◇◇新语丝(www.xys.org)(xys7.dxiong.com)(xys.ebookdiy.com)(xys2.dropin.org)◇◇ ━━━━━━━ 类比与科学 心蛛 ━━━━━━━ [2013-10-13 日] 近日，尼日利亚“每日直播”有一则很有意思的报道[1]，引发关于象征、寓言与科 学[2]的讨论。该报道说，该国拉格斯大学一位名叫阿玛拉哈的研究生分别从物理、 化学、生物学及数学的角度证明了“同性恋是错误的”。 他的证明如下： ? 在物理上——当两块磁铁的南极与北极相遇时，它们会彼此吸引；但 两个南极或北极相遇时，则会相互排斥；女性与磁铁的南极一样， 男性则相当于北极；因为磁铁同极是相斥的，所以，同性恋是错误 的。 ? 在化学上——阿玛拉哈通过实验发现，酸和碱会发生中和反应，而单 纯的酸或者碱溶液之间却不会发生反应；男人或女人与酸或碱溶液 一样，因此，同性恋是错误的。 ? 在生物上——阿玛拉哈发现，鸡和狮子都没有同性交配现象，连低等 生物都没有同性恋，因此，同性恋也是错误的。 ? 在数学上——阿玛拉哈会交换律，他发现, `A+B = B+A', 这等式两边 是有变化的，而`A+A=2A', 从符号 `A' 出发仍然回到了符号 `A', 没有变化发生；男人相当于符号`A', 同性恋相当于 `A+A', 因为没有变化，所以同性恋是错误的。 阿玛拉哈的“研究成果”轰动了尼日利亚全国，他所在的拉格斯大学认为他应该 “赢得世界科学界的尊重”，甚至认为他可能获得诺贝尔奖。我无法预言“博学” 的阿玛拉哈会不会得诺贝尔奖，但他的证明在我看来是可笑的、含混不清的、低级 错误的。虽然是个可笑的故事，但它的证明过程中的思维模式却是普遍存在的，那 就是类比思维。 什么是类比思维？在认知心理学上，类比思维是指我们使用一个领域的知识（类比 的来源）来辅助解决另一个领域的问题（类比的目标）。类比与联想、比喻、象征 及寓言一样，也是一种文学修辞手法，在本文中，我们只讨论作为一种思维模式的 类比。 在展开讨论类比之前，大家先考虑一下这个问题（它由邓克于 1945 年提出，也称 为邓克辐射难题）： 假如你是名医生，有位患有恶性肿瘤的病人，他不能直接做手术，但 你可以用某种射线来摧毁肿瘤。不过，射线不仅能杀死恶性肿瘤，也 会同时杀死健康的身体组织。如果降低了射线强度它就不会杀死健康 组织，但这样一来，它也杀死不了恶性肿瘤。你会如何解决这个难题？ 针对邓克辐射难题，心理学家吉克和霍约克 ([1980] 及 [1983]) 设计了不同的条 件让受试者来解决它：(1) 完全没有提示；(2) 答题前先听一个故事，但不给任何 提示；(3) 听故事后，提醒该故事对解答有帮助，但不直接给出答案。吉克和霍约 克所讲的故事是这样的： 某个小国由独裁者的城堡统治着，该城堡位于国家的中央，周围有许 多村庄，每个庄子都有条路通往城堡。叛军司令想攻下城堡，就集结 军队在路边。但是，每条路上都被独裁者埋下了地雷——如果人数够少， 就可以安全通过，因为独裁者本人也需要工人和军队与城堡来往；但 如果大部队通过，则铁定会触发地雷，也会把周围的村庄炸平。但如 果叛军分成小股进攻，铁定会被城堡军队吃掉。最后，司令仍然决定 分兵，不过，每股小队要根据信号从通往城堡的多条路上同时发起进 攻。这样，司令就胜利了。 他们的实验结果如下： ? 完全不给提示，让受试者直接答题，大概只有 10% 的人能够解答。 ? 在解答之前，先给受试者讲一下故事，这时，能够找到答案的人提高到了 30%. ? 讲完故事之后又提醒该故事对解决问题有帮助，这样，就有 92% 的人找到了答案。 在实验心理学中，这是吉克和霍约克的思维系列实验[3]之一，其研究主题就是类比 推理对解决问题的作用。 不同的事物之间会存在相似性，通常集中在三个方面： ? 属性相似，比如盘子与批萨都是圆形； ? 概念相似，如化学中的替代反应与核物理中的替代反应都使用了中间过程； ? 系统性或结构方面的相似，如原子的内部结构与太阳系的模型。 作为一种思维模式，类比主要考虑的是系统上的相似性，即一种解决问题的方式能 否应用于结构类似的问题上。 认知心理学上的类比包括类比源（已经熟悉的并知道答案的系统）与类比目标（待 解决问题的系统）。吉克和霍约克的思维实验表明，如果类比源与类比目标在系统 结构上相似程度较高，类比思维对寻找问题的答案有显著的帮助。比如前面的邓克 辐射难题，通过司令攻克城堡的解决方式进行类比，你很容易想到，可以使用多束 低强度辐射汇集在肿瘤区来达到清除肿瘤的目的。 根据经验，在日常生活中，类比思维对于辅助思考、触发灵感，或者寻找更多的可 能性上，很有帮助。在科学发现上，类比思维也起过不少的帮助，比较出名的有—— 玻尔利用太阳系模型做类比，提出了玻尔原子结构理论；库勒根据咬尾巴的蛇提出 了苯环的结构理论。 在教学中，为辅助学生根据已经熟悉的知识（类比来源）来建立新的概念（类比目 标），教师也经常会使用类比的方法，比较著名的是格莱因提出来的“类比模型教 学法”[4]，它包括六个步骤： 1) 引入目标概念， 2) 回顾类比概念（类比的源）， 3) 辨别目标与类比源的相关特征， 4) 映射相似性， 5) 提示类比失效的地方，以及 6) 给出结论。 这个“类比模型教学法”的出色应用实例就是基因组学的类比教学[5]，其英文简称 恰好为 G.A.M.E, 也就是“游戏”——它帮助那些高中老师向没有分子生物学背景的 学生传授基因组学的知识。 类比在科学发现与教学中很重要，这也引起了认知学者与人工智能学者的兴趣。在 认知领域，类比理论经历了一个从分析到综合的过程。在人工智能领域，类比模型 的发展也经历了类似的过程：早期的类比理论将类比过程视为若干独立心理过程的 集合，主要着重于对比、检索的机制；最近的一些类比模型，如霍夫施塔特 ([Douglas R. Hofstadter]) 的“模仿猫” ([Copycat]) 和科基诺夫 ([Boicho N. Kokinov]) 的关联记忆推理模型 ([AMBR])，则尝试用更加系统的方式来构造可 计算的类比模型。 虽然类比思维在日常生活、科学发现或教学中都很重要，但它只是一种辅助思考的 方式。类比可以触发灵感，辅助认知新的东西，但它不是科学证明的思维模式。一 个完整的科学研究，一般包括提出问题、分析问题、猜测解答、实验或证明答案， 在实验和证明阶段，则只有归纳与推理。整个流程中，只在猜测解答阶段，类比可 能会给出帮助，也仅仅是可能有帮助而已，因此，科学研究过程中，类比虽然有帮 助，但却是可有可无的思维模式。 现在，我们再回到开头阿玛拉哈的新闻上。阿玛拉哈的“证明”采用的是类比：其 类比源有四个——物理上的磁极相吸，化学上的酸碱中和，生物上某些物种未发现同 性交配，以及数学上的交换律；其类比目标只有一个，即“同性恋现象”，或者宽 泛一些，是人类的性取向。仔细分析，你会发现，他所谓的类比“证明”，即便在 类比思维上也是极其粗糙的：首先，他不了解类比目标的本质，根据他的证明表述 可以看出，他对人类性取向这种复杂的生物与社会结果的认识是极其粗糙的；其次， 他对类比源的认识也是粗糙的，生物学上早就发现同性交配广泛存在于多种生物当 中，而数学上的交换律的使用更是不知所云。当然，最主要的，类比根本不是科学 证明的手段。 用类比来证明科学结论，是可笑的。虽然类比不属于科学思维，但它在教学、科学 发现中还是有其积极意义的，对其思维过程的本质揭示也是认知科学的主要任务， 也将深化我们对自身思维的认知。 脚注与链接： ───────── [1980] http://reasoninglab.psych.ucla.edu/KH%20pdfs/Gick-Holyoak(1980)Analogical%20Problem%20Solving.pdf [1983] http://reasoninglab.psych.ucla.edu/KH%20pdfs/Gick_Holyoak(1983)_SchemaInduction.pdf [Douglas R. Hofstadter] http://en.wikipedia.org/wiki/Douglas_Hofstadter [Copycat] http://www.nbu.bg/cogs/events/2004/materials/Boicho/copycat1.pdf [Boicho N. Kokinov] http://en.wikipedia.org/wiki/Boicho_Kokinov [AMBR] http://alexpetrov.com/pub/analogy01/ [1] [http://www.thisdaylive.com/articles/science-of-gay-marriage/158265/] [2] 象征和寓言不是科学: [http://www.scipark.net/archives/11124] [3] [http://cognitivepsychology.wikidot.com/problem-solving:analogy] [4] [http://www.coe.uga.edu/twa/] [5] [http://www.four-h.purdue.edu/game/default.html] ◇◇新语丝(www.xys.org)(xys7.dxiong.com)(xys.ebookdiy.com)(xys2.dropin.org)◇◇