>>> 2004年第4期

奥卡姆剃刀

作者:Phil Gibbs




  奥卡姆剃刀是由14世纪逻辑学家、圣方济各会修士奥卡姆的威廉(Willian of Occam)提出的一个原理。这个原理称为“如无必要,勿增实体”(Entities should not be multiplied unnecessarily)。奥卡姆在英格兰的萨里郡,那是威廉出生的地方。威廉使用这个原理证明了许多结论,包括“通过思辨不能得出上帝存在的结论”。这使他不受罗马教皇的欢迎。
  许多科学家接受或者(独立地)提出了奥卡姆剃刀原理。例如莱布尼兹的“不可观测事物的同一性原理”和牛顿提出的一个原则:如果某一原因既真又足以解释自然事物的特性,则我们不应当接受比这更多的原因。对于科学家,这一原理最常见的形式是:
  当你有两个处于竞争地位的理论能得出同样的结论时,那么简单的那个更好。
  厄恩斯特·马赫提倡奥卡姆剃刀的一个版本,他称作“经济原理”,表述为:“科学家应该使用最简单的手段达到他们的结论,并排除一切不能被认识到的事物。”把它引入哲学就形成了实证主义哲学,即认为某物存在但无法观测与根本不存在是一码事。马赫影响了爱因斯坦关于时空不是绝对的论述,但是他(马赫)也把实证主义应用到分子的概念。马赫和他的追随者认为分子是形而上学的概念,因为它们太小而不能被直接探测到。这种主张不顾分子论在解释化学反应和热力学上的成功。具有讽刺意味的是,当使用经济原理抛弃了以太和绝对参照系的时候,爱因斯坦几乎同时发表了一篇关于布朗运动的论文,它证实了分子的实在性,这就打击了实证主义对奥卡姆剃刀原理的应用。这个故事意味着,我们不能盲目使用奥卡姆剃刀。正如爱因斯坦在他的《自传笔记》中写道:
  即使是大胆而天才的学者也会因为哲学上的偏见而妨碍他认清事实。这是一个很有趣的例子。
  人们常常引用奥卡姆剃刀的一个形式,叙述如下:
  如果你有两个原理,它们都能解释观测到的事实,那么你应该使用简单的那个,直到发现更多的证据。
  对于现象最简单的解释往往比较复杂的解释更正确。
  如果你有两个类似的解决方案,选择最简单的。
  需要最少假设的解释最有可能是正确的。
  ……
  或者以这种自我肯定的形式出现:让事情保持简单!
  严格地说,它们应该被称为吝啬定律,或者称为朴素原理。
  朴素原理在哲学和粒子物理中使用得很好,但是在宇宙学和心理学中就不是特别好。这些领域中的事务往往比你想像的还要复杂。或许引用莎士比亚的一句话要胜过引用奥卡姆剃刀:“天地之大……比你所能梦想到的多出更多。”朴素是主观的,宇宙并不总是像我们认为的那样简单。成功的理论往往涉及到对称、美与简单。1939年保罗·狄拉克写道:研究者在把自然法则转变为数学形式的时候,应该为数学的美而努力。对于简单和美的需求往往是等价的,然而当它们发生冲突的时候,后者应该优先。吝啬原理不能取代洞察力、逻辑和科学方法。永远也不能依靠它创造或者维护一个理论。作为正确的判断方法,只有逻辑上的连贯性和实验的证据才是绝对的。狄拉克的理论很成功,他构造了电子的相对论场方程,并用它预言了正电子。但是他并没有主张物理学仅仅应该基于数学的美。他完全赞同实验检验的必要性。
  最后的结论来自爱因斯坦,他本身也是一位格言大师。他警告说:“万事万物应该尽量简单,而不是更简单。”