概要:
2013年,崔永元和方舟子,就转基因食品问题,在网上公开争辩,崔说有害,方说无害;2016年,国际绿色和平组织表示,转基因食品会造成基因污染,但随后,110位诺贝尔奖得主联合署名,支持转基因食品。你,相信谁?
国际癌症研究总署一项针对十三个国家的研究表明,经常使用手机的人,得癌症的概率,比不用手机的人高40%;但另一项实验研究表明,手机辐射并没有损害健康,还可以减少记忆损失,避免老年痴呆;国际卫生组织的官方报告称,“没有证据显示手机对健康有害”。你,相信谁?
很多心理学家认为,良好的父母关系,对孩子的成长非常重要,离婚甚至会毁掉孩子的性格。但科学家综合分析了67项关于离婚对孩子影响的研究,结论是,离婚对孩子的心理和行为影响很小,在排除因贫困离婚的因素后,影响就更小了。你,相信谁?
我们每天都在接收大量知识——学校、读书、媒体、朋友、专家...但可能很少去在意一些看上去无关紧要,但细思极恐的问题:
在这个世界上,
我们都知道些什么?
我们又凭什么相信?
知识都是哪儿来的?
知识都是从哪儿来的?
请看几句话:
“红糖补血”;
“枇杷止咳”;
“猪肝补铁”;
“日心说”。
知识大部分是听说的、学来的。我们的问题是,这些知识的源头是什么?
先说结论:
“红糖补血”源于想象;
“枇杷止咳”源于经验总结;
“猪肝补铁”源于科学研究;
“日心说”源于想象。
红糖并不能补血。这个说法,是中国古代的朴素猜想:都是红色,吃啥补啥。在现代医学诞生前,世界各地都有类似的朴素想象。
(但你依然应该在女朋友痛经时,在床边端上一碗红糖水,握着她的手,和她聊聊星座,闭嘴不提这篇文章中任何一个字。)
枇杷确实能够止咳,是人们在生活中的经验观察所得。但古人无法得知,之所以能够止咳,不是因为枇杷,而是因为糖。糖流过咽喉,能促进咽喉部生成一层保护膜,避免了神经被病菌刺激。所以,冰糖炖梨也可以止咳,枇杷止咳糖浆确实有效。那棒棒糖可以吗?答案是,棒棒糖效果更好,因为棒棒糖会持续释放糖流经咽喉。只是万一为了止咳,孩子吃棒棒糖上瘾,对牙齿又不好了。
100克猪肝约含铁22-31毫克,吸收率22%左右,是很好的日常补铁食物。得出这个结论需要的基础有:一、知道人体(血红蛋白)需要铁;二、测量食材含铁量,以及人体吸收量。古人很难想象人体需要铁,中医在吸收现代医学结论之前,对猪肝的描述是“主明目”。同时,铁含量和吸收率的数据,也是科学工具测得。这个看似日常饮食健康的小知识,其实是一个相当有现代科学味道的成果。
我们都知道,日心说推翻了地心说。地心说的理论中,地球是中心,日月星辰在各种不同位置和大小的球壳上运动,球壳被叫做“本轮”,当然不是只有一个本轮,亚里士多德的计算中有56个,后来发现还不够精确,增加到80多个。
(葡萄牙宇宙学家和制图师巴尔托洛梅乌·维利乌于1568年绘制的地心说宇宙模型,收藏于法国国家图书馆。)
这种天空中套了80多个壳的理论今天听起来很荒唐,很难和日心说pk。但1543年哥白尼临终前出版的《天体运行论》中,日心说的计算,远远不如地心说的精准,因为他错误的认为行星轨道是正圆。
直到1609年伽利略用自己做的望远镜,看见了日月星辰,再由开普勒将圆形轨道调整为椭圆轨道,日心说才渐渐站住了脚。
(图:哥白尼的《天体运行论》)
知识来源如此复杂,于是我们面临的问题是:
我们能相信谁?想象就一定不可信吗?为什么科学进步还会依赖想象?科学研究就一定可信吗?
对这些问题,从朴素的思辨,到科学哲学不断迭代,人类探索了很久。
我们凭什么相信?
LV1 想象和经验:小木屋
2000多年前,东西方各自开始相信,世界是由拥有超自然力量的神在控制着,由此诞生了各种宗教,部分延续至今。这样的知识来源于人的想象。
(《上帝审判亚当》,威廉布雷克,1795)
人们在生活中观察到,太阳东升西落,四季交替循环,种子会在春天发芽,女人初潮后可以生育。这样的知识让人们可以适应生活。它们被不断积累和传播,但归根结底,来自于经验。
把知识比喻成房屋建设,这个阶段,人类的知识就像一间小木屋,搭建起来很快,但不够坚实,无法搭的更高,也很容易被摧毁。
LV2 证实:砖瓦
人们靠着想象和经验,生活了几千年。直到伽利略拿起了望远镜,投下了铁球。人们才拥有了一种今天看来很普通,但当年是石破天惊的知识来源:观测和实验。
(史蒂芬·霍金说,“自然科学的诞生要归功于伽利略。”)
想让我相信你?很简单,三个字:证实它。
从此,什么知识更可信,多了一个标准,也有了一个靠谱的研究思路。
这样简单的三个字,至今也能帮你识别出生活中遇到的大部分错误说法:你只需考察一下,它是否有证据支持,如果完全没有,大可不必相信。
实证思想开启了科学时代。数学和逻辑因为其严谨和普适性,在知识研究中越来越被广泛使用,一个学科数学化的的程度,作为其成熟度的标准,由此而来。
这样就够了吗?如果一个知识经过了证实,就可以相信吗?人们很快发现了一个巨大的逻辑漏洞:证实多少次才能相信这是对的呢?
比如,为了验证“所有天鹅都是白的”这个结论,假设我们充分调查了欧洲大陆上每一只天鹅,发现都是白色的,最后却在澳大利亚发现了黑色的天鹅。
(白天鹅:我去,还真有黑的。)
这个漏洞是相当大的,如果把知识比喻成房子,实证得来的知识已经像砖瓦一样坚硬,还能不断添砖加瓦。但这个漏洞就像一个屋子少了整个屋顶。
自然科学家们最先意识到了这个问题。
LV3 可证伪性:差不多完整的房屋
(拍摄于1882年,3岁时的爱因斯坦)
1919年,全日食的光线的弯曲,首次验证了爱因斯坦的相对论。英国哲学家波普尔受到了启发。他发现,科学家们不断的主动预测和实验,并不是为了证实,而是不带观点的检验:
如果结果符合理论预测,那就暂且可信,如果不符合,那就是错的。
(左:1919年5月29日,英国天体物理学家亚瑟·爱丁顿在普林西比岛拍摄的日全食;右:2019年,人类第一张黑洞的照片。恰好100年。)
这就是今天大名鼎鼎的“可证伪性”,当时科学家们对此日用而不知,直到波普尔总结提出,可证伪性才成为了自然科学界的通用标准。
自此,知识的可靠性标准往前进了一大步,有可以被质疑的方法才是可靠的。这也成了科学结论甩开非科学结论的重要分水岭。
简单来说,证实它,是开创性思维;可证伪,是批判性思维。今天,如果一个人拥有这两种知识观和思维方式,大概率来说,他会拥有一个坚实的世界观和方法论,对各种事物都能有自己的观点和检验标准。甚至很多人会拿起可证伪作为武器,去打击各种知识,如星座学说,弗洛伊德理论等。
(西格蒙德·弗洛伊德)
此时,知识的小屋,已经基本建成,很坚固了,但很快人们发现,它依然存在重大缺陷。
第一个缺陷,被证伪的,不一定是错的。
论断可能令人吃惊,但事实不断证明。
哥白尼刚提出日心说时,先不提计算不准的问题。他的理论中,地球是自转的,当时的人们问了一个问题:如果地球在转,为什么向上抛一个石头,还能落回原地呢?它应该落在转动方向的后面啊。
这种质疑在当时是极其可靠的,哥白尼自己也无法解释,只能用“物质的泥土性质就是这样”这样的新假说来自圆其说。
按照证伪的观念,日心说就应该说再见了,你可能会说,不是啊,是证伪的过程出错了。是的,这个例子,接受过现代教育的你比较容易看出来,但问题就是,你如何能确定每次证伪的过程是对的呢?
答案是,不能。
再举一个例子。
19世纪,人们讨论光是什么。
牛顿说光是粒子,但接着,“双缝干涉实验”,证明光是一种波。
(波通过双缝形成干涉条纹)
因为人们认为,只有波才能这样运动,粒子不能——打个夸张且粗糙的比方,你一脚足球射门,能想象球在奔向球门的同时,还在高频率,大幅度的上下晃动吗?
但后来的发现令人大跌眼镜:大如蛋白质分子的物质粒子也可以像波一样运动。
今天我们知道,光具有“波粒二象性”。当时,谁也没有犯错,但还是错了。
证伪过程中,用到的证据、基础共识、逻辑判断的采信,都不可避免的都带有主观成分。
但我们的世界,依然有足够坚实的知识大厦,它不仅仅依靠证实和证伪建立。我们可以先相信,地球就是自转的,其他问题再解决。
这也是可证伪理论的第二个致命缺陷:
如果完全按照证伪即抛弃的思想的标准,知识就几乎无法研究和进步。
牛顿力学已经被相对论更新,但它指导下的现代工程依然建设了国家和城市;
现有天文学无法解释为什么宇宙在加速膨胀,但我们依然在学习和使用;
相比自然科学,更困难的是社会科学们,其研究本身大都不可证伪。
比如历史学对朝代更替的解释,这只能发生一次;心理学的实验结果,也很难完全重复验证;经济学更是如此,注重国家调控的凯恩斯,和注重自由市场的哈耶克态度相左,这些知识都要被抛弃吗?
LV4 范式和结构观:别求完美,先住上房子也很重要
现在,人们对知识的认识进入了一个尴尬的境地。一方面,各种知识不断积累、进步,实实在在的改善了人们的生活,推动着社会的发展;另一方面,这些知识到底该如何采信和对待,人们又很困惑。这种矛盾也关乎着人们该如何去建设知识大厦。
人们迫切需要一个指导。
1947年,哈佛大学25岁的天才物理学博士,托马斯·库恩,在写毕业论文期间,被邀请向一群社会科学家介绍物理学的发展。他停下论文,开始研读亚里士多德的《物理学》。
这是一个很不寻常的事情,物理学经过了伽利略、牛顿、爱因斯坦之后,几乎没有物理学家还会去仔细研究公元前2300年的物理知识,错误太多,几乎没有价值。
这位17岁就上哈佛大学的天才起初也这么想。但他没有放弃,完整研读了亚里士多德、伽利略直到牛顿的所有知识进步细节。突然获得了一个惊人的洞见:
人类的知识并不是持续发展的。而是在一个时期内,先共同遵循一整套信仰、价值、世界观和方法论,搭建起一个知识体系。在这个体系内,不断的修改,添加。直到有一天,这个体系已经无法容下新的知识了,大家就会推倒以前的体系,用新知识建立一个新的体系。这个体系框架,被库恩称为“范式”。
(托马斯·库恩)
每一次科学革命,不是修改了知识,而是换了范式;不仅仅是知识的进步,还有整个世界观和方法论的革命。这个过程发生过很多次,未来还会再次发生。
所以,我们判断一个知识是否科学可信,可以看它是不是在当时的主流“范式”当中。如果在,我们大可先相信,如果不在,虽然不一定错误,但还是优先研究范式内的比较靠谱。
这就解决了证实和证伪性的缺陷:一个新的研究者,无需去盯着现有知识的缺陷,先在范式内学习即可。
后来,波普尔的一个学生,拉卡托斯,在此基础上提出了“科学研究纲领”的概念;社会科学也提出了一个类似的概念,“解释性框架”,认为对同一个社会科学命题可以有多个解释框架并存。
学者们可以在这些框架结构中,用共同的语言去理解沟通,不断取得共识,如果发现了错误,也可以共同修正。
这种对知识的思想可以被概括为“结构科学观”。
我们好像已经住上了值得信赖的知识大厦,至此就可以高枕无忧了吗?并不是!
范式和结构科学观解决了知识的接纳问题,但这也引发了新的问题,核心范式太重要了,知识可以被质疑,但范式不容质疑。这让科学家们很难接受新的范式。库恩自己也说过,
要想让科学家抛弃旧的范式,去相信一个新的范式,就好像是让原来信基督教的人去改信伊斯兰教一样,太困难了。
所以,用范式指导的科学大厦,小装修没问题,想要百尺竿头更进一步,范式就是最大的阻力。
波普尔的另一位学生,费耶阿本德,发现了这个问题。他写过两本书,书名直接表明观点:《反对方法》、《告别理性》。他反对科学主义,提倡“认识论无政府主义”,认为研究的方法论知识只是在束缚科学家。因为他发现,真正重大的科学突破,根本没有遵循任何方法,而是直觉、非理性和想象力在推动,是在所谓的范式、结构和方法之外的进步。
费耶阿本德这位大神的观点,即便科学界也很难接受。但事实站在了他这一边:如果方法论是有效的,为什么今天还会遇到研究瓶颈无法突破?为何真实的突破,几乎都来自于灵感、意外或运气?
大陆漂移说是魏格纳在住院期间盯着地图突发奇想而来;
弗莱明忘记清洗实验设备就去休假,回来发现了青霉素;
爱迪生说,“天才,百分之一是灵感,百分之九十九是汗水.但那百分之一的灵感是最重要的,甚至比那百分之九十九的汗水都要重要。”;
爱因斯坦说,“在研究中我相信直觉和灵感。”。
今天,科学家群体内,大部分也都认可,那些除了方法、博学、勤奋以外,“运气”实在太重要。只是他们不能为运气找到方法。
因此,费耶阿本德认为,没有人知道知识突破的方法,也许根本就没有方法。要允许科学家自由选择,要同时相信理性和非理性,尤其是非理性,想象和出格,才能创新。
至此,我们似乎又被打回了原点:红糖补血和风雨雷神,这样的想象又回来了?
LV5 贝叶斯主义:我能算出,一个房子有多可靠
本文之所以没有将费耶阿本德的理论,列为一个独立阶段,是因为,他虽然找到了大厦建设方案的问题,却没有提出更好的解决方案,他的态度就两个字:随便。
但他留下了一个好问题:如果说,从想象、经验,直到范式内得出的可靠研究结论,都不该被直接抛弃,那他们有高低之分吗?我们又如何衡量呢?
这时候,一个新的理论几乎完美的解决了这个问题。因为其主要的思想和数学工具都源于贝叶斯定理,所以被称为贝叶斯主义。
(托马斯·贝叶斯,18世纪英国神学家、数学家、数理统计学家和哲学家,概率论理论创始人)
我们小学都做过这样一道题:
已知袋子里有2个红球,3个黄球,球的其他性质相同,问:闭眼拿一个,是红球的概率是多少?
是的很简单,40%。
可真实世界给我们出的题大都是这样的:
不知袋子里有什么,从袋子里拿出了200颗红球,300颗黄球,50颗黑球,3颗子弹,8块巧克力,据说很久以前还有人拿出了一滴眼泪,问:下一个会拿到什么?
(简单提一下,贝叶斯主义的概率,不是指重复事件发生的频率,比如不断抛硬币正面朝上的次数占比;这里的概率是指,事件预测的可信程度,比如,“下一次抛硬币正面会朝上”,这个预测结论准确的可信把握是50%。)
老科学家老李认为,这可能是一个随机概率问题。因为原来拿出最多的是黄球,所以下一个会拿到黄球。经过一系列运算,他对此有42%的把握。
大家也暂时没有提出异议。
继续拿东西,结果接着拿了5次,每次都拿出了巧克力。老李虽然很没面子,但还是坚持自己的思路,下一个会拿到黄球,但对“这是一个随机概率问题”的猜想,没有那么确定了,调整了一下概率,认为只有36%的把握。
因为老李是这个领域的权威,所以大部分人没有提出反对。
但是,新人小红提出了一个猜想:“同样的东西总是连续出的”。而现在连续出了13次巧克力了,她对此很有把握。经过计算,她有75%把握认为下一个会出巧克力。万众瞩目下,又是一颗巧克力。
于是,小红对自己的理论更有自信了,也有了更多的支持者。认为将继续出巧克力,并概率调整为80%。
老李继续坚持黄球,降低概率为27%。
......
这个过程中,一个理论的持有者会对自己的信念有一个概率判断,这个判断既是主观的,又是理性的,不同的研究者可以主观地判断不同的起始概率。再运用贝叶斯公定理,根据新信息,理性地改变这些主观判断。
比如1543年的日心说,即哥白尼刚提出时,计算不准,还违背当时的各种常识,我们可以想象,这个理论在当时的可信度是极低的,比如3%。这也解释了为什么如此反动的学说宗教却毫不在意,因为教会心里也知道,大家都不信。
但随后几十年,望远镜的出现,计算方法的调整,让日心说的可信概率大幅提高,比如99%。可信度提升到了教会都感到了巨大威胁的程度。哥白尼去世73年后,《天体运行论》才被列为禁书。可已无法逆转。
1905年,相对论刚出现时,许多人不接受,可信度不高,但随着一个接一个的预测与观测吻合,包括2019年的人类首张黑洞观测照片。今天的可信度已经相当高。
这里我们略过了计算过程,在贝叶斯理论中,概率的计算和调整,有一套复杂严谨的数学公式。这个数学公式的简化版大概长这样:
(该公式表示在B事件发生的条件下A事件发生的条件概率,等于A事件发生条件下B事件发生的条件概率乘以A事件的概率,再除以B事件发生的概率。公式中,P(A)也叫做先验概率,P(A/B)叫做后验概率。)
你不用理解这个公式的含义。但我觉得你应该知道,这个公式有多重要。如果没有这个公式,所有的人工智能都将不存在。阿法狗就不会下围棋,Siri就听不懂你一个字,地图无法规划路线,输入法就不能推荐词,音乐软件也不会“懂你”......AI的底层基因,就是贝叶斯定理。可以说,21世纪的智能繁荣,是建立在贝叶斯定理之上的。
贝叶斯主义解决了之前的所有问题:我们既不用纠结证伪的事情,也不用考虑研究在不在范式内。无论你说什,贝叶斯都会给出一个很可靠的评价。
贝叶斯主义诠释了那句话:
相信正在寻找真理的人,怀疑已经找到真理的人。
尽管贝叶斯主义被高度接受,甚至被市场奉为神明,但依然备受争议。对其批判最多的,就是其判断中对主观的依赖,一些实在论者难以接受。
但在本文看来,这个批判理由,恰恰是被解决的问题:知识本身就必然包含逻辑上的不确定性和主观成分,而贝叶斯主义,把主观的影响限定在了最小的范围。
那这个最小范围的主观判断,到底该相信谁的呢?
最好的答案是,听科学共同体的。
科学共同体,不是几个科学家,也不是一个具体组织,它是一个领域的大部分科学家。他们对一个知识的观点,代表这群科学家的主流共识。
他们对判断的修正是依据最多,被挑刺最多,最理性,最前沿的,贝叶斯可信度得分最高的。他们从不保证生产的所有知识都永远正确,但能保证,对于他们研究范围内的知识,拥有这个地球上最值得相信的判断。
作为一个外行,最可靠的办法就是简单粗暴的相信他们。
(所有人都见过第五次物理索尔维会议的照片,我偏偏放第六次,还是熟悉的面孔嘻嘻,1930)
这个结论看起来平淡无奇,甚至会有一种“这还用你说”的感觉,但历史是经过所有这些危机和争论,最终才形成了这种信任。
就像朴树的歌词“我曾经失落失望失掉所有方向,直到看见平凡才是唯一的答案”。
出发之时的平凡,和经历一切之后的平凡,都是平凡,但已不是那个平凡。
写在最后
电影《阿甘正传》中,阿甘说:
Life was like a box of chocolates, you never know whatyou're going to get. 生命就像一盒巧克力,你永远不知道下一颗是什么味道。
我们暂不讨论生活哲学,但这才是真实世界,所谓的标准答案,是考试教育带给我们的假象。
本文前面的内容,都源于科学哲学史上的重要思想。如果把知识比作房子,它们已经大致解决了,什么房子比较靠谱、以及如何建房子的问题。
在研究这些思想的时候,我脑海中忽然出现了一幅画面,画面里是一座城市。
有市中心的商业大厦,有中心辐射的商业区,还有穿插其中的居民楼。
我们一直在讨论怎么建大厦,但也别忘了,人们要的不是最坚固的楼房,而是一个更好的社会生活的解决方案。
今天,信息爆炸,新的知识不断涌现。一个知识能留存下来,还是被淘汰,看起来取决于本文中的5个伟大思想,其实本质上,是所有人类的共同选择,是所有人类的感性和理性的集体智慧。
我们不仅仅是居民,还是整个文明的建设者。
ps:文章开头的三个问题,前两个可以相信科学共同体的观点:没有证据表明转基因食品比普通食品对人体更有害;没有证据表明手机对人体健康有害。
至于离婚对孩子的影响研究,属于社会科学研究。社会科学影响因素复杂,背景变化快。即使一个框架解释力足够强,也只是统计概率上呈现的规律,换一个时间、环境,具体到不同家庭的情况,都可能有不同结果。
但有一点是心理学家们普遍认同的,离婚并不是伤害孩子的直接原因,不良的家庭氛围才是。
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