与不确定性共处

                                          陶敏

    不确定性普遍存在于这个变化无常的世界中。然而它并不是一个不受欢迎的坏人，相反，它使我们的生活和工作变得富有悬念和期待。如果每一个事件和结论都具有确定性的话，就不会有人看球赛了，因为每一场比赛的结果事先就能推算得出；侦探小说也会变得枯燥乏味，也许看到开头就不用再往下看了。我想大多数人都不会喜欢生活在那样的一个世界中，我们宁愿与这种不确定性为友，与之交往并不断深入了解他，为我们的生活增添许多不平凡的意义。

不确定性从何而来？不确定性的原因，我认为可以从以下几个角度进行观察：

首先，事物刹那变化的本性决定了它的不确定性。从小到微观的质子电子，大到宏观世界的星系星云，一切事物都是不断变化的，没有一刹那的停留。对于粗大的变化，人们很容易观察，比如一台新的电视机，用了一段时间就变旧了，图像也不像刚买来时那样清晰，屏幕开始抖动，直到最后破了、坏了，这是大家都能觉察到的。但是细微的变化，我们不一定能用眼睛看到，只能通过仪器或者推理的方式来了知。比如我们每一个人，上午和下午看上去没有什么不同，但是我们知道身体是由很多器官、组织构成，它们都在不停的运作、损耗、更新，甚至每一个细胞也在不断的新陈代谢…这样类推就能了知整个宇宙都是在刹那刹那的变化之中。孔子说：“逝者如斯夫”。的确，一切都像流水般迁流不息，根本没有真正意义上的静止。

其次，人类意识的觉知和事物本身的特性之间永远存在一道无法逾越的鸿沟。我们可以规定巴黎国际计量局总部那块的砝码重量为一千克，但我们再也找不到同样质量的一块砝码，我们甚至不能找到质量完全相同的两个原子。而且，如果我们从微观的角度，作为千克原器的那块砝码本身也是由无数原子构成的，每个原子都在不停的运动和变化之中，它的质量当然也在不停的变化，虽然我们完全可以忽略它。我们有无数的测量长度的方法，但是没有谁能告诉我们绝对的一厘米是多长，世上任何一把尺子和仪器都不能表示这样一个概念，而只能无限靠近，给出一个最接近的答案。因此，当我们说一个人有多高或多重时，永远只能是一个近似值。当我们采用间接方法测量某些数据时，这种误差就不经意间更加放大了。

宇宙万物运行的准确规律，人类进行了几千年的探索和研究，获得了无数的经验和智慧，但是很多理论只是建立在现量观察和不断归纳总结的基础之上，还没有从根本上真正认识和掌握。比如地震预测的研究，虽然现有的预测理论很多，从观察气候、动物反常，到地震地质、地震前兆研究，乃至可公度法、旱震关系法，从不同角度描述了伴随地震的种种现象，但是我们仍然无法准确预测汶川大地震的发生。谁也不能确定哪种现象一定意味着地震将要不可避免地到来。这些理论中有一部分能够作为地震预兆的一种依据，但是依凭现有的思维方式和研究手段，我们仍然无法掌握很多事物背后的本质规律。

通过上面的分析我们知道，我们对事物的认识是一个不断接近真相的过程。因此，不确定性不但不会阻碍科学的前进，反而是推进科学进步的力量。科学的不断发展就是人类认识和运用水平不断提高的过程。面对这种无法更改的现实，我们在目前的科学研究中运用怎样的手段来挑战这种不确定性呢？

首先是从总体上进行把握，比如黑箱理论。自然界中没有孤立的事物，任何事物间都是相互联系，相互作用的，所以，对于中间过程极其复杂、难以测量的事物，我们不一定要准确定位它的每一个变化阶段，而只要推测结果和条件之间的关系就行了。当然，这种关系的建立通常也要假设很多中间的阶段，虽然这些假设不一定完全符合实际，但是它在一定程度上能满足我们运用上的要求，而这对于我们来说通常已经很足够了。我们不知道烟气脱硝的实际过程中究竟发生了怎样复杂的化学过程，但是现有的理论完全可以帮助我们预测系统大概的效率是多少。

其次是科学建立模型。既然人类思维依赖的分别意识永远只能触及到抽象的概念（这种抽象能够不断靠近实相），那我们应当学会合理的运用这种能力。只要我们建立足够准确的数学、物理模型，就有能力把宇航员送上月球，或是将信号无误地传送到地球的另一端。又比如反应器中气固之间的化学反应，它的反应速度随着组分浓度的不断降低是不断变化的，甚至同一时刻反应器里的不同位置处物料浓度也不尽相同。但是这并不代表我们对此束手无策，通常我们会建立一个理想化的模型，假设它是准稳态、在某个方向上是均匀的，只要假设合理，我们就有办法得到误差范围可以接受的结果。

此外，在建立一些模型的过程中，有些系统不得不考虑一些无法预见或控制的不确定性因素，我们只能在模型的基础上引入风险机制，根据它发生的条件，把这种不确定性的风险计算出来，然后分析发生以后对系统带来的影响，在体系设计的时候加以考虑。采取各种措施和方法，降低风险事件发生的可能性或者减少风险事件发生时造成的损失。

宇宙的不确定性中蕴藏了无数的奥秘，它不会使我懊恼，反而会让我感到好奇。只要我们怀着探索真理的热情，深入知识和研究的大海，就能开掘出无穷的智慧宝藏。 

                    http://s1/bmiddle/59d39a3848273c816e370&690

陶敏，博士研究生， 1983年生，安徽省池州市人，研究方向为大气污染防控与治理。