翻译-现实拥有令人惊讶的丰富细节
Reality has a surprising amount of detail
https://johnsalvatier.org/blog/2017/reality-has-a-surprising-amount-of-detail
2017 年 5 月 13 日
1. 一
我父亲 18 岁时从哥伦比亚移民到北美,追寻更好的生活。对我和弟弟而言,这意味着经常要在寒风中站在户外。父亲改善生活的主要方式就是修缮房产,而我和弟弟则被「自愿」征召去帮忙打理我们拥有的建筑。
正因如此,我青少年时期相当一部分时光都花在更换栅栏、挖掘沟渠、铺设地板和搭建棚屋上。若说从这些建造经历中学到什么,那就是现实世界蕴含着惊人的细节。
这恰恰解释了为何人们如此容易陷入思维僵局——即便他们已是各自领域的世界顶尖人物。
不妨设想一下建造地下室楼梯的过程。楼梯乍看十分简单,宏观层面也确实如此:只需两块又长又宽的平行木板(2 英寸×12 英寸×16 英尺),若干踏步板,以及每级台阶两侧的角铁支架。但当你真正动手时,就会发现其中藏着令人惊叹的微妙之处。
首先你会注意到,实际上有相当多的子任务。即便从宏观层面来看,你也需要将 2x12 木料的两端切割成正确角度;接着在地板上拧入 U 型支架来固定楼梯;然后将 2x12 木料安装到 U 型支架上;再安装楼梯的角撑;最后拧紧楼梯踏板。
接下来你会发现,上述每个步骤都能分解成若干小步骤,其中一些步骤由于材料特性、任务要求以及自身和工具的限制,会涉及棘手的细节问题。
你遇到的第一个难题是:将 2x12 木料切割成正确角度相当复杂,因为找不到明显的方法来描画正确角度。要么发挥创意(其实有办法描画),要么翻出三角函数课本,计算出切割的角度和位置。
你可能还需要查一下楼梯的合理角度是多少。切割时看起来合理的角度,与感觉安全的角度可能并不相同。此外,在用圆锯切割 2x12 木板的角度时,最好安装一个导轨,因为切口必须非常笔直。
当你准备就绪后,很快就会发现让所有楼梯板保持相同角度并非易事。你需要一种工具,能够非常稳定地为主板提供统一的角度。一旦有了这个工具并画好线,你可能会沮丧地发现,原本看起来笔直的木板其实并不直。木材在制成后会弯曲变形,因为它在新鲜潮湿时被切割,而现在变得更干燥了,所以没有哪块木材是绝对笔直的。
一旦你回到木材店,买回更直的 2x12 木板,重新画好线,就可以开始拧支架了。这时你会发现,尽管一开始支架与画的线对齐,但拧紧后,角支架却不再笔直——因为螺丝拧得不够直,导致它们以错误的角度牢牢固定住了支架。你可以先钻导向孔来解决这个问题。此外,你还得把支架挪动一英寸左右,因为要在同一个孔里让螺丝以不同方式拧进去,几乎是不可能的。
现在你终于可以开始拧楼梯板了。如果你的螺丝长度超过 2 英寸,就需要换用更短的,否则它们会从木板顶部穿出来,扎伤你的脚。
每一步、每一层都充满了具有实际影响的细节。
人们很容易想「那又怎样?」并把这些细节视为偶然或楼梯木工特有的东西。它们确实是楼梯木工特有的细节,但这正是它们成为细节的原因。然而,存在大量有意义的细节并非楼梯所独有。令人惊讶的细节是接近现实时几乎普遍存在的特性。
如果你留心观察,到处都能看到这一点。例如,你可能有过第一次做某事的经历,比如第一次种菜或第一次使用某个 Haskell 包,被那么多恼人的小麻烦搞得灰心丧气。然后你练习得更多了,接着你告诉自己:「天哪,原来一直这么简单,我不知道当初为什么那么费劲。」我们遇到了宇宙的一个基本属性,却误以为这是个人的失败。
如果你是一名程序员,你可能会认为编程的繁琐是编程的一个特殊特征,但实际上,一切都很繁琐,只是你只在初学时才会注意到这种繁琐,而在编程中,你更频繁地接触新事物。
你可能会觉得,事物繁琐的细节仅限于以人为中心的领域,而物理学本身是简洁优雅的。从某种意义上说确实如此——物理定律本身往往相当简单——但这些定律的表现形式却常常复杂且反直觉。
2. 二、盯着的水壶烧不开
以烧水为例。这很简单,水在 100°C 沸腾,对吧?
但楼梯看起来也很简单,所以我们还是再确认一下。
假设你身处 19 世纪初,只有一支粗糙、没有刻度的水银温度计,试图弄清温度的物理原理。
走到炉灶旁,往锅里倒些水,开始加热,并仔细观察水被加热的过程。
(我建议你真的动手试试)
你最先注意到的,可能是锅底聚集了许多小气泡。这是沸腾了吗?水其实还没那么烫,你甚至还能把手伸进去。接着气泡出现得更快,开始上浮,但看起来又好像「还没沸腾」。然后你会看到局部出现小气泡风暴,并听到嘶嘶声。这算沸腾吗?大概算?但看起来又不太像。气泡风暴逐渐扩大,释放出更大的气泡。最终气泡变大,水面开始翻腾,气泡不断涌向水面。这时我们似乎才真正看到了沸腾。我想这就是沸点了吧?这感觉有点奇怪——如果之前那些现象不算沸腾,那又是什么呢?
更糟糕的是,如果你用玻璃壶代替金属壶,水的沸点会更高。若用硫酸清洗玻璃容器以去除残留物,你会发现水在沸腾前能被加热到更高温度,而沸腾时会产生小规模爆沸现象,温度也会不稳定地波动。
更糟糕的是,如果你将一滴水夹在两种其他液体之间并加热,温度至少能升至 300°C 而不会发生任何变化。这简直让「水在 100°C 沸腾」的说法显得荒谬可笑。
原来「沸腾」比你想象的要复杂得多。
这种令人惊讶的细节并不仅限于「人类」或「复杂」领域,它几乎是所有事物的普遍特性——从太空旅行到缝纫,再到你对自己内心的内在体验。
3. 三、隐形与透明的细节,以及陷入思维僵局
你可能会想:「那又怎样?事情确实复杂,但我可以在遇到细节时再留意它们,没必要特意思考这个问题。」如果你在做相对简单的事情,那些人类已经做了很久的事情,这通常是对的。但如果你试图做困难的事情,那些尚不知是否可能的事情,这就不是真的了。
你的任务越困难,就有越多细节对成功至关重要,需要你去理解。
你或许希望这些惊人的细节与你的任务无关,但事实并非如此。其中一些细节最终会成为关键。木材易变形的特性意味着,沿着切割线追踪比计算其长度和角度更为精确。液体可能出现过热现象,这意味着在工业流程中煮沸液体时,必须使用填充床,否则流程会效率极低且难以预测。满载燃料的火箭与空载火箭之间的巨大重量差异意味着,如果可重复使用火箭无法将推力降至初始推力的极小比例,它就无法悬停,而这又要求它必须极其精确地规划轨迹,以便在接触地面的瞬间速度恰好为零。
你或许还希望,当遇到重要细节时它们会显而易见,但事实并非如此。这些细节并不会自动显现,即便你直接与之碰撞。事物反而可能显得混乱嘈杂。在温度测量早期,使用白兰地等烈酒制成的「酒精」温度计曾广泛使用,甚至被视为温度计的潜在标准液体。直到 18 世纪瑞士物理学家让-安德烈·德吕克进行细致研究后,物理学家们才意识到酒精温度计具有高度非线性特征,且其性能随浓度剧烈变化,而浓度本身又难以测量。
你可能也有过这样的经历:你试图做某件事,却因进展不顺而越来越沮丧,最终在某个时刻才意识到,你的解决方法根本行不通。
另一个能看出识别正确细节之难的现象是,不同的人最终会注意到不同的细节。我和哥哥曾与父亲一起为车库建造楼梯,当时我们遇到了一个难题:如何切割长木板才能使其以正确角度放置。经过一番挣扎(我确实用了「挣扎」这个词,因为 16 英尺长的木板实在太重了),我们开始争论起来。我回忆起三角函数可以算出角度,于是想翻出课本研究一下。父亲却说:「不,不,不,我们直接描摹轮廓就行」,坚持认为我们能用这种方法解决问题。
我之所以一直争论,是因为我认为自己是对的。当时我对他的态度非常恼火,他也同样对我感到不满。事后回想,我觉得自己看到了我们正在做的事情中存在的根本性困难,而我认为他并没有意识到这一点(看看那张楼梯图片,看你能不能发现端倪),他只觉得「我们画些示意图、计算一下角度就行」,并不认为这能解决问题。如果他当时能理解我所看到的问题,我想他会更愿意画些示意图。但与此同时,他也明白示意图和数学计算无法体现木材的实际形状——这一点我当时并未意识到。如果我们当时能把这些观点沟通清楚,或许就能达成共识。画示意图可能是个好主意,但计算角度恐怕并非如此。结果我们接下来的三个小时都在互相置气。
在你注意到重要细节之前,它们自然是基本隐形的。你很难将注意力放在它们身上,因为你甚至不知道自己在寻找什么。但一旦你看到它们,它们很快就会融入你对世界的直觉模型,变得几乎透明。你还记得学骑自行车或开车时那些至关重要的领悟吗?那些让你擅长自己所擅长之事的细节和洞察呢?
这意味着你很容易陷入困境。困在你当前看待和思考事物的方式中。框架由那些对你而言重要的细节构成。那些你尚未注意到的重要细节对你来说是不可见的,而你已经注意到的细节则显得完全显而易见,你甚至能看穿它们。这一切都让你难以想象自己可能遗漏了什么重要的东西。
这就是为什么当你问一个反对气候变化的人(或气候科学家)「什么能让你相信你错了?」时,你很可能得到的回答是「如果事实证明我这边所有的数据都是伪造的」或其他极其严苛的证据要求,而不是「如果我注意到我方数据的细节中存在大量重要错误,而我的同事却不愿谈论这些,我就会开始怀疑」。第二种情况比第一种可能性大得多,但如果你不密切关注,就永远不会发现。
如果你正试图完成不可能之事,这种效应应当让你不寒而栗。这意味着此刻你或许正陷入思维僵局,证据就摆在眼前,而你却视而不见。
这个问题不易解决,但也并非毫无可能。我基本已为自己解决了这个问题。改进的方向很明确:去留意那些你平时不会注意到的世界细节。散步时,观察花朵中意想不到的细节,或是道路缝隙如何暗示其建造方式。与聪明却似乎大错特错的人交谈时,弄清楚哪些细节对他们而言至关重要及其原因。工作中,注意如果莎拉没有指出那一点,那次会议实际上可能收效甚微。学习时,留意哪些细节真正改变了你的思维方式。
若想避免陷入困境,就去感知那些你尚未察觉的事物。