分量啊啊，好，今天的课呢是有一点点难度，我希望尽我所能把它讲的清晰一点，让你来理解一下。如果讲得不够清楚的话，有很多相关的书，你可以去来了解一下，我们的商业再复杂也不可能比理论物理学复杂呀。所以，如果你理解了理论物理学里面研究的基础框架，把那个研究方式、思维方式划到自己身上来，你再一次回到商业的时候，有一个现象就发生了，你觉得一切好清楚呀。

ok，今天的课结束了，我们下周再见。