科学思维的八堂课

简单与复杂——简洁的解释未必是Z好的在日常生活中，事情往往不像我们希望的那么简单。化用爱因斯坦的话，我们应该使事情尽可能简单，但不能过于简单。尽管如此，“ 越简单越好”的观点似乎已经广为传播。如今我们可以看到一种“将论点简单化”的趋势，尤其是在伦理或政治问题讨论中。这种做法忽略了精妙和复杂的关系，将每件事都简化为“ Z小公约数”，把问题简化成表情包和推文，于是细微差别都消失了。当你试图理解这个混乱纷杂的世界时，将复杂问题简化成清晰而明确的观点是很有吸引力的。但你可能忘了，简化复杂性的方法不止一种，一切取决于你选择忽略哪些方面以及强调哪些方面。这意味着，从同一个复杂问题中可以提炼出两种或两种以上完全不同的观点，且每一种观点都被其支持者视为无可辩驳的真理。但是，就像许多科学知识一样，现实生活是琐碎而棘手的，在我们就某事下定决心之前，需要考虑各种因素和注意事项。他们总是说，简单点，不要用细节来蒙蔽我。然而令人惊讶的是，如果我们承认一个问题的复杂性并从不同的角度来研究它，它反倒会清晰起来，也容易理解。这一观点为物理学家们所熟知。我们说许多事物的性质是“取决于参考系”的。从行驶中的汽车的车窗扔出去一个球，当观察者的参考系不同时—例如在车内或在马路边，这个球的运动速度看起来就是不一样的。球速没有绝对值，所以当乘车人员和路边行人对球速给出不同的估计数值时，他们都是正确的，只要在自己的参考系中就没问题。有时，人们对某事的看法取决于视角和层次。一只蚂蚁所看到和体验到的世界与一个人、一只鹰或一头蓝鲸的世界截然不同。同样，宇航员在太空中对地球的观察与地面上他同伴对地球的观察也不同。总之，我们如何看待世界取决于自身的参考系，这使得我们更难发现世界到底是“ 怎样的”。事实上，许多科学家和哲学家都主张，要了解现实的真实面貌其实根本不可能，因为我们只能说我们是如何感知到了现实：一切都取决于大脑对感官信号的解释方式。但与此同时，外部世界确实是独立于我们的思维而存在的，我们应该尽量以一种不那么主观的方式去理解它，不要那么依赖我们的参考系。几年前，我在BBC（英国广播公司）制作的广播节目《科学生活》（The Life Scientific）中采访了英国物理学家彼得·希格斯（Peter Higgs），著名的“希格斯玻色子”就是以他的名字命名的。我问他能否在30 秒内解释什么是希格斯玻色子。他郑重其事地看着我，然后摇了摇头，我必须承认，当时他的表情中没有丝毫感到抱歉的意味。希格斯解释说，他倾注几十年时光后才理解了量子场论中希格斯机制的物理特性，人们凭什么期待如此复杂的主题可以被浓缩成一个简短片段？伟大的理查德·费曼（Richard Feynman）身上发生过一个相似的故事。20 世纪60 年代中期，他获得诺贝尔物理学奖后，有记者问他能否用一句话来解释自己获奖的研究成果。于是费曼做出了那个鼎鼎有名的回答：“见鬼！如果我能用几句话解释这是怎么回事，它就没资格得诺贝尔奖了!”对于不理解的事情，寻求Z简单的解释是人类天性使然。如果找到了简单的解释方式，我们就会紧紧抓住它不放手，因为它具有强大的心理吸引力，毕竟我们可能不愿耗费巨大精力去理解更复杂的解释。在这方面科学家没什么不同，即使是Z优秀的科学家也习惯如此。1915 年爱因斯坦建立了广义相对论，不久后，他将广义相对论方程应用于描述整个宇宙的演化。然而爱因斯坦发现，根据方程的计算，宇宙由于包含了所you物质的引力，所以正在自我坍缩。爱因斯坦知道宇宙似乎并没有在坍缩，他所能做的Z简单假设就是宇宙必须是稳定的。因此，他修改了自己的方程，选择了Z简单的数学“修正”方案：爱因斯坦引入了一个被称为宇宙常数的数字，这个数字抵消了方程中描述物质累积引力的部分，这样他的宇宙模型就变得稳定了。但没过多久，其他科学家就提出了不同解释：如果宇宙其实是不稳定的呢？如果它真的在变大，而引力根本无法导致它坍缩，只是减缓了它的膨胀过程呢？这一解释在20 世纪20 年代被天文学家埃德温·哈勃证实。爱因斯坦那时意识到，“修正”已经没有任何必要了，他抛弃了宇宙常数，并称这是他一生中Z大的错误。然而，现在我们发现科学家们又恢复了爱因斯坦的修正方案。1998 年，天文学家观察到宇宙不仅在膨胀，而且是在加速膨胀。有什么东西在抵消物质之间的引力，导致宇宙膨胀得更快。由于没有更好的名字，我们把这种东西称作“暗能量”。这个例子很好地说明了随着新证据和新知识的积累，我们对一些现象的科学理解会发生变化。事实是，基于一个世纪前能获得的证据，爱因斯坦选择了Z简单的修正方案。但他选择这个方案的理由是错的，他假设宇宙是静态的，既没有膨胀也没有坍缩。如今，宇宙常数似乎已成为我们对宇宙的描述中一个不可或缺的要素，但其原因比爱因斯坦当年所能认知到的更为复杂，而这个故事还没有进入尾声，因为直到现在我们依然不理解暗能量。因此，科学家们会努力使自己不被奥卡姆剃刀原则引诱。Z简单的解释不一定是正确的，我们可以很好地将这一经验延伸到日常生活中。如今是一个充斥着各种言论、口号、即时资讯以及新闻信息的时代，正因如此，人们很容易为自己的观点找到依据，所以越发固执己见，不愿妥协。社会意识形态正变得越来越两极分化，那些需要公开辩论和深思熟虑分析的复杂问题被简化为非黑即白。模糊地带都消失了，只留下两种彼此对立的观点，每一边的支持者都坚信自己才是对的。事实上，任何人如果敢强调该问题远比二选一要复杂得多，就会发现自己受到了对立双方的同时攻击—如果你不是百分之百支持我，那么你就是反对我。如果我们把科学方法的特点—谨慎审查和交叉检验—应用到我们非常关注的政治和社会问题上，会怎么样呢？当爱因斯坦发现宇宙的运行并不像他想象的那样简单时，他承认了自己的错误。就像科学一样，日常生活并不总是简单的，也正如科普作家本·高达克尔（Ben Goldacre）的畅销书的书名所说：我想你会发现事情比那要复杂一些。我们想用简单方法解决问题，可这并不意味着它们就是Z好的方法，甚至不意味着存在什么所谓的简单方法，简单的论证并不总是理解复杂问题的正确方式。我们常听人说，某某事一定是真的，因为它显而易见，它理所当然，或者是常识。但科学家们受到的训练是：对自然现象Z简单易懂，甚至Z显而易见的解释，并不一定是正确的。这里再次引用爱因斯坦的名言，我们所谓的常识不过是早年积累的偏见。我们对某事有一个简单的解释，于是认为它是真的，这可不是可靠的做事方式。在对一个问题做出决定之前，我们Z好从爱因斯坦那里吸取教训。为了避免严重的错误，先暂时将你的假设丢在一旁，多投入一点精力进行探索。好吧，爱因斯坦不可能预测到暗能量的存在，因为对暗能量的探测必须依赖功能足够强大的天文望远镜，这种仪器能捕捉到宇宙边缘的图景。但通常情况下，世界的真相就在那里等着我们去发现—在这一过程中我们所需要付出的努力比寻找暗能量要少得多。如果你准备深入探索，就会得到回报。不仅你对世界的认知会变得更加丰富，你的人生观也会更加充实。