常訪問科學網站的同學們可能都比較熟悉剃刀原則,這個原則經常會用來駁斥一些玄學和偽科學的言論。
但是這個原則本身卻經常被人誤解。最重要的是,剃刀原則從來沒有說簡單的理論就是正確的理論。 實際上,沒有任何一種科哲原則認為簡單即正確,最多也只有幾個物理學家認為優(yōu)美的數(shù)學公式更可能符合物理事實——而也沒有充足的證據(jù)表明他們是對的。
那么剃刀原則說的究竟是什么呢?
雖然奧卡姆的威廉肯定不是總結出這個原則的第一人,但是通常的表述——“如無必要,毋增實體”一般都歸在他頭上。在現(xiàn)代科學的語境下,我們說到狹義的剃刀原則時,一般是這樣的:“當兩個假說具有完全相同的解釋力和預測力時,我們以那個較為簡單的假說作為討論依據(jù)?!?/strong>(有一些科學哲學家對此進行過擴充,不過我們不討論擴充的版本。)
注意,這兩個假說必須在實證上完全等同,剃刀兄才能出馬,而這個前提實際上要求很高,絕大部分科學內部的爭論都不滿足的。
剃刀原理最常被誤用的案例之一,是日心說和地心說之爭。相當一部分涉及科學史的文章都很隨意地說,日心說不需要本輪均輪,比地心說簡單,所以是對的。
但是,日心說和地心說的解釋力根本不一樣??!
托勒密不是地心說的發(fā)明者,而是地心體系的集大成者,他的理論雖然繁瑣,但預測精度很高,實際上比哥白尼書中描述的那個日心理論要更精確……但是托勒密體系也有好幾個問題,其中最明顯的是月亮軌道:他的體系可以很漂亮地解釋月相,但付出的代價是要求月地距離必須有很大的變化,最遠時是最近時的兩倍——也即一個月內,月亮最大時直徑要是最小的兩倍!顯然這完全不符合我們的實際觀察。托勒密當然意識到了這個問題,但他坦承自己也沒辦法。
反過來,日心說的處境也好不到哪去。哥白尼的著作出版后,同時代的天文學家很快提出了很多質疑:地球如果在運動,那么上面的人為啥不會飛出去?自轉為啥不會把地球外表面的東西甩飛、讓它四分五裂?如果地球在動,那為什么一年四季看到的星座形狀距離都一樣?另外,日心說在伽利略的手里發(fā)揚光大了,但也留下一個問題:按照伽利略的計算,每天應該只有一次潮汐,可大家都知道是兩次。
由此可見,日心和地心的關鍵不是誰更簡單,而是誰的錯誤更不嚴重、更容易彌補。隨后的幾百年里,我們有了牛頓定律,有了引力理論,有了先進的望遠鏡可以觀測到視差,還發(fā)現(xiàn)伽利略的計算是錯的。日心說的漏洞全都補上了,而地心說卻始終原地踏步,因此到了十九世紀中葉,幾乎沒有學者還在堅持地心說,就連天主教廷也在1821年給哥白尼學說的書籍解禁了。全過程都沒有勞煩剃刀原則出馬。
實際上,科學界里幾乎所有的公開爭論,水猿vs.陸猿,板塊運動vs.不動,愛因斯坦體系vs.牛頓體系,甚至以太vs.沒有以太,對陣雙方假說的預測力和解釋力都是不一樣的。我印象中不記得見過任何一個科學爭論是純靠奧卡姆剃刀來解決的。我的猜測是,由于科研工作者的職業(yè)鍛煉,如果遇上了一個不可證偽、因而“無必要”的假說,他們能很快地識別出來并自行解決之,而不會拿到臺面上爭論。
那奧卡姆剃刀能干什么呢?通常它是用來解決科學vs.非科學的爭端的。
比方說,我認為有一個神點燃了宇宙最初的種子,但是從大爆炸那一瞬間起,它就甩手不干了,不做任何形式的干預和觀察。
這樣一個神就是典型的刀下亡魂。一個神創(chuàng)造了最初的宇宙然后撒手不管,和這個宇宙自己產生的,對于我們而言有任何可觀測的區(qū)別嗎?沒有。既然如此,那么如果我們要做理性討論,就應該”毋增實體“——忽略這個神。
這個神是否一定不存在呢?也許它是存在的。但同樣道理,也許它是由它之上的另一個神創(chuàng)造的,也許我們的宇宙只是它的夢境或者它編的電腦游戲,也許實際上是幾十上百個神通力完成的,也許整個宇宙都是我一個人的想象,這樣的假說可以無窮無盡地列下去。哪個是真的?不知道,因為我們觀測不到任何區(qū)別,沒有任何一個假說是可證偽的。這么多假說對我們討論問題有什么幫助?絲毫沒有,而且還會引發(fā)混亂。如果我們想理性地討論一個問題,我們不能連大前提都不一致,所以祭出奧卡姆剃刀,忽略這樣一個神或者幾十個神。
在這個例子里,我們使用的是一代目剃刀:這個神完全是“不可證偽”的,沒有任何實驗方法能否認他的存在,因此他完全是一個“無必要”的實體,因此就不考慮他。
但除此之外還有第二種可能。這個神確確實實做了一些能影響人類的事情,理論上一定存在方式來檢驗,但是,由于種種原因,還沒有人真的去做這樣的檢驗。
這時候我們動用二代目剃刀就要小心一點兒了,因為我們的目標現(xiàn)在是一個合格的、具有可證偽性的真正的假說,首選的手段當然是用對應的實驗去驗證它,沒法做這個實驗的時候才能勉強出動剃刀;而此時剃刀的鋒利程度就和假說的“可證偽性”成反比了。如果一個假說用一個很簡單的實驗就能證明或證偽,那就不應該使用剃刀;如果一個假說要證明或證偽的難度非常之大,那剃刀還可以用用;如果證偽的難度如此之大以至于根本不可能,那么恭喜,我們又化歸到了第一種情況,可以自由使用剃刀了。