和不確定性一起科學地生活下去

2020-11-23 中國科學技術館

圖片來源:Pixabay

COVID-19對人們生活的衝擊也包括一些具有不確定性的方面。如果我們能夠看到病毒,我們就可以避免接觸它,並且可以照常進行我們的其他工作,處理各種事情。但事實是我們不僅看不到病毒本身,而且可能也看不到病毒攜帶者的症狀。因此,我們對長期暴露會大量接觸病毒的特定場所以外都採取了極為嚴格的預防措施。我們和哪怕並不會對我們構成任何風險的未感染者都避免接觸;我們避免聚集開展保持經濟持續發展乃至繁榮昌盛的活動。就好像當附近有毒昆蟲時,我們會因為不能看到它而待在原地。

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Albert Camus在著作《瘟疫》(The Plague)中,用一種威脅到人類生存的疾病生動地說明了我們的生存現狀。我們都知道生命終將逝去,但卻無法為之做好準備,誰也無法知道明天和意外哪一個先來臨。切實存在的不確定性還會超出我們的個人生活範圍進入到社會領域,比如在北部灣事件上模稜兩可的解釋造成了越南戰爭升級,而這也重塑了一代人的生活。

我們也許可能會天真地認為,生活中的不確定因素僅僅反映了信息的缺乏,只要追尋到缺失的信息,我們就能清除未知的迷霧。但是,量子力學已經在物理現實層面上揭示:人們有望達到的清晰度是有限的。海森堡不確定性原理也指出,總會存在殘餘的觀測量的不確定性。如果我們試圖完善對電子位置的認識,那麼我們的測量過程將增大其動量的不確定性,而位置和動量不確定性的乘積具有普朗克常數設定的基本最小值。

而這意味著,即使我們通過一個完美的實驗程序檢索到了所有可用的信息,我們也無法確定地預測電子的未來。通常來說,我們的生活是由大型物體塑造的,例如汽車,而汽車的海森堡不確定性是完全可以忽略不計的。隨著信息技術、人工智慧和量子計算的出現,量子世界可能會在生死攸關的情況下敲定醫療決策。概率是現實的基石,我們能做的只有將各種可能性分配給不同的結果。

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與愛因斯坦(Albert Einstein)在1926年給馬克斯·玻恩(Max Born)的信中所說的相反,我們現在已經知道大自然確實扮演著骰子的角色。感染COVID-19後我們很有可能會死亡,但是仍然有一些人在這種情況下拋棄社交距離去參加泳池派對玩俄羅斯輪盤賭。這些人中或許大多數能夠生存下去,但仍有人會死。

當然,醫學預防措施會強有力地影響到諸如因COVID-19死亡的罕見結果。現實生活中的事件通常是複雜多因並且難以解讀的,只有在特定情況下,我們才能明確知曉某一現象的主要原因。獨立單因素實驗能夠讓我們更好地理解某種影響的誘因,而這正是科學控制變量進行實驗的原因。

當數據不足時,科學界可能會有截然相反的看法。最近對病毒突變的RNA測序的結果表明,整個美國的COVID-19感染途徑與以前人們所認為的大相逕庭。

但是,即使收集了大量的數據,我們理解其真實含義的能力卻限制了我們預測的可靠性。瑪雅文化在漫長的世紀長河中收集了大量的天文數據並且將天像和人類歷史事件關聯起來,期望通過這種方式對戰爭結果進行預測進而獲得政治利益。我們現在知道,人類自身行動的不確定性並不能通過監測月亮、水星、金星、火星、木星或土星在天空的位置變化而消除,越南戰爭就是最好的例子。與之相反的是科學當前的目的是以一種可重複的方式將原因與結果聯繫起來,而不是一廂情願地想當然或偏見。例如,天文學告訴我們,行星和恆星的運動與人類的行為無關,而遺傳學啟發我們,人類的能力與膚色無關。

儘管如此,我們和科學理解仍有巨大差距,許多人在面對不確定性時會依賴自己一廂情願的想法做出他們一生中一些最重要的決定,包括是否在COVID-19大流行期間仍舊加入泳池派對。參加派對在年輕人看來似乎是很自然的事,畢竟在1918流感大流行肆虐的時候,這些年輕的聚會者並沒有經歷過。

有沒有更好的辦法?我們又該如何應對影響我們生活的那些基本的不確定因素呢?這裡有一個簡單而又負責任的建議:考慮所有科學證據,並對未知因素採取可控風險的處理措施。就像我們過馬路時會評估通過的風險並採取安全的措施通過,只有傻瓜才會因為存在風險而選擇永遠不穿過馬路。如果想學會遊泳,就必須先跳入水中,雖然這樣會有溺水的風險但回報往往取決於風險。現階段,您最好避免前往任何公共場所,直到科學家為COVID-19創造出可靠的疫苗。

作者:Avi Loeb,哈佛大學天文學系的前任主席(2011-2020年),也是哈佛大學黑洞行動計劃的創會理事以及哈佛-史密森天體物理學中心理論與計算研究所所長,同時他還擔任美國國家科學院物理與天文學委員會主席和「突破星空」項目顧問委員會主席,並且也是總統科學技術顧問委員會成員。

翻譯:張守萍

審校:馬曉彤

引進來源;科學美國人

引進連結:https://www.scientificamerican.com/article/living-with-scientific-uncertainty/

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