2009年4月22日星期三

数学工具与科学实证性的关系

现实科学生活中,由于数学具有严格自洽的重复性特点,因此,使用数学作为基础工具,在实证基础上的数学延伸,也被看作是实证的一种形式。但是它的权威性,要逊色于实观实测的实证;当实测结果与数学结果不符时,以实测结果为准,并对数学的自洽性自我检讨,创造新的自洽的数学工具。仿真,实际上就是这样一种数学结构实证延伸论证。笔者的Aorasms,实际上是一种结构性定性的数学逻辑,与纯粹文字性的形式逻辑有根本性的不同。面向对象的仿真逻辑,可以很容易在对象上现成的数学结构上,依照结构添加实验校准数据,随后就可以运算出数学结果。

这样的研究方式,最出名的就是霍金先生的黑洞量子理论,和无时空边界宇宙。近来,使用计算机,按照Aorasms类似的数学对象结构逻辑模型,对实验室条件下无法实现的天体物理、地球物理、生物遗传的仿真实验研究成果,时见于新闻。已经超出实验室实验,成为基础科学研究的主要手段。读者可以自已留意一下。

因此,数学运算、数学仿真,尽管是一种“逻辑推理”,但是由于其高度重复性、他证性、自洽性、高度可逆,并在原始校正和最终结果上,经受实测实证的检验,因此,也视为是proof,而不再是evidence。这是一些显然把马列当圣经的信仰人士所难以理解的,这种人的典型论调是:“仿真只是你大脑中的想象”,“局限的对象定义代替抽象定义”……,(唉!)数学的重复性、可逆性、自洽性达到这样的程度,以致于,很多学科,或多或少,都可以用某种数学加以表述。

即使是进化论,罕见有数学工具了;但是实际上生物个体形成化石的概率,生物反复进化尝试与时间的关系,基因突变的频率、时间、保留的数学关系,生物特种替代与繁衍的基本数量关系,等等;把这些不同环节似乎分散的数学联系起来,物种进化尝试、灾变、适者生存等等进化定律,就远远不是单纯的“文字描述”了。在这个意义上,数学是现代科学的基础表述工具。数学不是万能的,但是,离开了数学,是万万不能的。因为这个原因,科学史上最重大的发明,笔者把这个荣誉留给印度文明发明的阿拉伯数学,它提供了简单的数字表达和运算工具。

中国传统文人,即今天我们常说的接受文科教育的学生,其思维的逻辑层次,局限于文字平面的形式逻辑。缺乏结构化对象化抽象的能力,(抽象,abstract,指无歧特征简化),价值评估方式倾向于模糊化,道德化,美称为“模糊思维”,其实是“含糊思维”。对于讨论对象的精确定义、适用范围,外沿限制,在缺乏结构化对象定义的情况下,很难用单纯的语言无歧表述。缺乏精确思维能力,一些人对于鲜明的科学结论,只能以道德化的《形意思维》指称为“非黑即白”,王顾左右而言他;以为自已留下一条“人治”的后门。

笔者相信,无论是理科学生,还是文科学生,大脑中的思维方式都是“放电影”的模式思维。人的大脑依赖于DNA记忆的同步运算能力,具有远远超过硅晶计算机的记忆存量,速度远逊之而同步运算能力远胜之。这样,人类(其实也是动物类)的思维,必然是归结为一个个既定的行为模式记忆,(生物学上称为条件反射,社会工程上称为预案),而通过不同模式的匹配仿真演绎,推演出最大概率风险结果模型,指导人类的具体行为。因此,人类既没有必要,也没有可能追赶电子计算机,电子计算机也不可能赶上人类模式思维的能力。在软件上最接近于模式处理(pattern process)的有几个例子:反病毒,反入侵;这两者都需要定时更新病毒和入侵行为的特征库;以及,基于diff散列索引的搜索引擎。

因此,如何利用数学工具,延伸人类模式化思维,以人类可以理解的方式,总结、存储、探索对宇宙科学的理解,就构成了现代科学的进步轨迹。计算机的出现,令到大强度重复化简单运算,成为一件低成本的工作。但是,如果运算对象不能使用结构化分解的方式,令简单化的结算可以重现真实客观世界,计算机的计算能力,就没有现实性的使用价值。这样,就产生了面向对象的系统分析。简单说,现代科学的发展模式,并不是马列所说的简单的“理论,实践,再理论,再实践”,(有点象白痴),而是实测实验观察-模型归纳-面向对象的模型分析-模型演绎仿真-结果实测-校正模型-总结出客观科学规律。几乎就是一种有投入产出的工程了。

笔者的Aorasms,取材于信息系统工程的面向对象的结构性分析和仿真,这是一种介于数学和现实场景之间的逻辑描述,相当于描述客观世界的“伪代码”。它的位置是(模型归纳-面向对象的模型分析-模型演绎仿真),计算机和信息学,则位于模型演型仿真的强化。那么所谓的传统文化博大精深,处于什么环节呢?恕我直言,由于传统文化太精深了,所以不在这个现代科学的工程环路以内;“不属于现代科学范筹”,汉语称为“伪科学”,英语称为"unscientist subject"。

数学尽管具有强大的逻辑自洽性和他证性,但是缺乏实证性。因此,如果没有实证实测的结果,数学理论的推论,并不是科学的结论。典型者如弦理论,及霍金的无边界宇宙。后者,笔者认为霍金先生是错的;笔者并不接受宇宙膨胀论!不知一些使用《中国式诡辩》,不懂装懂卖玄的国学大师,对此严格的科学标准,有何感想?而另一些神秘化玄学大师,利用公众对数学的恐惧,搞数学式的《中国式诡辩》,比如用之于经济或者炒股先知之类,读者是不是也报以会心的微笑??呵呵,再笑一笑!

本文同时可归属“科学进化论和科学的社会进化论”系列:
科学,民主和科学的发展观
《人性本私!马列信仰与唯心的关系》
《马列原始理论的错误为什么不能纠正?》
《数学工具与科学实证性的关系 
《汉语简明精确定义能力缺陷影响社会分析》
《汉语与传统文化忠君式的传承》
《疑证与实证的精确语义,英语弥补汉语不足》
《大学无书:读对书不如会读书》
《大学无书:推荐您的孩子多接触科幻作品》

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