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从数学太差降级到捧回诺奖,彭罗斯的非凡之路蕴含何种奥秘(上)

作者:外滩教育发布日期:2020-11-07 18:22浏览次数: 来源:微信公众号

【看点】2020年各项诺奖得主前段时间已经全部揭晓。笔者注意到,其中物理学奖得主之一的罗杰·彭罗斯,可谓是“非典型学霸”。虽然出生于学霸世家,但他却曾因数学太差而被老师降级。罗杰·彭罗斯是怎么从一个“差生”晋级到诺奖得主的?他身上又有哪些我们孩子能学习的特质呢?快随笔者一起,解密罗杰·彭罗斯的“诺奖密码”。

瑞典时间10月6日,国内还处于国庆假期期间,瑞典皇家科学院常任秘书戈兰·汉松身着正装,在镜头前宣布,将“2020年诺贝尔物理学奖”授予罗杰·彭罗斯、莱因哈德·根策尔和安德烈娅·盖兹。

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诺贝尔物理学奖获得者们

罗杰·彭罗斯,1931年出生于英国科尔切斯特,是英国数学物理学家、数学家、科学哲学家,还是牛津大学的荣誉退休数学教授(Emeritus Rouse Ball Professor),同时也是牛津大学沃德姆书院(Wadham College)的荣誉学者、牛津大学数学系名誉教授。

此次,彭罗斯更是因为黑洞的理论研究而获得诺奖,他用数学方法证明,黑洞确实可以形成。

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罗杰·彭罗斯

而后两位获奖者则是观测到了超大质量致密天体,为黑洞研究提供了有力的观测结果。

对于更多人而言,罗杰·彭罗斯这个名字或许很陌生,但是一定见过下面这个奇怪的三角和走不完的楼梯。

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这两个在三维世界不可能存在的实体,其实都是彭罗斯的杰作。

而罗杰·彭罗斯不仅本人是学术界的巨擘,他身后还有一个声名显赫的学术、艺术家族。

他也曾和霍金搭档工作,有人叹息,“此次的诺贝尔奖也是对霍金的一种怀念”。

但令人意外的是,这个以数学方法获得诺贝尔物理学奖的大牛,在小学时却在数学上显得“愚笨”,甚至因为数学成绩太差而遭到老师嫌弃。

曾经的数学“差生”是如何一步步成长为一位顶尖学者的?

在了解和梳理了彭罗斯的人生经历后,笔者发掘出了几个重要的因素:环境熏陶、独立思考、兴趣与热情、跨专业思维。

不论是在求学时,还是在研究中,这些品质都给彭罗斯带来了极大的裨益,也启发着教育路上的每个人。

01 家谱上都是名人,但家风和金汤匙一样重要

讲到罗杰·彭罗斯的家族,就不得不提他的父亲——莱昂内尔·彭罗斯(Lionel Penrose),他是英国精神病学家、遗传学家、数学家、国际象棋理论家。其令人瞩目的成就之一是在优生学方面取得的成果。

二战后,莱昂内尔成为英国医学遗传学方面的核心人物。他在伦敦大学学院高尔顿实验室任职长达20年,因为不喜欢“优生学”这个涉及种族净化的名字,他还将自己“优生学教授”的头衔改为“人类遗传学教授”。

1960年,莱昂内尔获得拉斯克基础医学研究奖,此奖素有“美国诺贝尔奖”的美称,也是医学最高荣誉之一,许多得主也曾获得过诺奖。

1964年,莱昂内尔还获得詹姆斯·斯彭斯奖章,这是英国皇家儿科和儿童健康学院的最高荣誉。

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莱昂内尔·彭罗斯

莱昂内尔和妻子有四个孩子,罗杰·彭罗斯排行第二,他们兄妹四人,在父亲所涉及的几个领域里潜心钻研,个个都是自己领域里的顶尖人物。

大哥奥利弗·彭罗斯(Oliver Penrose)是知名的理论物理学家,曾在开放大学任职长达17年,后在赫瑞瓦特大学(Heriot-Watt University)担任数学教授直到退休,至今仍然拥有荣誉教授的头衔。

弟弟乔纳森·彭罗斯(Jonathan Penrose)则是英国国际象棋大师。4岁学会下棋,13岁就成为了英国青少年比赛冠军;1958~1969年间拿了10次英国锦标赛冠军,创下了记录。

乔纳森最着名的比赛,是在1960年国际象棋奥运会上,击败了当时的世界冠军米哈伊尔·塔尔。乔纳森使用的战术也被称为“彭罗斯牺牲”。

此外,乔纳森还拥有心理学博士学位,曾是大学讲师。

妹妹雪莉婚后改了夫姓,现在名为雪莉·霍奇森(Shirley Hodgson),是英国知名遗传学家,2003年以来,一直在伦敦大学圣乔治学院任癌症遗传学教授。

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乔纳森·彭罗斯

仅仅是父亲和兄妹,罗杰·彭罗斯就有着常人难以企及的高度。若是继续探求,会发现他的叔叔们、祖父母和外祖父母那一辈,也都是背景显赫、成就瞩目的人才。

叔叔和爷爷在艺术上颇有造诣,都是有名的画家和艺术家;

外祖父是生理学家、生化学家;

外舅公是诗人、经济学家……

法国思想大师皮埃尔·布尔迪厄曾经提出了四种资本类型:经济资本、社会资本、文化资本、符号资本。

美国着名社会学家安妮特·拉鲁花费10年,追踪了12个不同阶层的美国家庭后发现:决定孩子阶层的,除了父母的资本,另一个就是家庭的“文化资本”。

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安妮特·拉鲁

罗杰·彭罗斯这样的家族背景确实可遇而不可求,不过对普通家庭来说,依然可以通过丰富家庭文化资本,来促进孩子的成长。比如:

让孩子多接触书籍、图画等文化物品,多接触、多阅读;

还有培养孩子的软技能,因为个人素养与意志品质都是文化资本的内涵。

02 小学时数学差,却是因为喜欢独立思考

很明显,显赫的家族背景为罗杰·彭罗斯提供了良好的家庭环境和背景,加上他后来在数学和物理学上的成就,令人不禁好奇,一个杰出的科学家在童年时是不是就已经展现出过人的学科天赋。

但令人意外的是,罗杰·彭罗斯在小学时,数学成绩并不好。他在采访中不止一次提到,自己小时候在学习上显得非常迟钝。

“我记得,当战争期间我在加拿大上学的时候,我十分迟钝。你如果看我的数学试卷,我的分数不会很好,还曾经因为心算很差而被降到低年级。”

幸运的是,罗杰·彭罗斯遇到了一位很有洞察力的老师,他发现只要彭罗斯有足够的时间,也能把试题做得相当好。于是,他做了个大胆的决定,准许彭罗斯考试不限时长,想做多久就做多久。

于是,原本一节课就该结束的考试,彭罗斯花了其他人两倍甚至三倍的时间。而且,考试后紧接着就是游戏时间,对一个年纪尚小的孩子来说,要抵挡住游戏的快乐,一心一意地做题很不容易。

但彭罗斯依旧能专心地继续自己的考试,一直坚持到完成试卷。最终,他得到了98分的高分,和平日那个“数学差生彭罗斯”简直判若两人。

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再次回忆起这件事时,彭罗斯并未提到自己当时是否因为成绩不好看,而感到焦虑或难受。相反,他认为自己的“愚笨”是因为不擅长记忆,不愿意死记硬背地照搬书上的东西。

“我想原因在于我不善于记忆东西,不管是在课桌旁或是别的什么地方。我总是试图自己找到解答,这当然对在学校参加考试是没什么好处的。但后来,这一点却正好有了用处,它让我得以用自己的方式去思考那些事情,而不是从书本或其他什么地方直接学过来。”

独立思考这一品质,也让彭罗斯在此后纷繁的学术研究中,保持了清醒的头脑,不仅能将不同专业的理论结合起来,还能在空白的领域中找到方向,并最终有所建树。

从数学太差降级到捧回诺奖,彭罗斯的非凡之路蕴含何种奥秘(上)

彭罗斯

时光回到彭罗斯的研究生时代。

那时,他还是剑桥大学数学系的学生。在那个时代,大家都觉得在自己选定的研究领域深入下去,坚持下去就足够了。不同院系之间,似乎有无形的墙将彼此分隔开来。

但彭罗斯却完全不把这种规则放在心上,他依然选修了许多专业以外的课程,也正是在这个时候,他接触到了量子物理、宇宙学等方面的知识与理论。并且在此后,天才地将二者联系了起来。

要知道,在彭罗斯那个年代,宇宙学还是一片空白的领域,人们对宇宙还所知甚少。就连彭罗斯自己也说自己“有点思维跳跃了”。

再说后来与彭罗斯缘分不浅的黑洞。

在彭罗斯之前,天文界的主流观点都认为黑洞很大概率不会真实存在。但彭罗斯却用特别有新意的数学方法,一举证明黑洞存在的可能性并不低。这才让天文界开始认真地寻找黑洞。

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黑洞(概念图)

爱迪生曾说:“天才是百分之一的灵感,加上百分之九十九的汗水。但那百分之一的灵感往往比百分之九十九的汗水来的重要。”

彭罗斯的经历也是如此,若是没有独立思考的能力,那百分之一的灵感或许会变成不可能。


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[责编:云峰]

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