思维的范式与陷阱(上)

Author: 摸象的盲人 | Origin link: wechat link

宗教、数学、科学、社会学是人类基本的四大思维范式,其根本逻辑各不相同,但无知者总是把一个领域的思维误用到另一个领域上,从而导致了世间所有的观念冲突。这四种思维范式的根本区别是:

宗教 ——既不能证明,也不能证伪

数学 ——既可以证明,也可以证伪

科学 ——必不能证明,但可以证伪

社会学 ——虽可以证明,但不能证伪

注意,可以证明、可以证伪指的是命题表述的性质容许证明或证伪的行为发生,绝对不等同于正确、错误,具体能不能做到证明、证伪,还得依赖后续大量操作。就好像我支持法律保留死刑,不等于我现在就想处死你。重点在于一个 “可”字,代表论证过程在技术上的可行性,如果“不可”,就意味着集合全人类的智慧也做不到。这是一种哲学性、根本性的“可”与“不可”,具有绝对性,无法突破。

宗教

宗教命题的性质天然是既不能证明,也不能证伪的。虔诚的教徒总是认为他们不断证明了神谕的正确,而异教徒与无神论者则认为该教讲的都是鬼话,互相不存在任何沟通、说服的可能。让我们先以几个最典型的宗教命题为例,来体会一下其中的逻辑:

命题一:信则灵。

你信了,然后灵了,能证明信则灵吗?显然不能,因为也有人信了,但不灵,但这能证伪信则灵吗?可惜也不能,因为信徒会说,那是因为信的不够诚,不是真信。归根结底,信是一个无法界定和衡量的概念,将信将疑是人类的常态,世界上极少有 100% 的坚信,就算极偶尔有 100% 坚信的人,那他也绝不会谈论自己身上的不灵(否则他就不是 100% 坚信了),所以也无法成为反对派的证据。所以最终谁也说服不了谁,只好信的继续信,不信的继续不信。

命题二:人是神造的。

请问,何谓人?何谓神?何谓造?

首先,神是否存在就是一个大问题。如果神降临到你的面前,并展示了神迹,可以说明神存在吗?不能。可能一,你神经病发癔症;可能二,这是妖魔鬼怪假扮的伪神;可能三,这是你目前所不能理解的高科技。如果今天的人带着各种设备穿越回 2000 年前,或者外星人到了农业社会的地球,他们毫无疑问会被认为是神,但他们显然不是神。美军飞机二战时在太平洋岛屿上迫降,都会被当地岛民当作神仙来膜拜供奉呢,这种事情毫不稀奇。但反过来讲,你能证明神不存在吗?不管你多坚信神不存在,你也不能证明这一点,宇宙那么大,宇宙之外或许还有我们不能理解的时空,或许神正弥漫在某个你无法触碰或感知到的角落,嘲笑你的愚蠢呢。

然后,神造的是那种或哪些人?毛茸茸、傻憨憨的原始人还是光溜溜、呆萌萌的你这种人?撒旦(堕天使路西法)有造人的能力吗,比如试管婴儿或者基因工程这种?如果撒旦能造人,也算是神间接造的吗?如果撒旦不能造人,岂不是祂连今天生物学家的法力都不如?假设某人的爹有一位同卵双胞胎的兄弟,请问他如何证明他爹是他爹,而不是他大爷?如果连证明一个人是他爹生的都如此困难,那么又怎么证明人是神造的呢?但反过来讲,你能证明人不是神造的吗?就算你拿出所有的生物学乃至于进化史的证据也不能证明,因为神可以是第一推动力,说不定地球上第一个细菌就是神(或外星人)亲手投放下来的呢。也有可能祂看恐龙长得太丑,所以降下了一个大陨石,并随后陆续空降了哺乳纲、灵长目、尼安德特人、丹尼索瓦人、智人。你有证据能否认这种可能性吗?

命题三:世界将迎来末日。

虽然我个人很相信这个命题,但绝非出于宗教原因, anyway ,我们还是要问:

“将”是何时?如果一个预言的时间是不特定的、可以无限远的时间点,人类有任何办法可以证明或者证伪它吗?

何谓世界?如果马斯克跑到火星去了以后,甚至人类踏足银河系之外之后,地球遭灾毁灭了,那么世界算是灭了呢还是算没灭呢?

甚至,何谓末日?人死绝?生物死绝?星球爆炸?物质湮灭?

类似的命题我还可以举出很多很多,但没有必要了。

宗教命题由于其概念的宏大性(神、人、世界)、标准的模糊性(善、恶、信)、时空的无限性和不确定性,根本就是无法确认真伪的。宗教命题,既不能证明,也不能证伪,你可以去体会其中的意味,但如果较真的话你就输了。

数学

(本段非常抽象,数学不好的可跳到科学部分,文科生可直接跳到社会学部分)

与宗教的模糊性不同,数学是以精确性著称的,所以所有的数学命题都是既可以证明,也可以证伪的(其实有一个例外,章末再讲)。数学是高度客观的,所以数学界内部的争议是最少的,冷战的时候可以有无产阶级的物理学、生物学,以对抗西方的资产阶级腐朽学术,但没有任何人有本事单拉出来一个无产阶级的数学。

在人类所有的思想产物中,数学的特殊性在于两个方面:

一方面,数学概念绝对精确。

除了数学概念之外,人类的一切概念本质上都是模糊的,只是模糊程度有所不同,不管是抽象的正义、自由,还是具体到碗、砖这种物件,都是无法无争议确指的。概念的外延和内涵具有天然矛盾性,当你试图通过定义来明确一个概念的时候,就会有大量边缘争议案例产生,而当你试图通过穷举案例来明确一个范畴的时候,就会发现该范畴完全无法抽象出任何排他的共性。

必须专门指出,所有的物理学概念本质上也都是模糊的,物理学的精确只存在于书本之上,当与现实相结合后,就不可避免地模糊了起来。以长度单位米为例, 1791 年定义为地球子午线的千万分之一, 1889 年定义为一根具体合金棒的长度, 1960 年定义为氪 -86 橙色光谱真空中波长的 1,650,763.73 倍, 1983 年定义为光速的 299,792,458 分之一,且该定义依赖于时长秒的定义,而秒在历史上也先后经历过四次不同的定义。谁敢说将来没有更好的定义?而且,度量衡的不精确不仅是定义和误差的技术性问题,测不准原理(海森堡不确定性原理)说明,在微观测量方面具有本质性的限制。概率性波函数在微观物理中的大量使用也清晰显示,对于确定的个案,没有任何确定的规律,规律只存在于概率与统计中。

但数学却完全不同,真正的数学(数值分析、统计学这种应用数学除外)是没有任何误差和模糊的,即便是概率论,概率本身虽然意味着随机,但概率论也是确定的,绝对不会因为多次计算而得出不同的概率结果。

另一方面,数学是对称的,或者说,是可逆的。

数学世界是没有熵增的,因为数学逻辑的每一步都是绝对可逆的,如果你发现某一步不可逆,那只是因为你忽略或隐藏了边界条件。与此相对应的是,物理世界是不可逆的,所以物理世界总是熵增的,不可逆导致熵增,这是真实世界与数学世界最根本的区别,没有之一,其重要性还要在误差之上。

一个例证是,在热力学第二定律(熵增定律)变得举世公认之前,著名数学家庞加莱发明了庞加莱回归定理,用相空间理论精确证明了,在有限相空间的孤立系统中,系统状态必然会回归到初始状态,这严格等同于 ——熵不会增加。至今,其数学推导任然没有被推翻,然而物理学(包括热统理论计算和实验观测两方面)的发展同时又无情昭示,熵一定会增加。这个矛盾的唯一解释是,相空间理论内在假设了物理过程的可逆性(比如空气分子碰撞都是弹性碰撞,这也是物理学的普遍见解),然而现实并非如此,哪怕是亿的亿次方分之一的非弹性,都能导致物理过程不可逆。

数学为何是严密且对称的,这个问题困扰了我很长很长时间,在 2012 年的时候,我顿悟了,那就是:

数学概念的精确性,本质上是一种同义反复的循环嵌套定义,只能存在于抽象思维当中。

以直线这个概念为例,真正的直线在世界上是不存在的,因为这个世界是黎曼几何的,而不是欧氏几何的,就算是光,也会在引力场中弯曲,光走的不是直线,而是测地线。那么我们为什么会有精确的直线的概念呢?那是因为,我们在定义直线的同时,不可避免地定义了欧氏空间,欧式空间就是使得欧式直线能够存在的空间,而欧式直线就是欧氏空间中的测地线。类似于,好人就是做好事的人,而好事就是好人做的事。当我们大量进行数学推导计算的时候,高度依赖于等号 = ”和等价符号“⇔”,我们本质上并没有发现任何新的东西,我们只是把同一个东西颠来倒去地观察不同的侧面,以发现一个我们最喜欢最需要的角度,这个过程就像盲人摸象一样。简而言之:

一对儿(也可以是一对多)互相依存的抽象概念,互相保证了对方在语境中的绝对精确性;

数学运算的同义反复性,保证了数学的绝对可逆性。

而前几天,我发现了一个更加鲜明的解释,特别是对于可逆性。我虽然数学学得一塌糊涂,但颇具宏观视野,于是我大胆提出了一个十分狂野的猜想:

一切数学理论和数学问题都可以转换为群论的形式。

以我的水平当然无法来研究这种程度的数学问题,于是我就让 Grok 来大胆反驳这个猜想,然而它经过一番巴拉巴拉之后,明确告诉我,这个说法在原则上是成立的,哪怕是图论、数论、概率论这些看起来与群论相差很大的领域,全部都可以转换为群论的形式。

剩下的问题就简单了,群论中群的四大基本特性中的两条,可以鲜明而完美地保证数学的精确性和对称性(可逆性)。

封闭性:对于群 G 中的任意两个元素 a, b G ,它们的运算(通常记为 * )结果 a*b 仍然属于 G

逆元:对于群 G 中的任意元素 a 属于 G ,存在一个逆元 a^ -1 G ,满足 a* a^ -1 = a^ -1 *a=e 其中 e 是单位元。

封闭性保证了,不管计算怎么折腾,产生的新的元素仍然在本群之内,不会跑到本群之外去,也不会违逆本群的规则,这就间接实现了精确性。

逆元的存在保证了,任何运算天然、必然、定然是绝对可逆的,这是数学对称性的极致体现,堪称圆满无缺的保障。

简单举例:

对于整数群和加法而言, 0 就是单位元, 1 -1 互为逆元。

对于实数群和乘法而言, 1 就是单位元, 2 1/2 互为逆元。

在数学领域,在一个封闭性、对称性的群里,任何命题,非真即假,没有含糊的空间,而且一定可证。

现在我要指出,上述说法是错误的,因为存在哥德尔不完备定理,其中第一定理为:在任何一致的、足以包含皮亚诺算术的形式系统中,存在一个命题,它既不能被证明,也不能被证伪。典型命题为 “连续统假设”,懒得展开了,自己去搜。

但哥德尔定理并不能完全否认上面的说法,因为该定理限定在皮亚诺算数系统中,通俗讲,也就是自然数的加法和乘法,这两种运算导致元素数量无限大,所以会产生连续统这种变态问题。如果我们将群的范围缩小到元素数量有限的群,那么哥德尔定理将不再适用,所以我们可以非常有把握地说:

在一个有限的群(群本身就包含了封闭和可逆的性质)中,概念是绝对精确的,运算是绝对可逆的,因此任何命题非真即假,一定可以得到证明或证伪。

一个纯粹的哲学性猜想,本宇宙熵增是因为正反物质不平衡,所以物理与数学不能完全对应,反物质的匮乏导致正物质缺乏 “逆元”,从而在局部造成不可逆性。如果存在一个更大的范围,在其中正反物质是等量对应的,那么在这个更大的系统中,物理系统或许会变得完全可逆,时间逆流会成为现实,而熵增定律不再成立。或许,宇宙会就此开启一个新的轮回。

未完待续,科学、社会学部分更精彩。

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