2013
09.22

本文作者:Ent

220px-William_of_Ockham常访问科学网站的同学们可能都比较熟悉剃刀原则,这个原则经常会用来驳斥一些玄学和伪科学的言论。

但是这个原则本身却经常被人误解。最重要的是,剃刀原则从来没有说简单的理论就是正确的理论。 实际上,没有任何一种科哲原则认为简单即正确,最多也只有几个物理学家认为优美的数学公式更可能符合物理事实——而也没有充足的证据表明他们是对的。

那么剃刀原则说的究竟是什么呢?

虽然奥卡姆的威廉肯定不是总结出这个原则的第一人,但是通常的表述——“如无必要,毋增实体”一般都归在他头上。在现代科学的语境下,我们说到狭义的剃刀原则时,一般是这样的:“当两个假说具有完全相同的解释力和预测力时,我们以那个较为简单的假说作为讨论依据。”(有一些科学哲学家对此进行过扩充,不过我们不讨论扩充的版本。)

注意,这两个假说必须在实证上完全等同,剃刀兄才能出马,而这个前提实际上要求很高,绝大部分科学内部的争论都不满足的。

剃刀原理最常被误用的案例之一,是日心说和地心说之争。相当一部分涉及科学史的文章都很随意地说,日心说不需要本轮均轮,比地心说简单,所以是对的。

但是,日心说和地心说的解释力根本不一样啊!

托勒密不是地心说的发明者,而是地心体系的集大成者,他的理论虽然繁琐,但预测精度很高,实际上比哥白尼书中描述的那个日心理论要更精确……但是托勒密体系也有好几个问题,其中最明显的是月亮轨道:他的体系可以很漂亮地解释月相,但付出的代价是要求月地距离必须有很大的变化,最远时是最近时的两倍——也即一个月内,月亮最大时直径要是最小的两倍!显然这完全不符合我们的实际观察。托勒密当然意识到了这个问题,但他坦承自己也没办法。

反过来,日心说的处境也好不到哪去。哥白尼的著作出版后,同时代的天文学家很快提出了很多质疑:地球如果在运动,那么上面的人为啥不会飞出去?自转为啥不会把地球外表面的东西甩飞、让它四分五裂?如果地球在动,那为什么一年四季看到的星座形状距离都一样?另外,日心说在伽利略的手里发扬光大了,但也留下一个问题:按照伽利略的计算,每天应该只有一次潮汐,可大家都知道是两次。

由此可见,日心和地心的关键不是谁更简单,而是谁的错误更不严重、更容易弥补。随后的几百年里,我们有了牛顿定律,有了引力理论,有了先进的望远镜可以观测到视差,还发现伽利略的计算是错的。日心说的漏洞全都补上了,而地心说却始终原地踏步,因此到了十九世纪中叶,几乎没有学者还在坚持地心说,就连天主教廷也在1821年给哥白尼学说的书籍解禁了。全过程都没有劳烦剃刀原则出马。

实际上,科学界里几乎所有的公开争论,水猿vs.陆猿,板块运动vs.不动,爱因斯坦体系vs.牛顿体系,甚至以太vs.没有以太,对阵双方假说的预测力和解释力都是不一样的。我印象中不记得见过任何一个科学争论是纯靠奥卡姆剃刀来解决的。我的猜测是,由于科研工作者的职业锻炼,如果遇上了一个不可证伪、因而“无必要”的假说,他们能很快地识别出来并自行解决之,而不会拿到台面上争论。

那奥卡姆剃刀能干什么呢?通常它是用来解决科学vs.非科学的争端的。

比方说,我认为有一个神点燃了宇宙最初的种子,但是从大爆炸那一瞬间起,它就甩手不干了,不做任何形式的干预和观察。

这样一个神就是典型的刀下亡魂。一个神创造了最初的宇宙然后撒手不管,和这个宇宙自己产生的,对于我们而言有任何可观测的区别吗?没有。既然如此,那么如果我们要做理性讨论,就应该”毋增实体“——忽略这个神。

这个神是否一定不存在呢?也许它是存在的。但同样道理,也许它是由它之上的另一个神创造的,也许我们的宇宙只是它的梦境或者它编的电脑游戏,也许实际上是几十上百个神通力完成的,也许整个宇宙都是我一个人的想象,这样的假说可以无穷无尽地列下去。哪个是真的?不知道,因为我们观测不到任何区别,没有任何一个假说是可证伪的。这么多假说对我们讨论问题有什么帮助?丝毫没有,而且还会引发混乱。如果我们想理性地讨论一个问题,我们不能连大前提都不一致,所以祭出奥卡姆剃刀,忽略这样一个神或者几十个神。

在这个例子里,我们使用的是一代目剃刀:这个神完全是“不可证伪”的,没有任何实验方法能否认他的存在,因此他完全是一个“无必要”的实体,因此就不考虑他。

但除此之外还有第二种可能。这个神确确实实做了一些能影响人类的事情,理论上一定存在方式来检验,但是,由于种种原因,还没有人真的去做这样的检验。

这时候我们动用二代目剃刀就要小心一点儿了,因为我们的目标现在是一个合格的、具有可证伪性的真正的假说,首选的手段当然是用对应的实验去验证它,没法做这个实验的时候才能勉强出动剃刀;而此时剃刀的锋利程度就和假说的“可证伪性”成反比了。如果一个假说用一个很简单的实验就能证明或证伪,那就不应该使用剃刀;如果一个假说要证明或证伪的难度非常之大,那剃刀还可以用用;如果证伪的难度如此之大以至于根本不可能,那么恭喜,我们又化归到了第一种情况,可以自由使用剃刀了。



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