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直覺(jué)與反直覺(jué)

 默特 2018-09-11

直覺(jué)(intuitive)和反直覺(jué)(counterintuitive)是科學(xué)討論在描述一個(gè)科學(xué)理論或者發(fā)現(xiàn)的時(shí)候,經(jīng)常使用的二分法。這個(gè)叫法本身并不那么科學(xué)和嚴(yán)謹(jǐn),但是其中的意味卻是無(wú)限深長(zhǎng)的。 既然不嚴(yán)謹(jǐn),我也不去定義它,只看范例: 

最簡(jiǎn)單清楚的直覺(jué)理論,在古希臘科學(xué)有很多范例。比如“剛性物體排開的水量等于它的體積”。比如歐幾里得平面幾何中的公設(shè)和簡(jiǎn)單定理?!胺仓苯嵌枷嗟取保皟牲c(diǎn)之間直線最短”,初學(xué)幾何的人,都會(huì)想這不是廢話嗎。等到用這些廢話為基礎(chǔ)武器,逐步分解,證明了其他復(fù)雜得可怕的理論,我們才知道廢話的精辟之處。這就是直覺(jué)理論最原始的特征:不言而喻。然而,即使在這種萌芽時(shí)代的智慧中,也埋下了“反直覺(jué)”理論的種子,那就是僅僅“篡改”了一條歐幾里得公設(shè),就闖出一片新天地的羅氏幾何。 

牛頓第三定律是另一個(gè)直覺(jué)理論的例子:作用力必然導(dǎo)致反作用力。這看起來(lái)也是不言而喻的廢話。但牛頓第一定律就不是了:“物體將保持它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),直到外力改變它”。這是一個(gè)相對(duì)原始的反直覺(jué)理論。在今天,初中物理課修完的同學(xué)也許會(huì)不同意這是反直覺(jué)的。但是在牛頓的年代,這卻是徹頭徹尾的反直覺(jué)。無(wú)數(shù)牛頓之前的大學(xué)者,都理所當(dāng)然地認(rèn)為物體要保持運(yùn)動(dòng),必須不斷注入外力。這才是費(fèi)勁力氣保持各種物體運(yùn)動(dòng)的古代人類的“直覺(jué)”。另一個(gè)直覺(jué)對(duì)陣反直覺(jué)的著名例子是伽利略對(duì)陣亞里斯多德(我不叫它“比薩斜塔實(shí)驗(yàn)”,是因?yàn)檫@個(gè)傳說(shuō)本身是有誤的。但是雙方的論點(diǎn)是明確無(wú)誤的)。“更重的物體下落更快”,這樣既簡(jiǎn)單又錯(cuò)誤的直覺(jué),連亞里斯多德這樣的智者都不能免俗??梢员WC,即使在21世紀(jì)的今天,一個(gè)純文盲多半仍然會(huì)有這樣的直覺(jué)。 

直覺(jué)與反直覺(jué)是相對(duì)的,也是可以培養(yǎng)的。經(jīng)過(guò)一定科學(xué)訓(xùn)練的人(比如說(shuō)讀完初中物理),他的直覺(jué)會(huì)超越兩足動(dòng)物的局限,隨著訓(xùn)練的程度達(dá)到新的精確度,比如說(shuō)把牛一定律變成他的直覺(jué)。但一個(gè)人具體的生活年代和環(huán)境,并不反映他應(yīng)有的直覺(jué)水平,或者他的直覺(jué)正確程度。比如我95歲的奶奶(文盲),直到今天仍然不同意我說(shuō)的地球圍著太陽(yáng)轉(zhuǎn)。比如美國(guó)仍然有20%以上的人認(rèn)為地球生命歷史不超過(guò)4000年。 

十八、十九世紀(jì)是直覺(jué)型科學(xué)理論達(dá)到頂峰的年代。能量守恒定律(在不久以后就將被進(jìn)階的“反直覺(jué)”理論給河蟹了),熱力學(xué)第二定律(“一個(gè)房間不花力氣整理只能越來(lái)越亂”),在它們剛剛被提出的年代,文盲仍然會(huì)認(rèn)為是反直覺(jué)的,受過(guò)良好科學(xué)訓(xùn)練但非專業(yè)的頭腦,一聽到就知道是正確的。而真正的前沿研究者則是醍醐灌頂:“這么簡(jiǎn)單明白,怎么我就沒(méi)有歸納出來(lái)呢?”非常精彩,非常輝煌,但在物理學(xué)上,一般人類直覺(jué)能夠企及的高度也就到此為止了。接下來(lái)的愛(ài)因斯坦、海森堡、薛定諤,一個(gè)比一個(gè)猖狂地反直覺(jué)。相對(duì)論剛剛提出的時(shí)候,不要說(shuō)普通人,就是頂尖物理學(xué)家,也認(rèn)為愛(ài)因斯坦簡(jiǎn)直是在說(shuō)胡話。對(duì)今天世界上99%的人來(lái)說(shuō),相對(duì)論和量子物理仍然是胡話。然而我們現(xiàn)在都知道,他們是正確的。因?yàn)閺V島真的被炸掉了,我們車上裝的GPS也真的用上了相對(duì)論校正。 

“反直覺(jué)”的優(yōu)勢(shì)在現(xiàn)代物理學(xué)中很清楚。能夠以普通人類直覺(jué)發(fā)現(xiàn)的真理,基本都被發(fā)現(xiàn)了。剩下的真理必然都很古怪難以接受。在這樣的高度還去依靠直覺(jué),多半都要犯錯(cuò)誤。比如愛(ài)因斯坦的“上帝不擲骰子”,聽起來(lái)很美好很莊嚴(yán),結(jié)果證明錯(cuò)誤。同樣是老愛(ài)的堅(jiān)信宇宙密度常數(shù)嚴(yán)格等于1,宇宙會(huì)無(wú)限震蕩,聽起來(lái)很和諧很完滿,從現(xiàn)在的證據(jù)看來(lái),也是錯(cuò)得離譜。即使是無(wú)數(shù)物理學(xué)家(再一次包括老愛(ài))追求的圣杯:統(tǒng)一場(chǎng)理論,也是一個(gè)高級(jí)的直覺(jué)型假說(shuō),前景仍然不妙??傊诂F(xiàn)代物理學(xué)中,尋求反直覺(jué)的答案,克服直覺(jué)障礙去接受和欣賞反直覺(jué)的理論,反而被養(yǎng)成了研究者的本能??纯椿艚鹩卸嗌俸挘ü们也徽f(shuō)他的胡話站得住腳不),以及被學(xué)界和起哄界怎樣異口同聲地?zé)崤酢?nbsp;

然而在生物學(xué)中,直覺(jué)與反直覺(jué)的力量對(duì)比就完全是另一回事了。 

達(dá)爾文的進(jìn)化論,是生物學(xué)中開天辟地的反直覺(jué)理論。在著名的鐘表匠辯論中,神創(chuàng)論者洋洋得意的雄辯(Paley主教:“我們看見地上有一個(gè)精致的懷表,自然能肯定某處一定有一個(gè)鐘表匠!”),首先是一個(gè)蹩腳的比喻,然后不過(guò)是一個(gè)粗淺短視的人類直覺(jué)。如果放到現(xiàn)代物理學(xué)那種氣氛中來(lái)看,連認(rèn)真駁斥的價(jià)值都沒(méi)有。然而這種直覺(jué)式的大腦當(dāng)機(jī),卻能跟進(jìn)化論翻翻滾滾地斗上一百多年。直到今天,仍然妨礙大眾在生物學(xué)上入門,仍然堂而皇之披上科學(xué)的外衣來(lái)反科學(xué),仍然有少數(shù)嚴(yán)肅的學(xué)者在掉進(jìn)相同的直覺(jué)陷阱(Fred Hoyle,天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家:“生命起源于地球的概率就像大風(fēng)吹過(guò)機(jī)械垃圾場(chǎng)組裝出一架波音747的概率”。這句話被各種神棍肆無(wú)忌憚地篡改,主語(yǔ)直接變成了“進(jìn)化論”。實(shí)際上Hoyle并不反對(duì)進(jìn)化論原則,只是在概率計(jì)算上有異議,從而認(rèn)為地球生命必然有地外來(lái)源,才有時(shí)間來(lái)滿足他的概率計(jì)算結(jié)果。他的領(lǐng)域是生命起源)。這篇文章的主題不是跟他們叫板,所以這里先暫且不提,后文再加討論。 

并不是說(shuō),科學(xué)家就不會(huì)被直覺(jué)蒙蔽。前面曾提到,反直覺(jué)天才如愛(ài)因斯坦,也曾連挖三個(gè)直覺(jué)的大坑。只是在生物學(xué)中,直覺(jué)理論的頑固性來(lái)得特別的強(qiáng),而對(duì)反直覺(jué)理論的接受來(lái)得特別的艱難,不管大眾和專業(yè)領(lǐng)域都是如此。進(jìn)化論就曾有直覺(jué)與反直覺(jué)的爭(zhēng)論,即是用進(jìn)廢退學(xué)說(shuō)和自然選擇學(xué)說(shuō)。在那個(gè)對(duì)遺傳的物質(zhì)細(xì)節(jié)一無(wú)所知的年代,用進(jìn)廢退理論的描述來(lái)得如此自然?!伴L(zhǎng)頸鹿需要吃高處的葉子,伸著伸著脖子就變長(zhǎng)了”,直到我上小學(xué)《自然》的時(shí)候,我的老師仍然是這么講的!近兩百年之后都還是這樣,可想而知達(dá)爾文主義在初生年代的四面楚歌。話說(shuō)回來(lái),即使艱深繁雜如生物學(xué),仍然是科學(xué)??茖W(xué)的偉大就在于在科學(xué)的競(jìng)技場(chǎng)中,我們可以肯定真理必勝,即使前面被拍倒一百次,走上一千個(gè)曲折。人生中其他的事情,不管是政治、感情、事業(yè)還是道德正義,我們都不能打這樣的包票。這也是科學(xué)對(duì)我的終極吸引力。

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