所有科學理論——包括最精確的物理定律——都只是「模型」,而不是直接逼近的「絕對真理」。科學家從來不跟「天道」對話,他們做的是不停用各種簡化的模型去模擬世界,看哪個有效就用哪個。
球形雞的笑話#
《生活大爆炸》裡有個段子:農民的雞不下蛋,物理學家算完宣布:「我找到解了——但這個解只對真空農場中的球形雞有效。」意思是科學家總是使用過度簡化的模型。
- 計算天體軌道時,把恆星與行星當作沒有體積的質點就夠用。
- 模擬全球氣候時,則不得不取捨要不要納入雲、太陽黑子、火山、植物分布等變數。
- 但世界的複雜性並不是必須使用模型的根本原因——真正的原因是我們對世界的觀察本身就是主觀的。
依賴模型的現實主義#
霍金(Stephen Hawking)與蒙洛迪諾(Leonard Mlodinow)在《大設計》中講了一個金魚的故事:義大利蒙扎市禁止使用彎曲魚缸養金魚,因為那會讓金魚看到扭曲的現實。霍金反問——我們又怎麼知道自己看到的不是扭曲的?
金魚在彎曲坐標系下也能總結出一套物理定律,只是看起來較複雜;但追求簡潔只是個人品味。霍金把這種觀點叫作依賴模型的現實主義(model-dependent realism):
- 托勒密的地心說與哥白尼的日心說都是可用的模型,只是其中一個比較好用。
- 物理學革命本質上就是用一個模型取代另一個模型。
- 科學研究的不是絕對真理,而是「有效的真理」與「有限的真理」。
完美模型與失敗預測#
理論物理成功到不可思議——費曼(Richard Feynman)自豪地寫道,量子電動力學計算的電子自旋磁矩與實驗值的誤差,只相當於測量美國東西海岸距離時差了一根頭髮絲。
但很多重要問題的模型並不精確:
| 領域 | 模型能力 |
|---|---|
| 天體力學 | 可精確預測日食、登陸火星 |
| 經濟學 | 2008 年金融危機主流經濟學家集體失準 |
| 氣象 | 對雲、塵埃、生化過程描述極差,需「調參」湊答案 |
IPCC 的做法是把 12 國 17 個研究組的 24 個模型結果取平均值,相當於「投票選真理」——這其實說明我們不知道哪個模型是對的,但綜合起來效果還不錯。
越複雜的預測越不可靠#
2007 年《科學》論文發現,IPCC 在 1990 年對二氧化碳濃度的預測很準,但對溫度、海平面上升反而低估了;而 2007 年報告則高估了溫度。聯合國 2005 年預測 2010 年將有 50 萬氣候難民,結果相關地區人口不減反增,最後網站默默把時間改成 2020 年。
科學家玩模型的主要目的,是解決小問題、驗證小機制。公眾與政客逼著要預測「大的」時,最好採用多模型取平均值的「集體想像力」做法,並且不要過度相信複雜模型能對未來做出複雜預測。