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终于有人把奥卡姆剃刀原则,说清楚了!

 新用户91634206 2023-02-18 发布于广东


面对复杂问题,人们常常会试图用复杂方法去解决,仿佛问题复杂,答案也一定复杂。然而事实上,很多复杂问题反而要用简单的方法去解决,这就是奥卡姆剃刀原则,又被称为简约原则。

奥卡姆剃刀原则今天经常见诸媒体,它最初是由英国14世纪方济各会的修士奥卡姆的威廉(William of Occam)提出的逻辑学法则。根据这个原则,如果有许多组前提假设,每一组都能得出同样的逻辑推理,那么应该挑选其中使用假设条件最少的一组。后来这个原则因为被牛顿不断提及并使用,在哲学界和自然科学界变得尽人皆知。牛顿在他著名的著作《自然哲学的数学原理》第三卷中开篇就写道:“我们需要承认,自然事物各种现象的真实而有效的原因,除了它自身以外再无须其他,所以,对于同样的自然现象,我们必须尽可能地归于同一原因。”这被看成奥卡姆剃刀原则在科学上的表述。

世界本来就很简单

奥卡姆剃刀原则是符合我们这个世界的本质的。虽然我们的世界看上去非常复杂,但是背后的机理常常很简单。比如,浩瀚无边、丰富多彩的宇宙,其实背后就是四种作用力相互作用的结果,这四种作用力分别是我们所熟知的万有引力(也就是重力)和电磁力,以及我们不太熟悉的强核力和弱核力。它们按照一定的比例存在,然后用很小的基本粒子构成如此复杂的世界。

牛顿认识到世界的简单性是有原因的。在他之前,开普勒 提出了行星运动的三个定律,用几个简单的公式终结了人类持续了上千年的地心说和日心说之争,而这两个学说其实都相当复杂。

人类关于到底是太阳围绕地球转还是地球围绕太阳转的 争议由来已久,可以上溯到古希腊时期。比如当时阿里斯塔克就提出了日心说模型,另外阿基米德构建的宇宙模型虽然被罗马士兵毁坏了,但是根据当时的描述也应该是有关日心 说的。只不过地心说更符合人们的经验,而且经过托勒密精 确地描述,它能够和当时观察到的所有天文数据相匹配,因此总的来讲地心说更加深入人心。虽然托勒密是生活在公元2世纪的人,但是他的模型非常精确,以至 1000 多年后哥白尼的日心说模型还比不上他的。不过,托勒密的模型太过复杂,需要用几十个圆相互嵌套才能把行星运行的轨迹描述清楚, 因此几乎没有可以改进的空间。当这个精确的模型用了1000多年后,它所造成的累积误差已经让节气差出了10天,以至格里高利十三世不得不从日历上删除了这10天。哥白尼的日 心说模型最初只是采用一种简化的方式来描述行星运动。当 他把太阳放在中间来建造模型时,模型就从几十个圆简化成了十几个圆。不过,哥白尼的日心说模型虽然简单却很不精 确,这是由于行星围绕太阳运动的轨迹是椭圆,而不是正圆。

到了开普勒的时代,他大胆地提出了一个非常简单的模型,即行星围绕太阳运动的轨迹是椭圆。这个假设和人们的直觉是有偏差的,因为我们在生活中几乎没有见过什么物体做椭圆运动,以至像伽利略这样的大科学家都难以接受开普勒对天体运动的解释。但是开普勒的假设却是对的。开普勒模型最大的优点是它的简单性,只要用一个椭圆就可以把过去几十个圆描述不清楚的行星运动规律讲清楚,而且这个模型还非常准确。

不过,开普勒毕竟不是数学家,也不是物理学家,他无法解释自己的模型,于是这个任务就交给了牛顿。牛顿通过 提出力学的三个基本定律,通过他所发明的微积分,用形式上同样简单的万有引力定律解释了为什么开普勒简单的模型是对的。牛顿因此向世人展示,世界的规律在形式上很简单,如果搞出了一个非常复杂的理论,大概率是走错了路。

用简单方法解决复杂问题

奥卡姆剃刀原则不仅是我们对世界的看法,也是我们该 有的做事情的方法,简而言之,就是要尽可能地用简单的方 法解决复杂问题。我们不妨通过早期计算机发展的历史来看一下,为什么复杂问题需要用简单的方法来解决。

从2000年前开始,人类就试图让机械装置帮助自己解决计算的问题,比如算盘和星图模型就是为了这一目的发明出来的。但它们都不能算是自动计算的工具,它们需要人的干预才能工作。1642年,法国数学家帕斯卡发明了一种能自动计算加减法的计算器,这种计算器非常简单。此后,大数学 家莱布尼茨花了40年时间改进了计算器,发明了能做乘除法和乘方的计算器,这种计算器就复杂很多了。此后,人类不断改进计算器,随着它们的功能越来越强大,计算器本身也越来越复杂。

到19世纪,机械工业的发展需要进行大量复杂的计算,比如三角函数的计算、指数和对数的计算等。进行这些计算,就要用到微积分了,但是利用微积分解决上述问题,计算量极大,而且当时除了数学家,一般人是完成不了那些计算的。为了便于工程师在工程中和设计时完成各种计算,数学家设计了数学用表,这样工程师就可以从用表中直接查出计算的结果。

不过,用手算出来的数学用表错误百出,给生产和科学研究带来了很多麻烦。为了解决这个问题,英国科学家巴贝奇就想到设计一种能够计算微积分的计算机——差分机,然后用它来计算各种函数值,得到一份可靠的数学用表,这样全世界都能用正确的数学结果来解决问题。巴贝奇花了10年时间,造出了一台有6位精度的小型差分计算机。随后巴贝奇用它算出好几种函数表,用于解决航海、机械和天文方面的计算问题。但是,6位精度并不能满足当时很多工业制造的要求,于是巴贝奇打算再做一个高精度的、20位的差分计算机。

但是,巴贝奇努力了一辈子,花光了自己的钱(他继承了大约10万英镑)和英国政府的资助(1.7万英镑),也没有完成这项工作。当时拜伦的女儿阿达也参加了这项工作,她和巴贝奇一样投入了巨额的财产和一辈子的时间。巴贝奇和阿达失败的原因一方面是因为他们设计的那台差分机太复杂了,里面有包括上万个齿轮在内的2.5万个零件,而且当时的加工精度也达不到要求。但更本质的原因是,巴贝奇并没有真正理解计算的原理,他不懂得复杂的计算无法通过把机器做得更加复杂来完成,而是要用简单的计算单元来实现。

半个多世纪后,一位叫楚泽的德国工程师,在资金更加缺乏的情况下,居然一个人制造出一台可以编程的、能够进行包括差分在内各种复杂计算的计算机。楚泽成功的原因在于,他不自觉地采用了奥卡姆剃刀原则,他用简单的二进制计算来解决相对复杂的十进制计算问题。而对于二进制的计算,他从英国数学家布尔的论文中得到了启发,采用了很多简单的模块来实现各种二进制计算。几乎就在同一时间,香农证实了所有复杂的计算都是用非常简单的模块实现的,而图灵则提出了实现这些运算的通用方法。直到今天,虽然计算机功能强大,其实在原理上并不复杂。但是,也正是因为它在原理上不复杂,很多外行和“半瓶子醋”的计算机从业者,就觉得自己能够通过把计算机做得更复杂实现更多的功能,这又走错了路,因为他们违背了奥卡姆剃刀原则。

不仅在科技上奥卡姆剃刀原则是金科玉律,而且在人类的经济活动以及社会活动中也是如此。很多现象背后的原因并不复杂,如果我们需要通过很复杂的原因才能解释一件事情,那么我们通常找错了原因、搞错了方向。

比如,2020年全球新冠肺炎疫情期间,美联储进行了量化宽松,其实原因很简单,大家被封在家里无法上班,无论是低收入者还是中小企业都需要救助。但是,总有人会找一 些非常复杂而牵强的理由来解释这个原本很简单的逻辑,比如有人认为美国通过发行货币把世界的钱抽干,然后虚构出一个看似合理的证据链。但事实上,由于当时美国超发了货币,美元严重贬值,美国的整体财富并没有增加,更不要说把全世界的钱抽干了。等到2022年,美国因为连续两年超发货币造成了通货膨胀,美联储开始通过加息的方式减少货币供应,抑制通货膨胀,这里面的因果关系也很简单。但是,又有人觉得这是美国吸收世界各国存款的方式。其实通过加息对抗通货膨胀是美联储早就多次采用的方法,没有那么多复杂的原因。至于一些国家的热钱流向美国,那就是为了套 利,属于资本的基本属性,而不是像很多人以为的那样有什么阴谋。事实上,美联储加息也是没有办法的办法,它带来了一个严重的负面影响,就是经济发展放缓,很多大公司利润减少。稍微具有一些理性头脑的人都会明白,美联储做量化宽松和量化紧缩这两个截然相反的动作,不可能抽干全世界的财富。可见,过度解读很多现象就会找到错误的原因、得到错误的结论,最后损失的是自己。

识破阴谋论的武器

今天,世界上信息过载,很多信息是不准确的、自相矛盾的。任何人在接收信息做判断之前,用奥卡姆剃刀原则过滤一下所接收信息的准确性,就能变得聪明和智慧一些。但是,世界上总有一些人喜欢把问题往复杂想,觉得越复杂的理由越合理,甚至一些人会相信最复杂、最不合理的阴谋论,这样的人占人口的比例远超我们的想象。

在2020年新冠肺炎疫情期间,比尔·盖茨在抗击疫情方 面表现非常积极,但是这也让他成为欧美阴谋论攻击的目标。当时有个常见的版本是,新冠病毒就是比尔·盖茨制造的,目的是实现对人类的大规模控制。他们认为,盖茨通过研发疫苗,趁机把微型芯片注入美国人的体内,监视人们的一举一动。《纽约每日新闻》之后还做了一个民调,发现美国有超过10%的人表示坚决不会使用比尔·盖茨投资研发的新冠疫苗,因为他们担心被植入微型芯片。在欧洲,很多反疫苗的人也相信这一类的说法。

不仅是美国人和欧洲人,世界各国都有很多人会相信各 种不靠谱的阴谋论。这些阴谋论的核心命题都差不多,无外乎我们的生活被少数神秘的力量控制了,比如美联储的阴谋、共济会的阴谋、犹太人的阴谋,当然还有像盖茨这样富豪的 阴谋。每当世界上出现流行性疾病、经济衰退、战争、恐怖袭击等灾难性事件时,就会有人虚构一些神秘的力量,然后再构造一个很长的逻辑关系链,让人不容易在逻辑上驳倒他们,然后相信他们。其实,那些灾难都是由一些很直接的原因造成的。

和阴谋论类似,今天很多人还喜欢编造所谓“下一盘大棋”的说法。明明把事情搞砸了,却总会有人出来讲那是在“下一盘大棋”。但是那些“大棋”的结果最终也没有发生,而在此之前,会有无数人相信“大棋”的存在,并且以后还会相信。

相信这些阴谋论或者所谓的“大棋”有什么危害呢?对国家而言,它可以伤害一个群体甚至破坏社会秩序;对个人而言,它可以让人们失去对他人的信任,同时对真正的危险疏于防范,甚至沦为散布阴谋论者的工具。

无论是阴谋论还是“大棋”,大部分人很难从逻辑上驳倒它们,因为它们通常无可证伪。而识破阴谋论最好的武器就是奥卡姆剃刀原则,但凡不符合这个原则的理由,通常都站不住脚。

因此,奥卡姆剃刀原则不仅是我们这个世界的一个规律, 也应该是我们做事的方法,以及我们判断是非的原则。符合奥卡姆剃刀原则的原因常常是真实的,那些复杂的阴谋论则是幻象。

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