20 【地球仪不是地球】- 再论什么是思维模型(上)

2021-04-25 09:44:2614:35 160
声音简介

请考虑这样一道题目:在一片原始森林里,假设没有任何人,也没有任何动物。这时候一场大暴雨从天而降,鸡蛋大的冰雹砸在树叶上,突然一道闪电击中了一颗参天大树,这棵大树轰然倒下。我的问题是:这时候有声音吗? 


你可能会说这还用想?肯定有啊!不会是脑筋急转弯吧?还真不是。我们先按下不表,一会儿再拿出来看。



这一集是《思维模型与幸福人生》这个系列节目的最后一集了,前面我们花了大量的篇幅介绍横跨多个学科的思维模型,包括:统计,物理,博弈,运筹,投资,会计,化学,生物,心理,佛学,希望这些模型可以帮助每个人更好理解现实,追求幸福的生活。 


对于思维模型的用处,已经说了很多好话了,这一集作为收官之作,我要说一点儿“反话”—— 模型虽好,但有局限。 


怎么说呢?在第一集中我们就讲过,思维模型是对真实世界的一种简化,目的是让人们以可理解的方式来认识现实。而在这个过程中自然就产生了一种相互矛盾的悖论:为了容易理解所以进行了简化,但是正因为这种简化,所以并不能准确全面地反映真实的世界。这就是所有模型的局限性。下面我们从浅入深,把这个问题再拆成三个层次分析一下: 


01 

真实世界是复杂的,有多个维度和面向。简化后的模型的好处便于使用,但是它往往只反映了真实世界的一个面向或者局部表现。而且,就算在这个局部范围内,模型也并非真实世界,而是经过了抽象和变形。




比如,请你看一下文稿中的这张图片。中间是一个复杂的多面体形状,代表“真实的世界”,因为太复杂,人们难以一下子看清楚,于是想建立模型来做代表。想看见就需要光,如果有人在红光的照射下从正上方往下看,就会在墙上看到一个红色光晕中的三角形,于是建立模型:“简单来讲,世界是红光中的三角形”。同样道理,从另外两个角度观察时,得出的模型分别是“世界是蓝光中的正方形”,“世界是黄光中的圆形”。这三个模型都是平面图形,好处是够简单,但弊端也很明显,就是没有一个足够准确,正是因为模型追求“简单来讲”,所以没法反映复杂世界的全貌。 


显然,上面这个例子是聪明人编出来的,实际上,在日常生活中也能看到类似的现象。比如地图大家都看过,地图实际上就是一个模型,但是,地图并不是真实的世界,它只是为了让我们更容易理解世界而做出来的一个模具,地图对真实世界有大量的删减以及变形。比如你在看世界地图的时候有没有注意到一个现象,那就是世界第一大岛——格陵兰岛在地图上显得特别大,甚至是比澳大利亚还要大。如果真是这样的话,那为什么澳大利亚反而会被看做大陆,而不是一个岛屿呢? 


实际上,如果看一下数据,就会发现澳大利亚的面积是格陵兰岛的三倍多。之所以格陵兰岛会显得那么大,就是在建立模型中产生的变形导致的,请看文稿中的配图。




因为地球是个球体,而世界地图是个平面,所以为了建立平面模型就需要把一个真实的球体简化为一个二维平面。这个简化的过程需要某种映射规则,在这类地图中所采用的就是所谓的“圆柱投影法”:大家都知道地球上的纬线是不一样长的,赤道最长,大约4万公里。南极北极最短,是零。但是在圆柱投影法中,所有纬线被拉长为一样的长度。所以,展现在平面地图上,越靠近两极的地区变形就越明显,实际上是在横向上被大幅拉伸了,这就是格陵兰岛显得超级大的原因。 


当然,你会说那换一种建模方法不就可以了?比如地球仪也是球体,就不会有这个变形的问题。确实是这样的!但是,新的问题会冒出来:建立模型本来的目的就是为了方便使用,那么是每时每刻随身带着地球仪方便呢,还是每时每刻口袋里随身揣一张地图更方便呢?所以,越是追求模型的易用性,就越失去了准确性;越是追求模型的准确性,就越失去了易用性。这是一对内在的矛盾。 


此外,地球仪虽然没有这种变形的问题,但因为球体很小,所以只能用极为粗糙的方式象征性地来代表人类生存的气象万千的这颗蓝色星球,如此粗糙以至于地球仪在电商网站中都被归为“玩具”的品类。 


还记得我在第一集中提到的现存的最古老的1492年制作的地球仪吗,甚至粗糙到了连美洲大陆都没有的程度。当然,理论上讲,如果人们按照1:1的比例制造一个地球仪,那将会是有史以来最准确的地球仪。但这个地球仪的半径将会有6300公里长,所以也是有史以来最没有用的地球仪。因此,总结一下这部分的结论:地球仪不是地球,模型不是真实世界。 


以上是模型有局限性的第一个原因,下面来看第二个。 


02 

模型是基于人们对真实世界的观察,经过简化和抽象而来的,目的是清晰地理解和预测世界。于是可以得到一个推论:如果人们不能完整、准确地观察到真实的世界,那么据此所建立的模型也就无法反映最真实的世界。真的会发生这种情况吗? 


答案是肯定的,而且有不只一种可能。比如之前我提到过,人们在观察到足够多的现象后,通常会采用“归纳”的方法进行总结,得出结论或者建立模型。但是,归纳法有其内在的局限性,无法捕捉到极为罕见的黑天鹅事件,这就会导致模型的缺陷。比如,人类有文字以来的文明史不过七、八千年,而根据当代天文学的推测,宇宙的年龄是137亿年,地球的年龄是46亿年。所以,如果有某种现象每2万年发生一次,那么必然人类目前的任何模型都无法准确捕捉到,虽然这种现象在真实世界中已经发生过几十万次。


除此之外,其他因素也会阻碍人们清晰地观察和认识真实世界。比如早在近100年前,有一位出生在波兰的美国学者,名字是柯日布斯基,研究的领域是逻辑和语言。他在1931年说过一句话:

The map is not the territory

意思是地图不是真实的疆域。在上一段中我说的“地球仪不是地球”其实就是根据这句话改编的。柯日布斯基认为:人对真实世界的认知受到神经系统和语言的局限,所以没有办法完全准确地认识真实。 


这啥意思呢?我举两个例子试着说明。 


人们观察外部世界是通过感官,所谓感官,是一个完整的感知系统,包括各类器官,与器官相连接的神经系统,以及大脑中相应的意识模块。比如最主要的有 眼睛——视觉神经——大脑视觉意识,耳朵——听觉神经——大脑听觉意识,皮肤——触觉神经——大脑触觉意识这些子系统。这就是老天爷赐予每个人的去感知真实世界的高级套装装备,实际上每个人所观察、感触到的外部世界就建立在这套系统之上。 


然而,这套装备并没有我们想象中的那样“高档”,在接触外部世界时会把相当多的“真实的信息”都过滤掉。我用大家最熟悉的视觉和听觉来举例子。 


眼睛是用来“看”,所谓看,就是光线刺激了视网膜上的视觉细胞,并且转化成生物电信号,通过神经传导到大脑的视觉区域,形成图像并加以识别。光线的亮度和颜色给我们带来了美轮美奂的视觉体验。如果你还记得中学物理学,应该知道“光”在本质上是电磁波,与微波炉、手机信号、WIFI这些电磁波是相同的。那为什么这些波我们都看不见呢?就是因为“可见光”只是整个电磁波的波谱中的极为狭窄的一部分,能够刺激视网膜细胞产生反应的电磁波的波长范围是380-750nm,不同的波长就产生了不同的颜色。这里的纳米就是现在流行的“纳米科技”中的纳米,是一个长度单位,是一毫米的一百万分之一。一根头发的直径大概是0.05毫米,把一根头发切成5万份,每份就是1纳米。可见光的范围是380-750纳米,那么宇宙中电磁波的完整波长范围是多大呢?请看文稿中的图





往右边看,波长极小的电磁波有个专门的名字叫伽马射线,有种手术方法叫伽马刀用的就是这个,伽马射线的波长可以小于0.001纳米,也就是千分之一纳米。往左边看呢,电磁波的波长理论上可以是无限大的,日常生活中的无线电广播,电磁波波长就可以达到上百公里!这样看起来,眼睛能“看到”的光实在太有限了!超出一点点我们都看不到,比如可见光中波长最长的是红光,比红光再长一点点的就变成了“红外线”,就不可见了,否则你按下空调遥控器的时候时会看到一道光射了出去。可见光中波长最短的是紫光,比紫光再短一点点的也看不见了,因为那变成了“紫外线”,如果你的眼睛有本事看到比紫外线更短的光,那在医院拍X光时就能亲眼目睹一道光穿过了你的胸腔。 


再想象一下,如果你能看到WIFI的光、手机信号的光、蓝牙的光、收音机的光,那么在这些万丈光芒照射下的世界就会展现出不同的样子,我们就能看到一个更真实和完整的世界。

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