奥卡姆剃刀
2015/6/8 哲学园

     Phil Gibbs/著 杉原广/补充 柯南/译

     奥卡姆剃刀(Occam’s Razor, Ockham’s Razor)是由14世纪逻辑学家、圣方济各会修士奥卡姆的威廉(William of Occam)提出的一个原理。奥卡姆(Ockham)在英格兰的萨里郡，那是他出生的地方。

     奥卡姆的威廉

     这个原理称为“如无必要，勿增实体”(Entities should not be multiplied unnecessarily)。有时为了显示其权威性，人们也使用它原始的拉丁文形式：

     Pluralitas non est ponenda sine necessitate.

     Frustra fit per plura quod potest fieri per pauciora.

     Entia non sunt multiplicanda praeter necessitatem.

     事实上，只有前两种形式见于他现存的著作中，而第三种形式则由后来的一位学者撰写。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(独立的)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，那么简单的那个更好。

     在物理学中我们使用奥卡姆剃刀切掉形而上学的概念。爱因斯坦的狭义相对论与洛仑兹的理论就是一个范例。洛仑兹的理论认为在以太中运动的尺收缩、钟变慢。爱因斯坦关于空—时变换的方程与洛仑兹方程在钟慢尺短效应上一致，但是爱因斯坦和庞加莱(法国数学家——译注)认为以太不能根据洛仑兹和麦克斯韦方程组检测到。根据奥卡姆剃刀，以太就被排除了。

     这一原理也被用来证明量子力学的不确定性。海森堡从光的量子本性和测量效应中推出了不确定原理。

     史蒂芬·霍金在他的《时间简史》中解释说：我们仍然可以想像，对于一些超自然的生物，存在一组完全地决定事件的定律，它们能够观测宇宙现在的状态而不必干扰它。然而，我们人类对于这样的宇宙模型并没有太大的兴趣。看来，最好是采用称为奥卡姆剃刀的原理，将理论中不能被观测到的所有特征都割除掉。

     但是“不能确定以太的存在”和“以太的不存在”都不能仅仅根据奥卡姆剃刀推出。它可以区分两个能做出同样结论的理论，但是不能区分其他可能做出不同结论的理论。实验的证据仍然是必需的，并且奥卡姆本人支持经验主义，而不是反对。

     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的使用。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强形式，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!

     注意到这个原理是如何在上述形式中被加强的。严格的说，它们应该被称为吝啬定律，或者称为朴素原则。最开始的时候我们使用奥卡姆剃刀区分能够做出相似结论的理论。现在我们试图选择做出不同结论的理论。这不是奥卡姆剃刀的本意。我们不用检验这些结论吗？显然最终不是这样，除非我们处于理论的早期阶段，并且还没有为实验做好准备。我们只是为理论的发展寻求一种指导。

     这个原理最早至少能追溯到亚里士多德的“自然界选择最短的道路”。亚里士多德在相信实验和观测并无必要上走得太远。朴素原理是一个启发式的经验规则，但是有些人引用它，仿佛它是一条物理学公理。它不是。它在哲学和粒子物理中使用的很好，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象的还要复杂。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, 赫瑞修, 比你所能梦想到的多出更多”(出自《哈姆雷特》，第一幕，第五景——译注)

     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。作为正确性的判别方法，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。”

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