摘要:20 世纪 60 年代,麻省理工学院的气象学家兼数学家爱德华·洛伦兹(Edward Lorenz)开始研究气候。他使用 Royal McBee 公司生产的 LGP-30 计算机(约 360 公斤),借助它模拟了一个极度简化的大气对流气候模型。
20 世纪 60 年代,麻省理工学院的气象学家兼数学家爱德华·洛伦兹(Edward Lorenz)开始研究气候。他使用 Royal McBee 公司生产的 LGP-30 计算机(约 360 公斤),借助它模拟了一个极度简化的大气对流气候模型。
有一天,在重复一次模拟时,他将初始条件输入为四舍五入到三位小数的数值(而不是六位小数)。过了一段时间,模拟产生的结果与先前输入六位小数的结果截然不同。起初,他以为差异是因为模拟出错。也许是磁鼓出现了问题,或者是实现的算法有误。当时的计算机还很新,也并不可靠。然而,在更仔细地调查后,洛伦兹意识到原因正是初始条件的四舍五入。计算机内部存储的是六位小数,但打印时只显示三位。当他输入经过四舍五入的数值(例如 0.506 而不是 0.506127)时,差别看似微不足道,却会随着时间呈指数增长。
于是,他意识到这种分歧并不是计算机错误,而是动态系统本身的特征。这促使他提出了“对初始条件的敏感性”这一思想,这一概念后来被称为“蝴蝶效应”。换句话说,在复杂系统(如气候)中,初始条件的细微变化,可能会带来不可预测的后果。
“蝴蝶在巴西扇动翅膀,会在得克萨斯引发一场龙卷风吗?” ——爱德华·洛伦兹
1963 年,洛伦兹发表了论文《确定性的非周期流》(Deterministic Nonperiodic Flow),其中展示了著名的“洛伦兹吸引子”。它在相空间中生成分形几何结构(即“奇异吸引子”,见下图)。他的发现表明,即便是完全确定性的系统——受精确数学规律支配的系统——由于对初始条件的极端敏感性,也能够在长期表现出不可预测的行为。
一个确定性系统,是指在给定初始条件和作用在其上的力的情况下,可以完全准确地预测系统未来状态的系统,例如粒子的位置,或电路中的电压。例如,如果我们知道一辆车在道路上的速度、加速度和位置,我们就能精确地计算出它未来的位置。同样的推理也适用于过去:只需通过运动方程反向推算,就能确定这辆车一小时前的位置。换句话说,确定性系统的过去与未来完全可以被预测。
然而,在一个随机系统中,不可能预测一次实验的确切结果;只能计算每种可能结果的概率。例如,在抛硬币时,结果是“正面”还是“反面”事先无法得知,但可以计算出每种结果的概率。通过大量重复实验,我们可以利用大数定律证明,“正面”出现的频率会逐渐接近真实概率。换句话说,虽然随机实验的结果不可预测,但概率模式会显现出来。下面,我们展示了计算机模拟的一个公平抛硬币的结果。
通过这种方式,洛伦兹发现,确定性系统在未来也可能不可预测。他在一个确定性系统中识别出随机系统的特征。这是意料之外的。自 19 世纪以来,拉普拉斯一直坚信:只要知道所有初始条件与自然规律,就能以绝对精确度预测过去与未来——这就是著名的“拉普拉斯妖”概念。
然而,亨利·庞加莱(Henri Poincaré)通过他对三体问题的研究表明,即便在确定性系统中,初始条件的细微变化也会迅速放大,以至于在实践中预测变得不可能。因此,洛伦兹的发现,通过数值模拟,证实了庞加莱早已提出的直觉。这一发现确认了:不确定性在自然界中占据主导地位。
我们可以把宇宙的现状看作它过去的结果与未来的原因。一个智慧,如果在某一时刻,知晓驱动自然运动的所有力量,以及构成自然的所有元素的位置,并且这个智慧足够广博,可以将这些数据加以分析,那么它便能用一个公式囊括宇宙中最大天体与最小原子的运动;对这样的智慧而言,没有任何东西是不确定的,未来如同过去一样,会呈现在它眼前。”——皮埃尔·西蒙·拉普拉斯,《概率哲学论》
洛伦兹的发现对科学与哲学产生了深远影响,改变了我们对自然系统可预测性的理解。尽管我们能够极其精确地测量大气的状态,但天气在几天之后就无法准确预测。这是因为初始条件的微小差异会迅速导致巨大变化,使未来变得不可预测。这个现象表明,诸如气候、生态系统与洋流等确定性系统,也可能表现出混沌行为,并在长期内变得不可预测。
在哲学层面,日常的抉择可以借助蝴蝶效应理论来理解。该理论指出,看似微小的行动,也可能引发巨大且不可预测的后果。一个显著的例子便是查尔斯·达尔文(Charles Darwin)决定参加“小猎犬号”(HMS Beagle)远航考察(1831–1836)。这一决定最终促成了《物种起源》(1859)的出版。舰长罗伯特·菲茨罗伊(Robert FitzRoy)希望在航程中有一位受过教育、具备科学知识的伙伴,可以与之讨论科学与哲学,因为他害怕在海上陷入孤独。1831 年,年仅 22 岁的达尔文接受了邀请,却未曾意识到这次航行将对他的人生与科学带来怎样的深远影响。
在这次航行中,达尔文收集了数千件动植物与化石标本,并保持了详细的日记记录。1836 年返回英国后,他的笔记与收藏受到深入研究,并成为自然选择进化论的基础,这一理论在他后来的著作中得以提出。尽管阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士(Alfred Russel Wallace)也独立得出了类似结论,但他没有同等数量的证据,因此其观点的接受度很可能会被延迟。由此可见,达尔文选择登船的决定,最终促成了科学史上最具影响力的理论之一的发展。
这种蝴蝶效应也可以在历史中反复看到,例如萨拉热窝的奥地利大公弗朗茨·斐迪南(Franz Ferdinand)遇刺案。这个相对微不足道的事件,却引发了一连串复杂的政治联盟、军事动员与外交决策,最终在 1914–1918 年演变为第一次世界大战。换言之,正如混沌系统充满不可预测性,我们的生命与世界历史亦是如此。
混沌理论同样存在于日常生活中。社会、经济、社交网络、生态系统,乃至个体人生,都包含着大量相互作用的变量,导致未来不可预测。其结果之一就是“自由的痛苦”,这一概念由让-保罗·萨特(Jean-Paul Sartre)在 1943 年的著作《存在与虚无》中提出。痛苦产生于个体意识到自己是彻底自由的,因此也要为自己的选择与结果承担责任。换句话说,我们的未来依赖于只能由我们自己做出的决定。这些决定不仅影响我们的未来,还会影响他人的未来。每一次选择都会引发一连串事件,而其结果不可预测。蝴蝶效应可以被视为存在主义责任的隐喻:我们微小的行动或抉择,可能带来巨大而意想不到的未来后果。
诸如换工作、搬到另一座城市或开始一段关系这样的决定,会令人感到痛苦,因为它们迫使我们直面自己人生的彻底责任,以及我们无法完全预测自己行动后果的事实。同样,当我们的决定影响到他人(如家人或朋友)时,我们也会感到痛苦。例如,拒绝接受一个管理岗位,可能导致另一个人被任命,而那个人或许会解雇同事。同样,不参与诸如投票这样的公共决策,可能导致腐败候选人当选。我们所有的行动都会带来不可预测的长期结果,而这正是焦虑的来源。
例如,迈克尔·法拉第(Michael Faraday)原本是一个受教育程度不高的年轻人。他的职业生涯始于一家印刷厂的装订学徒,但他的好奇心与勤学好问的天性将他引向更高的境界。1812 年,他在伦敦参加了著名科学家汉弗里·戴维(Humphry Davy)的一系列讲座,并寄给戴维一份详细的笔记,展示了他的浓厚兴趣与卓越才能。戴维被他的勤奋与天赋打动,于 1813 年聘请他为实验室助手,由此开启了他的科学生涯。这一机会引领他在电与磁领域做出了根本性的发现。若没有戴维的支持,法拉第也许永远不会取得那些彻底革新电学与磁学的成果,而现代电动机与发电技术或许还将延迟多年。换句话说,你如今也许无法在电脑上读到这篇文字。戴维聘用法拉第的决定,触发了一系列改变物理学与工程学的事件。
由于我们在人生中不断面临抉择,萨特所描述的那种痛苦似乎不可避免。但是否有可能避免它呢?看似有一个简单的解决方法:不去在意自己的选择,忽视行为的后果。换句话说,如果我们的决定带来了负面后果,我们干脆不去担心它们。然而,这种态度会带来更严重的影响。我们来看一个例子。
在第二次世界大战(1939–1945)期间,阿道夫·艾希曼(Adolf Eichmann)是一名高级纳粹军官,也是组织大屠杀的关键人物。他在犹太人移民中央办公室以及帝国中央安全局(RSHA)工作,协调了数百万犹太人被驱逐至集中营和灭绝营。战后,艾希曼逃往阿根廷,但在 1960 年被以色列特工捕获,并于次年在耶路撒冷受审。
1963 年,德裔犹太哲学家、政治理论家兼作家汉娜·阿伦特(Hannah Arendt,1906–1975)前往旁听艾希曼的审判。她原以为会在被告席上看到一个施虐狂或精神病患者——某种好莱坞电影里那样的反派角色,例如达斯·维达或灭霸。然而,她注意到艾希曼看起来完全普通:只是一个典型的官僚,遵从命令而不去思考自己行为的严重性。他只是执行命令,并声称自己是在依法行事,而未考虑其后果。他甚至声称自己奉行康德伦理学——一种基于义务而非行为后果的伦理。
试想,例如一个凶手来到你家门口,问你受害者藏在哪里。为了拯救受害者的生命,说谎在道德上是否正确?根据康德的绝对命令,说谎永远是错误的。因此,我们应当说出真相,而不去担心后果。这正是艾希曼所采取的态度。
因此,阿伦特观察到,“恶”并非源自明确的毁灭意图或仇恨,而是源自缺乏批判性思维与对规则的盲目服从。要实施一项恶行,只需要未能行善即可。换句话说,当我们没有考虑行为的后果时,恶就会产生。因此,虽然不去考虑行为的影响可能让我们摆脱痛苦,却可能导致灾难性的后果。基于这一观察,阿伦特提出了“平庸之恶”的概念。
“平庸之恶”可以在各种日常情境中显现。举例来说,一名教师在布置考试时,若未考虑学生是否真正学会知识,而是把教育视为单纯的官僚事务,那么就会延续社会不平等,因为学生没有得到足够的准备来面对社会生活。
类似地,一名法官可能严格、机械地适用法律,即便这会导致不公正。例如,他们可能会严厉惩罚一个为了糊口而犯罪的人,而忽视了其社会弱势处境。同样地,一名律师可能会为那些造成危害的客户或公司辩护,例如污染环境或剥削工人,并以“履行职业义务”为借口。再比如,一名化学家可能会研发充满添加剂或糖分的食品,尽管这些对健康有害,却以“降低成本”为理由。同样,一名记者可能会为了迎合媒体机构或广告商而发表虚假或带有偏见的信息,忽视了其社会影响。这些行为虽然不是罪行,也不是出于残忍的故意,但因缺乏伦理反思,它们依然助长并延续了“恶”的存在。
因此,基于我们目前的讨论,似乎我们别无选择:要么在每一个决定中承受痛苦,要么毫无反思,从而冒着陷入麻木并实施恶行的风险。那么是否还有另一种替代方案?答案是肯定的。我们可以求助于古希腊罗马哲学。
大约在公元前 300 年,腓尼基商人锡提乌姆的芝诺在一次海难后定居雅典。在那里,他开始学习哲学。接触了犬儒派、麦加拉学派与学院派之后,他从这些思想的融合中发展出自己的学派。他在彩绘柱廊(Stoa Poikile,“彩绘门廊”)授课,由此产生了“斯多亚派”的称呼。芝诺奠定了古典斯多亚主义的基础,后由克律西波、塞涅卡、爱比克泰德与马可·奥勒留进一步发展。这些哲学家各自将学说调整适应于自己的时代。斯多亚主义的核心,在于理解世界,并提供一种工具,使人们无论外部环境如何,都能以智慧与德性善度人生。
斯多亚学派认为,我们无法掌控世界的进程;我们唯一能掌控的,是我们的行为与态度。关键在于专注于那些取决于我们的事物,例如德行、自觉的选择与道德的正直,同时平静地接受那些我们无法控制的事情。这种态度能减少焦虑,因为我们不再试图掌控不可掌控的东西,但同时我们也不会因此变得冷漠。我们有义务在力所能及的范围内,始终以德行行事。换句话说,正如斯多亚派所说,我们不能控制自己行为的最终结果,但我们有义务在每一次抉择中公正而正确地行动。
因此,对于那些后果完全不可预测的行为,我们不应被要求承担责任。比如,1907 年和 1908 年,维也纳美术学院的评审拒绝了某位年轻奥地利画家的作品,认为他在人物描绘上不足,尽管承认其风景画有一定价值。这一拒绝使得他放弃艺术,转而投身政治。后来,他成为纳粹党的领袖,制造了 20 世纪最惨烈的悲剧之一,造成数百万人的死亡。
相反,也存在一些后果更为可预测、因而我们应当负责的决定。例如,保持健康的饮食习惯往往能降低患病风险;又如,为抑郁症患者提供支持,能帮助他们康复。同样,教师若全身心投入教学、激励学生,则通常能培养出更有能力的专业人才,并推动社会发展。正如迈斯特林(Michael Maestlin)在教导学生约翰内斯·开普勒(Johannes Kepler)时所做的那样,他在蒂宾根大学讲授哥白尼体系——在当时这是冒风险的举动。开普勒由此形成了行星运动定律,推动了近代早期的科学革命。因此,反思我们的行为,并尽力选择那些能带来积极结果的行为至关重要,即便我们无法预见其所有长期后果。正如约翰·斯图尔特·密尔(John Stuart Mill)在其著作《论自由》(1859)中所写的那样:“每个人都应当自由地随心而行,只要他不伤害他人。”
因此,我们必须直面混沌理论所揭示的世界不可预测性所带来的焦虑。然而,我们又必须避免陷入一种使“恶”琐碎化的冷漠状态。我们必须承担起责任,做出有意识的、合乎伦理的、深思熟虑的决定,并对自身行为的后果进行批判性的评估。
来源:老胡科学一点号