问题

假如有一种理论很容易就被证伪,但大数据表明这个理论在现实中80%的结果是对的,那么这个理论算不算科学?

回答
这是一个非常有趣且深刻的问题,触及了科学哲学的核心。简单来说,如果一个理论很容易被证伪,但大数据却显示其在现实中80%的结果是对的,那么这个理论在“科学性”上存在一个棘手的灰色地带,但它通常会被认为是有科学价值的,并且是一个“好”的科学理论,尽管并非完美无缺。

为了详细阐述,我们需要从几个关键角度来分析:

1. 科学的定义与证伪原则

首先,我们需要理解科学的核心特征。最著名的关于科学性的判断标准之一来自于卡尔·波普尔(Karl Popper)的证伪原则(Falsifiability)。

证伪原则的核心思想是: 一个科学理论,必须具备可能被经验证据所反驳的可能性。也就是说,要能够设计出一些观察或实验,其结果一旦出现,就能证明这个理论是错误的。如果一个理论总是可以被解释得通,或者无论发生什么都能被它“挽救”,那么它就不是一个科学理论,而更像是一种信念或哲学。
证伪的意义: 证伪不是为了证明一个理论是错的,而是为了筛选出那些经得起检验的理论。一个理论越容易被证伪,但却依然能够通过检验,就说明它越强大、越能准确地描述现实。科学的进步正是通过不断提出大胆的假设(理论)和用严苛的实验去尝试证伪它们来实现的。

2. 理论在现实中的准确性与大数据的作用

在这种情况下,大数据显示理论在现实中80%的结果是对的。这说明:

理论具有相当的解释力: 理论能够成功预测或解释大部分的现象。这表明它捕捉到了现实世界中的某些规律或模式。
大数据提供了经验证据: 大数据在这里扮演了关键的“经验证据”的角色。它们是用来检验理论的工具。
80%的准确率并非完美: 然而,80%也意味着有20%的情况是理论无法解释或预测错误的。这正是理论“容易被证伪”的体现。这些“错误”的20%正是证伪者试图寻找的证据。

3. 理论的“科学性”是如何被评估的?

综合以上两点,我们可以这样理解:

理论具备科学的“姿态”: 该理论之所以“容易被证伪”,说明它提出了具体的、可检验的预测。它并没有回避错误的可能。这是它符合科学精神的体现。
大数据支持了其“有效性”: 80%的准确率表明,尽管存在证伪的可能性,但该理论在实际应用中已经显示出相当的价值和效力。它不是空穴来风,而是与现实世界有很强的关联性。
科学理论不是绝对真理: 科学理论的特点是“暂时的有效性”,它们是对现实的最好近似解释,但总是可能被更精确的理论所取代或修正。没有任何一个科学理论是100%完美的,包括爱因斯坦的相对论在极端的条件下也可能需要量子引力来修正。

4. 为什么这个理论仍然可能被认为是“科学”的,但需要注意的方面

实用价值: 即使存在证伪的可能性,一个在80%情况下能正确预测的理论,在实际应用中也具有巨大的实用价值。例如,天气预报的准确率也很难达到100%,但我们依然依赖它来安排生活。
科学理论的演进: 科学理论不是一成不变的。当一个理论被证伪(即发现那20%的错误情况)时,它会促使科学家去思考:
修正理论: 看看是否可以通过添加一些新的假设或调整现有参数来解释这20%的异常情况。
提出新理论: 如果修正困难,那么就可能需要一个全新的理论来取代旧的理论,这个新理论需要解释旧理论能解释的部分,并能解决旧理论无法解决的问题。
“好”科学理论的标志: 一个“好”的科学理论往往是具有预测能力、解释力强,并且能够被严格检验的。你所描述的理论恰恰满足了这些大部分条件。

5. 风险与挑战

然而,我们也必须警惕可能存在的陷阱:

“幸存者偏差”或数据选择性: 如果收集大数据的过程存在偏差,例如只收集了支持理论的数据,而忽略了反驳数据的存在,那么这个80%的比例可能是不真实的。我们需要确保数据的客观性和全面性。
理论的局限性: 理论可能只在一个特定的范围内有效。当超出这个范围,它就失效了。80%的成功率可能意味着它在某些条件下的成功率极高,但在其他条件下可能非常低。
“伪科学”的边界: 如果一个理论“很容易被证伪”,但其支持者总是回避或解释掉那些证伪的证据,不承认其局限性,那么它就可能滑向伪科学。但在这里,大数据显示80%是“对的”,这表明它确实捕捉到了一定的现实规律。

结论

总而言之,一个 容易被证伪,但大数据表明在现实中80%的结果是对的理论,绝对可以算作是“科学”的。 它具备科学理论的关键特征:

可证伪性: 它提出了可以检验的命题,承认了被证伪的可能性。
经验支持: 它通过大数据获得了大量的经验证据支持,显示出强大的解释和预测能力。

这个理论可能不是“终极真理”,它存在局限性,需要不断被审视、检验和修正。那剩余的20%的“不正确”结果,恰恰是科学进步的源泉,它们激励着科学家去探索更深层次的规律,最终可能发展出更完善、更准确的理论。

因此,我们不应因为存在证伪的可能性而否定一个理论的科学性,尤其当它能成功解释绝大多数现象时。相反,我们应该赞赏它的勇气(提出可检验的命题)和它的有效性(被大数据支持),并期待它在科学探索的道路上继续被深化或超越。

网友意见

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我不是哲学专业人士,但刚好我们也在讨论什么叫一个好的模型,就来随便说说我的理解。

首先科学既不是经验主义也不是真理这是肯定的。

不是经验主义的原因并不是因为经验主义会因环境而异 。很简单的例子,你在中国买肉一定比菜贵,但你要说肉一定比菜贵然后建立一个模型,这个模型就不适用于很多畜牧为主的西方国家了。也就是说经验主义缺乏的是笼统性,所以容易被“伪证”。

那么科学一定是真理吗?并不是。我们可以看看目前为止最成功的科学理论之一,费曼的量子电动理论(qed)。我在这里并不想讨论的很深入,但量子电动力学之所以“成功“不仅因为它准还因为它简单。在我们建立qed的积分的时候,一张费曼图和关于面述这个图的规则就能简单的把在现实中复杂的粒子系统表达得轻轻松松。qed是科学这一点大家应该都能认可,但很显而易见的是费曼图这种东西只是帮助建立数学模型的,它并不是真理。如下图,一个正电子,被描述成了一个向着时间负方向跑的正电子。但我们都知道这种描述可能是不对的。我们并不知道有没有往时间负时间方向跑的东西。

最关键的一点其实是这个图远远的把现实中annihilation和pair production的process大大的简化了,其实这上面的粒子在现实中根本不是这么运动的。所以qed从来不是一个为真理服务的理论,我们只需要一个数学模型去帮助我们预测粒子之间的反应,而不是去关心这个反应是怎么真实发生的。

我之前还看过一个视频,有一个哲学家认为粒子是”有意识的“原因是科学没有办法否证粒子是否自己有自己的意识。我认为科学家从来不关心粒子是否“有意识”这个问题,从来不需要直到粒子它究竟是什么东西,只需要去预测去用我们的理解描述它就行了。也许粒子真的有意识,但就现在而言,这并不能为我们提供更好的模型。

即便科学既不是经验主义也不是真理,科学却依然需要经验主义去建立模型,也需要向着更真实更准确的模型去发展。前面有一个兄弟说亚里士多德的理论并不是科学,尽管很有争议,但我还是不太赞成。亚里士多德理论虽然已被更“好”的理论,也就是经典力学替代,它在近1000年的时间里都和我们的日常生活中的经验相符合。而且这种经验还只是亚里士多德自己的,而是大众的经验。我认为亚里士多德的理论是一个非常成功的理论,但很遗憾我们还是发现了他的问题,并找到了更好的理论。亚里士多德理论显然没有办法解释伽利略提出的各种反例,但牛顿力学成功的解释了这些反例并比亚里士多德算得更准了,所以它自然就被替代了。

那么算得准就一定是一个更好的模型吗?比如我现在有一个“新的”牛顿第二定律的模型,这个质量是随时间的变化而变化的也就是f = m(t) a. 然后我在实验中发现dm/dt 很小很小,但怎么做都还是有的,我是否推翻了牛顿力学?再进一步,我发现我用f = m(t) a,我们可以算弹簧系统比牛顿准10^-8,我现在还比牛顿算得准了,是否就推翻了牛顿?其实说不定真理就是质量(牛顿的m其实一开始只是一个fit出来的常数)会随时间的变化而变化呢?但实际上,牛顿力学之所以成功,不只是因为它准,还是因为它简单。你可以用你的f = m(t) a去算一个系统,但你在牛顿的基础上还要把m关于t这个函数给它弄出来然后发现dm/dt 很小很小,这就为了所谓的10^-8的精确度花了很多很多没用的功夫,最后实验发现你做出来的那点精确度还没有实验器材造成的误差大,然后实际上又和牛顿的模型没啥两样。

上述的这种思维其实是很多“民科”很容易陷入的一种思维模式。比如他们在怀疑光速不变的同时,还在算爱因斯坦已经算得准确率高达99.99%的E = mc^2。反正实验的误差不会让你达到100%,你就算建立一个算得准确度99.999%的模型,然后花了一大堆功夫去解释c(t)是啥然后又发现dc/dt很小,就没有意义了。所以想要完善一个物理学的理论,不能看它解释的东西是否符合“真理”,而是要去真的把别人没算准的东西用尽可能“简单“的模型去把它解释清楚。现在广义相对论最大的问题不是光速不变,而是引力场量子化。如果你的光速改变的模型能做到这一点,那你确实可以尝试推翻爱因斯坦了。

还有一个准确不代表good model的例子。你可能听说过深度学习的某些模型,能够把一些dataset算到96%,97%的准确度。但这些模型往往都是通过前面94%的模型试hyperparameter试出来的,然后建立这个模型的人也只是想为了提高准确率去的,根本没想着理解这个模型干了什么,为什么会成功。如果这个模型能够广泛的应用到各种dataset,那你不知道它的原理也罢,关键就是加一点小小的noise就能改变你的准确度,然后因为不知道原理根本不知道是模型哪里出的问题。与此同时有另一个模型,准确度90%,虽然准确度不如前面的模型,但模型简单很多只有好几层,且每一层的功能明确,而对于noise又不是那么sensitive,那么我们会认为这个90%的模型实际上是一个better model。这也就是为什么我们需要去build explainable model, 而不是more accurate model的很重要的原因。当然这里也是有trade-off的。一个很清晰简单的模型正确率只有60%那也只能说明你这个模型是错的。

所以最后回到提主的问题,80%的准确率是不是科学?我认为科不科学不能只看模型的准确率,还要看它的实用性,以及与其他现有模型的比较。但总的来说,科学的理论并不是为了追求真理,如果真的有那么一套理论它逻辑自洽,只不过被更好的模型取代了,也不能说它就一定不是科学。

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