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8 自然科学中的测量

如果我让你说出最强大的科学工具,你可能会猜是数学或计算机。数学和计算机非常重要,但如果没有测量,它们就不会如此强大。测量是科学和工程的基本法则之一。1883年,英国科学家威廉·汤姆孙(多称开尔文勋爵)谈到测量的重要性时说:

在自然科学领域,学习任何学科的第一步,是找到数值计算的原理和相关特性的实用测量方法。我常说,如果你能测量你所说的东西,并能用数字表达出来,那么你对它是了解的。相反,如果你无法测量它,也不能用数字对其进行表达,那说明你对它只是一知半解,无法令人满意。不管学的是什么,这可能是你掌握知识的开始,但就思想而言,你的知识还没有达到可以被称作科学的阶段。

我在麻省理工学院工程系读本科时,学习了开尔文勋爵以上关于测量的格言。它影响了大多数理工学科。尽管有证据表明,一旦脱离自然科学,测量既不容易,也往往不精确,开尔文勋爵的观点还是被许多社会科学和行为科学接受,还被沿用到了人文科学和艺术领域。几乎所有人都忽略了他这段话中的前几个字“在自然科学领域”。

请看几个社会上的例子。在部落会议或市政会议的过程中,常常会有各种同意、分歧、中断、打斗、偏袒、引诱、威胁和秘密协议等。这种会议的决策,科学家如何测量或衡量呢?生产率是衡量公司效率的一个常用标准,用来衡量某个工厂或仓库的效率时简便可行,因为在那样的工作场所,每个工人只需重复做好自己被分配的某项特定任务即可。工人的生产率很好衡量,看工人每小时或每天完成的任务数量即可。但是那些需要思考和决策的工作任务,又怎么衡量呢?有趣的是,虽然公司会因为高级管理人员具有出色的管理技能而奖励他们,但他们也总是用公司利润的增加(或减少)与公司股价来“衡量”这些高管,然而利润和股价通常与他们的管理技能几乎没有任何关系,它们往往是公司的前任高管多年前努力的结果。使用这些而不是其他衡量标准的主要原因是它们容易获得。结果常常是,用错误的衡量标准奖励错了人。

如何衡量经理、科学家、艺术家或新闻记者的工作效率呢?评判计算机程序员的工作效率通常要看他们每天编写的代码的行数,与此类似,衡量新闻记者的效率可以看其写作字数的多少(或者,现在是看其文章的点击量、下载次数或在社交媒体上被评论的次数)。

请注意,以上所有关于生产率的讨论都没有提到“质量”这个词。员工不断被要求提高“效率”,增加产出,增加数量,但这些测量措施既忽视了产出的质量,也忽视了被迫忍受这些评价措施的员工的生活质量。请看这样的奇怪现象:计算机程序员中往往还有一个负责查找和修复错误的“纠错团队”,其工作效率用每小时(或每天)修正多少错误来单独衡量。程序编写团队每天写的代码行数越多,他们犯的错误就越多,于是“纠错团队”有更多的错误可以修改。即使一个团队编写了错误代码并增加了完成工作所需的总时间,两个团队也可以完成高生产率的目标。 为什么要这样衡量呢?因为这样很容易。

就人类行为而言,对复杂活动进行抽象的测量时,会丢失很多东西。这时,测量可能会使人失去对目标的跟踪。环境、复杂情况、人的个性、潜在动机和受到的刺激等因素也难以体现,经常被人们故意忽略。

我们这些在现代理论的熏陶下成长起来的“全球北方”人,崇尚科学、理性和数学推理的力量,喜欢测量事物;尽管这些测量大多数不全面、不准确、不恰当,但这阻挡不了我们对测量的热爱。这一点我很清楚,在我职业生涯的头几年里,我就是被这样培训的,也是这样做的。

问题是,并非所有重要的事物都能衡量。或者正如那句著名的睿智的格言所说,“并非所有重要的东西,都能计算得清楚,也并非每一个能计算得清楚的东西都真的有价值。” 但是,对于那些重要但无法测量,或测量起来太困难、太费钱的事物,怎么办呢?当科学界无法测量他们感兴趣的属性的时候,他们往往从以下两种选项中选择一种。

1.声称该属性不重要,忘记它。

2.找一些别的、与感兴趣的变量有关但可测量的东西来测量,然后用真正感兴趣的变量的名称来命名所进行的测量,忘记(或忽视)自己感兴趣的变量并没有被测量这一事实。

有比这更好的办法。首先,自然科学家的测量方法已经被社会科学家广泛应用,因而极大地扩展了可测量属性的范围(第9章的主题)。其次,和以数值为特征的定量描述一样,定性描述也很有效、很重要。对一些复杂的项目而言,用定性描述比用缺乏有效性的数值评估会更好。

科学家的信条:即使事物不可测量,测量也总是必要的

开尔文勋爵的格言产生了巨大的影响,影响范围远远超出了他原本指向的自然科学领域。科学家要测量的部分原因是:恰当测量所得数据可以用于统计和数学分析,从而让人们增长知识,加深对事物的了解。但是,有的科学家测量的原因是:很多人期望他们这么做。许多人对过度使用数值来衡量那些无法用正常标准衡量的事物提出了批评,其中有很多人的话可以引用,《美国科学家》杂志刊载的对政治学家露丝·卡利茨的采访就很能说明问题。卡利茨的回答如下。

一旦我们给事物贴上数字标签并进行排名,我们就把它们当成客观事物对待了,但这些数字背后有很多假设,许多排名都是基于专家的主观意见,但什么样的人能成为专家呢?当你比较排名分别是第97位和第96位的两个国家时,有什么意义呢?

一旦进行定量描述,我们就无法自由思考,无法全面地看待事物。排名变成了冷酷、客观的事实。工作中我确实在使用这种划分,因此我也觉得自己有些虚伪,有时它们确实让我感到不舒服。

我们的测量有两个缺陷。第一个缺陷是,测量的是容易测量的事物,并不是那些最重要的事物、现象或活动,我们前面已经讨论过。第二个缺陷是,一旦人类活动被量化为数字,它们就失去了背景,从而失去了意义,变成了些抽象的东西,人们使用它们作为决定自己行为的依据,却不去考虑这样做对个人生活产生的影响。我们应以有用、有意义的方式测量那些对人类至关重要的事物。 Tk29eW8Tz6XQgM2KYjRmv+kk8O+94OOEK7yc6bqB/6Vt5fgopHnCIRkjwknxcAD1

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