Falošné vysvetlenia

Preklad anglického článku "Fake Explanations". Autor: Eliezer Yudkowsky

Kde bolo, tam bolo, bola raz jedna učiteľka fyziky. Jedného dňa zvolala svojich žiakov do triedy a ukázala im široký štvorcový kovový plát vedľa horúceho radiátora. Žiaci položili ruky na plát a zistili, že strana pri radiátore je studená, a odvrátená strana je horúca. A učiteľka povedala: Prečo si myslíte, že je to tak? Niektorí žiaci tipovali na prúdenie vzduchu, iní tipovali, že plát obsahuje zvláštne kovy. Vymysleli veľa tvorivých vysvetlení; nikto sa neznížil k tomu, aby povedal: „Neviem“ alebo: „Zdá sa mi to nemožné.

Správna odpoveď znela, že pred vstupom žiakov do triedy, učiteľka otočila plát naopak.

Zamyslime sa nad žiakom, ktorý horúčkovito koktá: „No, možno je to kvôli tepelnej vodivosti a takým veciam?“ Pýtam sa: jej táto odpoveď skutočný názor? Tieto slová sa ľahko vyznávajú – vyslovujú hlasným precíteným hlasom. Ale dokážu tieto slová ovplyvňovať očakávanie?

Uvažujme o tomto nevinným slovíčku „kvôli“, ktoré sa nachádza pred „tepelnej vodivosti“. Uvažujme o ďalších veciach, ktoré by sme zaň mohli napísať. Mohli by sme povedať, napríklad, „kvôli flogistonu“ alebo „kvôli mágii“.

„Mágia!“ vykríknete. „To nie je vedecké vysvetlenie!“ Isteže, vety „kvôli tepelnej vodivosti a „kvôli mágii“ sa ľahko rozoznajú ako patriace do rôznych literárnych žánrov. „Tepelná vodivosť“ je niečo, čo môže povedať povedzme Spock v Star Treku, zatiaľ čo „mágia“ je niečo, čo povie Giles v Buffy, Lovkyni Upírov.

My, ako bayesiánci, si však nevšímame literárne žánre. Pre nás je podstatou modelu jeho vplyv na očakávanie. Ak poviete „tepelná vodivosť“, aké očakávanie vás to vedie predpovedať? Za bežných okolností vás to vedie k očakávaniu, že ak položíte ruku na stranu plátu pri radiátore, budete vnímať túto stranu ako teplejšiu než vzdialenú stranu. Ak „kvôli tepelnej vodivosti“ dokáže zároveň vysvetliť, prečo stranu pri radiátore vnímate ako chladnejšiu, potom dokáže vysvetliť prakticky hocičo.

A v tejto chvíli všetci vieme (aspoň dúfam, že vieme), že keď viete rovnako dobre vysvetliť ľubovoľný výsledok, máte nulovú vedomosť. „Kvôli tepelnému prúdeniu“, použité týmto spôsobom, je maskovaná hypotéza maximálnej entropie. Z hľadiska očakávania je izomorfná povedaniu „mágia“. Znie to ako vysvetlenie, ale nie je.

Predstavte si, že by sme namiesto hádania merali teplotu kovového plátu v rôznych bodoch v rôznom čase. Keby sme videli kovový plát vedľa radiátora, za normálnych okolností by sme očakávali, že bodové teploty budú zodpovedať rovnováhe rovnice rozptylu vzhľadom na hraničné podmienky dané prostredím. Možno by ste nevedeli presnú teplotu prvého meraného bodu, ale po odmeraní prvých bodov – nie som dosť fyzikálne zdatný, aby som vedel, koľkých presne – by ste mohli urobiť dobrý odhad zvyšku.

Skutočný majster umenia používania čísel na obmedzenie očakávania hmotných javov – „fyzik“ – by urobil pár meraní a povedal: „Tento plát bol v rovnováhe s prostredím pred dva a pol minútami, bol otočený, a teraz sa opäť približuje k rovnováhe.“

Omyl týchto žiakov nebol len v tom, že nedokázali obmedziť očakávanie. Ich hlbší omyl spočíval v domnení, že robia fyziku. Povedali slovo „kvôli“, nasledované slovami, ako hovorieva Spock v Star Treku, a mysleli si, že tým vstúpili do magistéria vedy.

Veru nie. Iba presunuli svoju mágiu z jedného literárneho žánru do druhého.


Z diskusie pod pôvodným článkom:

Anonymous Coward:
No, jeden rozdiel medzi „tepelnou vodivosťou“ a „flogistonom“ je, že to prvé má nejakú dodatočnú informáciu – tepelná vodivosť je dobre preskúmaný mechanizmus, ktorým sa energia prenáša z jedného miesta na druhé. Možno sa vzťahuje na túto situáciu a možno nie – v danom príklade sa nevzťahuje, nie je tam tepelne vodivý mechanizmus, ktorý by presúval teplo z jednej strany na druhú – ale fakt, že za týmito slovami naozaj existuje mechanizmus, ich kvalitatívne oddeľuje od vysvetlení ako „flogiston“. Majú za sebou rovnicu, ktorá by sa dala napísať a testovať, či je v zhode so skutočnosťou.

Ja tých žiakov naozaj celkom chápem... ak povieš „neviem“, máš nulovú šancu uhádnuť správne vysvetlenie. Ak povieš „to sa mi zdá nemožné“, máš to na 100% zaručene zle – keďže sa to STALO, musí to byť možné. Najlepšia možná reakcia na danú situáciu je pomyslieť na všetky hypotézy, ktoré poznáš, a potom si tipnúť jednu z nich – tú, čo má najväčšiu šancu byť správnou podľa toho, čo vieš o fyzike.

Dúfam teda, že tí žiaci si nemysleli, že takýmto tipovaním „robia fyziku“ – áno, robenie fyziky by si vyžadovalo skutočné meranie; a dúfam, že po postupne opakovanom meraní plátu by si všimli: „aha, toto vlastne nie je v rovnováhe, ako sme si všetci mysleli“. (Prípadne, keby žiak nakreslil konkrétny model ako prúdenie vzduchu alebo rôzne kovy alebo tepelná vodivosť mohli viesť z danému pozorovaniu, to by bolo „robenie fyziky“, aj keby jeho jediným výsledkom bol matematický model, ktorý by sa ľahko vyvrátil meraním alebo analýzou stability.) Ale žiadnu z týchto možností nemajú, keď vojdu do triedy, a učiteľka ich žiada: „vysvetlite tento jav.“

Myslím, že tí žiaci by ochotne súhlasili, že nedali vysvetlenie, ktoré by bolo dobré podľa nejakých zdravých kritérií – je dosť možné, že mnohí z nich by súhlasili, že svojim vlastným vysvetleniam v skutočnosti neveria. Ale nesúhlasím, že sú nerozumní, keď ich vyslovia.

orthonormal:
Každý súhlasí, že žiaci na fyzike robia to, čo ich motivovali robiť na jednej hodine za druhou. Len stojí za to ukázať, ako toto správanie, ktoré ich naučili, vôbec nie je robením vedy, a že sa zdá, že si to nikto neuvedomuje alebo to nikoho netrápi.

DilGreen:
Zaujímavé je, že môj učiteľ, Chris. Alexander (autor A Pattern Language) spomína na svoj prijímačkový test z fyziky na Cambridge. Uchádzači mali za úlohu experimentálne určiť magnetické pole zeme. Urobil pokus a vyšla mu odpoveď, o ktorej vedel, že je nesprávna. Nesprávna o tak veľa, že to nemohla byť odchýlka merania. Ako bystrý chlap mal čas zopakovať kritickú časť pokusu a prepočítať – a dostal rovnakú odpoveď. Zvyšok svojho času využil na napísanie vlastnej hypotézy, prečo dostal takýto výsledok. A zo všetkých študentov mal jediný pravdu. O poschodie nižšie bol v rámci iného pokusu použitý obrovský elektromagnet.

Ak si dobre pamätám, rada, ktorú mi dal ako 18-ročnému študentovi fyziky, bola, že keď sa stretnem s podobnou situáciou, nech jednoducho ukážem svoj postup a nesprávny výsledok, a nech dodám, že viem, že to nie je „správna“ odpoveď.

viliam@bur.sk