主题：【原创】俺感觉到的科学边界 -- 孤子

写这篇文章真是有够厚颜无耻的。俺算哪根葱啊？也敢来说科学的边界？还是老老实实再多读几年书去吧。但想着河里有那么多的高人，抱着俺不挨砖谁挨砖的信念，咱就上来胡说了。其实俺对自己将要说的许多问题也只是一知半解。不过这不妨碍自己在自己所知的基础上去抽象思考。当然思考所得的水准也往往决定于自己所知的水平。所以大家准备好砖头，看到什么不爽的，就狠狠砸。俺最近也在练功夫，未学打人，先学挨打也是习武真理。不过俺比较倾向于玉石做的砖头，那个硬度够。

科学探索里面谈科学，这是天公地道。但是对于科学的定义大家似乎并没有统一意见。不过比较主流的，当是以不爱斑竹为首所持的定义：就是具有“证伪”性的狭义的自然科学。至于如人文、经济之类，虽然他们也有科学的成分，也往往称为某某科学，但俺坚决拥护不爱斑竹，不把他们划在本文讨论的科学里面。但是事实上本文会涉及他们，因为谈边界，就得说说边界里面和边界外面嘛。数学比较特别，他不归于自然科学里面，但是又是自然科学必须依赖的工具，数学的很多特点也决定了我们自然科学研究的特点。所以数学是不得不涉及的。科学版里面也常有一些关于哲学、宗教乃至伪科学的讨论。不过很多时候都是各谈各的，引用各自学科里面的术语，最后就谈不到一块。所以俺在本文里面就想从科学的地界往外谈，看看能不能谈点新东西出来。其实大多数学科修习的最高学位就是哲学博士，就说明无论什么学科到最后都是达到一个哲学高度。

科学的边界，俺所指的是理论上的边界。这些边界的根源也许最后只有一个，但目前来说俺还不能认识到那各地步。所以一个一个说，当然他们之间是有联系的。

第一个根源是关于“无限”的问题。科学往往是不能处理无限这个问题的。在数学上，这样的困难也是常有的。当然有些无限的问题是可以处理的，比如归纳法就可以处理一些。但更多的关于无限的问题却让人陷入困境。最有名的当数欧氏几何与非欧氏几何在两条平行线在无限长的区间上是否相交上所存在分歧。科学依赖于观察，但是绝大多数时候你无论如何不可能观察无限远。无限这个问题还不只限于远、大、广这样的空间尺度，或者说不只是对于观察手段的限制。他在理论上也给我们带来很多限制。比如说除零，这个在很多领域都会见到。最有名的就是爱氏关于光速不可超越的论断，因为一个有静止质量的物体达到光速的时候质量会无穷大。遇到这种问题，你就会想到1/x这个函数，就会想到过了0那边是什么？但是0在那里摆着，你就是过不去（当然如果你真的过去了，那是惊世骇俗的成就）。另外一个例子是目前常用的傅立叶频谱分析。为了得到足够精细的频谱结构，我们就必须扩大观察时间窗口。这个很公平，要得到好的结果（精细的频谱结构），就必须付出大的代价（更多的观察时间）。看起来，只要我们无限长的观察下去，得到的频谱结构越精确，但这显然不可能。那么退而求其次，我们追求一个效率，让时间窗口与频谱精细度的乘积尽量小。理论表明，这个效率趋向于一个不为零的有限值。不但傅立叶分析如此，他的扩展小波分析也是如此，称之为时频分析的不确定性。这样一个无限的问题居然又给我们设了一个不可逾越的障碍。还有一种“无限”的问题是无限可能。怎么说呢？比如说音乐，基本音阶（绝大多数音乐常用的）是有限的几个。对于这有限的几个音阶，其科学分析很有效。但是他们的组合变化是无穷的。科学能否通过对足够大样本的分析，找出符合什么规律的音乐是天才的音乐？这个是不可能的任务。因为任何符合已知规律的音乐都不是天才音乐。只有那些从未有过的旋律才有可能是天才的，因为有无限可能，我们才能谈从未有过，这就是无限的威力。

第二个根源是关于“纯随机”的问题。为什么说纯随机呢？因为很多随机现象是被暗中操纵的。比如说抛硬币，虽然结果是随机的，但硬币是正是反事实上是由客观环境决定的。当然决定的因素很复杂，且在不停变化，这个变化也是随机的，所以抛硬币表现出随机性。但是如果说我们能控制决定因素的变化，比如说象赌神一样，那么抛硬币就不再随机了。对于这些随机问题，简单的可以用隐马尔可夫模型来研究。复杂的就很难很难了，在某种程度上也可视为纯随机了。但是有没有什么随机现象天生就是随机，不受控制呢？我想是有的，在量子力学里面或许就有。我对量子力学了解不深，但为什么敢说有呢？因为我的一个哲学思想：我们观察到的世界本质是运动的。随机正是一种运动，纯粹的静止就没有随机了。为什么要加一个“观察到”呢？嘿嘿，后面再说。纯随机的问题我们可以分析其概率特征进而得到一些有用的结论。但这样做还是让人不满意，人们总是感觉上帝在跟我们玩骰子，而且是上帝坐庄，很不爽，总想看看随机的背后是什么。但按俺的哲学思想来说，这个随机也许也是一个不可逾越的鸿沟。

第三个根源是“偶然”的问题。偶然不同于纯随机。偶然的事件连个概率特征都不会给出。比如某人今天某个时刻被雷劈了却还没死，这个概率是多少呢？是0，但是他发生了。这是个偶然事件。科学对于这样的偶然事件往往是不理会的，因为这些东西没法重复验证。但是他们却可能很重要。比如混沌学中的“蝴蝶效应”。现在一切大气条件都具备了，就差一只蝴蝶扇一下翅膀就可以在遥远的地方形成龙卷风。但是蝴蝶什么时候扇这个事件是偶然的，不可控制的。在这种时候，上帝就隐隐约约的出现在某些人的脑海中。人不能控制，上帝可以控制啊？上帝今天不高兴，让一只蝴蝶扇一下，这地上的人就要倒霉了。科学在这种时候往往不能把上帝赶走。神奇的事件总是有，所以在某些人心中上帝总有存在的理由。

第四个根源是“主客观”的问题。科学研究客观的不以人意志为转移的关系。这个问题的一个直接结果就是有人意识参与的问题科学就止步了。比如说研究股票的价格走向。如果有一种理论声称自己能准确预测股价走向，那么在这个理论被大众接受后，他也就失效了。这个问题的引起的另外一个问题就是：我们现在的对这个世界描述的理论会不会是因为我们观察才会这样呢？这个似乎有点唯心主义，但也并非不可能。在相对论中，观察的结果就依赖于观察者与被观察者之间的关系。在量子力学中，量子在和我们的观察玩游戏，就是不让我们逮个正着。我们可能认为不确定性原理就是世界的本来面目。但是考虑前面所说的傅立叶频谱分析的例子，我们受限于不确定性原理，导致我们不能观察到无限精细的频谱结构，但是频谱本身却是存在无限精细的频谱结构的，我们不能因为我们观察不到而说无限精细的频谱结构不存在。因此我说我们观察到的世界本质是运动的。因为观察本身可能就是一种扰动。但是我们不观察又如何知道呢？于是宗教，哲学就又跳出来了，给出这样那样的答案。

写到这，真的有点坚持不住了，三岁小孩耍大斧，真的是不自量力啊，就此打住吧。不过还得申明几句，俺可不是反科学，更加不反对中国向西方学习科学，闭关锁国不好嘛。俺在本文讨论科学的边界，是因为人们都有探询未知的欲望。如果我们只是将自己的视线放在已知的领域里面，虽然会有不少成就，却不利于思想的进一步发展。在对未知领域的探索的时候，往往需要对已知理论的反思，选择探索的方向方法。在这种时候，哲学乃至宗教都有可能起一定的指导作用，即便是指相反的方向也是指导，所以也不能一味排斥。

好了，赶紧去找钢盔去。挖个坑，等着收集些金玉，做件金缕玉衣把自个儿埋了，呵呵。

• 【讨论】“纯随机”和“偶然”：关于概率的讨论