XLiblog的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/XLiblog

博文

与师生谈科学之弊3:线式因果思维3 精选

已有 9637 次阅读 2013-5-20 16:16 |系统分类:教学心得

学:学生,教:教师,李:李晓榕。

学:到底什么是科学?

李:不仅“科学”没有一个公认的定义,连更容易的科学的划界问题(即科学与非科学的分界的确定)都没有解决,它是科学哲学中的一个老大难问题。科学哲学界之外对科学的“定义”往往美化科学。举例来说,国内有一本谈科学与人文之关系的书说:“科学到底是什么呢?科学是认识,是获得正确知识和规律性知识的认识活动,以及经过这样的认识活动形成的知识体系。这样理解科学,应当说是全人类长期使用这个概念所达成的共识,也是科学的本质意义。”这个说法带有浓重的科学主义色彩,照此说法,科学是获得正确知识和规律性知识的必由之路,它排除了其他可能性。有一位著名科学史研究者把科学大体上定义为“描述、预测、解释并理解围绕在我们周围的这个世界的系统尝试”。按如此宽泛的定义,神学不也可以成为科学?我不想给科学下一个定义,只想指出它的几个要素。如前所述,“科学之魂”是要求理论结果与观察实验等证据吻合,“科学之魄”是追求简易“科学之血”是分析还原方法,前面说过,后面还会详加论说。上面刚说过,线式因果思维是“科学之气”。此外,科学的基础是逻辑,科学的语言是数学。在下面的座谈中,我要指出,所有这些要素都有弊端和本质局限。

言归正传。在不少情况下,寻找线式因果不是徒劳无功,就是误入歧途,因为所谓“因”和“果”常常相互制约、互为条件。误入歧途比劳而无功更有害。比如,著名数学家克莱因(Felix Klein)认为,数学的基础既没有最终结局,也没有最初起点。圈式思维也是“无始无终”的。

学:为什么说西方思维是“线式”因果思维,为什么说是“线式”的呢?

李:我说的“线式因果”有两大含义:①它是相对于“圈环”而言、不成环的“线”式,强调由“因”至“果”的单向性,而不是因果循环。②数学上的线性被定义为可加性和齐次性的交集,它实际上是指满足叠加原理,即可以分解分析,逐个独立处理,然后靠叠加(加权和)得到总效应,所以可以用早先谈研究策略时说过的“分进合击” 。可以这么做的必定是简单的,复杂的必定是非线性的,因而“线性”隐含着“简单”之义。这儿说的“线式”思维虽然不是数学上严格意义的线性,但也暗示着可以先分解再叠加,因而与后面要讨论的科学的分析还原方法是“暗通款曲”的,它也意味着简单。所以,“线式因果思维”基本上就是“非环式的单向简单因果思维”。而且,在用统计规律代替因果律时,有大量科研成果是基于刻画两个随机变量之间关系的相关系数的,而这实际上是“线性相关系数”,在前面已经解释过

学:为什么科学要坚持线式因果思维呢?

李:坚持线式因果思维对于科学的巨大成就居功甚伟,既然效果好,坚持也就理直气壮。其实,历史上时不时有人反对因果律,要把它赶出科学,但都不成功。著名哲学家、逻辑学家、数学家、诺贝尔奖得主罗素(Bertrand Russell)有个著名论断,大意是:因果律就像君主制,之所以能存活,表面上是因为人们误以为它无害而有智慧,而实际上是因为已有的诸多替代比它更糟。不过我认为,中国传统的圈式思维在此有其优势。罗素终身看好中国传统文化,认为其中含有根治西方文化致命痼疾的良方。

   依我之见,混沌现象的发现和对混沌的研究,给这种线式因果思维敲响了警钟。

学:对于混沌,我们多少有点耳闻,但不知道到底是什么。您能不能解释一下?

李:简单地说,对于一个混沌系统,初始条件的微小改变,将导致混沌行为的巨大变化,即所谓“差之毫厘,失之千里”。一个形象生动的例子是:巴西的一只蝴蝶拍拍翅膀,就在亚洲引起一场龙卷风。这时还坚持认为初始条件的改变是系统变化的起因,还坚持线式因果关系,那么这种强迫症是病入膏肓了。然而,人们研究混沌的结果正是如此:混沌意味着由“因”无法预测“果”——仍然把初始条件当做是系统行为结果的“因”。其实,因果关系是科学的关键基础,但与其他概念一样,其价值在于思维的经济性和简约性,它的引进在不少情况下可以大大简化思维。当所谓“因果关系”这么复杂时,还墨守成规,抱残守缺,固执地认定它们是“因果”,自讨苦吃,究竟何益?

教:依您之见,混沌到底是怎么回事呢?

李:混沌至今没有普遍接受的严格定义,一般认为是非线性复杂动力系统中局部不稳定的非周期现象,是对初始条件极度敏感的高度不规则行为。当它由非随机简单模型所产生时,离不开迭代或循环,也就是因果的循环,就是圈环。在埃舍尔(Maurits Escher)的名画《手画手》(见下图)中,孰因孰果——究竟哪只手在画哪只手?因果律并非放之四海而皆准、行诸百世而不悖。如果要追究混沌行为的起因,与其说是初始条件,不如说是这种循环。微分方程和差分方程是对付动态过程的数学工具。它容易误导患有线式因果逻辑强迫症之人简单地认定,初始条件是动态行为的原因,因为初始条件先于动态行为,而“因”总是先于“果”的。


埃舍尔的名画《手画手》


学:我不明白这个混沌的例子跟直线式或圆圈式思维有什么关系。

李:直线因果思维强调因果,圈式思维不特别强调因果。混沌研究的“结论”是:由因难以得到果,包括其先驱、大科学家庞加莱也认为,混沌说明,无法用初始条件这个因去预测会发生什么事,即由因推不出果。甚至有人目光短浅,将“无法做长期预测”作为混沌的定义。所以,有些科学家把混沌当做人类知识的极限,认为它是大自然对人类的宣判:到此为止!(Here you can go no further!)我的意思是:并非如此,不该认为初始条件是因。混沌只是对线式因果思维的挑战,并不表示人类知识的极限。总之,他们认为混沌给科学出了个难题,我说混沌提醒我们线式因果思维的局限。我们应该警惕,不该到处乱用这种思维。

学:既然从因到果这条路断了,那怎么可能循环起来?

李:因果之路断了是指由初始条件无法预测结果,但混沌现象的产生本身需要数学上的迭代或物理上的循环。与此类似,对于不稳定的系统,一个很小的初始扰动或误差,转很多圈后会变成什么可能完全无法预料。不稳定的原因是系统,而不是初始条件。把初始扰动或误差当做原因没有好处。没好处,就不该这样想,或者说这样想是不对的。它不必要地复杂,如前所述,太复杂就错了


正在出的博文系列:

与师生谈现代化之弊

1:崛起的代价                                                  2:发展必好无疑?


与师生漫谈科研

1:我有科研之才吗?                                            2:我该做科研吗?

3:逻辑推理的作用                                              4:人生价值

5:生命的延续                                                  


已出博文系列:

与师生谈科学之弊

1:线式因果思维1                                               2:线式因果思维2

3:线式因果思维3                                               4:螺环之奇妙

5:幻化的因果                                                  6:不牢靠的因果推理

7:分析还原病                                                  8:还原论教条

9:基因未必基因                                                10:割根裂本

11:强拆硬分                                                   12:科学的领地

13:科学的致命伤                                               14:科学的致命伤2

15:逻辑之可错                                                 16:逻辑可错之源

17:“脚踏实地”的逻辑?                                       18:逻辑:真理焉?宗教焉?

19:想不清原理                                                 20:想不清原理2

21:逻辑教的改革                                               22:逻辑教的改革2

23:精确性的终结                                               24:科学哲学

25:务外逐物                                                   26:科学六弊

27:科学之弊总结


与师生谈科研选题:

1:科研的战略、战术和战斗力                                    2:选题三准则:趋喜避厌

3:选题三准则:如何培养兴趣                                    4:选题三准则:择重舍轻,扬长避短

5:得题之关键                                                  6:如何应对新潮

7:选题四建议                                                  8:总结:选题好比找对象


与师生谈研究策略:

1:科研四要素                                                  2:突出重围的法门

3:人人信之而善忘的黄金法则                                    4:孤胆方是英雄,独创才有真才

5:大道至简,科学之魄                                          6:弃繁就简

7:以特制胜                                                    8:综括

9:反行众道,改形换状                                          10:迷雾中的灯塔

11:技穷时的上策                                               12:驾驭时间之术1

13:驾驭时间之术2                                              14:保质增产之法

15:类比、联想、猜测、推证                                     16:评估

17:总结与回顾


与师生谈学习门径:

1:广度与深度                                                  2:增加深度的窍门1 

3:增加深度的窍门2                                             4:增加深度的窍门3

5:增加深度的窍门4                                             6:增加深度的窍门5

7:增加深度的窍门6                                             8:如何培养直觉和想象力?

9:基础不好,死路一条?                                        10:阅读策略1

11:阅读策略2                                                  12:博览之术

13:增强记忆1                                                  14:增强记忆2

15:如何听讲                                                   16:最佳捷径


与师生谈科研输出:

1:论文写作五要点                                              2:论文的结构、条理和语言

3:标题、摘要、引言、结论                                      4:作学术报告四建议

5:与编审人员打交道


与师生谈科研道德:

1:何谓弄虚作假                                                2:何谓剽窃?

3:何谓自我剽窃?                                              4:版权

5:谁该当作者?                                                6:署名顺序怎么定?

7:其他学术不当行为                                            8:总结



http://blog.sciencenet.cn/blog-687793-691784.html

上一篇:与师生谈科学之弊1:线式因果思维1
下一篇:与师生谈科学之弊4:螺环之奇妙

18 夏少波 王林平 孙平 李伟钢 谢蜀生 崔全顺 路中华 彭真明 褚昭明 杨柳 张焱 陆泽橼 happyspoon DXY1234 LeeKepeng ccgoodluck Allanmu cccy

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (7 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2020-11-29 19:30

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部