问题

数学及其他自然科学学科的难度日益提升,未来是否会达到只有极少数人才能理解的程度?

回答
数学和自然科学的难度确实在不断攀升,这引发了一个引人深思的问题:未来这些学科是否会变得只有极少数精英才能企及? 要深入探讨这个问题,我们需要从几个关键角度进行剖析。

首先,我们得承认,科学的进步本身就伴随着复杂性的增加。 随着我们对宇宙、生命和物质世界的认知不断深化,我们提出的问题也越来越精细,需要越来越复杂的工具和理论来解答。 举个例子,牛顿力学在当时无疑是划时代的成就,但它所描述的宏观世界与量子力学和相对论所揭示的微观和高速世界有着天壤之别。 后者所需的数学语言和概念抽象程度远非前者可比。 想要理解黑洞的奇点、量子纠缠的奥秘,或是复杂生物系统的调控机制,都需要掌握高度专业化的知识体系。

其次,现代科学研究已经高度分化和专业化。 曾经,“全才”式的科学家可以涉猎多个领域,但如今,即使是同一学科内部,也存在着无数的子领域和分支。 比如,数学领域就细分为代数、几何、分析、拓扑、数论等等,而每个分支内部又有更细致的研究方向。 物理学则有粒子物理、凝聚态物理、天体物理、量子信息等等。 想要在某个领域做出开创性的贡献,往往需要花费数十年如一日的专注和沉浸,掌握该领域最前沿的工具和思想。 这自然会将研究者的范围缩小到那些愿意且有能力投入如此巨大精力的人群中。

再者,教育和学习的门槛也在一定程度上加剧了这种“精英化”的趋势。 要想跟上科学发展的步伐,需要扎实的数学基础,这包括微积分、线性代数、概率论等核心课程,以及根据研究方向所需的更高等的数学工具。 而这些课程本身就需要投入大量的时间和精力去学习和消化。 即使在拥有优质教育资源的国家,也并非所有人都能获得同等水平的教育和训练,尤其是在高等教育阶段。 贫困、地理位置、社会背景等因素,都可能成为阻碍一些有潜力个体进入科学殿堂的绊脚石。

然而,我们也不能因此就断言科学将完全沦为少数人的专利。 这里有几个 counterargument 需要考虑。

一方面,技术的发展在某种程度上也在 democratize 科学知识的获取和理解。 互联网和数字媒体使得科学信息以前所未有的速度和广度传播。 优秀的科普读物、公开课(MOOCs)、以及各种在线学习平台,让普通人也能接触到相对前沿的科学概念,并且有能力去学习它们。 AI 的发展也可能在未来扮演重要角色,例如通过智能辅导系统帮助学生更好地理解复杂的数学概念,或者辅助科研人员处理大量数据和发现模式,从而降低某些研究的门槛。

另一方面,许多科学家本身也在努力寻找更简洁、更直观的表达方式,以期将复杂的概念传达给更广泛的受众。 诺贝尔奖得主理查德·费曼就是一位杰出的例子,他能够用生动的语言解释复杂的物理学原理。 这种“好老师”的角色,对于激发下一代科学家和培养公众对科学的兴趣至关重要。 科学的进步并非孤立的象牙塔活动,它需要社会的理解和支持,而这种支持往往来源于公众的认知和参与。

更重要的是,人类的智慧和创造力并非一成不变。 随着教育模式的创新和人才培养机制的优化,我们或许能够发掘出更多原本被埋没的天才。 而且,不同文化背景和思维方式的融合,也可能带来新的视角和突破性的想法,从而推动科学的发展,并以新的方式解决理解的难题。

总而言之,数学和自然科学的难度上升是一个不可逆转的趋势,这确实意味着深入理解这些学科的门槛会越来越高,能够达到顶尖水平的研究者群体可能会相对缩小。 这在一定程度上形成了一种“精英化”的现象,需要通过更优质、更普及的教育来对抗潜在的不平等。

但是,科技的进步和科学家们的努力也在努力降低信息的获取和初步理解的门槛。 科学的魅力在于其不断探索未知,而这种探索需要多元化的参与和智慧的碰撞。 因此,虽然顶尖研究者可能依旧是少数,但科学的火种和基本理解,仍有希望能够触及更广阔的人群,并持续激发着人类的好奇心和求知欲。 未来科学是否会完全被少数人垄断,很大程度上取决于我们如何构建教育体系、如何利用技术、以及如何鼓励和培养来自不同背景的人才。 这是一场持续的挑战,也是一次不断发展的机遇。

网友意见

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这个问题非常有意思,实际上现在的世界,就已经只有少数人能够理解复杂的数学和物理了,不信,我给你随便算一算。

按网上找到的资料,中国的本科生占全国人数的4%,假设中国这个水平处于世界的中游吧,毕竟发达国家的本科生比例肯定高些,但很多落后的国家连大学都没有几所,比例肯定远远低于这个水平了。

那么保守估计世界上人口的4%是本科生,然后本科生里,保守点估计,1/2能够掌握微积分,这是我大概考虑了一下理工科专业在其中的占比和少部分文科社科(比如金融)对数学要求比较高的前提下,进行的估算,那么这个世界上会微积分的人,就只有2%了,这已经算少数人了吧?而微积分可是三四百年前的东西了。

然后呢,更进一步的数学和物理,比如偏微分方程和矢量代数,就只有少数的理工科专业比如数学,物理,EE,及ME与MSE里偏物理的方向可能会学一些了,那么这群人大概在本科生总人数里的多少呢?10%最多了吧,哪有那么多人会挑着难的东西去学呢?走到这一步的人数就大概是人类的2‰了。

然后开始讲一些深入的我了解的,比如物理,浙大的物理系,能够学懂四大力学(理论力学,量子力学,统计物理和电动力学),广义相对论,固体物理等,然后在本科毕业后继续从事相关理论研究的,最多在物理系人数的10%,算上我这种非物理系又跑去学这些玩意的,也就20%最多了,而且我还没法说我学懂了四大力学这些东西呢,这样加起来,用浙大的情况随便估计下,物理水平能达到本科毕业水准的,世界上估计也就0.4‰,而且这个数量,严重高估了,不过没关系,这个数够用。

0.4‰是世界上的少数人了吧?那么学完刚刚说的那一套物理系的本科课程,物理水平到达了什么层次呢?上个世纪二三十年代。没错,1926年量子力学就已经建立起来了,所以你的本科如果只学完了初等量子力学和一些基础的固体物理,那抱歉,你的物理水平也就达到了上个世纪二三十年代的水准(因为广义相对论比量子力学的时间还早些)。

然后我们直接跳过那些复杂的进一步的思考,直接给出一个结论,现在世界上进行前沿理论物理相关研究的人数,大概在万人这个数量级,如果你愿意简单地用计算器算一算,就会发现这个人数在大约占人类总人数的百万分之一

到了这个层次,已经算是能用量子力学(高能,凝聚态,AMO,量子信息相关)或者广义相对论(高能,天体物理相关)或者各种经典场论(经典光学,流体力学,非线性物理等)作为研究的基本语言的人了,这样的人,用常人根本理解不了的“语言”在日常做研究的人,你在一百万人中可能遇到一个。

而这里边真正做到顶尖的,有实力开宗立派,著书立说的人物,不过每个领域数十人而已,都是各领域鼎鼎大名的大神,而他们心中的数学和物理的世界,是上述的那些人也难以理解的。

虽然我只说了物理的情况,但数学和部分极为艰深的工程科学(比如CS的计算理论和EE里的信息论等)和这样的情况是相似的。在每个领域里,对理论的理解更加深入一层,就仿佛修仙过程中又上升了一个境界,每一道壁垒就仿佛一个网,把跨不过去的多数人筛掉了,只有走到最后的少数人才能真正触及最前沿最深入的本质。

所以,数理科学这种东西,本来就是少数人的游戏,一直以来它就不是多数人可以理解的,同时科研的本质也决定了它不应该能被多数人所理解。不过大家也不必灰心,平时茶余饭后多看看科普,看看科学家的奇闻逸事,有兴趣的话去翻翻教科书自己尝试着理解理解,其实也挺有意思的不是吗,做个多数人其实并没有什么不好的,毕竟生活才是最重要的呀。

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咦?现在不就是这样吗?

坦率地只有极少数的专业人士才配得上谈理解部分“数学”。

大部分人连个算数都理解不好,不信?你抓一个人问问他为0.9循环是不是等于1。

你若问我理解不理解数学。

我明确地知道那些数学是我不理解的,还有很多我不知道自己不知道的数学。

所以,我自问谈不上理解数学。

只能说我理解了一部分的数学。

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