从物理学科的底层逻辑看创新

发布者:陈靖发布时间:2023-06-22浏览次数:10

——记漫游星空名师讲坛之《我们聪明吗?》

2023年6月15日下午,同济大学同济大学物理科学与工程学院高国华老师做客名师讲坛,为预备和初一年级的学生带来了一场题为《我们聪明吗?从物理的角度看创新世界》的讲座。

人类是否比人工智能聪明?怎样的思维方法可以让我们更聪明?高老师从物理学科的角度与大家分享了他的思考,呈现了物理学科的底层逻辑,妙趣横生回味无穷。

高老师从两点间最短路线问题开始,引领大家渐次深入关于维度的认识。为何在森林里容易迷路,而有了地图导航就不易迷路?大自然中什么是2维的?我们自己是几维的?如果老师和家长是5维的,那谁是6维的?在这些有趣的问题与讨论中,既有对物理概念的诠释,也有对客观世界的描绘,更有对人生哲学的思考。

高老师将物理世界的创新概括为用物理的方法进行改造,使物质具有特定的功能。在计时工具设计的案例中,回溯问题本源,认识到计时工具的设计本质上是发现和应用周期性的变化,由此,第一性原理的含义得以揭示。在眼镜镜腿改造的案例中,以保留镜腿为前提,可以从材料和受力分析的角度加以优化;以取消镜腿为目标,又可以就有无镜框、有无镜片分层分类展开讨论,故而,考虑所有可能性的物理思维得以显现。

在提问环节中,学生们踊跃举手,积极互动,抽象的维度概念成了大家讨论的焦点,高老师对学生的思考能力给予了肯定,鼓励大家迈步进入物理学科的深入学习。

科学创新并非只是灵感乍现,需要积累,需要方法。本期讲座为学生提供了思维方法上的指导,将复杂问题的维度降低,用第一性原理定位问题的起点,考虑所有可能性从而找到解决问题的具体方法。相信学生们会在今后的创新实践中对这些思维方法产生更深刻的理解与体会。

从物理角度看创新世界

初一(4)班 张伯一

6月15日下午,来自同济大学的高国华教授为我们带来了这堂“名师讲坛”。

高教授主要讲述了维度的问题,在他的讲座中我们了解到,我们可以是四维的,在基于我们是三维生物的基础上,多了时间这第四个维度。譬如在五年前的我和现在的我之间的就是“时间”这个四维空间,但我们作为三维生物却只能看见五年前的我和现在的我这两个四维空间的截面。而如果我们作为一个四维生物,我们就能看到未来,过去和现在的三个自己了。高教授还说,我们的老师和家长也可以是五维的生物,因为他们能看到未来的我们:比如未来作为老师的我,未来作为政府公务员的我这两条时间线。也就是说,他们能看到的3维+2条时间的维度。

而就此,也延伸出了一些新的问题,譬如平行宇宙的问题。一个四维空间是由许多三维空间组成的,那与我们这个三维空间相同的空间是否也像平面内有无数条互相平行的线一样有无数个呢?而如果在这些三维世界中有一个走入了四维空间,出现的这个变量又是否会导致这些平行宇宙相交呢?

由于时间的问题,种种诸如此类的问题未得到详细的解答。但通过这次的讲座,我们仍在高教授的引领下见识了许多从未了解到的事物,受益匪浅。


探索的脚步永不止息

初一(7)班 林子涵

科学家们热衷于对未知世界的探索,尤其是那些无法用传统感官认知的神秘领域。高维空间就是其中之一。人类生活在一个三维的空间中,而四维空间、五维空间、甚至无限维空间却一直是科研界趋之若鹜的研究方向。

在名师讲坛里老师说道,对高维空间的突破,始于物理学。理论物理学提出,除了我们所生活的三维空间,还存在着其他的空间维度,只是我们无法感知而已。

对于抽象的高维空间的认知,对人类社会有着深远的影响。首先,这将有力提高人类的认知极限,增强探索未知的勇气。其次,高维空间的相关研究可能会引领我们走向全新的科学成果,推动科技进步。

对于高维空间的探索,理解它、实施它、应用它,科学家们需要肩负起更重的责任。高维空间的理解会给人们带来全新的见解,改变人类对世界的理解方式。总的来说,高维空间带来的是全新的科学视角和研究方法。无论是在物理学领域,还是在其他科研场景,都将为人类科技的进步提供巨大的可能性。然而这是一个辛勤耕耘和精心琢磨的过程,需要科学家、研究者们不懈努力、持之以恒。在探索更高、更广、更深的空间维度的道路上,我们期待有更多的发现和突破。

踏上维度之阶,放眼广阔世界

预备7)邬韧泽

615日我们十分荣幸地邀请到了作为同济大学物理科学与工程学院副教授,同济大学材料物理与化学博士的高国华教授与我们一起探讨一个有趣的话题——《我们聪明吗?从物理的角度看创新世界》。讲座分两个方面进行讨论。一、谁是最聪明的,AI还是我们?二、物理对创新的紧密影响。

教授首先是用AB两点之间如何进行连接,使我们的思维放开。教授给出的答案是,AI只会走一个直线或是曲线,从A直接走到B,而人则会想到建立CD等点来连线,则这个不同教授引出了维度这个概念。这未听讲座前对维度的理解是极其模糊的,只停留在长、宽、高。在教授的耐心讲解下,我逐渐改变了对维的误解。对于人来说,维度也是可以无限叠加的,他如同xyz 一样,多一个维度,便多一个面对事物的角度,多一个需考虑的条件。机器停留于一维,他们不会有创造性的发散思维。接着,教授提出了人其实本质上是思维的概念。我当时就十分不解:既然我们是思维的,那么第四个维度是什么?我们眼中的世界为何是三维的呢?教授也对此进行了解答:今天和昨天的我都是一个人,所以时间也是我们的一个维度,从眼中看到的事物只是它本质的一个投影,是具有片面性的,看到的世界便是三维的,经过降维的。

正当我们还沉浸在思考中时,下课铃响了,这场讲座在雷鸣般的掌声中结束了。听完讲座后,我对“欲穷千里目,更上一层楼”的理解更加深刻了,只有不断的学习、整理,结合知识,方能提升我们自己的维度。所以,越提升自己的维度,对这个世界的理解也会越深入。深入这个世界的理解,便请踏上维度之阶!

我们聪明吗?

预备8)班 陈品

我很荣幸有机会听同济大学高国华老师的名师讲坛,主题是“我们聪明吗?——从物理的角度”。在这场讲座中,老师通过物理的角度来探讨人类智慧和人工智能之间的关系,让我受匪浅。

首先,同学宛琳的发言引出人工能的话题,她提到人工智能很厉害,但会比人聪明吗?这个问题引了我的思考。接着,高老师从物理的角度出发,给出了一些科学的证明说明人类比人工智能聪明一些。他指出,人类能够传递信息比人工智能多得多,这是因为人类能够利用自己的感官去感知世界,而人工智能只能通过传感器来感知。此外,人类还能够利用自己的识去推理和判断,而人工智能需要通过算和模型来实现一点。

接着,老师通过一个视频来进行讲解。视频中,一开始一个圈里面六个小球在运转,但分开看,实际上每个球都在做直线运动。这个视频让我深刻地理解了物理学中的三维和四维的概念。我们所处的空间是三维,但是时间也是一个维度。因此,我们实际上是处在四维的空间中。这个概念让我对物理学有了更深入的理解。

在讲解的过程中,老师还提出了问题:我们是三维的是四维?这个问题让我感到很有趣,也让我自的认知丰富了许多,例如:我们是四维的,爸爸妈妈是五维的。

最后,老师总了物思能实现和创造发明,具有功能的物质能够带给我们更好的生活和创造更好的条件。在提问环中,同学也提出了很多问题,如另一个维度中有没有生物,能不能预知未来的生物等等。高老师也一一进行了回答,让我对物理学和人工智能有了更深入的了解。

总的来说,这次名师讲给我留下了深刻的印象。物理的角度探讨类智慧和人工智能之间的关系,让我对自己的认知产生了新的思考。我也希望下次的名师讲堂更精彩能获得更多的识和启发。