关于模型学的一点点思考

(下文中模型和理论基本上同义词)

模型做为一个科学的工具,基本从有人类历史的时候,就伴随而产生.什么是模型呢,很简单,你的基本上每一上想法,都可以称作广义的模型.人类如何认知这个世界呢,本质上,人类不管什么时候,认知什么东西,自然的也好,人文的也好,都是在自己的感性认知基础上,发挥自己的想象能力给这个东西建立一个模型,以便解释我们认知的东西.

众所周知的一个事实就是,人类不管什么时候,都不可能完全认识一个东西的方方面面,我们所能看到的,总是客观世界的某一个侧面,面对伟大的自然界之神,人类永远都是在盲人摸象,但这个并不能阻碍人类认识这个伟大自然终极真理的步伐.(人类其实一直有很伟大的一面)

补充一点,我个人从某种程度上来说是自然不可知论的,当然不光是自然科学,人文科学也是如此,人类永远不能对自己说,我现在认识到的世界,或换言之,我现在所建立的认识世界的模型是终极的,完全可以解释自然之神的所有东西.这个是完全不可能的,人类永远只能无限的接近这个真理,但永远到达不了.(中国的老子在几千年之前就提出了类似的观点,道德经,的开篇就是,道可道,非常道,名可名,非常名,用现在的话说,就是尼采的那句,所有说出来的真理已经不再是真理.用本文想要表达的语言来说就是,所有已经建立起来的模型已经不再是完全正确的模型,所有的现有模型都有可以改进的地方)

或许这个观点让很多人产生一些负面的情绪,既然这样那人类还要为什么为了这个不能实现的目标付出如此之多的精力和资源呢?在我看来,正是这个原因才更加要求我们更加努力的去认知自然,正是因为对于人类来说,自然太伟大了,有太多的东西我们还没有搞明白,有太多的东西值得我们认识,值得我们去建立一个接近自然的模型,利用它去影响我们自己的生活和再认知.

如何建立一个优秀的模型呢?本质上应该要依靠那些真正聪明的人,呵呵,这里没有任何想挑起人类不平等论的意思,我们必须承认的一个实事是,不是所有的人都为了科学付出了同样的努力,一些人比其它的人付出的更多,那些人是在科学面前更聪明的人,这个恰恰是真正的平等,自然面前的人人平等.(PS. 个人感觉数学作为一个特别的人类认知领域,是现阶段最被常用,也最成功的一个建立现代模型的工具/科学语言.关于数学的独特科学地位,在之前的文章里,我好象应该也提到过,数学是所有科学中唯一一个,基本上是完全人类自己的东西,完全存在,发展于人类自己的大脑里,从某种程度上,数学的发展限定了人类认识自然的最高上限.举个例子,基本到现在为止所有的科学重大发展之前,必定是数学突破作为第一位,牛顿物理学体系是人类历史上最为重要的一次科技进步,使人类进入了能更加充分利用自然资源的工业时代,而牛顿物理学体系诞生的最重要的一个标志是牛顿的,自然哲学的数学原理,一书,牛顿及其后的麦克斯韦及其它的物理学家所建立的经典物理学模型体系使用了之前所没有的一个重要的数学工具---微积分,顺便提一下,牛顿本人也是独立创造微积分的人之一,另一个人不记得了.而近代科学最为重要的两个进步,量子力学,相对论,干脆就完全用数学的语言写就)

那现在又有一个问题,如何才能成为一个能建立优秀模型的人呢,一个很重要的一点就是要吸取前人的经验和教训.从之前已经建立的模型里面寻找灵感.不管这个模型本身现在是不是流行,本质上来说,它都有被改进的可能.比如人类对到光的认识,最早对光建立模型的是牛顿的粒子模型,后来发展并统治物理学界的模型是麦克斯韦的电磁波模型,粒子模型看似被挤出了历史舞台,爱因斯坦在解释光电效应(Photoeffect)的时候,又一次使用了这个早已被看似遗弃的模型,光的粒子论模型又一次被人推出成为焦点.当后人同时研究光的波动和粒子模型时,发现自然界中的光其实两种性质都有,只不过之前人类盲目的以为这两个模型只能有一个是对了,结果呢,出现了现在的波粒二象论模型.这个是具有典型意义的模型建立发展过程.当然我们不能说现在的光模型就已经足够完善,我们只能说的是,现在我们建立的这个模型能比较完美的描述人类现在所能够认识的自然.随着人类认知自然能力的提高,这个模型也必定会随着其它的模型一起被人类一步步推向更完美.

另外一点很重要的是,人类必须时刻守记,模型不是真理本身.(Modell ist keine Wahrheit.)只要我们在认识自然的道路上发现了不再能用固有模型能解释的现象,就要毅然决然的放弃它,不要顽固的认为它以前是对的,现在或将来一定还会是对的.要把精力放在如果改进它上面,当不能改进的时候,一定要会大胆的假定它本身是完全错误的.这里再举个例子,在化学历史上,燃素说模型曾经极其盛行,并统治了化学界很长时间,当时所有的优秀化学家们都是这个模型的信徒,而最新的自然模型解释为,物质在燃烧的时候,外层电子受激发从而产生人类所能看到的光.燃素说最终被证明是完全错误的,当然我们不能说当时的人是多么的愚昧,我们现在的所有模型都是从前人的基础上发展出来的.而人类建立模型有一个最基本的原则,最简化原则.至少我个人到现在为止还倾向于,自然界的真理本质上应该可以用极其简单而优美的模型描述,这个本身也是自然界的美妙之处.这里举个例子,爱因斯坦最著名的公式E=mc^2多么的完善,而它本身蕴藏的东西又是如此之多,正是这个简单而完美的模型,从理论上提示了原子弹的可行性.在此之前,没有任何一个人想过,一个小小的物质爆炸能释放如此之大的力量,一个不足十米的小东西,可以轻易的搞定一个巨型城市.....当然这个是从战争的角度来说啦,现在人类也很注意和平利用这些最新的成果.(PS.可惜的一点,很多最新理论的一般都是最早利用于军事目的)

总结一下,我个人认为很有必要把模型学提出来单独加以研究,一个重要的目标就是,建立一个从有人类文明以来,所有的模型库,这个可以说是人类文明的精华.而这里面不仅要包括现在仍在使用了,还应该包括,那些看似被抛弃的,它们虽然不能解释现在的认知,但它们可以为未来的模型建立,提供灵感.这里举个例子,现代科学模型认为,物质都是由一些我们看不到的微观粒子组成,这个模型最早源自古希腊的哲学家德谟克里克,经过近代的道尔顿,法拉弟等物理学家的完善成为了现在的主流模型.而中国古代哲学则认为世界的物质是由金,木,水,火,土五种基本物质构成的,这些物质相互融合形成万物,这个和现代原子论有相似的地方,即看似一个整体的自然界的任何东西,都是有几种基元构成,但也有本质的不同,原子论模型本质上认为物质如果向下拆分,必定会遇到一个层面是不可拆分的,即物质的微观有限可拆分论.而中国的模型则认为物质本质上的无限可拆分,很有点类似于现在的场论,但是是在物质的构成上的运用.提示一下,到现在为止,还没有什么主流的思想把场论,运用在物质的构成领域,这个就是古有模型的指导启示意义.