《超越学科的认知基础》2015秋赵益泉学习报告

2015年10月12日 (一) 17:22Zhaoyq15讨论的版本

逻辑模型:

  • 背景:1.组内同学来自各个院系,有着不同的专业知识;2.超越学科的认知基础的课程要求;3.进化论浸润于各个学科当中
  • 目标:1.通过查阅相关文献知识,对于传统意义的进化论有一个初步的了解;2.探究进化论在不同专业中的借鉴意义
  • 输入:1.时间;2.金钱;3.参考资料;4.同伴;5.研究.1.与进化论相关的经典文献;2.老师指导;3.互联网工具
  • 活动:1.线上即时交流;2.每周线下总结;3.网络工具学习;4.相关文献阅读
  • 输出:1.进化语汇体系;2.每周学习报告;3.创立维基词条;4.小组成果总结
  • 效果:1.通过类比不同领域之间的进化现象,深入了解进化理论;2.学习群体的共同的思维模式,以期达到促进多学科交叉合作的效果;3.培养微观、介观、宏观三层次思维体系
  • 外部因素:1.英语阅读水平;2.相关学科的最新成果;3.小组成员的时间协调问题;4.老师的课程内外指导

第一周

预选的时候抽签,手气很不好,所有的文核都掉了,只能补退选的时候再抢,于是抢到了这门新雅书院的文核课——超越学科界限的认知基础。

名字很吸引人,超越学科界限,顾名思义,涉及到了学科交叉(即科际整合,又称跨领域研究)。我对学科交叉很感兴趣,也认为注重学科交叉是学界的一个发展方向。现如今,出现了越来越多的学科交叉现象,就拿我学习的化学专业来说吧,化学与生物学交叉出现了化学生物学和生物化学,化学、生物学、医学交叉出现了药学,化学和物理学交叉出现了物理化学,化学、物理学和计算科学交叉出现了计算化学……甚至又听说有人(H. Eugene Stanley等人)用物理学的知识研究经济学,创造出了“物理经济学Econophysics”这门学科。

至于认知基础的学习,ppt上说的是“学习如何学习”,这是一个很重要的内容,我们学生在不断地学习,我们学习“如何学习”就像老师学习“如何教学”那样重要。一个好的学习方法可以让学习效率和效果大大提高。然而“学习如何学习”的重要性并不止于此。现在,我们处在一个全新的时代,这是一个信息量无比丰富的时代,一个信息更新速度难以想象的时代,一个各种现有观念被不断打破并且重塑的时代。“学习如何学习”有助于我们在未来的变化发展中更快更好地学习、处理新的信息。

当“学习如何学习”从个人层面延展到群体层面的时候,它的意义就更大也更明显了,此处就不多说了。

可惜的是,因为是补退选的时候选上的这门课,所以第一次课没有能够去听。。。


学习报告

Part 1 the Mathematical Theroy of Communication[1]

Chapter 1 Introductory Note on the General Setting of the Analytical Communication Studies


the definition of communication:all of the procedures by which one mind may affect another.

a still broader definition of communication: all of the procedures by means of which one mechanism affects another mechanism.


three levels of communications problems:

Level A. How accurately can the symbols of communication be transmitted? (The technical problem.)

Level B. How percisely do the transmitted symbols convey the desired meaning? (The semantic problem.)

Level C. How effectively does the received meaning affect conduct in the desired way?(The effectiveness problem.)


Comments

Level A is a more important one than B and C. And any limitations at Level A necessarily apply to levels B and C.


Part 2 Probably Approximately Correct[2]

Chapter 1 Ecorithms


1. One can write the essential content on one line as a single equation. Understanding its meaning, derivation, and consequences requires more extensive study and effort.(from Einstein's theory of general relativity)


2. There are two aspects of knowledge—— theoryful one and theoryless one. The vast majority of human behaviors look theoryless. Nevertheless, these behaviors are often highly effective.


3. two central tenets:

(1) The coping mechanisms with which life abounds are all the result of learning from the environment.

(2) This learning is done by concrete mechanisms that can be understood by the methods of computer science.


4. Ecorithms——algorithms that derive their power by learning from whatever environment they inhabit, so as to be able to behave effectively in it.


5. The ability to categorize new example (generalize) is very important in learning.


6. the probably approximately correct model of learning: The learning process is carried out by a concrete computation that takes a limited number of steps.

Part 3 CognitiveFoundation_Lecture01[3]

学习行为数据有三层次,从上到下依次是Macro,Meso,Micro 。上面层次对应的内容应用范围更广阔,对下面层次对应的内容有一定的指导作用,而下面层次对应的内容更细致更专业。上层的类似于通识,而下层的类似于具体的某某专业某某方向。


Part 4 对比

文件:第一周对比.jpg


参考文献

[1] The Mathematical Theroy Of Communication. 10th ed. Urbana: the Board of Trustees of the University of Illinois; 2015:3,4,6.

[2] Valiant L. Probably Approximately Correct. New York: Basic Books; 2013.

[3] Gu X. CognitiveFoundation_Lecture01. 2015.

第二周

标题

从量子力学到术语

关键词

量子力学波粒二象性

尼尔斯·玻尔玻尔原子模型薛定谔方程波函数与原子轨道分子轨道理论

术语(term)解释(interpretation)

正文

量子力学札记

  1. 量子力学与原有理论部分兼容(如守恒律——能量守恒定律角动量守恒定律等),同时又在不断建立新的世界观(用新的术语和理论);能较好解释已有的实验现象(如黑体辐射光电效应),又能成功预测新实验的结果(如单电子双缝干涉、电子衍射实验)并取得应用(比如电子显微镜)。
  2. 量子力学里的波粒二象性,并不是指something(中文没找到合适的词。。。)又是(传统意义的)波又是(传统意义的)粒子,而是指波微观粒子显示出的波动性与粒子性(有时会显示出波动性(这时粒子性较不显著),有时又会显示出粒子性(这时波动性较不显著),在不同条件下分别表现出波的性质或粒子的性质)[1]。有共生、转化的思想在里面。
  3. 量子力学是建筑在微观世界的量子性微粒运动规律的统计性这两个基本特征的基础上的。[2]

量子力学与化学

  1. 19世纪末,当人们企图从理论上解释氢原子光谱现象时,发现经典电磁理论以及卢瑟福模型(有核原子模型)跟原子光谱实验的结果发生尖锐的矛盾——原子是稳定存在的而且原子光谱不是连续光谱而是线状光谱。[2]
  2. 1913年尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)普朗克(Max Planck)量子论、爱因斯坦(Albert Einstein)光子学说和卢瑟福原子模型的基础上,提出了原子结构理论(玻尔原子结构模型)的三点假设:
(a)电子不是在任意轨道上绕核运动,而是在一些符合一定条件的轨道上运动;
(b)电子在离核越远的轨道上运动,其能量越大;
(c)处于激发态的电子不稳定,可以跃迁到离核较近的轨道上,这时会以光子形式放出能量,即放出光能。光的频率决定于能量较高的轨道的能量与能量较低的轨道能量之差。

在上述基础上,玻尔根据经典力学的原理量子化条件,计算了电子运动的轨道半径r和电子的能量E.

评价:

(a)玻尔理论成功地解释了氢光谱产生的原因和规律性;
(b)玻尔理论对于代表氢光谱规律性的里德堡经验公式也给予了满意的解释;
(c)玻尔理论也可以用来计算氢原子的电离能;
(d)玻尔理论会与其他发光现象,如X-光,也能给予较为满意的解释;
(e)然而玻尔理论的原子模型却失败了。在精密的分光镜下观察氢光谱,发现每一条谱线均分裂为几条波长相差甚微的谱线。在磁场内,各谱线还可以分裂为几条谱线。玻尔理
论对这种光谱的精细结构无法解释,同时也不能解释多电子原子、分子、或固体的光谱。这说明玻尔理论有很大的局限性;
(f)原因在于,玻尔理论虽然引用了普朗克的量子化概念,但它毕竟还属于旧量子论的范畴,只是在经典力学连续性概念的基础上加上了一些人为的量子化条件,是不彻底的。

[2]


3. 海森堡(Werner Heisenberg)不确定性原理否定了玻尔提出的原子结构模型——电子不会有确定的轨道。电子的波动性可以看成是电子的粒子性的统计结果。微观粒子的运动,虽然不能同时准确地确定位置和动量,但它在某一空间范围内出现的几率却是可以用统计的方法描述的。波函数就和它描述的粒子在空间某范围出现的几率有关。1926年,奥地利物理学家薛定谔(Erwin Schrödinger)建立了微观粒子的波动方程,即薛定谔方程。薛定谔方程的解是一系列的波函数ψ(也称“原子轨道(atomic orbital,AO)”)的具体函数表达式,描述了核外电子在空间运动状态的数学函数式。[2]


4. 原子轨道理论认为电子并不是定域的,而是在整个原子中离域的,不同位置电子出现的概率可能会不同。相应的,为了解释分子中原子的相互作用,弗里德里希·洪德(Friedrich Hund)罗伯特·桑德森·马利肯(Robert Sanderson Mulliken)1927-1928年提出了分子轨道(Molecular orbital,MO)理论。分子轨道理论认为,在分子中电子不从属于某些特定的原子,而是在遍及整个分子的范围内运动(在整个分子中是离域的),每个电子的运动状态可以用波函数ψ来描述,这个ψ称为分子轨道,是有原子轨道线性组合而成的。与原子轨道类似,每一个分子轨道都有一相应的能量E和图像,而分子轨道中电子的排布也遵从原子轨道电子排布同样的原则(泡利不相容原理能量最低原理洪特规则(Hund's rules))。分子轨道理论能较好解释传统的共价键理论(价键理论(Valence bond theory)杂化轨道理论价层电子对互斥理论(Valence Shell Electron Pair Repulsion,简称VSEPR)等)不能解释的许多现象(比如液氧的顺磁性、氢分子离子的单电子键等)。[2]

5.在解释配合物结构的时候,将晶体场理论(Crystal field theory,CFT)分子轨道理论相结合,就得到了配位场理论(Ligand field theory,LFT)。(注:所以说配位场理论的提出不算“science revolution”?)

6.用量子力学的方法研究固体内部电子运动,得到了能带理论(Energy band theory)

7.总之,应用量子力学的规律和方法来研究化学问题,便得到了量子化学这门学科。

8.而量子化学恰恰是计算化学[3]的基础之一。

术语(term)的意义[4]

  1. Changes/Transition (from Ptolemaic to Copernican astronomy) were not simply corrections of individual mistakes embedded in the Ptolemaic system. They involved not only change in laws of nature but also changes in the criteria by which some terms in those laws attached to nature.
  2. One cannot get from the old to the new simply by an addition to what was already known(e.g. (传统意义的)波(wave)+(传统意义的)粒子(particle)≠波粒二象性(wave-particle duality)). Nor can one quite describe the new in the vocabulary of the old or vice versa(the old term and the new term attach to nature differently, such as the Ptolemaic term 'planet' and the Copernican term 'planet').
  3. So revolutions were accompanied by changes in the way in which terms like 'motion' or 'cell' attached to nature.
  4. In much of language learning these two sorts of knowledge-knowledge of words and knowledge of nature-are acquired together, not really two sorts of knowledge at all, but two faces of the single coinage that a language provides.
  5. Simultaneously, to permit the new behavior, one must change, or try to, laws of mechanics and of electromagnetic theory.
  6. A central change of model, metaphor, or analogy-a change in one's sense of what is similar to what, and of what is different , is very important.(分类的变化(在science revolution中)是非常重要的)
  7. The language of twentieth-century chemistry can be used to identify referents of the terms and expressions of eighteenth-century chemistry, at least to the extent that those terms and expressions actually refer.
  8. In learning Newtonian mechanics, the terms 'mass' and 'force' must be acquired together, and Newton's second law must play a role in their acquisition. One cannot, that is, learn 'mass' and 'force' independently and then empirically discover that force equals mass times acceleration.
  9. Interpretation is the process by which the use of those terms is discovered, and it has been much discussed recently under the rubric hermeneutics.
  10. Such texts (intended to teach them the language in which such texts are written and the way they are to be read) are also encountered by people who have already learned to read them, people for whom they are simply one more example of an already familiar type. These are the people to whom such texts will seem merely translations, or perhaps merely texts, for they have forgotten that they had to learn a special language before they could read them.(比如我在听一些量子力学的内容的时候就觉得几乎都是学过的内容,只不过是再现了一遍罢了。。。)

参考文献

[1] Wc.yooooo.us. 波粒二象性 - 维基百科,自由的百科全书. 2015. Available at: http://wc.yooooo.us/wiki/%E6%B3%A2%E7%B2%92%E4%BA%8C%E8%B1%A1%E6%80%A7#cite_note-33. Accessed September 28, 2015.

[2] Cao X, Song T, Wang X. 无机化学. 3rd ed. 北京: 高等教育出版社; 1994:49-63,166,167.

[3] 科学网. 为计算化学正名——从今年的诺贝尔化学奖谈起(1) - 杨奕的博文. 2013. Available at: http://blog.sciencenet.cn/blog-504338-732618.html. Accessed September 29, 2015.

[4] Kuhn T, Conant J, Haugeland J. The Road Since Structure. Chicago: University of Chicago Press; 2000.

第三周

标题

关键词

不二

正文

法律的简单认识

  1. 远古一直到现在,人类社会中一直存在需要解决的纠纷。为了减少在解决纠纷过程中使用武力的行为,人们开始逐渐制定法律并使用法律来解决纠纷——用一种文明的方式(法律)替代野蛮的、无序的方式(武力)。因此,法律是生活的一部分,是社会底层结构中的重要组成部分,是人类生存与发展的重要技术和工具之一,是人类文明的组织部分[1]。
  2. 霍姆斯认为,“我们所说的法律只意味着对法院实际将会做什么的预测,而不是那些毫无根据的东西”[2]。
  3. 法律进化与发展,包括法律知识的形成、传播与应用,体现了人们对世界认识的不断发展。
  4. 法律有不二的性质,即权利与义务并存,合理性与残酷性并存。
  5. 在熟人社会中,因为大家都是熟人,日常生活中经常来往且关系很近,抬头不见低头见。所以为了维持和谐的熟人关系(尽量减少法律残酷性对人际关系的负面影响),在熟人社会中经常是调解比较多而判决比较少,法律也就并没有得到充分的执行。
  6. 法学,研究社会协作中人类个体与人类群体行为的学科。[1]
  7. 人的意识影响人类个体与人类群体的行为

人的意识(想法)与电子的类比

人的意识 电子
个体的意识难以准确预测 根据不确定性原理,无法同时确定电子的位置与动量,所以电子的运动轨迹无法确定
然而对于某个特定的个体,我们可以判断或者估计他有某种意识的概率 然而对于单个的原子,我们可以通过求解薛定谔方程来得到它在空间某处出现的概率
使用这个概率,我们可以解决一些实际问题(比如估计他几乎不会做什么事情,估计他很可能会做什么事情,等等) 使用这个概率,我们可以解决一些实际问题(比如估计原子、分子、晶体材料中的电子几乎不可能出现在何处,估计电子很可能会出现在何处,等等)
相对于个体的意识,群体的意识可以通过统计的方法,从个体的意识


参考文献

1.超越学科的认知基础:法律模块_Lecture03.pptx, 帅天龙

2. Holmes O. The Path Of The Law. Waiheke Island: Floating Press; 2009.

第四周

标题

关键词

正文

参考文献

第五周

第六周

第七周

第八周

第九周

第十周

第十一周

第十二周

第十三周

第十四周

第十五周

最后修改于2015年10月12日 (星期一) 17:22