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科研应以问题为导向 精选

已有 7151 次阅读 2023-2-10 10:40 |系统分类:观点评述

科学研究要以问题为导向,问题可以分为科学问题(回答为什么)和应用问题(如何实现),大多数科研更关注应用问题,通过实施或尝试各种方案,进而获得答案,但最终也可能失败,没回答原先的问题,但可能解决了另一个问题,所以无论是否成功,问题如何导向至关重要。此文的初心和目的不是为了讨论如何做科研,科研已做了这么久,在此写下一些感思怀念我的导师。

科学是要告诉我们原因的,回顾过去的科研经历,使人不断探索不断研究下去的原因是做学问的人想知道为什么,但做多了(相对自身以前),知道多了(仍非常有限),发现科学中的基本问题并没有解决,或者说没有完全解决。物理科学中的基本问题,如:物质到底是什么?基本粒子是最基本的吗?宇宙从何而来(大爆炸和奇点之外呢?)。已有的研究虽然给出了各种解释或潜在的答案,如超弦理论,多宇宙理论等,但只要在这些解释后继续加个为什么,就变成了新的问题。所有解答如果不断追问下去,又都会出现不能证明的新概念或回到先前没解决的概念或问题,问题解答变成了自圆其说(扩圈),或者导出果是因的因,科研变成自洽范围的扩充(不可否认,这也是认识的扩展,很有意义)。但一个问题的终极答案是什么呢?这更使人困惑。

在认识不断扩充的过程中,旧学科不断发展和细化,新的学科不断诞生,人们以此研究越来越多的新问题。对于研究者甚至对于刚上学的小孩来讲,最有兴趣的问题仍然是想知道我们所在的这个世界和这个宇宙到底是怎么一回事。记得有个名叫“土拨鼠之日”的电影,主人公每天醒来都又回到了前一天,电影的其它内容已不记得了,萦绕在脑海里的只有一个问题:世界的演变是确定的吗?经验现实告诉我们事情发展有很多不确定的因素,但一旦发生就是确定的。从微观到宏观所遇到的各种随机问题(布朗运动,市场股票等)是真随机的吗?这种感知的随机性是由于无法获得完备的信息所导致的,还是因为对象本身具有固有随机特征。物理中对波粒二象性有不同的诠释(哥本哈根诠释和玻姆诠释等),哥本哈根诠释使用概率论涉及到波塌缩问题,符合概率性因果关系,但如何证实波塌缩是真实过程,相比之下玻姆解释更符合经典逻辑,两种诠释以不同方式引入全局特性,都能解释量子非局域性质。但两诠释框架核心是不同的,一个是概率的,一个是确定的。概率论在量子力学领域作为基本方法而广泛使用,但波塌缩真实性至今无法检验,其更可能是一种分析手段。作为主客观对象,无论是采用假设还是通过客观实验,它们都只能在局域体系下,总有远超局域体系外的未知信息,对于有限局域体系,就总会感受到是一种“随机性”,而完整的全局世界不应是随机的。量子力学没有否定因果关系,也没有推翻“上帝不会掷色子”,量子力学中的波和概率同其它领域各种方法类似,都是一种方便的分析和认识方法。

如果微观过程是确定的,从科学观来看,生命是构建在物质之上的,这些物质有的比较复杂,但基础仍是由原子离子分子等类似单元构成。生命过程和现象不违反物理化学定律,无论多么复杂的生命现象都遵守能量守恒,熵增,自由能降低等基本规律,其却能通过耗散和动力学呈现多种特性如运动性和目的性,这些特性分拆开来,在非生命系统里也同样存在,生命更体现在程序化特性,更像是循环可变化,可响应,可更新的多米诺骨牌。高级生命的思维活动更使人难以理解,但是无论多复杂,其根基仍是物质世界,现代科学研究已证实(思考和思维的基元过程)神经信号的传递和作用都是普通物理过程。如果我们认为物理世界是确定的,那么我们可以认为生命和思考也是确定的,如同闪电,看是随机发生,却有确定的原因和确定的轨迹。如果认为生命基础对应物质世界,思维对应精神世界,没有谁是第一性的问题,实质是相同的,只是描述的层面不同,物理世界和精神世界可能是对完整世界特定层面的经验描述。

认识世界有各种方法,科学的思想和方法提供给我们相对严谨的探究途径,科学认识世界是基于客观经验事实,尝试构建理论架构,使用最少的假设满足逻辑解释的最大自洽性。当发现新的不一致的事实或现象时,就需要对原理论架构进行修改,扩充甚至重建,这个过程不断进行下去,构成了人类认识的基本范式。现有研究结果表明,人们对自然世界不同层面的认识都在不断加深(包括人工智能),获得了越来越高的可预测性,人们有信心推理存在一个可以接近但永无法达到的极限,在那里如果我们知道所有信息和规律,我们将可以确定性描述整个体系(世界或宇宙及之外)及其演变,这样的推理就可以得出这个世界是确定的。这个确定是指如果我们能跳出这个世界而又能观察不干扰这个世界,世界的演变是唯一的。当然,我们只是在局域体系,永远无法跳出这个体系,既然我们能够设想推理出这个世界是确定的,当然,可以设想存在无穷多个确定性的但又不同的世界,或者满足不同物理定律的世界,类似系综概念。

愿意相信存在一个极大无穷的极限世界,这个世界无所不包,圆满的,确定的。而局域个体由于是有限的,无时无刻都在演化并与外界交换,经受不确定性的感知。只有真实完整完备的全息世界是确定的,不变的,记得有句话“人类只是发现规律,并不是创造规律”。万事万物虽在不断变化,但如果换个角度,其都是圆满世界的一部分,并没有“消失”。




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