转帖:伊藤清《Kolmogorov 的數學觀與業績》

From Jinshan: 当年看了《概率论导引》之后差点去学数学。真的是伟大的人和伟大的书。《概率论导引》中学生就可以看懂。同时,最后部分关于什么是数学能力的总结,完全可以做为数学学什么教什么的参考。伟大的人的伟大思想就是不一样。同时推荐看看另外一个大数学家的教育思想:Whitehead《教育的目的》。


《Kolmogorov 的數學觀與業績》
伊藤清

当我得知苏联伟大的数学家,84岁的柯尔莫哥洛夫(Andreyii Nikolaevich Kolmogorov)教授于1987年10月20日离开人世时,我感到像是失去了支柱那样悲哀与孤寂。在我还是学生时(1937年)读了他的名著《概率论的基本概念》之后,便立志钻研概率论,并持续了50年之久。对于我来说,柯尔莫哥洛夫就是我的数学基础。

我与柯尔莫哥洛夫教授仅会过3次面。第一次是1962年国际数学家大会(于瑞典首都斯德哥尔摩召开)时,开幕式前我在大厅里漫步。当听见“Ito”的亲切的招呼声时,我又惊又喜。他用德语问到“你多大年龄?”我答道:“Seibenundvierzig.”他再问:“DreiBig?”(三十几?)大概日本人都显得年轻,我也许被看得年轻了10岁。又过了二三日,H.Cramer教授(全瑞典的大学校长(Chancelor),概率论、解析数论的专家)在家里举行了晚餐会,招待出席会议的大约10名有关概率方面的学者。柯尔莫哥洛夫,J.L.Doob与我都在其中。

第二次是1978年,在参加了国际数学家大会(于芬兰首都赫尔辛基召开)之后,我又出席了概率统计国际学术讨论会(Vilnius,Lihtuania,前苏联),回国途中,路经莫斯科时,柯尔莫哥洛夫招待Varadhan(纽约大学柯朗研究所)、Prokhorov(苏联科学院)和我在克里姆林宫旁的一座高雅的餐厅吃了午餐。当时已听说柯尔莫哥洛夫对高中的数学教育很热心,招收了一些优秀的学生,亲自开课教授。我便询问了其内容。他举例说:比如向学生展示简单的向量场(速度场)的图,并要求他们画出积分曲线(轨迹);又如让学生考虑具体的分枝过程的问题等等,以培养学生的数学直观能力。
第三次是1983年在Tbilisi(Georgia,前苏联)召开的日苏概率统计学术讨论会上。当时,尽管他的健康状况不大好,仍然作了讲演,并在宴会上努力创造活跃的气氛。显然年轻的一代是很崇敬他的。

柯尔莫哥洛夫在数学的几乎所有领域中,都提出了独创的思想,导入了崭新的方法,他的业绩是非常辉煌的。然而,我见到他时给我留下的印象却是不修边幅的温厚的君子形象,这也许正是伟大数学家的形象吧。

柯尔莫哥洛夫的论文我自认为基本上都好好地读过了,在撰写本稿时,我又对他整个的研究成果做了一个直接或间接的调查。对其研究的广度和深度不得不叹服。由于时间和篇幅的限制,我仅向读者谈一些并不全面的自己的感受。

吉泽尚明(京都大学)、池田信行(大阪大学)二位教授及京都大学数理研图书室的各位帮助我查找了资料,在此我表示衷心的感谢。

柯尔莫哥洛夫简历
根据B.V.Gnedenko在柯尔莫哥洛夫70寿辰时的讲演,柯尔莫哥洛夫于1903年诞生于俄罗斯的村镇(现在为市)Tambov。父亲是农学家,母亲在生下柯尔莫哥洛夫后不久便离开人世,他是被叔母等抚养长大的。1920年(17岁)进入莫斯科大学之前,他当过列车上的乘务员,业余时间写了关于牛顿力学定律的论文,论文的原稿未能保存下来,但我们可以想象他是多么早熟的天才。那时,俄国革命(1917)已经爆发,我很想知道他当时所处的环境,很遗憾没有有关的资料。

1920年进入莫斯科大学,最初对俄国的历史感兴趣,还调查了15~16世纪的诺布哥罗德的财产登记。以后参加了V.V.Stepanov的傅里叶级数讨论班,并于1922年(19岁)写出了关于傅里叶级数,解析集合的著名论文,震动了学术界。其后犹如天马行空,连续发表了许多重要的研究成果。1925年莫斯科大学毕业,1931年当大学教授,1933年任大学数学研究所所长,1937年成为苏联科学院院士。至1987年逝世止,对数学的研究教育作出了很多重大的贡献。
柯尔莫哥洛夫的数学观
了解柯尔莫哥洛夫的数学观的最好的资料,大概要属苏联大百科辞典中他所执笔的“数学”部分吧。已经出了英文版,我读了英文版,与原文(俄语)比较,英文版稍微缩略了一些,在这篇文章中,他先阐述了其数学观,然后通述了自古至今的数学史,并且从他的数学观出发,详细描述了这个历史的各个阶段,它可以说是为数学家、科学家们所写的数学史。我饶有兴趣地一口气读完了全篇。要说明柯尔莫哥洛夫的数学观,不仅应当看这篇文章的开始部分,也应当参照占该文大部分的数学史,但由于篇幅及时间的限制,我仅将文章的开始部分简要介绍如下。

根据柯尔莫哥洛夫的观点,数学是现实世界中的数量关系与空间形式的科学。

(1)因此数学的研究对像是产生于现实中的。然而作为数学加以研究时,必须离开现实的素材(数学的抽象性)。

(2)但是,数学的抽象性并不意味着完全脱离于现实素材。需要用数学加以研究的数量关系与空间形式的种类,应科学技术的要求,是不断增加着的。因此上面定义的数学内容在不断地得到丰富。

数学与诸科学:数学的应用是多种多样的,从原理上讲,数学方法的应用范围是无边际的,即物质的所有类型的运动都可以用数学加以研究。但是数学方法的作用与意义在不同情况下是不同的。用单一的模式来包罗现象的所有侧面是不可能的。认识具体的东西(现象)的过程中总是具有下面两个互相缠绕的倾向。

(1)仅将研究对象(现象)的形式分离出来,对这个形式作逻辑上的解析。

(2)弄清与已经确立的形式所不相符的「现象的方面」,向具有更多的可塑性,更能完整地包含「现象」的新的形式转化。

如果在研究的过程中必须时刻考察现象的本质上新的侧面,则研究中的困难主要体现在上面的(2)的部分。这样的现象的研究(如生物学、经济学、人文科学等)中,数学方法就不是主要的。在这种时候,对现象的所有方面的辨证分析会由于数学形式反而变得含糊。

与此相反,如果用比较简单的、稳定的某种形式便可以把握研究对象(现象),并且在这个形式的范围内产生了在数学上需要加以特殊研究(特别是需要创造新的记号和计算方法)的困难而复杂的问题时,这种现象的研究(如物理学)则在数学方法的支配范围内。

做了这些一般性的论述后,首先详细说明了行星运动完全是在数学方法的支配范围内,在这里数学形式是对于有限质点系的牛顿的常微分方程。

从力学转向物理学,数学方法的作用几乎不减,但应用中的困难明显增加。在物理学中,几乎没有不使用高等数学技术(如偏微分方程理论、泛函分析)的领域。但是研究中出现的困难往往不在于数学理论的推导过程中,而在于“为运用数学所作的假设的选择”和“由数学手段所得结果的解释”中。

数学方法具有包含从考察的某个水平开始,向更高的、本质上新的水平转移这样一个过程的能力。这种例子在物理理论中是可以见到许多的:扩散现象便是一个古典的好例子。从扩散的宏观理论(抛物型偏微分方程)向更高的微观水平的理论(用独立的随机过程来描述溶液中粒子随机运动的统计力学)转移,从后者出发运用大数定律,可导出把握前者的微分方程,柯尔莫哥洛夫对此种情形作了更加详细具体的说明。

同物理学相比,在生物学中数学更处于从属地位。在经济学和人文科学中的,这种情况就更加突出了,在生物学和杜会科学中数学方法的应用主要是以控制论的形式进行的。在这些学科中,数学的重要性以辅助科学──数理统计学的形式保留几分,但在社会现象的精确分析中,各个历史阶段中的本质性差异的侧面是占主导地位的,因而数学方法常常要靠边站。

数学与技术、算术、初等几何的原理,正像古代数学史所表明的那样,是从日常生活的需要中产生的。其后的新的数学方法或思想也是受到天文学、力学、物理学等满足实际需要的学科的影响而产生的,但是数学与技术(工程学)的直接联系至今常常是通过已有的数学理论在技术中的应用这样一个形式来实现的。当然还须指出,根据技术上的要求而直接产生新数学的一般理论这种例子也是有的〔例如,最小二乘法(测地),操作数法(电气工程)。作为概率论的新分支的信息论(通信工程),数理逻辑学的新分支,微分方程的近似解法,数值解法等〕。

高深的数学理论使得科学计算的方法急速地发展起来。而科学计算在解决原子能利用,宇宙开发中的问题等大量的实际问题时扮演了主要的角色。

柯尔莫哥洛夫在后面的数学史的叙述中也总是注重数学与其它诸学科的关联,同时也高度评价了由于数学内部的要求而推动的纯数学的发展。例如,在实际问题的应用这方面,古代希腊要落后于巴比伦,然而在数学的理论方面,希腊远远领先于巴比伦。他尤其赞颂了“存在无限多个素数”、“等腰直角三角形的斜边与另一边之间不存在公约数”等伟大发现。按着他详细说明了实际主义的巴比伦数学与理想主义的希腊数学是如何经过中世纪的阿拉伯数学,发展至欧洲的近代数学的过程,非常有趣。我从这个历史中学到了许多史实。例如,我以前知道变换群这个概念是在18世纪后半叶至19世纪初,由Lagrange(分析)、Galois(群论)等有效地使用了的。但我还想知道现在大学里讲授的(抽象)群的定义到底是由谁给出的。根据柯尔莫哥洛夫的数学史,这个定义是由A.Cayley在19世纪中叶所给出的。

总之,柯尔莫哥洛夫的数学观是由他的数学上的独创性,对于数学应用所抱有的激情及对于数学发展的历史所具有的洞察。这几个方面所组成的,难以用一言来概之。如果一定要用一句话来总结,也许可以这样说:柯尔莫哥洛夫把数学看成为可以无限制地成长的“生物体”。

柯尔莫哥洛夫的数学业绩
柯尔莫哥洛夫写了上百篇论文,从中可以看出其特点是:“广泛的研究领域”、“引入新观点的独创性”及“明快的叙述”,其研究领域包括实变函数论、数学基础论、拓扑空间论、泛函分析、概率论、动态系统、统计力学、数理统计、信息论等多个分支。下面结合背景概述一下这些研究。

实变函数论
柯尔莫哥洛夫在莫斯科大学读书时参加了Stepanov的傅里叶级数讨论班,从那时(1921)开始,他对数学产生了与趣。当时,主要研究连续函数的微积分学正在向研究可测函数的实变函数论发展。这一新的数学领域受到了极大的关注。他于1922年(19岁)时,通过引入集合演算,证明了包含“Borel不可测解析集合的存在定理”的新的定理。同年,他还成功地研究了“(形式上)傅里叶级数在几乎所有点上(以后又研究了所有点上)发散的可积函数的构成”。关于傅里叶级数、正交函数的展开,他也写了几篇论文。他还尝试了勒贝格(Lebesgue)积分的推广,涉及了Denjoy积分的研究。这些大体上是1930年以前的研究工作。

概率论基础
柯尔莫哥洛夫在概率论力面的一大功绩是用测度论的语言将概率论确立为现代数学的一个领域。以往对偶然事件、偶然量未加定义而使用。柯尔莫哥洛夫看出了概率与测度的同构型,在概率测度空间(Ω,F,P)上,分别将偶然事件定义为Ω的F-可测子集,偶然事件的概率定义为这个子集的P-测度,偶然量定义为Ω上的F-可测函数,其平均值由积分定义。这样,概率论的理论展开就变得明确而容易了。

如此将概率作为测度来把握的方法,对于特殊问题E.Borel,N.Wiener
(布朗运动)已经做过尝试。但用这个方法来对待所有问题的是柯尔莫哥洛夫的《概率论的基本概念》。他证明了在一般情况下可以有目的地构造出P的定理,这就是著名的柯尔莫哥洛夫扩张定理。

过去作为具体的测度一般仅考虑Lebesgue-Stieltjes测度和Lie群上的不变测度。由于柯尔莫哥洛夫的测度论式的概率论,新型的概率测度及有关的新问题在对偶然现象的数学研究中不断地产生了出来。
概率论
柯尔莫哥洛夫受到辛钦(A.Y.Khinchin)的影响,1925年前后开始研究独立随机变量的级数的收敛问题及发散时的阶数。按着研究了维纳(Wiener)过程,在这些研究中,柯尔莫哥洛夫引入了几个新的思想和方法,其中Kolmogorov0-1律、Kolmogorov不等式,Khinchin-Kolmogorov三级数定理,Kolmogorov强大数律,Kolmogorov判别法,Kolmogorov谱(湍流)等是特别著名的。1939年他还将弱平稳过程的内插、外推问题归结为傅里叶分析的问题而一举解决。

柯尔莫哥洛夫还将动态系统分为决定论的(古典的)动态系统和概率论的动态系统(马尔可夫过程),描述前者轨道的是常微分方程,而决定后者转移概率的是抛物型偏微分方程,即柯尔莫哥洛夫引入的向前方程序和向后方程式(〈关于概率论中的分析方法〉,Math.Ann.1931)。在那以前,概率论(泛函分析)也开始得到应用,概率论的内容变得极其丰富起来。1950年代的马尔可夫过程的显著发展的源泉就是柯尔莫哥洛夫的这个研究。我从柯尔莫哥洛夫的这篇论文的序言中的思想得到启发,引入了表现马尔可夫过程的轨道的随机微分方程式。这也决定了我以后的研究的方向。柯尔莫哥洛夫的「基本概念」和「分析方法」对我来说可谓至宝。

数理统计
在日本很遗憾概率论与数理统计之间的交流不太活跃,而柯尔莫哥洛夫等苏联的概率论专家是非常重视二者的关系的。概率论是以概率空间为基础的,在应用于现实问题的时候,需要考虑若干概率空间,然后决定哪个是最适合于实际问题的概率模式。这个决定可以说是数理统计学的一个目的。柯尔莫哥洛夫也写了不少数理统计学的论文。在非参数检验法中用到的Kolmogorov-Smirnov定理是很有名的。

数学基础论
柯尔莫哥洛夫从年轻时起,就对数学基础论,特别是Brouwer的直观主义(有限立场)有着浓厚的兴趣(例如《Math.Zeit.》,35(1932),58-65),关于算法他也作了研究。

拓朴空间论和函数空间论柯尔莫哥洛夫和J.W.Alexander共同开创了上同调理论,这是众所周知的。柯尔莫哥洛夫还是同时具有拓扑结构和代数结构的空间理论(线性拓扑空间、拓扑环)研究的开创者之一。

他还研究了全有界的距离空间E的ε-网中最小可能的点数当时的性状,作为E的特征量引入了ε-熵、ε-容量的概念。将其应用于E为连续函数空间的子空间的情形〔与V.M.Tikhomirov合著,Uspehi
(1959)〕。这是泛函分析方面的崭新的观点。
动态系统

柯尔莫哥洛夫对于古典动态系统有着很深的知识,他写过几篇重要的论文(国际数学家大会论文集,1954,Amsterdam,1,315-333)。他还研究了一般的动态系统,引入了“Kolmogorov流”的概念。作为流的特征量,大家知道有谱型(Hellinger-Hahn)。柯尔莫哥洛夫又引入了熵这个新的特征量。毫无疑问,这也为新的遍历理论开辟了道路。

在其它方面,柯尔莫哥洛夫也作了许多有名的研究工作。例如希尔伯特的第13问题的否定性解决,随机数表的考察,以及关于信息论的研究等。

柯尔莫哥洛夫的数学教育观
柯尔莫哥洛夫在莫斯科大学培养了许多数学家,其中不少人已成为国际上的著名学者,这一点广为人知。他还热心于高中的数学教育,自己亲自写讲义,对数学教育所应有的姿态作了深刻的思考。柯尔莫哥洛夫60岁寿辰时(1963),P.S.Alexandrov和B.V.Gnedenko作了题为“教育家柯尔莫哥洛夫”的讲演。下面参考此文讲述一下柯尔莫哥洛夫的数学教育论。苏联的教育制度与日本稍有不同,为小学(7~10岁)、初中(11~14岁)、高中(15~17岁)、大学(18岁~20岁),在大学里数学专业与物理专业在一个系(称作数学物理系)里。高中相当于日本的高中2年级到大学1年级,大学相当于日本的大学2年级至硕士研究生。有些类似于日本的旧制高中和大学,大学毕业时要写论文获取学位,相当于日本的硕士学位。博士学位授给大学毕业后写过许多创作论文的特别优秀的学者。

柯尔莫哥洛夫认为,有些家长和教师企图从10岁到12岁左右的学生中挖掘有数学才能的孩子,这样做会害了孩子,但是孩子到了14至16岁时,情况就不一样了。他们对数学物理的兴趣已很清楚地表现了出来,根据柯尔莫哥洛夫在高中教授数学物理的经验,大约有一半的学生认为数学物理对自己仅有很小的作用。对于这些学生应该安排简单内容的课程。这样,另一半的学生(并不一定他们都要搞数学物理专业)的数学教育就可以更有效地进行。

高中时将数学物理系、工程系、生物农医系、社会经济系等各专业分开为好。各系的主要学科的教授时间可稍稍增加一点(如数学1小时、物理1小时等),即使这样效果也是非常显著的。各专业系的教育可以使学生增强目的意识,而不至于影响有宽度的一般教育。革命初期提出的“统一劳动学校”的口号,并不否定个人能力的开发与特殊训练,而只是意味着废除阶级意识的学校,消除贫苦人面前的障碍。

数学需要特别的才能这一说法在很多情况下是过于夸张了。数学是特别难的科目这一印象可能是产生于笨拙的、极其教条的教学方法。如果有好的教师和好的教科书,正常的平均程度的人的能力足以消化高中数学,并进一步理解微积分的初步知识。

然而,高中生在选择数学作为上大学的专业时,自然应测验一下自己对数学的适应性。实际上,在理解(数学的)推论、解决问题、或作出新的发现上,其速度、容易程度和成功度是因人而异的。在数学专业教育中,应选择在数学领域出成就的可能性大的青年人。

什么是对于数学的适应性呢?柯尔莫哥洛夫总结为以下三点:

(1)算法能力:即对于复杂式子作高明的变形,对于用标准方法解不了的方程式作巧妙的解决的能力(仅记住许多定理、公式是不行的)。

(2)几何学直观:对于抽象的东西,能够在头脑中像画画一样描绘出来并加以思考。

(3)作逻辑性推理的能力:例如能够正确地应用数学归纳法。

仅有这些能力,而对研究题目不抱有强烈的兴趣、不作持久不断的研究活动的话,还是起不了什么作用。

在大学的数学教育中,好的教师又是什么样的呢?

(I)讲课高明。如用其它的科学领域的例子来吸引学生。

(II)以清晰的解释和宽广的数学知识来吸引学生。

(III)善于作个别指导。清楚每个学生的能力,在其能力范围内安排学习内容,使学生增强自信心。

以上每一条都是有价值的,而理想的教师应属(iii)类型的教师。

对于数学物理系的学生的数学教育,除了常规的课程,柯尔莫哥洛夫特别强调了以下两点:

(I)使学生能够把泛函分析作为日常工具那样运用自如。

(II)重视实际问题。

我最初对这个意思不大明白,最近见到一位曾经在莫斯科大学接受过柯尔莫哥洛夫的指导的先生,便询问了一下,其意思可能是这样的,例如对于微分方程式给出具体的系数和边界条件(每个学生不同),然后让学生考察方程式的解的性质。

学生在开始搞研究的时候,首先必须使其树立起“自己能够搞出点名堂”的自信心。因而在布置研究课题时,不但要考虑“这样题目的重要性”,还应考虑“这个研究是否能提高学生的水平”,“是否在学生的能力范围内,而且需要作最大程度的努力才能解决的问题”。

以上就是柯尔莫哥洛夫的数学教育论的概略。柯尔莫哥洛夫不仅是伟大的数学家,也是伟大的教育家,也许说是伟大的思想家更合适。

论什么是悟性?

经常说某某人有悟性。那指的是什么呢?

我这个人跟人讨论问题的时候喜欢一问到底,跟一些人很难讨论到点上?为什么呢?

今天,我觉得对这两个问题有了一个答案。我在思考一个问题的时候,通常同时在思考为什么问这个问题。也就是说,对于我来说,“知其然,知其所以然,知其所以所以然”——问是什么,为什么这样(不这样会怎样),为什么会问这个为什么,是一件自然的事情。很多时候这几个问题我是一起来思考的。

同时,很多时候,不同的具体问题的是什么是不一样的,为什么往往具有共性,为什么的为什么共性往往更大。了解共性,就可以迁移。于是,明白为什么,就容易把一个问题的答案稍作改变成为另一个问题的答案。为什么的为什么就可以使得思考方式在不同的问题中适用。更深刻的为什么就会具有更大的普适性。

这就是悟性。能够看到更普适的更深刻的为什么,并且通过这个思考把看起来不同的东西联系起来,就是悟性。一个经常被动接受是什么的人,是很难有悟性的。因此,当面对通过步骤ABC可以完成目标O的时候,一定不能停留在接受ABC这个过程的阶段。一定要问为什么ABC可以实现O,ACB行吗,ABC仅仅可以用来实现O吗?还要进一步思考这个从ABC到O的逻辑有一般的意义吗?

同样,因为我把这不同层次的为什么一起来思考的原因,或者说在跟别人讨论是什么的问题的时候也会一直关注为什么,甚至更加一般的为什么的为什么的问题,于是,在不清楚对方的动机的时候,不知道如何回答是什么的问题。当然,更加深刻的原因是,我希望对方能够明白这样的从是什么到为什么到为什么的为什么的思维方式,从而自己来解决问题。然后,这样做的结果往往是交流不到点上,因为对方关注的是是什么,我关注的是为什么以及为什么的为什么的问题。

丁义明转述其他人的话:普通人看到是什么(概念和定理),思考者看到为什么(所以了解概念之间和定理之间的相似性),深刻的思考着看见为什么的为什么(所以了解相似性的相似性)。

我有两个文科背景的学生。我一直发现交流起来不到点上。更加让我苦恼的事情是,我不知道为什么这个交流不在点上。有的时候甚至想就交流是什么怎么做得了,不要去管为什么和为什么的为什么算了(那样是不对的,我们不是培养科研民工,而是培养独立思考者的,不管这个人将来是否成为科学家)。现在,基本名白了。第一,我比较急,希望他们学会思考方式,从而学会自己来提出问题(顺便,自己提出恰当的问题真的真的很重要)和解决问题。第二,就是,文科的学生,从很早就开始习惯了了解是什么,被告知是什么,怎么做,而不是去思考为什么,更少地思考为什么的为什么。

了解了这个为什么,希望学生以后能够主动多思考为什么和为什么的为什么,关注相似性和相似性的相似性。让我不冲着让你学会思考方式的角度去交流是不可能的。太好为人师了。

总结:悟性就是超越是什么,不断地思考为什么(相似性一般性),还有思考为什么的为什么(相似性的相似性),的表现。

因此,悟性不是简单地聪明——通常指思维敏捷迅速,而是思考的深刻性的问题。是否快,这个可能是天生的。然而,我认为,是否深刻是思维习惯的问题,可以通过后天训练来完成。

从接受是什么,到思考为什么,为什么的为什么,也正是我们的《学会学习和思考》的课程的最最核心的目标。

昨天晚上的入党感言

昨天正式成为中国共产党的一员。我是主动提出来入党的。提交入党申请之前犹豫过,痛苦过,想清楚之后提交的申请,申请之后从来没有犹豫过,尽管有时仍然痛苦。了解我的人知道我是一个有洁癖的人。但是,我没有犹豫过,我非常高兴终于成了党的正式的一员。昨天听到李克强老师的几句话,深有感触,就在转正会现场做了如下感言。记录下来,做为人生的重要的记录。

小时候武侠小说看多了,记住了侠之大者为国为民,记住了英雄就得跳出来。如李克强老师所说,我思考和做事情的标准是要做什么,人生的意义和目标是什么,而不是我得到什么。

人生短暂,转瞬即过,再过几个刹那,我们就将走远。等我离开了,我希望可以说:有我,世界不一样了。

我的教育的思想能够教育出一群人,能够被发扬和发展下去。我的思考和研究工作的创新能够促进社会进步,启发后来的人。我的书将来100年之后还有人看。除了这些,我们还能留下什么呢?真的,让为大家做的服务和为大家服务的思想,长留,就像党的核心的定位一样。让其他的,都随风而去吧。

这些方面,除了我个人的努力和个人的成就,还需要跟大家一起来做,依靠和带领大家来做。这就是我加入党的目的:找到和发展更多志同道合的,并且能够让这些理想有付诸实现的机会。

樊瑛老师对我有一个总结:把教学和科研都当做事业来做。是的,不仅是事业,是把这些事情当做生命来做,当做生命来活。

经历人间事,勿忘我初心。祝愿大家跟我一样永远18,永远热情地为了理想而生活。

教育到底应该做什么?

教育的根本职责是让受教育者学会和开始思考,给自己树立一个驱动力,一个人生的目标,并且从而成为整个社会的驱动力。教育的次要的目的是为受教育者进一步自己学习做好准备,这个准备包含学习意愿、学习方法、核心基础知识、学科的核心思想和方向大图景几个方面。

一个梦想和驱动力有多重要?自己能够形成自己的梦想,选择自己的道路,有多重要?用一个不太恰当的例子来说明。两个人面对一样的每一天几乎都重复的,“无聊的”生活。一个有自己的追求和思考,通过思考和这个世界历史上(和现在)最有创造力的人交流。一个为了活着。你觉得生活体验能够一样吗?因此,至少梦想、动力和自由是欺骗自己的很好的理由,就算也许有人觉得你挺惨。教育的根本目的,我认为,就是让你思考人生,思考别人不思考的问题,确定目标,有选择的自由和欲望。

就教育的次要目的的这几个方面的准备来说,理解和内化这些基础、思想,梳理大方向,把它们变成自己思考的基础,在对学科的情感方面受到教育者的影响,才是真正做好了进一步学习的准备。

学习完整的知识绝对不是目标。老师们绝对不是搬运工。从教科书搬到课堂上,希望学生能够从课堂上搬到脑子里面。那么老师到底要做什么呢?

大部分的老师,都在做无脑教学:找一本教材,自己看看,跟着讲一遍,或者已经看过一两本教材,跟着或者揉合起来讲一遍。小到一门课,大到一个专业,到底要教学什么,学什么,基本上是没有思考的问题,因为前辈们已经定好了,有了一个规范。信息技术使得大部分记忆性知识变得非常容易获得。现在生产力的提升大部分来自于提出和解决前人没有解决的问题。这两点——原则上应该会很大程度上影响教学和教育的事情,基本上没有进入教师的脑袋。积累和创新、迁移的关系,理解和自发运用的重要性,没有被大多数教师认知。

于是,我们看到,学生们进了大学之后,就知道跟着老师的脚步来学习,听课之后觉得无聊,游戏、金钱、美女或者美男、知己或者精神伙伴的诱惑力又实在太大,经常平时不学习,也不思考学些什么,到期末两周的时间集中复习划重点,然后考试,接着忘记。于是,大学,成了最不学的地方。努力了很多年考上大学,就是为了可以不学习。

这个时候,当老师的怎么办,搞教育的怎么办?

教育和教学,实在是不能产生奇迹的:我们不能指望把一个东西塞进学生的脑袋,然后学生就懂了,理解了,行为就改变了。我们要珍惜学生的时间,珍惜学生能够跑到你这里来学习的时间,尽可能在最短的时间里面,教他/她这辈子最有用的最少量的东西。学生也要珍惜自己的时间,珍惜能够来到这样的老师这里学习的时间。那,在这个要求下,到底学什么?

一方面,思考比较深入的学科内部的老师注意到教知识确实是有问题的,但是不知道知识之外,可以教什么,让知识来体现什么。另一方面,有思想的教育家或者心理学家或者社会活动家在呼吁要教给学生能力或者素质,但是没有一个发展学生能力和素质的方法,以为给学生少做点作业,多上几节钢琴课、多欣赏几次毕加索、甚至多听听京剧就是素质和能力教育。这就是没有指导思想的学科的老师和没有专业背景的教育工作者的共同的悲哀。实际上,两者的结合就能够解决问题。

学生要有人生的目标,要学习如何思考,养成思考的习惯(喜欢思考),有思考的基础。不过,思考不是瞎想的意思。第一,要保持对世界的好奇,并喜欢去追问。第二,要能够深入下去。这样,就必须从一般性的思考发展进入到学科性的思考。人生的目标可以很多种确定的方式。至少其中的一种,应该是从曾经获得的快乐中来寻找。例如,从体会到思考、探寻和理解某些现象(天体的、生命的、运动的、思维的、抽象的、艺术的等等)的中获取的快乐,没准就可以选择这些作为人生的目标。要养成思考的习惯,也要县体会到深入思考的快乐。因此,最关键的事情就是如何思考,思考什么,典型的思考方式和概念基础。

所有的这些问题,都不能通过泛泛的思考或者思维的教学来实现,而是需要在具体学科具体问题中,通过引领学生思考来实现。因此,解决人生目标动力和学会思考的问题的关键,就是以上两种老师的结合:有教育思想的学科专家。当然,让学科专家成为有教育思想的人,可能比让有教育思想的人成为学科专家,要来的简单。

这就是我们现在在概念地图系列课程《学会学习和思考》里面做的事情,让学生体会到每一个学科的基本面貌:基本问题、典型思维方式、学科理论中最核心的用于帮助学生继续学习的少量内容、典型分析方法,并且呈现有深度的思考,养成思考的习惯,并进而喜欢它。

例如,在物理学科,我们所选择的核心知识的教学要体现“什么是物理学”,包含一些典型的问题以及一些典型的思考方式,还要包含数学模型在物理中的特殊地位。例如,力学的思想——事物的状态、状态的变化和变化的原因——在物理学里面是非常重要的;在变化的原因方面,相互作用也就是力的概念贯穿物理学的所有学科;在探索相互作用的形式和规律上,还原论或者说分解成更小的部分的思想,以及期望在更高的层次实现一致的描述的想法,也是一定要在教学中体现的;量子物理学促使我们对现实和理论之间的关系,做更加深入的思考,这个也是需要体现的;所有的物理理论的表现形式都是某种数学结构,这个也是要在教学中体现出来的。

当然,在更小的层次的具体教学的过程中,还有很多关于“什么是物理”的认知,例如在运用Newton力学解力学题的时候一定要注意每一个系统里面的受力情况,做到具体问题具体分析,参考系坐标系的选择都不是一概而论的。

这些都是在选择具体教学内容的时候需要考虑的。按照这个必须反映“什么是这门学科”的标准,任何一门科学(非科学的学科不清楚),核心的内容都是不多的。这个时候,我们就有很多的时间让学生来思考问题,引领学生来思考问题,并自学(自己拓展阅读和完成作业,体会这个学科是什么,尝试喜欢这个学科)。

“被迫”写的自传

没什么见不得人的,正好分享一下。供学生们参考。

吴金闪自传

1977年11月30日出生在浙江省兰溪市张坑乡上吴村。父——吴迪平和母——黄云弟都是农民。我的父亲识字不多却喜欢给我读《杨家府演义》和《说岳全传》。现在想起来,见识不广,却每每胸怀天下。我的母亲是我们家的脊梁和道德的典范。村里的老一辈的人都非常喜欢她。每次衣服破了需要修补,手上脚上被刺扎了,都来找我的母亲。很多时候,我自己的衣服都需要我提醒我的母亲很多次才会得到修补,别人的衣服总是很快就可以补好。这也促使我后来很小就自己学会了缝纫和做饭。在我的性格形成上,我的父母的影响是非常大的。我也先把别人的事情做好,再来考虑自己的事情。甚至有的时候超过了一个仅仅作为辅助者的角色。我也胸怀天下,希望有一些自己的对问题的理解和处理的方法,不仅仅能够提高自己,还能够影响更多的人。由于有这个穷则独善其身,达则兼济天下的胸怀,我的父亲对自己和他人的要求都很高。我想这也影响了我对自己和他人都有比较高的要求。我的父母还非常好客。我们家经常是一群朋友们、村民们相聚的地方。我父亲酿的酒和我母亲的手擀面在我们村是非常有名的。现在,我自己的孩子也特别喜欢让我做一堆食物来和她们的小朋友们分享。这个言传身教的影响还真的是挺大的。

1984年入浙江省兰溪市张坑乡上吴小学。整个小学期间,班里的门钥匙是我保管的。我需要每天最早去开门,最晚锁好门回家。当然,我家离学校非常近。我的小学老师每次发现有同学没有完成家庭作业的时候,马上就做惩罚(例如,提供一个合理的解释,或者,靠在教室后面的墙上,双手保持水平半小时),但是这个惩罚完了以后就完事了,没有后效,不计账。下次如果再没有做作业,继续实行独立的惩罚。因为这种就事论事的惩罚机制,我通常仅仅完成自己喜欢做的作业,例如最难的或者最有意思的题。与其做没有意思的问题,不如被惩罚一下得了。在小学5年级的时候,我还被要求每周给同班同学讲解一次数学习题课,教一次唱歌。尽管这些做法是受当时的教育条件所限,但是,我得到的东西非常的多。首先是责任感,其次成就感,还有得到了小朋友们的信任。

1989年入浙江省兰溪市张坑乡初级中学。在这里我遇到的物理老师让我开始思考和认识这个自然的世界,语文老师让我开始思考和认识这个社会。在那个个年代,尽管没有后来普遍和严重,腐败和滥权的问题,还有对农民的剥削和漠视,已经很常见了。这个时候开始的对这些社会问题的思考使得我的责任感成长为的社会责任感。这个学校,就像之前的小学以及后来的高中,有非常民主的气氛(后来我知道这个是因为一位好校长——伊桂采)。例如,当我和我的语文老师就“给青年们的一封信”的语法结构产生了分歧的时候,我的老师的做法是把语文教研组的几位老师召集到一起来讨论,而且是完全平等的讨论。后来由于没注意时间,过了学生就寝时间,我就在老师的帮忙下翻墙回的宿舍(那个时候我们的宿舍在学校外的农户家)。就事论事,具体问题具体分析,讨论问题的时候人人平等,这些对我有非常深刻的影响。

1992年入浙江省兰溪市第一中学。在这里,我继续要给大家答疑、每周教大家唱歌、给大家出试卷的标准答案。我以及另一位同学和物理、数学老师有协议,我们不完成作业,但是需要负责物理、数学的所有考试的标准答案。这些灵活的独特的处理方式,尽管是在少数学生身上才会出现,却表明一种非常好的理念:因材施教和引导。记得有一次,我忽然(之所以突然是因为我已经拒绝过被选上去背书)被选上去做自由主题的英文演讲,原因是前一天来我们班听英语课的英语老师和校长觉得我回答问题的时候,说的是自己的话,自己想说的内容。如果我们的教育能够鼓励每一位学生都用自己的话,说自己想说的内容,那教育的大部分目的就达到了:成为有思想的人,活的人。我受不了言不由衷受不了人言亦言,我想可能跟这个高中阶段的培养是有关系的。

1995年入北京师范大学,物理学专业本科和硕士阶段的学习。在这里,我遇到了很多对物理学和数学有深刻的理解,并且能够促使学生来思考和理解物理学和数学的老师,例如王家銮、漆安慎、裴寿镛、梁灿彬、杨展如等。在这里我体会到可以真正地深入思考一个问题是一件快乐的事情。也正是由于对这个快乐的体会比较深刻,我经常不能很好地区分需要科学分析的问题和不需要做科学分析的问题——很多时候我会用对待科学问题的方式来处理日常生活的问题。例如,在科学问题的讨论上,我喜欢用反问法来启发大家一起思考。很多时候,在现实生活的问题提上,我也是如此。这个时候往往事倍功半,甚至伤害到其他人的感情。可是,我分不开。我是一个科学至上者,我觉得任何问题都应该用这样的方式来分析。后来,看到美剧《The big bang theory》才知道其实这个问题很多物理学家都有。到现在,我还是不能很好地分开。

2002-2003年,在系统科学系做研究工作。期间,推动了系统科学系的研究团队在复杂网络和经济物理学两个方向的建设方面工作。体会到我们能够通过努力make a difference。这个也是我后来选择回到系统科学学院的原因。

2003年-2011年,入学The University of British Columbia(以及之前的Simon Fraser University,后转入UBC),完成物理学硕士、博士的学习。在这里,我体会到,UBC以及很多国外的学校在课程体系建设、本科生和研究生授课的质量、研究生研究活动的指导与质量等方面,远远超过国内的学校,尽管它也有自己的问题。国外的好的高校在系统化培养研究人才已经走了几百年了,我们国内的高校才有几十年的经验。这个是完全不能相比较的。所以,除了提高自身的研究能力和扩大自己的视野之外,我花了一定的时间参与教学活动和学生活动,得到了一些关于人才培养、课程体系建设的经验。

2011年到现在,在北京师范大学系统科学学院工作。主要开展量子输运理论、科学学、博弈论、汉字学习以及更一般的学习方法,等几个方面的研究。作为一个纯粹的科学主义的人,我在研究方面的思考毫无疑问是深入的。但是,同时,也是广泛的,而且不是一般的广泛。太广泛了,以至于都不可能我同时来完成。同时我还建设《系统理论基础》、《量子力学》、《物理学导论》、《概念地图学习方法》等课程。从小学到现在,我一直在当老师。我在人才培养方面的思考和经验毫无疑问也是深刻和独特的。可是,如何在现实社会来实现这个独特和深刻的想法,就是另外的问题了。另外一方面,我也希望能够通过在本学院推进科学管理的建设来实践在科学管理方面的设想。在这些方面,我都需要进一步找到更加合适的方式方法来实现。