随笔/1003——度量时间的重要性

时间这一无时无刻不在的“概念”,其实一直是缺乏度量的:

生活在发达世界文化之中的我们感知时间流逝的方式对于早期的人们来说是无法理解的。在人类的大部分历史中,时间是一个有着高度伸缩性的框架,它以一种完全隐秘的方式延展和收缩。学会把时间看作是固有主观性以外的东西,这一步很难,但却影响深远,它对于科学进步的意义就和语言的发展或者人类意识到世界能够通过推理被认知的意义一样重大。

学者们怎么办呢?在没有钟表的时代,采用了间接度量:

伽利略不得不利用文艺复兴时期类似强力胶带和皮搋子的东西制作复杂的装置。比如,为了制作一个计时器,伽利略在一个大水桶的底部钻一个小孔。当他需要为某件事情测定时间时,他给这个桶注满水,收集漏出来的水,然后去称它有多重——水的重量和事情发生的时间是成比例的。

以上是《思维简史》一书中的描述。也就是说,当我们能度量的更多,才能获得更多的数据,才能分析的更多,从而得到信息,才能得到因果:

如图11所示,横轴表示系统动力学演化时间,纵轴则是同一系统的不同尺度。我们常常能观测到微观尺度上,系统在某一动力学规则下演化,比如在一个密闭空间里,大量气体分子在牛顿定律下运动。但这样的运动非常无序,很难研究清楚,也就是说微观动力学f的因果效应强度会比较弱。为解决这一问题,我们经常会使用某一种粗粒化手段,把系统的微观状态映射到某一宏观尺度上。比如对于刚才提及的气体系统,我们开发出温度、压强、熵等一系列宏观指标,那么所有气体分子的速度和位置等变量就与这些宏观指标建立起了映射关系。在这个宏观尺度上,我们往往会发现更加简洁的规律,比如有理想气体方程PV=nRT。这时候可以说该宏观动力学F的因果效应强度高。如果有宏观动力学的因果效应大于微观动力学因果效应,便认为该系统发生因果涌现

选择自己的观察层级很重要,不然无法分析、得不到因果、或者说也就无法进行“管理”。

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