秋分事件和社会学家的角色:《重力的幽灵》

秋分事件和社会学家的角色:《重力的幽灵》

哈利‧柯林斯(Harry Collins)

译|刘怡维、秦先玉

  秋分事件是什幺?如同所发生的,我们现在知道实际上它就是一个与爆发小组所提取出来的波形几乎完全一致的盲植。一个由植入该波形的人所想像出的天文物理事件,相当程度上符合爆发小组所认为的真实事件的样子。爆发小组的计算是正确的!

  相较于形而上的秋分事件——即从2007 年9 月直到2009 年3 月附身于整个合作团队的幽灵,真实的秋分事件——盲植,实在是无趣多了。「重力幽灵」的存在,使我们得以从包围在层层论证与推理中,抽丝剥茧出任何一个可能被忽略的首次侦测。然而,首先得做个答辩。

  答辩:秋分事件和社会学家的角色

  目前的情况是社会学家在重力波侦测物理的屋檐下做客。也许物理学发展到了21世纪,会有更多这样的客人,而且他们角色将会受到认可。在我工作的大学科系里,研究中心有一半是从事基因学在经济与社会层面的研究。他们常常被笑称,这里的社会科学家和伦理学家研究的干细胞比生物学家还多。微生物学接受本身的社会合法性取决于这些外人阵营眼中对他们一举一动的观察。身处科学非典型角落的物理学仍然会对这种审视加以防护,这就是为什幺社会学家的作用仍然如此地不寻常且隐微。在重力波侦测的情况里,维护这种私密性有其理由,如此才可确保在进行彻底分析之前,不会被鲁莽与未经训练的人取得数据或原初发现。但在物理学界,一个如此大量依赖纳税人税金的企业组织,这种私密性似乎没有理由应该继续保有豁免的地位。因地制宜的考量这种私密权的正当性似乎更自然。我依然是个客卿。

  在这一章中与下一章中,社会学家的角色引发了如何能有不同做法的一些反思;这些来自一个客卿的想法可能会被认为不太恰当。例如,从社会学的角度来看,在社群中受到多数认可的高能物理模式,与根本上作为先锋的重力波侦测科学,两者之间存在紧张关係。

  依反犯罪调查原则的精神,这种社会学评估的主题不是个人和他们的意图,而是「角色」或机构内部具争议性「位置」的开展逻辑,首先是重力波物理,再来就是一整个科学。这些角色是透过在此引用的个人评论意见所「彰显」出来的。这些人,每一个都有能力依据论据和分析的目的,从一个角色切换到另一个。同样的,所谓沾染社会学家的观点,应该被视为社会学家角色的产物,而不是写下那几行分析的特定的社会学家。

  社会学观点之所以(或应该)特别,在于它与科学日常活动保持距离——距离有时能够更容易地反应出压力与张力,全身投入的参与者过度汲汲营营于其中,而无法反应出这种张力关係。适当地反应与分析首先需要一趟旅程,越靠近科学心脏地带越好,那里有着参与者所拥有的优势。但之后,且只有事后,要退一步。这个动作对参与者而言并不自然,或并非必要;但社会学家若不后退一步,尝试打开一个视野更大的窗口,将有愧于该角色相关的职责;即使它有可能被认为违反了身为一个客卿的本份。

  这里仍然存在着道德上危险。重力波物理学占据了我学术生涯的大部分,但它并不是我学术生涯的全部。我不会像物理学家在每个星期的每一天花上好几个小时计算、编写程式、分析数据,以及修复漏洞。我每天都会删除几十封与重力波物理相关但未读的电子邮件;物理学家必须阅读并做出回应。当事情看起来有趣时,我偶尔会参加邮电会议;物理学家一星期得参加两、三个邮电会议,而且往往不是在工作时间。我不会远离我的家庭,耗费好几个夜晚在偏远地区的干涉仪轮班工作。重力波侦测是我受访者的世界,在某种意义上那不是我的世界。虽然我投入了大量精力来观察和了解这个世界,但比不上建立它并生活其中的人所投入精力、体力、智力和情感。我的参考群体是不同的——不是高能物理学家和天文学家,而是社会科学家、哲学家,以及想要反思自己工作意义的科学家,也许还有一些普通读者。此外,当涉及到代数、电脑程式和计算,我仍然就是个局外人。

  更糟的是,就像彼得.索尔森(Peter Saulson)所说的,目前我占据着这「天字第一号讲坛」(bully_pulpit)。现在不论是责任与否,我是眼下唯一一个书写关于重力波物理学书籍的人,而这给了我比科学家们更多,面对大众谈论它的空间和机会。值得安慰的是,当重力波发现最终得到证实时,社会学评论几乎必然会被胜利所湮灭蹂躏。一个老笑话很精确地捕捉到了这个状态——讲坛上的牧师:「撤退时瘸子可以搭车。」刻薄的群众则嘟囔着:「但为时不多了。」当一门新科学开展时,人们不可能全面掌握事件的混杂喧哗与丛生的疑惑。如果没有错误的选择,就永远没有公司会破产、永远没有将军打败仗,就没有车祸、空难或太空梭坠机。从社会学的角度可以看出与秋分事件相关的某些抉择可以是不同的。但也无需苛责:混杂喧哗与丛生的疑惑始终以意想不到的方式,侵入那个我们必然相信能够创造出来的完美世界。

  抽丝剥茧秋分事件

  我们从内部开始检视层层环绕于重力幽灵的论证和推理,并由此向外展开工作。在科学的中心,我们看到一组紧张关係浮现出仍然未解与似乎无解的状况。第一个紧张关係是在数据处理规範的冻结与常识的运用之间。该团队发明了一套规则以防止任何蓄意或潜意识对数据进行事后按摩,而导致谬误的统计推论。所有开发工作必须在「练习场」数据,或由时间滑动产生的人工时间巧合数据中完成。只有在冻结数据处理规範之后,才会打开真实数据上的「盒子」。但是,这个程序可能违反常识;飞机事件如此戏剧性地呈现恰恰证明了这一点。如果冻结的数据处理规範没有预想到这一切,意料之外的因素就会使得统计恰当性与事情真相之间产生紧张的关係。在飞机事件的案例中,它需要一次对事情真相的胜利投票,但投票结果是不一致的——紧张关係仍然没有获得解决;依据正统模型应该是强制性和普遍性的逻辑,现在竟然成了一个选择。

  无论如何,冻结数据处理规範的想法从一开始就受到在线搜寻(online searches)的压力。常识要求进行在线搜寻。足够强烈的事件应该被看到,必须在运用一整套精緻统计技术之前,给予特殊而立即的重视。因为它们需要快速得到从事微中子爆发或电磁频谱工作天文学家的注意。只要线上搜寻发现了东西,练习时间和实际分析之间的明显区别就被破坏了。这一点无解,除非特别警觉到盲测逻辑所涵盖的永远不够。

  第二项紧张关係与第一个密切相关,是统计的纯度与人工技巧。一方面,一连串的数字浮现自一个由干涉仪触发的延伸事件因果链。该数字包括数据品质量的旗标,那意味我们对「这个」数据比对「那个」数据更为重视。原则上,一旦参数设定,让一只受过训练的鸽子操作这个全自动化的电脑程式应该就能够分析这些数据,并说「我们不能断定这里有重力波」或「可以说,具有以下的信心程度,那里有重力波存在」。就我们所知,重力波物理似乎不能这样做。大部分的重力波科学家认为仍有人工技巧元素运作的空间,并应协同对装置运作的仔细检视,来审视数据。在这情况下,含有H1所贡献的秋分事件数据段,在仔细地检视下,也只有在仔细地检视下,发现了其分布着看起来像秋分事件波形的瞬变干扰。相对于单纯的数据分析家,实验学家的角色提出了H1对「时间巧合」贡献的质疑。如果这个质疑占上风,就不会有任何时间巧合。从社群中众多角色所伴随的不同观点看来,这要不是过度运用了实验学家的人工技巧,就是由「找理由不相信」的愿望所驱使的杂讯重覆计算。

  有个複杂因素在于,实验人工技巧可能会以两种方式被运用。积极运用最着名的例子是罗伯特.密立根(Robert Millikan)在1909 年对其油滴实验的分析,顺带一提,这个实验是在加州理工学院进行,那里正是连续好几任LIGO主任的大本营。密立根想证明电荷的单位是「整数」;也就是说,没有电荷可以被分解为小于由电子携带电荷单元。要做到这一点,他需要证明在油滴的电荷从未低于此单位的倍数——没有「分数电荷」。但是,密立根的实验笔记本显示他当时确实发现分数电荷——或至少是明显的分数电荷。他运用人工技巧,反过来将之用实验假象加以排除,这行为在团队合作协议下是相当无法接受的。但历史的审判已经确认密立根的方法。他运用实验的人工技巧提取正确的结果,而实际数据可能很容易被视为支持他的对手,那些认为电荷是可被无限分割的人。科学史上充满了类似的例子;在事件后运用人工技巧判断,进行数据过滤和提取后显示正确的结果。然而,在重力波侦测中,在事件发生后运用实验的人工技巧知识,几乎总是用来让事件——潜在结果——消失。这取向很明确:人工介入的技能可能以适当的方式被用来降低某些潜在肯定事物的显着性,就像秋分事件;但是当上限已经设定,人工技巧则无法用于降低一个事件的显着性,因为这反将会利用它们让结果更具有天体物理学上的重要性。飞机事件引起大惊小怪的原因,是由于这一次,相反的做法被允许了。社群是保守的——只要是较少的科学被宣称,而不是更多,那幺事后人工技巧的运用就不致于造成错误。

  藉由运用对机器的理解,人工技巧可以用来解释与过滤掉更多的杂讯,以突显事件。如果可以了解背景事件的原因,就可以将它们从背景中排除。时间巧合的机率少了,余留下的事件更为突出,就可具有较高的统计学显着性。几乎每个野牛即时小组以外的人看到其结果后,都立即要求撤回,因为他的方法受到事后决策的影响。但是,让我再次重複,H1 周围的瞬变干扰是被允许运用事后处置的,因为它有助于消除一个事件。于是,我们可以看到内建于程序中的技术偏好。这偏好看似合理,但使用过度可能会排除掉许多科学中伟大的开创性成果。

  这一点与否决机制宽鬆的判断,不无关係。放宽太多看起来可能不可靠,但有些放宽是必要的。就如同在阿卡迪亚的事件中所显露出来的那样。该如何选择?

  这些紧张关係是一项更广泛的紧张关係的元素,就是对I型与Ⅱ型错误的接受——误报与漏报。这样的内在抗力存在于每一个统计科学核心,正如我们在第一章所看到的,它可上溯到约瑟夫.韦伯和重力波侦测事业的草创阶段。当代重力波科学已展现了迴避I型错误的强烈倾向,以避免误报的风险。这种害怕的心态已成为病态,从而激发了盲植的产生。

  更往上一层,上述所有的紧张关係都来自于统计学中客观性与主观性的论辩——这是第五章的主题,而在整本书中一再被重複审视。从重力波侦测的特殊案例开始,时间滑动的区间与长度选择的不确定性,以及处置另一项事实的不确定性,即相较于将时间滑动运用到整组数据上,在仅将时间滑动运用到一小段充满瞬时干扰的片段会产生较大量的背景杂讯——这使得秋分事件看起来比较像是偶然。目前还没有明确的「机械化的」方式来解决这个问题。

  第五章已经证明,任何在统计过程结束时得出的数字,其意义也同时取决于大量地认识和理解有关团队与个人历史,以及当下活动的未知之事。它取决于个别实验者在得出结果前对数据做了什幺——像过度微调就是目前关于韦伯的结果为何是错误的标準解释。它取决于实验小组的成员产生数字时在想什幺——罗马团队在发现一个峰值之前,没想到在每二十四小时中的某个特定小时出现一个峰值这件事,会成为反驳他们宣称找到一个有趣的微弱峰值的关键论据。这取决于团队中其他人,也可能是在团队之外的,也可能是在其私领域,在发表之前对数据所做的事;它不仅取决于知道,而是理解其所做的重要性——该如何计算测试係数这个看似无解的问题。最后,它取决于一个社群愿意相信什幺——在一个社群中何者是被视为合理信仰的变化社会学;这就是一个非凡发现需要非凡证据的论证,通常被称为「关于奇蹟的休姆论证」(Hume’s argument concerning miracles)。就如同贝叶斯主义者和频率论者都明白的,将什幺视为「非凡」是一场流动的飨宴(a movable feast)。

秋分事件和社会学家的角色:《重力的幽灵》

书籍资讯

《重力的幽灵:关于实验室、观测,以及统计数据在21世纪的科学探险》 Gravity’s Ghost: Scientific Discovery in the Twenty-first Century
作者: 哈利‧柯林斯(Harry Collins)
出版:左岸文化

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封面图片出处:symmetry