科学的本质

最近写了几篇从科学的角度研究分析人文社会的文章。 发出来了后也有一些评论和讨论。 讨论过程中感觉到大多数争论都掉在语言的陷井里,其实是讨论双方对同一个名词的理解不同。也有一些是逻辑的混乱, 混淆了关联和因果, 甚至把没有逻辑关系的事并列在一起说。 

为此感觉有必要理清思路,澄清事实,说一说科学思维方法。 正确的思维方法,代表人的认知能力。个人的学习和进步, 除了积累知识, 训练潜意识网络,最重要的还是认知能力的提升。 可以不夸张的说, 认知能力,代表着一个人的层次和水平。 

那么认知能力怎么分层呢。 我比较喜欢的还是三层说法:首先是感观层次, 通过感观感受去直觉体验, 大约相当于在利用动物本能,也就是感知。在这一层习得的是技能。形成的是感性认识。也叫快思考。

在此之上第二层是理性认识。通过归纳总结来认识世界; 通过语言和概念来描述世界;再通过数学和逻辑建立概念之间的联系。概念和概念之上的逻辑数学整合在一起叫做理论 。可以用来泛化指导实践。这一层次通过抽象归纳获取对不同领域事物的特定规律的认知。我们管这一层叫术。 也叫慢思考。

三层里的最高一层又回到了感性认识。其实不是感性认识, 是因为我们面对的世界事实上是复杂系统。而对复杂系统,虽然能够归纳抽象出各种规律, 但是抽象过程中丢掉了太多的要素。以至于这些总结出来的规律往往不能在实践中运用。甚至可以说是没什么用处。那怎么办?我们利用自己的大脑, 目前最高效处理复杂系统的计算机,利用潜意识计算来应对复杂系统。 因为复杂系统还是有可以总结出来的规律。加上潜意识计算就可以应对看似不同的各种现象。我们管这个叫道。悟了道就可以通达, 就可以应对一切复杂。 

道的境界利用的是潜意识计算,跟第一层感知计算利用的大脑部位相同,很容易被混淆。 有人描述技,术,道,这三层, 就是所谓:看山是山,看山不是山, 看山还是山。 玄之又玄,众妙之门。

科学主要是理性认识,是第二层。其实之前写过科学是什么。为什么我又想起来再写一篇, 是我认为我现在认为三层模型是因为科学困于复杂系统, 没有办法的办法。如果我们可用的算力或者说人工智能超过了大脑的潜意识计算,我们就能真正的借助外物,比如说量子计算机来破解复杂系统。 那么实际上就不需要甚至可以超越第三层。当然这些目前都只是痴人说梦,信不信由你! 

回到复杂系统, 什么是复杂? 世间万物大约处在三种状态:规律事物,复杂事物,和随机事物。

规律事物,也就是重复, 可以是空间个体的重复, 比如所有苹果树上的果实都叫苹果, 也可以是时间上的重复, 我们叫周期。 有了周期和重复,我们就可以进行信息压缩, 通过很少的信息, 来代表这些事物。 语言和概念就是一种信息压缩。压缩分为无损(相对的)压缩和有损压缩。压缩主要是有损的,因此要格外小心。语言和概念经常是模糊的。这个后面再说。总之这一类事物科学研究最喜欢。 

复杂, 按目前的理解,复杂有两个来源,一个是量子效应引入的随机性。 怎么理解量子随机性又是一个大坑,不展开。 更重要是没有简单重复,导致描述多个个体的状态空间信息爆炸, 无法压缩。 不能压缩,也就无法表示,更无法计算。当然就难以形成有效的理论。 不过目前也不是全无手段, 我们可以分层抽象, 通过规范化重整只关注某些属性。 可以勉为其难,大而化之。分层为了处理复杂系统中的涌现现象。 总之,复杂科学至今没有驯服复杂这个怪兽。我们的各种预测,泛化常常失灵。 以至于被懂得道的人用潜意识计算碾压。 个人相信这是我们的现有工具算力不足导致的。 潜意识计算并没有那么神奇, 类似于 GPT-3这样的简单粗暴模型,也能弄出点像样的东西,就是因为算力大了。一力降十会!

最后说下随机。真正的完全随机,是一团乱麻,熵最大。看似混乱,但其实信息量等于没有, 可以不理会。 应对起来反倒很简单。大家最常遇到的随机就是噪声。我们都知道噪声可以被相对容易的处理, 不会造成太大的麻烦。 

总结一下人的思维过程, 面对现实世界, 我们首先建立感性认识, 然后进行归纳和抽象, 形成语言描述和概念体系。 此后在语言和概念的基础上展开逻辑推导和数学计算。形成理论或者说是理性认识。最后再运用理论应对世界, 通过运用过程检验理论,进行理论修正。 我们从小就念叨:从实践中来,到实践中去。其实这个就是自然辩证法。 

请注意,可能本号读者都熟悉科学证伪理论。就是通过证伪性来判定是不是科学。 其实证伪理论现在在科学哲学界已经基本过时了。因为所谓证伪,波普尔是从逻辑上推导的, 证伪也只是证伪逻辑,忽略了证伪概念。 概念的不严谨同样可以导致实验失败。碰到实验失败,我们如何判断是概念的问题还是逻辑的问题?这是证伪主义的盲点。 同样,如果实验手段不够,比如要验证超弦理论,目前已知需要人类技术手段永远无法达到的能量。 那么超弦理论是不是就不是科学?

上面这段话的逻辑可能不太好理解。我们举个简单的哲学例子, 就是所谓黑天鹅悖论,先贤们想用这个例子证明归纳法不成立。 就是你在没看到黑天鹅之前,见到所有的天鹅是白的。 就归纳出了天鹅是白的这个理论, 结果看到一只黑天鹅,这个理论就破产了。你又不能预期会不会有黑天鹅出现,那所有的命题或者说归纳法得到的逻辑结论都不靠谱。 沿着这个思路下去就是怀疑主义,导致了虚无。

这实际上就是概念的陷井!因为天鹅是对应的某种动物实体的抽象,这个抽象过程中丢掉了大量的信息。假设来了一只黑天鹅, 我们可以修正这个天鹅的概念, 加入天鹅是白的这个属性, 把黑天鹅另起一类,不管它叫天鹅。 就不破坏原有的逻辑和结论了。 这就是个语言圈套而已。 

文科或者社会科学,主要依赖建立概念和语言描述。又因为概念本身的定义,和语言描述的模糊性。导致了大量的语言和逻辑陷进。多少人掉在陷阱里,折腾几乎没有什么价值的东西。 

我们说真正强大的是概念之上的逻辑推导或者数学结构,研究事物的结构关系,才会有更进一步的理解。 可以进行信息压缩,可以提升处理的效率。这才是真正的科学进步。 

二十世纪初, 现代数学认识到古典数学里面存在着大量的概念不规范性和模糊性。于是从头开始用集合和集合论基础上的严谨概念来重新描述一遍数学,搭建了现代数学大厦,这是历史的进步。 搞科学哲学的人也认识到了这一点。他们提出了现代本体论。认为单一的概念语词对信息抽象压缩的太厉害,经常导致歪曲误解。我们需要把概念语词放在一个语境下看,才不会发生歧义。

实际上,所有的概念语言最终构成了一个层次网络。一张大网形成的整体才可以用来规范化表述知识,消除歧义。 那么判定科学也就不再需要证伪主义, 这是局部现象,不代表全部, 我们需要的是科学共同体。

文章的最后, 再次提醒大家,小心语言的陷井, 类似于白马非马,佛家因明学之类的东西。这可以当做是思维的体操,某种精神娱乐方式,不可陷入太深。 作者本人曾经长期陷入其中,好不容易才出坑。 

以上,谢谢观赏!