奧卡姆剃刀理論是科學嗎,或者說,奧卡姆剃刀理論能不能用來明確地判定一個理論是對的還是錯的?
如無必要,勿增實體。
那麼,包含多餘實體的理論,按照奧卡姆剃刀理論,可以明確地說這是錯的嗎?
為了便於理解,我先講個我剛編的故事吧。(沒時間看故事的話可以直接翻到底)
在遙遠的普特托星上,生活著一群普特托星人。
普特托星人每天觀測到自己的太陽從東邊升起,又從西邊落下,接著月亮從東邊升起,又從西邊落下。
一個普特托星先賢說:看啊!太陽和月亮每天都從東邊升起,從西邊落下,說明他們一定是在沿著一條軌道走。天似穹廬,籠蓋四野,大地與天空在遙遠的地方相連接。駕駛著太陽馬車的神每天早上就從這連接處從東啟航,沿著天穹上的軌道駛向西方,當他的馬車走下天穹的時候,駕駛月亮馬車的神就會出發。每天他們都換一架新的馬車,周而復始,為人間帶來光明。
別的普特托星人聽了,覺得很有道理,太陽和月亮的確是每天東升西落的。於是他們就尊這位普特托星人為智者。
過了不知道多少年,普特托星人已經把家園從內陸搬到了海邊。這時,另一個普特托星人有話說了。
他說:根據我的觀測,駛向遠方的航船,永遠是桅杆最後離開我們,駛向我們的航船,又總是桅杆先被我們看見,這說明什麼呢?說明我們的世界不像之前那個智者所認為的一樣,大地是圓的,而且是一個球!而天空是一個浮在大地上面的大球,把大地包裹住,卻和大地沒有連接。太陽是遙遠天空中的一塊發燙的大石頭,就像地面上燒燙的大石頭一樣,發出紅色的光。月亮是一塊稍微小一點的石頭,反射出銀白色的光。神用它的偉力推動著太陽和月亮在空中行走。而繁星是天空的破洞,天堂的光輝就從這些破洞中灑落下來。而天球也同樣受神的偉力驅動,在不斷地旋轉。
別的普特托星人聽了,覺得很有道理。他所說的沒有錯誤。船的桅杆的確如他所言,一年四季的繁星也的確不一樣,這說明天球的確也是在轉動的。於是他們也尊這位普特托星人為智者。
又過了不知道多少年,一個聰明的普特托星人在觀察了很久星星的軌跡之後,發現了一個驚人的事實:有一些星星沒按照天球的軌道運行,而是像頑皮的小精靈一樣四處亂飛,時進時退,他把這些四處行走的小精靈命名為「行星」,而把天球上恆定不動,不亂跑的星星叫做「恆星」,緊接著,他更是發現,如果普特托星是宇宙的中心的話,行星的移動雜亂無章,可是,如果把太陽作為宇宙的中心的話,這些小精靈的移動軌跡變得可以理解了!原來所有行星都在繞著太陽轉!
可惜這位智者運氣不太好,在他活著的時候,懾於教會的權威,他的書一直得不到發表,只有在他死後,大家才發現,原來他也是一位智者。
幾乎是與此同時,有一位勤勞的玻璃鏡片磨製工發現,如果將兩塊鏡片疊在一起的話,就能看到很遠的地方。於是他磨呀磨呀,造出了可以看到很遠很遠地方的望遠鏡,並用它觀察星星。
他驚訝地發現:原來行星並不是像恆星一樣發出光的,它們也只是在反射太陽的光輝,就像特瑪托星,大家一直都以為它是一個發出紅色光的大石頭,其實它是一個大大的番茄!
再之後就是普特托星的工業革命了。科學技術高速發展,人們對原子光譜也有了研究,當他們對準太陽的時候,他們發現太陽主要是由氫構成的,發光發熱是因為內部在進行不斷的核聚變。核反應除了核聚變還有核裂變,中子轟擊重核的時候會發生裂變。除了核聚變和核裂變,元素還會發生α衰變和β衰變,其中阿爾法衰變放出的能量是一份一份的,有的普特托星人就提出了量子化假設,能量是不連續的。但是奇怪的是,β衰變的能量是連續分布的,這就很令人費解了。又有人提出了一個新的解釋:在進行β衰變的時候,還會發射出一種看不見摸不著的粒子,我們把它叫做中微子。這樣就能解釋了。
大家覺得,這一群聰明的普特托星人所提出來的理論,雖然有些地方是假設,但是大體能符合目前觀測到的現象。於是大家尊稱這一群人為科學家。
普特托星人的故事就先告一段落了,讓我們回到奧卡姆剃刀這個問題。
在普特托星人的故事裡,早期的普特托星人要解釋為什麼日月每天東升西落,於是提出了一個理論:「大地是一塊餅,天空是一個鍋蓋,太陽和月亮是兩架疾馳不停的馬車」。在這個理論里,太陽和月亮東升西落是觀測到的事實,天空、大地和馬車是假設。
再後一點,它們觀測到桅杆的現象推翻了地球是一塊大餅的理論。於是它們找到了一個新理論,認為太陽和月亮是天空中的一塊發光大石頭。新的理論既能解決為什麼太陽和月亮東升西落,也能解決新觀測到的現象——大地是一個球。
再後一點,它們觀測到了行星與恆星的不同,觀測到了行星的奇怪軌道。於是它們又找到了一個新理論,太陽才是宇宙的中心,所有的行星都圍繞著太陽轉,問題再一次得到了解決。(學過物理的人應該清楚,如果以地球為參考系的話,說太陽圍著地球轉也沒什麼問題。)
再後一點,它們觀測到了太陽發出的氫原子光譜,觀測到了能量的量子化,觀測到了β衰變能譜的連續分布,於是它們又提出了許許多多的假設,通過這些假設,所觀測到的現象又能很好地被統一在理論內了。雖然中微子還是一個猜測,但是引入中微子可以解釋現在的現象,於是普特托星科學家就大膽地在理論中引入了中微子。
也許有讀者要問了:小夏同學,你說了那麼久,和奧卡姆剃刀有什麼關係呢?
讓我們再看看奧卡姆剃刀的簡單表述:「如無必要,勿增實體」。
它並不是認為「簡單的就是對的,就是最好的」,而是說「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。」
讓我們再回到早期的普特托星上,現在你是一個普特托星人,你和你的朋友們說:「其實,每天日月東升西落,是因為太陽神是月亮神的仇人,每天月亮神都要追著太陽神跑,太陽神開著一架定製版黃金波音747,成本超過100億美元,月亮神坐著59改在後面追,日食就是月亮神用59改擊落了波音747,月食就是59改熄火了。還有一個黑暗之神,乘坐著特拉法加級核潛艇在天上遨遊,它每天都使用量子核能無敵火麒麟對夜空進行攻擊,發出的火光就是星星。」
雖然你的理論同樣能解釋日月為什麼東升西落,為什麼會有日月食,但是相比起馬車假設來說,你還要費心思和別人解釋什麼是黃金波音747,什麼是美元,什麼是59改,什麼是核潛艇,什麼是量子核能無敵火麒麟,這就複雜了。
於是,我們就可以十分果斷地用奧卡姆剃刀把你那一堆東西一刀砍掉。
畢竟,如果馬車就能解釋日月東升西落,誰還管你的747和59改呢?但是,我們能夠說馬車假設就一定是對的么?恐怕不能吧。
這麼科普的東西怎麼會科學?
有任何人能找到哪怕一種能明確判定命題對錯的方法的話請聯繫我……
話說本來「對」和「可信」就不太一致……
沒事別找事的意思而已,想太多了。
這玩意僅在你的原假設是實體不存在的情況下成立。
換言之,你不能用它證明任何東西不存在,只能用來(迅速簡易地)反駁證明一個東西存在的論述。
超簡化版本就是:只能用來撕逼。
如無必要,勿增實體。
這是人們對於理論所持有的一種特殊的審美標準。
就好像練武的不喜歡花拳繡腿一樣,如果能一拳就干翻對手,何必多花力氣擺姿勢呢。。
這是對於理論的一種審美,是一種內功。。
對於實際問題,越是簡潔的理論,就越是讓人感到一種難以言說的美感,從一個樸素的設想出發,僅僅經過邏輯演義就能直達目的,這樣的理論,自然是吸引人的。。反過來,把複雜的實際問題最終層層剝開,濃縮成寥寥幾個數學公式和若干先驗的假設,這樣的理論,自然也是吸引人的。。
重劍無鋒,大巧不工。。
奧卡姆剃刀,就是教你如何打造一把重劍。
所有質疑這把剃刀的人,都應該試著學習一些公理化數學理論,體驗一下,從若干個定義和公理出發就能逐步地建立整個體系框架的過程,比如平面幾何,比如線性代數等等。。
我相信,最終大家都能體會,理論的簡潔性,這樣的一種美感。。
剃刀本身不能驗證理論正確與否,剃刀只是告訴你,柿子要撿軟的捏~理論要撿假設少的先驗證~
從機器學習的角度來看,可以用推廣上限(Generalization Bound)的量化表達來理解奧卡姆剃刀原則:
假設存在一個隱藏真相,我們從中隨機獲得一些訓練樣本(labeled samples),用這些樣本訓練某個模型,然後用這個模型去預測測試樣本(unlabeled samples),那麼測試誤差的上限是訓練誤差加上:
其中log(H)是編碼模型空間需要的比特數,即模型的複雜程度,m是訓練樣本數。
也就是說,如果兩個模型都能相當好的解釋觀測到的世界,更複雜的那個有更大的可能錯的更離譜,也就是過擬合(overfitting)。
眾所周知,更複雜的模型可以降低訓練誤差,也就是能更精準地解釋觀測到的世界。機器學習的永恆難題就是如何找到一個抗過擬合的模型,以及如何在訓練誤差及模型複雜度間獲得平衡。
以上表達適用於有限模型空間,無限模型空間需要用VC dimension來表達模型複雜度。
簡而言之, 當你做數學題得到的結果有這麼一些數字的時候: 2/3; 4/6; 8/12; 6/9; 200/300......
還是採用2/3吧
即便最終結果可能是1/2, 但是也錯得簡單些.
那啥 先別說 剃刀 就你說那個 拿剃刀來判斷對錯 是很多人的誤解
很多人老是沒完沒了地去說科學的對錯 科學只有方法上的對錯 沒有結果上的對錯
所以很多人懟科學的時候 總是來一句「難道科學就是對的嗎?」
可惜 科學家最大的夢想就是被後輩科學家證明自己是錯的
宗教人的夢想就是希望自己千秋萬代都是對的
科學教你 我們不夠好 要向前走
宗教教你 我這口井就是世界最好 不要向前走
剃刀教你 用腳走 ....
當然你想飛是你的事 慢慢想
不行。
奧卡姆剃刀這個原則,其實只是聽起來名字比較牛逼而已。
在國內風靡,主要是因為比較容易裝逼,微博上有個小學生思想品德不及格的就拿這個裝逼,取個ID叫做奧卡姆剃刀。
實際上它還有個名字叫做統一律。
統一律的主要含義就是:如無必要,切勿增加實體的數目。
這是柏拉圖的說法,也是理性思考的根本法則,是先驗的,也就是無需證明的,伴隨著思考而存在的。
然而柏拉圖說了這句話之後,很多人覺得有道理,紛紛拿來裝逼,天天剃刀剃刀,剃頭,頭髮都剃光了,變成禿頂了,自己感覺變強了。
卻忘了老人家後面還有句話。
叫做:不要輕率的減少實體的多樣性。也就是分解律。
分解律和統一律是一對定律,柏拉圖告誡世人:切勿厚此薄彼。這是普羅米修斯盜天火時而從眾神的居所中附帶著投擲給我們的。
然而年輕人總是不喜歡聽老人家的話,天天剃刀剃刀的,有的人把肛毛都剃了。
關於分解律,康德說過這麼一段話:
把各種各樣的認識分離出來是至為重要的,就各種認識的性質和根源而言,它們是互不相同的,因為出於實際的目的,它們一般是結合在一起的,因此,要特別小心謹慎,以免它們互相混淆。化學家在物質分析中、數學家在純粹數學中所從事的工作,對一個哲學家來說尤其必要,因為這有助於使他在對知性(悟性)不加以區別的運用中,明確地界定那屬於一類特殊認識的部分,以及它的特有價值和作用。
剃刀原則目前對於大多數人主要用於預判上,也就是一個對一個問題的解釋,一個是複雜的,一個是簡單的,那麼簡單的那個更有可能是接近問題本來的面目。
然而這些都是引申功能,是一些偷懶的玩意兒。根本沒有碰觸到問題的本質,類似的還有什麼墨菲定律,彼得原理,帕金森定律之類的。
與其學習這些這些所謂定律和法則,還不如好好的學習學習哲學原理。
奧卡姆剃刀其實就是統一律。
與統一律對應的就是分解律。
通過這篇文章我想告訴大家的道理就是,在哲學中,有很多原理和法則,這原理和法則具備非常強的基礎性,公理性,先驗性。是最基本的東西,深入學習理解以後,就可以對世間諸多現象進行最基本的解釋,隨便一個東西拿出來,包裝一下,就可以解決很多問題。
你想想,哲學是要解決什麼問題,世界本源問題,如果連一些普通的現象都解釋不了,還解釋個啥的世界本源呢?然而人都是懶惰的,只喜歡學習包裝過的理論,包裝過的食物,所以才會對一些莫名其妙的理論都樂此不疲,殊不知這些理論都來自於更為底層的思想。
這就像周杰倫的歌曲一樣,周杰倫的隨便一首歌,拿出來,就可以捧紅一個歌手,然而放到周杰倫身上,則無法再讓其發出更耀眼的光芒了。
哲學就是如此,因為太耀眼了,隨便一個原理拿出來,就可以捧紅一個人,一個定律,甚至成立一個學科。
在當今世界,一個人所需要學習的知識太多太多,如果不學習哲學,就猶如夸父追日,整日整夜疲於奔命罷了。
首先,這是一條指導原則。而不是定理或定律。
什麼意思呢?它不能被推導或證明,僅僅是一種處理事務的方法。
奧卡姆剃刀的意思也就是在有兩個題目時,我們討論更簡潔明了的那個。。
這個原則是讓科學更專註於眼前問題的。不是來說明對錯的。
用它來說明對錯會成為一個自我矛盾的東西。舉個例子,當我們把眼光專註於宏觀的時候,原子就成了沒有必要的實體,應該被剔除,但並不能說明原子是錯的。因為眼光在分子的時候,原子又符合了奧卡姆剃刀。。以上,用奧卡姆剃刀判斷對錯是可笑而無意義的,同時也違反了奧卡姆剃刀的本意。。
無法判斷是否正確。
剃刀可以作為一個優化方案來存在。
舉個通俗易懂的例子,你有一輛摩托車,每天騎它上班。現在給你一輛自行車,從上班的角度講,自行車還沒摩托車好用,於是自行車就被剃掉了。
但這並不意味著自行車是壞的。
而且通常情況,自行車方案反而是可行的,只不過比不過原先的方案。如果要否定自行車方案,得拿出切實的證明過程才可以。
但是這只是從上班角度來講的。如果有一天,你決定減肥,那麼摩托車就會被剃掉。
所以剃刀是否使用,從來都是根據目標效率與我們的需求進行判斷的。和奧卡姆剃刀對應的東西,還有一個名詞叫做墨菲定律。
論證一個假設的時候,我們傾向於這種方式方法,並不等於不承認這種方式方法的局限
就像你中了墨菲的詛咒,一路倒霉真的因為不可抗力遲到了,卻因為另一些不可抗力而無法得到手頭證明,並不能代表你一定在撒謊——但是誰提出誰舉證仍然是原則
所以奧卡姆剃刀並不是證明一種理論是不是「正確」的工具,而是「引入實體越多,系統越複雜,其自洽可能性越低」的一種「理性假設」
科學並不是教條主義,科學家也不會和你說車庫裡的火龍【一定】是不存在的
科學的本質是可證偽性,恰恰不是先驗性
一個複雜的系統假設並不一定是錯的,但是可採信的價值更低,並且,仍然還是那句話,誰提出誰舉證,你遲到這個事情真的匪夷所思的話,我們並不排除你的敘述有哪怕在總的概型上是無窮小的一個點的可能性,但這並不代表反過來我們就要先認為你「確實沒有說謊」
僅此而已
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換一種更直接的說法
奧卡姆剃刀的本質是概率論,其方法論的實質是置信水平判斷
就是這麼簡單的事情
那麼我們就應該知道,你對一個理論的描述,外部實體增加的越多,其系統越複雜,那麼其成立的約束條件就越多,那麼在整體中的幾何概型佔比就越低
但【概率為零不等於不可能發生】
誰也保不齊你那條被你增加了無數個實體的火龍就真的不存在
只是我們傾向於選擇置信度更高的去採信而已,這有什麼錯?
或者反過來說,這能夠「絕對地證明」什麼?什麼都不能證明,它就是一種採信方法論而已
不是奧卡姆剃刀理論或者定理或者定律,
是奧卡姆剃刀原則。
對於自洽的理論,一般我們無法直接判斷其假設是否成立,只能通過檢驗理論給出的預測來證偽理論。奧卡姆剃刀原則和理論的對錯沒有關係。
科學理論很重要的作用是解釋已經發生的現象,但是更核心的功能是預測未發生的事情。衡量預測能力涉及兩個方面:假設的數量和結論的數量。如果存在預測能力相同的兩套理論,我們會選擇假設更少的那個,摒棄需要更多假設的那個。這種取捨原則就稱為奧卡姆剃刀原則。
舉個例子,牛頓力學解釋了經典力學中的很多現象,它的基礎是牛頓三大定律。我們可以增加一條假設:上帝設計了牛頓三大定律;增加它不會影響牛頓力學的結論,但是多了它理論就處於一種沒有剃乾淨的狀態。傲嬌的物理學家會拿起奧卡姆剃刀把這條多餘的假設剃掉。
再舉一個例子,如果假設這個世界是由上帝創造的。一切現象都變得可以解釋——一切都是上帝安排的。這個理論基於一條假設就解釋了所有的現象,解釋能力超強。但是它的預測能力太差,而這應該是一切科學理論的核心功能。有了預測,就有預測失敗的可能,這種可能性就是科學理論可證偽性的來源。
「剃刀」是一個經驗規律,即假設更少的理論,更可能接近實際……
而且不是絕對不要複雜化理論,而是「如無必要,勿增實體」。
比如由於相對論效應的實際存在,簡單的絕對時空觀就有了「複雜化」的「必要」
奧卡姆剃刀並不是科學,而是屬於科學哲學。奧卡姆剃刀也不適宜用來判斷理論的真偽,因為只要是一個理論,本來就是解釋已有事實的。譬如用以太解釋光在真空中的傳播,以太這種東西就有存在的必要,因為它被認為是光傳播的介質。
奧卡姆剃刀我認為比較適合檢驗猜想,而且僅僅是必要條件。譬如說缸中之腦,上帝的存在之類的東西,我向來是以奧卡姆剃刀原則認為這些東西很無聊,而且前者不就是後者的現代翻版么?
簡單的說,奧卡姆剃刀就是有多少證據說多少話. 因為對於任何有限的數據集,可以解釋這組數據集的latent cause都是無窮多的. 但如果沒有證據, 就只能選取最簡單的模型, 因為更複雜的模型需要更複雜的證據.
首先糾正,奧卡姆剃刀不是一個理論,而是一種「規範」或者「原則」。你可以選擇相信,也可以選擇不信。(本段經評論區提醒有修改)
對這個定律的解釋我覺得更接近與一種哲學上的思考,也就是從哲學角度定義「什麼是科學的」。在物理學中,一般不會去討論「本質是什麼」,因為物理學的很難對一個現象的所謂「本質」做出說明。當發生了一個現象,你問為什麼,然後給出一個理論解釋,但是還可以繼續問這個理論為什麼是這樣。
舉例來說,對宏觀低速現象,牛頓三定律就能很好的解釋,但是同樣可以問為什麼牛頓三定律是正確的。當然你也可以說拉格朗日力學(或者哈密頓力學)更「本質」,能解釋牛頓力學,但是還是可以繼續問拉式力學為什麼最小最用量原理是正確的?這個過程是能一直繼續下去的,因此對本質是很難定義的。
難道物理學就永遠無法知道宇宙的本質嗎?我的觀點比較保守,我覺得是的!回頭看看歷史,當我們在追求本質的時候,我們具體在做什麼???仔細研究一下就會發現,歷史中伴隨物理學進步的是統一,也就是用一個理論解釋更多的,曾經需要用多個理論分別解釋的現象!牛頓統一天上地下,麥克斯韋統一電與磁,Yang-Mills統一三大力(電弱強可一用非阿貝爾理論描述),每當出現這種的統一,我們就覺得理論進步的,距離本質更近了一步。
其次,物理學本來就是依賴現象的,如果一個理論再完美但是與實驗不符合也沒有存在的必要,一切理論要向實驗看齊,一切理論都是為了解釋實驗現象。所以,好的理論首先能解釋實驗,其次要足夠簡潔(假設要足夠少且自然)。
說的有點多,但是只是為了說明奧卡姆剃刀不是理論而是定律。它更像是物理學這幾百年發展出的一種規範性的指導意見,說它是科學的有點問題,但是遵守這個意見沒什麼壞處。
這玩意自己都不能自洽吧?
沒有奧卡姆剃刀,也能解釋世界,按照奧卡姆剃刀理論,應該吧奧卡姆剃刀砍掉。
奧卡姆剃刀主要是從效率上避免人類浪費腦力。
因為能被奧卡姆剃刀砍掉的部分都是既不能證明是,也不能證明否的東西。
但是因為思維上的一些原因,仍然有很多人浪費時間討論。
比如牛頓認為,先有上帝,上帝創造了牛頓定律,牛頓定律可以解釋物體運動。
問題是先有上帝的哪個部分,沒法證明它是對的,也沒法證明它是不對的,但是上帝又涉及到宗教、權利、利益,所以很多人想要證明上帝存在或者不存在。
奧卡姆剃刀理論就是讓聰明人不參與這種浪費時間的蠢事,它節約了聰明人的時間,所以聰明人都喜歡。
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