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2020-11-11 09:00:00  2372612
【光年之外】丁源森/天文学与冠状病毒病
用心教育



作为天体物理学家,每逢农历新年回家我都特别尴尬。叔叔阿姨们最喜欢狂轰滥炸我一堆“是非题”,例如“Alien有没有来过?”“UFO有没有来过?”“宇宙有没有尽头?”。当然我可以搪塞回答“没有、没有和没有”,但其实这么说是很违背科学精神的,因为科学从来都不是用来回答是非题。尤其我的老本行是天文统计学,准确的回答应为“大概率没有。”

当然了,听到“统计学”,大家可能马上就要略过这篇专栏了。不过各位看官请留步,先说个统计学有用的例子:

大家可能觉得美国这么先进,作者我现在在美国如果冠病检测呈阳性,理论上我应该要比在马来西亚检测呈阳性放心一点。但是就统计学来说,其实是刚刚相反的。如果在马来西亚检测呈阳性,真的先不用慌,可以考虑再做一次检测。而如果在美国,我就真的要担心了。这是怎么回事?今天我们来聊聊统计学,以及用统计学的角度去窥探一下科学精神到底是什么。

一个母胎单身的生活哲学

我目前所在的美国疫情特别严重,已检测出冠病的人就有约900万人(截稿前数据)。如果把没有去检测的人算上的话,比如我所在的新泽西州,一些非官方的数据模型表示,可能每5个人就有一个得过冠病。

假设我检测冠病检测出了阳性,那统计学上我得病的概率是多少呢?这里就要牵涉几个计算。首先,当然就是那检测到底有多准。如果检测总是百分之百准确无误,那么如果检测出了阳性,我肯定就有病毒咯。但是要知道现在冠病检测虽然不算太糟糕,不过检测有多准其实还是有争议的。在这个情况下,如果检测出了阳性,不能完全确定我就是得病了。而一个人得病的概率就和所谓的“先验”(先天经验)有关。所谓先验就是,还没有去检测前,我得病的概率有多少。

听起来是不是好像很复杂?其实不然。举一个简单的例子,比如说我检测出了性病,那我真实得性病的概率有多少呢?因为作者我是母胎solo(即打从娘胎就单身),那么除非那个性病检测是百分之百准确,否则我的先天经验告诉我那非常可能是个假阳性。而我该做的是再去检测一次。

同理,因为美国这里疫情这么严重,这么不母胎solo,那么,如果我检测出了阳性,客观环境告诉我,那我还是很可能已经得冠病了。我很可能得病了不单单是因为美国疫情严重,也是因为阳性检测给了我额外的信息,附和了原本的“先验”。

“你的研究到底想证明什么咧?”

天体物理乃至科学其实就是一个不断修正先验的过程,就像去检测冠病一样,而检测的新信息会不断冲击我们原本的想法。有的时候,观测的数据会与我们的理论预期(也就是“先验”)相符。但有些时候这些新信息会推翻了原本的先验。

我爸妈常问:“你的研究到底想证明些什么咧?”实际上,我做研究恰恰是不为证明些什么,或更恰当地说,是证明些什么“不”。要知道科学的最基本精神是容错,在现今相对完整的天体物理体系里,寻找哪些东西不符合先验才是科学家在做的事。这有点像检测冠病,若大家都检测出阴性是挺好的,但检测出了阳性才是“硬道理”。不过,这也和检测冠病一样,对于阳性的结果该如何处置,那还是要取决于先验。

说到这里可能就比较尴尬了。这么说不是万事皆有可能吗?是不是说黑洞、暗物质都是科学家凭空捏造的?这么说其实非常有失公允。比如说,太阳从东边升起是个“事实”,因为太阳每天就从东边升起,这使得我们对于这“事实”说起来很有底气。同理,当我们说黑洞、暗物质存在,那是一箩萝的数据不断地强化了我们对于这现象的肯定,也同时弱化了对先验的依赖。就像你检测冠病10次都呈阳性却还不去就医,不管你在什么国家,那真的都不太好了。

但是对于一些惊人的主张,著名的天体物理学家卡尔·萨根(Carl Sagan)是这么说的:“特别的主张要有特别的证据”(Extraordinary claims require extraordinary evidence)。就像在马来西亚,因为疫情控制得还可以,如果检测结果呈阳性,先别慌,先重复一下实验,直到证据足以推翻先验。

凡事加个心眼

但是我从来不觉得科学的用意在于解释一切的一切,这也是为什么有时候我真心回答不了叔叔阿姨们的是非题。当我们给出非黑即白的答案时,它的另一面就是把科学想像成是条条框框的教条,而这违背了科学的最基本精神。

科学之外有人文、有艺术、有哲学,加起来相辅相成。说到底科学的核心是一种精神,这精神除了适用于科学,其实更适用于人生,即凡事多加个心眼。而这精神可以以法国哲学家伏尔泰的一句名言概之:是的,“存疑”令人不安,但“笃定”才是荒谬的。(Uncertainty is an uncomfortable position. But certainty is an absurd one.)


作者简介:吉隆坡中华独中毕业生,2017年从美国哈佛大学毕业,2018年获得美国NASA哈勃奖学金,现于美国普林斯顿高等研究院(IAS)研究天体物理。



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作者 : 丁源森(寄自美国)
文章来源 : 星洲日报 2020-11-11

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