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什么是科学?(3/4)-解析合理化的困境与出路

2023-08-11 16:13 作者:千叶秦风  | 我要投稿

前文说到,科学在解析复杂体系时是非常无力的,这里再补充一点生物医学相关的例子。我无意贬低现代医学,但实事求是的宣传有利于构建良好的医患关系。有些迷信现代医学的人喜欢吹嘘化学药靶点准确、副作用明确,实际上是很难成立的。

阿司匹林是药物史上的传奇,因为不断有新的药效被发现而被传颂。这种对科学的宣传就是有隐患的,因为所谓的“药效”其实也可以叫作副作用,药效在被发现之前都是潜在的副作用。例如,阿司匹林能够抗血小板凝聚,这意味着凝血功能受抑制,因此,同时也意味着有胃肠道出血的副作用。试想,在抗血小板凝聚这个新的药效被发现之前鼓吹“副作用明确”,将药物用于治疗胃肠不好的风湿关节炎患者,会有何后果?

上面是19世纪末的事情,20世纪末也有个经典案例。Ritonavir是治疗HIV的药物,在溶解后才有药效。上市后几周,人们惊奇地发现药物发生了相变,形成了极难溶解的晶型,于是不得不市场召回。连晶型都没法完全掌握,难道敢宣称“药效完全掌握”吗?恐怕是大有问题的。事实上,药物晶型是很困难的问题,最近两年人们发现了Ritonavir的第三种晶型,这距离上一次事故已经过去了20多年。


以上只说明了“实际上难以办到”,而科研工作者的使命似乎是不断追求、去达到这样的境界。但理论上也没有这么乐观。

仍是从例子开始。人身上毛孔10-15万根,如果我们执意要同时接收每一根毛孔的感觉,会被海量的痛、痒、麻等等信号淹没,无法正常生活。这里其实还预设了人的反应速度是无限快的,否则必然错过了很多信息。这说明,想要获得信息,我们不得不放弃海量的信息。就像戴锦华老师提到的“屏幕”寓言,既展示了真实,又“屏”蔽了更多的真实。

我们是如何选择信息的呢?自己的经验和学科的共识(前人的经验)。比如说,汽车表盘会选择展示车速、转速、油量等等,车底是否有学员通过、油箱里是否出现了蟑螂就被屏蔽了。这种做法是很好理解的,开车是有相当危险性的行为,如果把司机的注意力集中在表盘上,情况就很危险了。

既然被迫选择了屏蔽,解析就不可能彻底。人也是不可能被体检指标完全量化的,于是就有了暨南大学苏老师的发言“指标显示是没什么问题的,一点问题都没有,比正常人还要正常。但是实际上个人在训练当中的话,不舒服的感觉还是会存在,我觉得还是很影响自己的状态,还有健康。”人还是应当相信自己的感受到,因为仪器同样有可能靠不住。

以上所说的神经系统、汽车表盘、体检指标都是认知中介,在展示了一小部分真实的同时不得不(以某种立场)舍弃大部分的真实。轮扁斫轮的故事其实讲的就是这个道理,不存在完美无缺的记载,也不可能有完全一致的重复。这么简单道理,却被说成是不可知论、被说成是神秘主义……


即便我们放弃完美解析,越接近完美解析所需要付出的代价就越大。

AlphaGo已经可以完败人类顶尖棋手了,这一点毫无疑问。都是,神秘的人脑功率是20瓦,而AlphaGo的功率是100万瓦。付出5万倍(其实远远不止)的代价去追求这样一个结果,总是值得的吗?职业棋手们往往把AI当成深入理解围棋的又一个工具,我认为这才是正确的态度。

又如,日常食用的食盐NaCl含量95 %,每公斤仅需5元;如果是分析纯NaCl(99.5 %)每公斤需要约50元;如果是纯度为99.99 %的NaCl每公斤就需要约600元了。这是实验室或生产中的例子,以价格来衡量的代价增长速度超乎想象。


数学是科学的语言,作为语言的数学自然有语言的特点。数学一定屏蔽了许多“无法量化”的存在,尽管我们不断拓展出负数、无理数、虚数等等,但可以肯定这仍然只是很小的一部分。想要做更精确的数学建模,我们就需要更多的硬盘来存储数据、更多的核心来计算。

天气预报总是被吐槽“报得不准”,实际上现在的瓶颈就在于“采样密度”,也就是在一个区域设置多少个实时获取气象数据的点。如果每隔几步就有这样的点,天气预报想必会很准。是否有计算机能存储如此多的数据尚在其次,普通人会不会认为干扰到了日常生活?


那么,认识世界,真的只有一种语言吗?

初中时代,我们就接触了“意象”的概念。诗词无法解析,这对很多“理科生”来说非常痛苦,只得死记硬背。直到年纪大了,回头品味这些诗词,我们才会重新发现一种真实,一种用“模糊的语言”来表达最为恰当的真实。

高中时代,我们学习了数形结合的数学思想。有些题目列方程求解,洋洋洒洒可以写A4纸正反两面,但结合图形只需要4行证明。后来我们越来越不喜欢数形结合了,因为数是容易编程、容易自动化的,而图形界面实在苦手。

本科学习线性代数,我们总是当作一种运算来理解,却忽视了几何本也是数学的研究对象。大多数人以此信念去坚信“没有矩阵的我都不好意思叫作学问”,3B1B的作品“线性代数的本质”就显得独树一帜。

其实,在科学研究中也不止一种语言。我们的科研论文也不可能全是数学公式的推导,需要图表信息来帮助理解,现在甚至还可以附上视频。如果能面对面交流(如学术会议中的报告、海报)则更好,大家更希望用自然语言而非数学语言来快速获得新知识的轮廓。

这个意义上,固守一种语言、排斥其他语言是没有道理的。


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