《一堂物理課，了解貧富差距的根源》

「你覺得，為什麼會有貧富差距？」

「仔細想想你的答案，
真的是貧富差距的原因嗎？
還是只是貧富差距『擴大』的原因？」

這兩個問題，
是我在「物理」課上，向學生提出的。

「呃⋯物理和貧富差距有什麼關係？」

別急，繼續往下看就知道了。

最近，我設計了一堂課，
這堂課涵蓋物理學、經濟學和哲學。
最初的靈感，
來自於清大林秀豪教授的一場演講。

我希望藉由這堂課，
帶學生體驗一場，
「科學與人文的思辨之旅」。

整個課程共分成兩個部分：

第一部分，討論「事實」。
從物理的角度，用科學方法，
來探討貧富差距的根源

第二部分，討論「價值」。
從政治哲學的角度，
討論財富分配的問題。

以下是課程內容，還有簡單的流程分享，
文長慎入。

——————Part1——————

課程一開始，
我先讓學生分組討論三個問題。

問題1：
你覺得，為什麼會有貧富差距？

學生討論出的答案有：
「努力程度不同」、
「對金錢渴望不同」、
「家庭背景不同」、
「資本家邪惡、貪婪」、
「有錢人能用複利加速賺錢」、
「國家稅制不公」⋯等。

問題2：
請重新檢視你的答案，
是貧富差距的原因，
還是貧富差距「擴大」的原因。
若只能從中挑選一個，你認為
造成貧富差距的「核心原因」是什麼？

看到第二個問題時，
學生就會「意識」到，
一開始討論出的許多答案，
其實，並不是造成貧富差距原因，
而是貧富差距擴大的原因。

這時，才會開始走向較為「深度」的討論，
從發散到收斂，
慢慢提煉出一個，
他們所認為的核心原因。

當然，這個答案離真實的原因，
可能還相差甚遠，
所以，我們需要第三個問題。

問題3：
想像在一個國家裡，
一開始所有人的財富都相同，
假設都是 5 萬元。

財富的轉移完全透過「猜拳」決定。
猜贏的一方，總資產加 1萬；
輸的一方，總資產減 1 萬。
（資產不得扣至負值）

國民彼此間不斷交換猜拳，
若干時間後，
如果把財富當成橫軸，
對應人數當成縱軸，
你覺得，這個國家的財富分布圖，
會長成什麼樣子？

大部分組別給出的答案，
都是「常態分佈」。

接著，我讓學生直接進行遊戲，
驗證想法是否正確。

「剪刀、石頭、布！」
「喔耶！！」「不！！」

霎時間，教室裡猜拳聲、歡呼聲、
哀嚎聲，此起彼落。

遊戲結束後，
我立刻統計每位同學最後剩餘的資產，
當場用Excel畫出來，
呈現在投影幕上。

當然，以統計的角度來說，
想看到有意義的統計結果，
樣本數就必須夠龐大。
一個不到40個人的班，
可能不容易看出有意義的統計結果。

所以，我額外用程式，
模擬了1000個人猜拳的結果（照片3）。

「你們看到了什麼？」我問孩子。

反應比較快的孩子馬上說：
「貧富差距。」

接著，我再將現實世界的財富分布圖呈現出來（照片4）。

「這是美國的財富分布圖。」
我停頓了一下。

兩張圖放在一起對比，
「遊戲」和「真實世界」的財富分布，
竟出現了高度的相似（照片5）。

學生驚呼連連。

再來，這兩張圖，
都有一條「指數遞減」的曲線，
這條曲線是什麼？

它就是大名鼎鼎的「波茲曼分布」曲線。
它是由物理的理論模型——「氣體動力論」，
所計算出來的結果。

「什麼是氣體動力論模型？」

簡單來說，
物理學家認為，
氣體是由一顆顆，
極大量的原子或分子所組成，
它們不斷的運動，進行碰撞。

每一次的撞擊，
都會有原子失去部分的能量，
有原子獲得對方的能量，
但整個過程，
總能量依然是守恆不變的。

對應到猜拳遊戲，
學生，就是氣體原子；
錢，是能量；
猜拳，是碰撞；
整個國家的財富總值不變，
相當於，整個系統的總能量守恆。

物理可以從「理論」上，
算出平衡時，
所有氣體原子的「能量分布」，
就是圖中的指數曲線
——波茲曼分布（照片6）。

所以，不只是猜拳遊戲，
連物理的氣體模型所給出的結果，
竟然都和真實世界的財富分布
——如出一徹。

「在猜拳遊戲和氣體模型中，
有家庭背景、教育程度的不同嗎？」我問。

「沒有。」學生答。

「有邪惡、貪婪的資本家嗎？」

「沒有。」

「有錢滾錢、複利的優勢嗎？」

「沒有⋯」

這就是科學解決問題的方法：

建立模型、設計實驗，
控制好變因，
將不重要的變因，
一層、一層地抽掉，
剩下能夠對結果造成顯著影響的，
才是真正「重要」的變因，
也就是「核心原因」。

「所以，
拿掉了你們方才討論的這些原因後，
都還是有貧富差距的現象，
表示，這些原因很可能都⋯」我問道。

「不重要！」學生異口同聲的回答。

「至少，他們不是核心原因，
只是貧富差距『擴大』的原因。」
我補充道。

若再往下想一層，
你還會驚訝的發現，
氣體模型拿掉了「個體差異」、
甚至也拿掉了「人的意識」，
竟然也得出和現實世界相同的結果。

所以，個體上的差異——
智商、努力、價值觀⋯等因素，
只是決定，
個人位於財富分布的什麼位置，
但並不是貧富差距的核心原因。

「所以，貧富差距根源，到底是什麼？」

學生各個眉頭深鎖，陷入沈默。

幾分鐘的討論後，
有些小組也順利觸及到核心了。

貧富差距的根源，
物理學家給出的答案是——
「自由競爭（市場）」。
(感謝網友補充，
這結論有一派經濟學家並不認同。)

前面所提的波茲曼分布曲線，
就是物理預測，
在「自由競爭」下的財富分布結果。

越接近該曲線，
就表示該國政府介入越少，
競爭越接近自由市場，
或說，純粹的資本主義。

所以你會發現，
美國的財富分布結果，
非常接近該條曲線，
但在財富下層的人數少了些，
代表美國實際上，
還是有政府介入，實施社會福利。

有興趣的朋友，
不妨找找北歐國家的財富分布圖，
來比較一下。

這個部分可以讓學生稍稍體會到，
物理學家「嘗試」將物理對世界的解釋，
推展到什麼程度，
不只自然現象，
連社會現象都試圖參一腳。

——————Part2 ——————

如果課程只到這，
那就只是一門科學課。

108課綱強調素養、強調跨領域教學 。

你說，「不是已經跨了物理和經濟學了嗎？」

「No～還不夠！我還要再加一點
——哲學。」

科學討論「事實」，哲學討論「價值」。

課程的前半段，
學生理解了貧富差距的「根源」，
這是「事實層面」。

課程的後半段，
我希望學生思考，
財富應該「如何分配」，
這是「價值層面」。

科學告訴我們，
世界「是」怎樣；
但不會告訴我們，
世界「應該是」怎樣。

要討論「應該是」怎樣的問題，
我們需要哲學思辨。

關於財富如何分配，
在政治哲學上，
位於光譜兩端的是兩種分配正義觀：
「自由主義」和「社會主義」。

自由主義追求「自由分配」，
認為政府不應介入市場，
只需要做到保障個人財產權不被侵犯，
就算合乎正義。

社會主義則追求「重新分配」，
認為政府應該強力介入市場，
利用國家的力量，
進行財產重新分配，
才算合乎正義。

光譜上不同位置，
所對應到的經濟體制分別是：
「資本主義」、「共產主義」，
和介於其中的「社會民主主義」。

不同的分配方式，
沒有對錯，
只是價值選擇。

我借用了羅爾斯在《正義論》中，
所提出的「無知之幕」的概念，
設計了四個問題，
希望學生體會到，
「立場，是如何影響價值觀」。

問題1：
如果你有「預知未來」的能力，預見了在財富自由分配的制度下，你將位於何種階層。以下兩種情況，你會希望國家實施何種財富分配的方式？
（1）你位於財富分布的「上層」
（2）你位於財富分布的「下層」

問題2：
假設你完全不曉得，自己到底會落於社會財富分布的什麼位置，你會希望國家實施何種財富分配的方式？為什麼？

問題3：
如果你是「國家領導人」，你會讓整個國家，走向何種分配制度？為什麼？

問題4：
上面三個問題，你的答案是否相同？如果不同，那麼你認為，從誰的立場出發，才符合「正義」？為什麼？

看著學生伏案沈思的樣子，
我想，我應該成功的在孩子心中，
種下了思辨種子吧！

科學，給人理性的腦，
人文，給人溫暖的心。

希望這場，
科學與人文的思辨之旅，
能讓學生看見，
有別於以往的課程風景，
願他們都能夠成為——
有「溫度」的理工人。

—————————————
感謝以下幾位老師和朋友：
林秀豪教授，讓我認識了這個研究；
江毅中老師，在哲學專業上給予建議；
洪鼎堯老師，在社會科學專業上給予建議；
Dong Qi Fong，在程式技術給予支援。

教學資源分享：
簡報：https://reurl.cc/Z7eYYV
學習單：https://reurl.cc/2gY55a

參考資料：
［1］A. Drågulescu, V.M. Yakovenko. Statistical mechanics of money. Eur. Phys. J. B 17, 723 – 729 (2000).
［2］無法逃脫的經濟賭場。科學人，217期03月號。檢自：https://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?id=4666

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Python基礎程式語言應用證照班第4次上課

01_重點回顧與猜數字遊戲優化
02_猜數字改為只能猜三次的兩種方法
03_練習題MonthCAI與串列型態
04_練習題猜拳小遊戲程式說明
05_證照考試說明與建立無回傳值的函式
06_改為有回傳值的函式與證照102題
07_證照102題解答

完整教學
http://goo.gl/aQTMFS

吳老師教學論壇
http://www.tqc.idv.tw/

教學論壇(之後課程會放論壇上課學員請自行加入)：
https://groups.google.com/g/tcfst_python_2021_2

證照基礎程式語言 (Python 3)證照
Python 第1類：基本程式設計
技能內容：變數與常數、指定敘述、標準輸入輸出、運算式、算術運算子、數學函式的應用、格式化的輸出Python 第2類：選擇敘述
技能內容：if、if...else、if…elifPython 第3類：迴圈敘述
技能內容：while、for…inPython 第4類：進階控制流程
技能內容：常用的控制結構、條件判斷、迴圈Python 第5類：函式(Function)
技能內容：函式使用、傳遞參數、回傳資料、內建函式、區域變數與全域變數

上課用書：
Python 3.x 程式語言特訓教材（第二版）
作者： 蔡明志, 財團法人中華民國電腦技能基金會
出版社：全華
出版日期：2018/12/20
定價：490元

吳老師 110/8/24

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Python基礎程式語言應用證照班第4次上課

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02_猜數字改為只能猜三次的兩種方法
03_練習題MonthCAI與串列型態
04_練習題猜拳小遊戲程式說明
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06_改為有回傳值的函式與證照102題
07_證照102題解答

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