人类总是渴望预知未来。无论是从古老的占卜系统,还是现代的预测模型,虽然方法迥异,但其背后都潜藏着一种共通的野心:如果能够足够透彻地了解起点,是否就能推算出人生轨迹的剩余部分?
(*) 外推法 (extrapolation) 是一种预测或估计超出观测数据或已知信息范围之外的变量值的方法,它基于既有的趋势或关联性。
在“确定性数学与命运的不确定性”专题研讨会(由《Tia Sang》知识专刊主办)上,潘成南 (Phan Thanh Nam) 教授从一个独特的联想开始了演讲。他将命盘视作一种外推法:出生时刻是初始点 (x=0),而前方的“人生”则是一条人们试图根据既有数据去解读的曲线。然而,通过这个比喻,话题迅速跳出了命盘,探讨了一个更为宏大的问题:
一个初始起点究竟能决定未来多少比例的走向?
19世纪初,皮埃尔-西蒙·拉普拉斯 (Pierre-Simon Laplace) 曾将对预测能力的信仰推向了近乎绝对的程度。如果存在一种智慧,能够精确掌握宇宙中每个粒子的位置与动量,同时具备处理所有支配它们方程的能力,那么对这种智慧而言,过去与未来皆可洞悉。后来,人们将这种假设性的实体称为“拉普拉斯妖”。
那个梦想是如此迷人:现在已经包含了未来,缺失的仅仅是足够的数据和计算能力。
Above 潘成南教授(左),探讨“人生”的数学本质与外推局限性。
在分析数学中,泰勒展开似乎提供了这一梦想的美好版本。对于像正弦或余弦这样的解析函数,如果了解了函数及其导数在某一点的完整值,就能精确重构大范围内的曲线。潘成南打趣道,对于这类函数,它们的人生“命盘”可以是完全精准的。
但正是数学,指出了外推法失效之处。
有些函数平滑到所有导数皆存在,但某一点的泰勒级数仍无法准确表达整个函数。以潘成南列举的 (e^{-1/x^2}) 为例,其在 (x=0) 处的所有导数均为 0。若仅凭该数据进行外推,人生轨迹似乎将永远维持在 0。然而,只要离开起点极小一段距离,其值便不再为 0。
因此,一个已知确凿的过去,未必涵盖了完整的“人生”未来。
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Above 数学中的解析函数揭示了预测未来时外推局限性的深层逻辑。
20世纪的物理学使得拉普拉斯的梦想变得更加脆弱。若想实现绝对预测,首先必须拥有绝对精准的初始数据。然而,海森堡不确定性原理表明,在量子层面上,无法同时精准确定粒子的位置与动量。对一个量越了解,另一个量的不确定性就越大。
从拉普拉斯到海森堡,这是科学观察世界方式的一次重要转变:从相信未来原则上可以全盘计算,转变为承认预测的局限性并不总是源于观察者的笨拙或数据匮乏。
潘成南并没有利用这些局限来否定预测,而是强调了一个更微妙的原则:所有规律都有其适用条件,所有外推法都有其收敛域。一个模型在一定范围内可能极其精准,但一旦被拉离构建该精度的条件,便会出错。
当预测被赋予定义命运的权力,错误便随之产生
在日常生活中,那种“人生”的外推几乎是无意识地进行的。当前的成就容易被转化为对未来的预言,一次失败被视为长期局限的信号,一段顺利的时光被延伸为某种必然的趋势。过去,从数据的位置,逐渐被赋予定义未来未发生阶段的权力。
但“人生”或许并非平滑的曲线。
潘成南从物理学中引出了另一幅图景:引人注目的现象往往出现在断点、相变或对称性破缺之处。对他而言,“人生”也是如此。“最值得铭记的瞬间”可能正是那些无法提前外推的转折点。
回望“人生”往往易于叙述。事件串联成一条清晰的轨迹;这个选择似乎必然导致了那个结果。然而,当正处于未来面前时,转折点绝少如是清晰。一次相遇、一项职业决策、一次失败、一个错失良机的机会——有时仅一个小变数,就足以改变整个轨迹的方向。
Above 每一个生活中的重大决策,往往构成了无法提前外推的人生转折点。
正因如此,不确定性不再意味着缺失。如果每个转折点都能从起点精确推导,那么“人生”将沦为仅仅是走完一条预设的轨迹。
潘成南区分了面对知识局限的两种态度:因无法全知而选择颓废,或接受局限以持续学习、调整和行动。对他来说,成熟的态度在于后者。
他将其与数学中的归纳原理联系起来:无需一次性洞悉无限的全貌,可以从步骤 0 走向步骤 1,再从 (n) 走向 (n+1)。“人生”也可以如此理解。人类无需看清全部未来,便能在当下做出负责任的选择。
Above 通过持续的学习与调整,人们能够在有限的认知下做出负责任的选择。
从这个意义上讲,自由并不在于拥有掌控未来一切事物的能力,而在于即便深知认知局限,依然能够做出选择。
或许正是外推法的局限性,才让未来依然保持着其原本的含义:那是尚未被全盘计算、未被锁死的一部分,因此依然足够宽广,足以让人类改变方向、做出选择,并亲手书写属于自己的“人生”曲线。
潘成南教授现于德国路德维希-马克西米利安-慕尼黑大学进行研究与教学。
潘成南教授的研究领域为分析数学与数学物理,特别专注于多体量子力学。
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图片: Tia Sang 知识专刊



