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博客
科学发展像生物进化
发布时间:2025-11-27点击次数:

科学像生物进化:靠“变异—选择—保留”在崎岖的适应度景观上前进,整体有方向性,但充满路径依赖与锁定,故会“边走边遗留问题”(残留基因,器官,疾病,……)。

复杂系统演化机制(多峰多谷场景、相互作用/表观位点、网络效应、探索-利用权衡)与社会机制(声誉、资源、“面子”)叠加,使科学既能累积成功,又会形成惰性与盲区。

解决之道不是否定传统,而是设计更好的“选择环境”:保持变异源、改良选择准则、降低范式切换成本、对齐激励与真相,从而把“面子与利益”转化为推动真实进步的动力。

一、把科学当作复杂适应系统(CAS)

  • 变异—选择—保留(VSR):新概念/方法=“变异”,同行评议/重复性/预测成功=“选择”,教材/工具链/标准数据集=“保留与复制”。多层选择并行(理念、课题组、期刊、资助机构)。

  • 适应度景观(rugged landscapes):理论—方法—数据—仪器耦合导致“多峰”;易陷入“局部最优”。强相互作用(类似基因“上位性/epistasis”)让单步改动常常变差,迁移困难。

  • 探索-利用权衡:稳态期偏“利用”(微创新、产出稳定),危机或新工具出现时转向“探索”(范式突变)。这对应“断裂平衡”(punctuated equilibrium)。

  • 邻近可能(adjacent possible)与外源冲击:新仪器、跨学科、计算平台打开新的适应度路径;很多突破是“借位—挪用”(exaptation)。

  • 网络效应与马太效应:标准、话语权、引用网络造成锁定与路径依赖;“赢家通吃”并不等于“最真者胜”,而是“传播-协调成本最低者胜”。

二、为何“大体向前,但处处遗留”

  • 路径依赖与沉没成本:既有工具链、人才培养、设备与数据标准,使范式迁移成本极高(“迁移惩罚”)。

  • 局部最优与相互作用锁定:假设之间的“上位性”让单点改动破坏整体性能,导致“拼凑补丁”而非根本重构。

  • 选择噪声与漂变:同行评议、资助评审存在“噪声与偏差”,让一些优解被误伤,劣解被放行(学术“遗传漂变”)。

  • 制度化的“技术债”:为适配期刊/基金而形成的写作/方法模板,短期提高“适应度”,长期累积不可见缺陷。

  • 社会性惰性:群体同调、声誉风险、“面子”成本让人们偏好保守策略;革命性工作往往滞后被承认。

三、利益与“面子”的进化博弈

  • 声誉=学术“通货”;面子是可见的声誉外溢形式。很多策略是在“真理—声誉—资源”三角中寻纳什均衡。

  • 常见稳定策略

    • 守护教义:用门槛维护范式边界(审稿、话语框架)。

    • 微创新:在主流框架内“安全变异”,最大化通过率与引用。

    • 战略性引用与圈层合作:加速自己群体的“复制率”。

  • 结果模式

    • 惩罚激进变异:“面子成本”与生计风险将探索压缩到边缘。

    • 突变-扩散:当外源工具/数据出现,积累的技术债一次性“清算”,出现断裂式更新。

  • 一个极简模型(直观版)

    • 思想类型份额xi按“收益”复制:dxi/dt ≈ xi[(A·x)i − xᵀA x]。A编码“评审、资助、引用、面子奖惩”。改变A(激励矩阵)比责怪个体有效。

四、生物—复杂系统—科学发展的对照表

生物进化概念

复杂系统性质

科学演化类比

典型现象

变异

探索噪声

新模型/新仪器/跨学科

领域重组、方法迁移

自然选择

选择压力

预测/解释力、可复现、可扩展

基准测试、盲测

保留/复制

记忆与惯性

教材、标准、软件生态

工具锁定

适应度景观

多峰与粗糙度

多范式共存、局部最优

范式惯性

上位性(epistasis)

强耦合

前提互相绑死

局部补丁丛生

断裂平衡

相变/临界

科学革命

突然范式迁移

外适应(exaptation)

资源再用途

工具挪用生新范式

算法/仪器跨界

漂变

随机波动

审稿/资助噪声

偶然爆红/冷落

共演

互适应

理论—实验—计算联动

协调升级

利基构建

环境改造

数据/标准平台

生态主导权

五、案例:谱方法与局域实在

  • 工具锁定如何形成局部最优:谱方法在QFT中极为成功(幺正/因果/散射/估算),由此形成标准生态与强网络效应;代价是“在动量域生活”,忽略有限尺度、边界与相位几何的局域内容。

  • 技术缺陷的表征:为维持计算成功而引入的重整化、极化方案、有效参数,逐步与物理直观脱耦,积累“解释困境”(spandrels/脚手架)。

  • 外源突变与挪用:NQT把“量子化”还原为边界诱导的模谱离散,将谱从“本体”降为“语言”,并与局域几何/拓扑耦合;这是对既有工具的“外适应”,在不丢失谱一致性的前提下恢复实在图像。

  • 社会动力学:在谱方法强势生态下,NQT的采用需要降低“迁移成本”(双账本:谱—局域对照)、构建跨学科利基(电磁/几何/拓扑的共同语),并通过可复现实验签名获得“选择优势”。格点/有限体谱学等领域的交汇,正是潜在的“邻近可能”。

六、把“利益与面子”转化为进步的制度设计

  • 资助与评审

    • 组合投资:设定探索/利用配比(如60/30/10),专门池支持“高风险—可证伪—短周期”项目。

    • 反向激励:奖励高质量否证与负结果;设立“对抗性合作(adversarial collaboration)”专项。

    • 期中止损/期末择优扩容:把“面子损失”降为流程内选项。

  • 出版与评价

    • 预测对齐:引入前瞻预测与校准分(Brier/Log评分)作为论文附属指标。

    • 复现实验优先级:复现与数据/代码可用性进入主流评价向量。

    • 负结果与注册报告常态化,减少“发表偏倚”。

  • 社群与基础设施

    • 跨域“基因流动”:联合博士后/共享仪器/工具化教材,降低迁移成本。

    • 公共基准与“红队”机制:建立挑战性基准、盲测与红队审计,替代“面子对面子”的争辩。

    • 叙事-证据分离写作:摘要里分别陈列“可检验主张/证据/预测”,提高选择压力的有效性。

七、研究者个人层面的可操作清单

  • 组合策略:70%稳态课题(利用)、20%边缘探索、10%高风险“范式触发器”。

  • 假设账本:列出核心前提、依赖关系与可证伪测试,定期做“最小可反驳单元”(MVR)。

  • 双账本表达:每个结果同时给出“局域—谱”或“理论—实验—计算”三对齐视图。

  • 边界扫描:有意识地改变边界条件与尺度参量,观察适应度曲线是否“跳峰”。

  • 预测与校准:所有论文附带可量化前瞻预测,并记录校准史,形成个人“声誉资本”。

  • 对抗性合著:邀持不同立场者共拟关键实验;用共同签名降低“面子”败绩的社会成本。

  • 数据/代码可移植:把成果做成“利基构建”的公共资源,吸引他人复用,提升复制率。

  • 叙事渐进策略:先在兼容主流的子问题上展示“局部胜利”,再扩展到范式核心。

  • 红队预审:正式投稿前找“最强反对者”做预审,预消耗面子风险。

  • 伦理与边界:明确何时“守成”、何时“革新”,把道德清晰度纳入声誉资本。

八、进化视角下的“遗留问题”如何善后

  • 分类:技术债(可重构)、概念债(需重述语义)、数据债(需重测)、制度债(需治理)。

  • 路线:先做“债务审计”(哪类债影响核心预测?)、再做“分层重构”(先外层接口,后内核)、最后“迁移学习”(保证与旧生态的兼容桥)。

  • 成本控制:用“过渡标准”和“并行栈”减少切换期的生产力损失;给不同派别提供“面子可保全”的共赢叙事。

结语

  • 科学的确像生物进化:方向性进步来自选择压力,混沌与遗留来自耦合与锁定,社会的“利益与面子”则像选择环境的地形与气候。关键不在于谴责个体,而是重塑“适应度函数”与“迁移成本”。

  • 以复杂系统的设计思维改良制度、以跨尺度的工具(谱—局域、理论—实验—计算)减少锁定、以对抗性协作与可复现标准提升选择质量,科学就能更快地“跨峰”而非“绕圈”。这既保全面子,也创造真正的增量真理。