主题：【原创】因果关系（科学中的因果关系） -- earthcolor

阅读这个翻译，请配合原幻灯片看，因为有一部分内容在幻灯片里。

The lecture "The Art and Science of Cause and Effect" was delivered by Professor Judea Pearl in 1996, and also appears as Epilogue in his book "Causality" by Cambridge University Press.

原文链接

http://singapore.cs.ucla.edu/LECTURE/lecture_sec1.htm

The following is the Chinese translation of Professor Judea Pearl’s lecture transcript at the eighty––first lecture in the UCLA Faculty Research Lectureship Program. The original version is at the web page http://singapore.cs.ucla.edu/LECTURE/lecture_sec1.htm. This translated version may differ from the original version. If you find any confusion or errors in this translated version, please refer to the original version for more information, and please leave your message for the confusion or errors of the translation in this forum. I'd like to thank Professor Judea Pearl for granting permission to translate and to publish his lecture on the web.

下面是朱迪亚明珠教授在1996年获得加州大学洛杉矶分校研究讲座演讲的中文译稿。原稿的网址是http://singapore.cs.ucla.edu/LECTURE/lecture_sec1.htm。 这个中文译稿有可能和原稿不一致。如果你在中文译稿中发现有语言不妥或错误的地方，请参照原文以获取更多的信息，并请在这个论坛上留言指出翻译中的不妥或错误的地方。我非常感谢朱迪亚明珠教授同意翻译他的演讲稿，并发表在网络上。

朱迪亚明珠

被授予第八十一届研究讲座*

原因与结果的艺术和科学**

于1996年10月29日星期四的演讲稿，作为加州大学洛杉矶分校第八十一届研究讲座系列的一部分

* （此乃该校最高的学术荣誉 – 译者注）

**本演讲现作为（演讲者的专著）《因果关系：模型，推理与推论》的后记。本书即将由剑桥大学出版社于2000年1月出版（已经出版 – 译者注）。

可以点击略图来查看全尺寸的幻灯片

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提醒 – 这个演讲的页面包含很多图片，可能要花一段时间才能下载。

如果需要硬拷贝的话，请联络[email protected]

原因与结果的艺术和科学*

演讲者：朱迪亚明珠教授

翻译：earthcolor

幻灯片1：

感谢杨校长、感谢各位同事、感谢学校评选委员会的委员们，加州大学洛杉矶分校感谢你们邀请我在第81届研究讲座做演讲。能站在这个讲台上、能有机会和如此众多的杰出听众分享我的研究，是我莫大的荣幸。

这次演讲的题目是因果关系，也就是我们对这个世界上什么导致了什么和为什么会这样的感知。尽管因果关系是人类思想中最基本的部分，它仍旧是一个充满了神秘、充满了争议、并让人小心对待的概念，因为科学家和哲学家在定义什么情况下一个事件真正导致了另一个事件有（很大的）争议。我们都理解公鸡叫不会导致太阳的升起。但是，就是要把这样一个简单的事实用数学公式表达出来，也不是那么容易。

今天，我很高兴能和大家共享我在研究这类现象时所发现的非常有用的想法。这些想法已经发展成实用的工具。我希望你发现这些工具在解决你所遇到的因果关系问题时是有用的。

在这里（我们）很难想象有人没有碰到过因果关系的问题。无论你是评价双语教育计划的影响、还是通过实验来确定老鼠如何从危险的（食物）中辨别出真正的食物、或者为什么朱利叶斯凯撒越过了卢比肯河、或者为病人进行诊断、或者预测谁会赢得1996年的美国总统大选，你都在处理一个复杂的因果关系的网络。我这里要讲的目标是帮助研究人员处理因果关系的复杂性，并澄清其中的含义。

幻灯片2 ：

这个演讲分三部分。首先，我会概述一下不同学科在处理因果关系中所遇到的困难的历史，接着，我会略述如何减少或消除部分历史困难的思路。最后，为了纪念我的工科背景，我将演示如何将这些想法发展成一些简单实用的工具，并在统计和社会科学领域中举例说明。

幻灯片3 ：亚当和夏娃（ durer ）

首先，在我们可以记忆的远古，因果关系就不是问题。在人类发展的早期，就有问为什么的冲动和寻找因果关系解释的能力。 例如，圣经告诉我们，在仅仅品尝知识树果实的几个小时后，亚当已经是一个因果关系辩论方面的专家。当上帝问： “你吃了树上的果实嘛？”亚当是这样回答的： “你送来陪伴我的女子，她给了我树上的果实，我就吃了” 。夏娃（的回答）一样老练： “蛇欺骗了我，我吃了树上的果实” 。

在这个故事中要注意的是：上帝并没有要求解释，他只是在询问事实：是亚当自己感觉需要解释 – 这里的信息很明确，解释原因是一个人造的概念。这个故事中另一个有趣的地方是，解释完全是用来推卸责任的。实际上，在过去的千万年里，解释没有其他别的功能。因此，只有神、人类和动物可以促成事情的发生，而其他的物体、事件或物理过程是不能这样的。

幻灯片4 ：飞行的地段（Dore）

自然事件进入的因果解释要晚得多，因为在古代的世界中，事件只是预先确定好的。风暴和地震是由愤怒的神控制的，而不能为它们的后果承担因果关系责任。

幻灯片5 ：棋盘游戏（埃及坟墓）

甚至一个不规则的和不可预测的事件，如掷骰子，也没有被认为是几率事件，而被认为是一个来自神的需要正确解释的信息。

幻灯片6 ：关于船只和鲸

当先知约拿被确定为上帝的叛教者并被从船上扔进水里时，这样一个讯息给了他生命中的恐惧。引用《约拿》这本书中的话： “然后水手们说： ‘来，让我们抽签决定谁为这苦难负责’。所以他们抽签，结果是约拿抽中 。”显然，在这豪华如腓尼基人的游艇上， “抽签”不是为了娱乐，而是为了沟通 –– （相当于）一个单向的调制解调器来处理至关重要的信息。

总括来说，在古代世界里，因果力量的代表，要么是神，他们为了某种目的让事情发生，要么是人和动物，他们拥有自由意志，并为此他们受到惩罚和奖励。

幻灯片7 ：阿基米德螺旋泵（ vitruvius ， 1511 ）

在阿基米德螺旋泵中，因果关系的概念是简单原始的，但是是明确的和没有问题的。一如以往，问题是由工程开始的：当机器被建造来做有用的工作时。

幻灯片8 ： “ … …我将移动地球” （ vavignon ， 1687 ）

当工程师变得雄心勃勃时，他们认为，地球也可以被移动，只是没有这样一个的杠杆而已。

幻灯片9 ：移动推土机（ delmedigo ， 1629 ）

在巨大规模的项目中，需要由许多皮带轮和车轮组成互相驱动的系统。一旦人们开始建造多级系统时，在因果关系上发生了一个有趣的事情 –– 实物开始获得因果关系的特性 。当这样一个系统出故障时，责怪上帝或操作者是没有意义的 –– 相反，一根断掉的绳索，或生锈的滑轮是一个更有用的解释，这仅仅是因为（我们）可以轻易地更换绳索或滑轮，使得该系统继续运转。在历史上的这一时刻上，神和人类不再是因果力量的唯一代表 – 无生命的物体和过程成为了责任的承担者。一个轮子转动和停止，是因为前面轮子的转到和停止 –– 人类的操作者（在这里）成为了次要的。毫不奇怪，这些新的因果关系的代表，具有他们前任（神和人类） 的一些特点。自然物不仅成为奖励和惩罚的承担者，而且是动力、意志、甚至目的的承担者。亚里士多德认为，对目的的解释，是“为什么一个东西是它那个样子”的唯一的完整的和令人满意的解释。他甚至称它是“终极原因” ，即科学探究的最终目的。

从这个角度上来说，因果关系起到了双重角色：一方面，原因是奖励和惩罚的目标，另一方面，原因是对其他物质控制的物质流动的承担者。

幻灯片10 ：水磨机

这种双重性一直相对安宁地存在着，直到文艺复兴运动时期，这种双重性才遇到了概念上的困难。

幻灯片11 ：知识的城堡（ recordes ， 1575 ）

所发生的事情可以从1575年发表的第一本英文科学书籍 – Recordes的“知识的城堡”的封面看出：命运之轮被转动了，但不是由上帝的智慧，而是由人的无知。此外，当上帝的角色 ，所谓的终极原因，被人类替代时，整个因果解释的概念遭到了挑战。

幻灯片12 ：伽利略（人像， 1613 ）

怀疑是从伽利略的工作开始的。

幻灯片13 ：伽利略（在监狱）

我们大多数人知道伽利略是一个因捍卫日心说而被调查与监禁的人。不过，在这些事件的同时，伽利略还设法悄悄地进行了科学上到目前为止最为深刻的革命。

幻灯片14 ：Discorsi封面

伽利略在1638年在远离罗马的莱登（Leyden）出版的Discorsi中，阐述了这场革命所包括两个原理：

幻灯片15 ：伽利略的革命

一，描述第一，解释第二 – 也就是说，“如何做”排在“为什么”前面;

二，描述由数学语言，即方程，来完成。伽利略说：不要问一个物体的下落是有力量在从下面拉还是从上面推；

幻灯片16 ：倾斜平面实验

而要问：你能多好地预测一个物体在飞行一段确定距离所需要的时间，这个时间如何随着物体的不同和抛射角的变化而变化。伽利略进一步说：不要试图用定性的、模糊的人类语言的细微差别来回答这些问题，而要用数学方程式来回答。

幻灯片17 ：伽利略方程 d=t2

今天，我们是很难评价这个想法在1638年有多奇怪，那时仅仅是在Vieta引入代数符号50年之后。要宣称代数是科学的通用语言，是不是有点像今天宣称世界语是经济学的语言？为什么在所有的语言中，自然会遵循代数法则？但是，你无法否认它的成功。一个物体的飞行距离的确和飞行的时间成正比。

幻灯片18 ：伽利略梁（手稿， discorsi ， 1638 ）

比预测实验成果更成功的是代数方程组的计算特性。这些特性，在历史上第一次，使得工程师们可以在“如果有什么”的问题之外，问“如何做”的问题。在除了问： “如果我们使梁变窄的话，它还会承担同样的负载吗？”，他们开始问更难的问题： “如何改变梁的形状，以便它会承担相应的负荷？”这是因为解方程方法的存在而使得这些问题变得可能。代数方法没有区分变量；除了根据参数预测行为，我们可以将事情倒过来想，根据所需要的行为而求解参数。

现在，让我们把精力集中在伽利略的第一个原理： “描述第一解释第二” ，因为科学家们非常认真地对待了这一想法，并将科学的特性从投机过程改到了实证过程。

幻灯片19 ： Snell定律（选自笛卡儿的Dioptrics ， 1637 ）

在物理学中，开始出现了很多非常有用的实证定律。Snell定律，虎克定律，欧姆定律，焦耳定律都是纯粹的实证概括的例子。在被更基本的原理解释之前，这些例子都已经被发现和使用了。

幻灯片20 ：虎克定律（ 1678 ）

然而，哲学家还不愿放弃因果解释的想法，并继续寻找这些成功的伽利略方程的起源和理由。举例来说，笛卡尔将原因归咎于永恒的真理。莱布尼茨认为原因是不言自明的逻辑规律。

幻灯片21 ：大卫休谟（人像）

最后，在伽利略一百年后，一个名叫大卫休谟的苏格兰哲学家将伽利略的第一原理推到了一个极端。