因果关系的本质是什么:从「世界自带」到「能写成代码」

所有科学都建立在因果之上,但因果本身是什么?亚里士多德说它是世界自带的秩序,休谟说它只是心理习惯,康德说它是我们摘不下来的眼镜,刘易斯说它是反事实依赖,珀尔说它能写成代码——五种回答,跨哲学、逻辑学、统计学与计算机科学。

· 更新于 #哲学#形而上学#统计学#科普

「大问题 Dialectic」的整理,原视频一个多小时,是这个系列里最长的一期。我按论证脉络重排,中间两段课程推销去掉了;有几处人物年代和案例出处需要更正,放在文末。

这一期和宿命论人有自由意志吗是同一批问题的不同切面,但这期最特别的地方在于:它是唯一一个能从「因果是什么」一路走到「因果怎么算」的题目。 前四位是哲学家,最后一位是图灵奖得主。

为什么这个问题要紧

我们总爱问为什么。成绩为什么不好,体重为什么超标,股票为什么跌。问为什么就是找原因,找到原因才能对症下药——学习方法不对就换方法,吃太多就少吃。

但问题在于:你千辛万苦找到的那个「原因」,和你想解决的那个问题之间,真的有必然的联系吗?

A 出现了就必然导致 B 出现吗?还是说,这个联系只是你心理上的幻觉?

这不是纯思辨的问题。当代主流的大数据科学已经在事实上放弃找原因了,走的是「只看相关不问因果」的路子:统计发现两件事经常同时出现,那就照着办,至于为什么,不知道也没必要知道。

如果把这个立场推到极端,它在哲学层面上会和一种很古老的学说接上头——偶因论。偶因论说:你看到白球撞黑球然后黑球动了,你并不能说白球是黑球运动的原因。真实情况是,一个更高的力量在白球到达那一刻让白球停下、同时让黑球动起来。世间万物皆如此,事物与事物之间根本不存在因果关系,一切运动变化都是被那个更高力量各自独立地安排的。

(原视频用偶因论作类比,但没点名它出自谁。这一段和后面几处出处问题一并放在文末更正。)

于是就有了那个著名的调侃:情人节你捧着玫瑰向姑娘表白,姑娘问你为什么向我表白。旧世界观的回答是「因为我喜欢你」。而掌握了大数据思维的回答是——

「我也不知道为什么。根据统计研究,情人节捧玫瑰表白与姑娘接受表白之间存在显著正相关。」

无论是偶因论还是大数据分析,在某种意义上都是从智力上放弃了对因果的追问:前者把它推给上帝,后者干脆不问。

如果你不愿意接受这样的世界观,就得想明白:因果关系的本质到底是什么。

下面五个人给了五种回答。

人物因果是什么立场类型
亚里士多德世界自带的秩序,事物的本性本体论 · 实在论
休谟归纳出来的心理习惯性联想认识论 · 怀疑论
康德认知结构里的先天范畴认识论 · 先验观念论
刘易斯反事实依赖关系操作性定义 · 逻辑
珀尔干预导致概率分布改变操作性定义 · 数学

留意这一列「立场类型」——五个人其实并没有在回答同一个问题,这是最后要收束的地方。

一、亚里士多德:因果是世界自带的

亚里士多德认为,自然哲学的首要任务就是搞清楚万物的本原和原因。知道一个事物就必须知道它的原因,而知道了原因就意味着理解了它的本性。

反过来说:原因来自事物的本性,因果就是这个世界自身的秩序。

而当我们问「一个事物的原因是什么」,在亚里士多德看来其实是在问四种东西,这就是四因说

四因问的是以雕像为例
质料因 material它是用什么做的大理石
形式因 formal它之所以是它的那个结构或本质工匠脑中的设计蓝图
动力因 efficient什么让它从潜能变成现实工匠的雕刻动作
目的因 final它存在是为了什么纪念某位英雄

其中目的因最能体现亚里士多德和现代科学的分野——他认为一切事物的存在都有目的,包括自然物。 人造物的目的是人赋予的,而自然物自带目的:植物的根向下长是为了吸水,叶子向上伸是为了吸光,啄木鸟长出坚硬细长的喙是为了啄木,鱼长出流线型的身体是为了游泳。

科学革命之后,伽利略、牛顿建立起机械论世界观,目的因被作为一种不必要的成分抛弃了,科学家们只保留了动力因——也就是牛顿力学里的「力」。

但要注意:在最关键的那一点上,近现代科学完整地继承了亚里士多德。 那就是——因果关系是客观存在的,不以人的意志为转移。

牛顿力学告诉我们「力是改变物体运动状态的原因」。A 球撞了 B 球导致 B 球改变运动状态,那 A 施加的力就是 B 运动状态变化的原因。这个「力」是真真切切、实实在在的。而且和亚里士多德一样,近现代科学家也认为科学的任务就是找原因——找到因果规律,然后做预测。

这条路线的巅峰是拉普拉斯。他说:宇宙中万事万物的运动变化无非是力的相互作用,万物现在的状态是过去状态的结果,也是未来状态的原因。 那么如果有一个智者能知晓某一时刻宇宙中所有粒子的位置和速度,对他来说这个宇宙的未来就会像过去一样完整地展现在眼前。

后人管这个智者叫拉普拉斯妖

从亚里士多德到牛顿再到拉普拉斯,一脉相承的就是因果实在论:因果规律客观存在于世界之中,科学的任务是去发现它。在这种立场的鼓舞下,科学界洋溢着一种「决定论的乐观主义」——只要仪器够精、信息够多,我们就能像拉普拉斯妖一样预见一切、掌控一切。

然后休谟泼了一盆冷水。

二、休谟:因果只是心理习惯

休谟先把人类所有知识分成两类,这个分类被叫做休谟之叉

关于观念之间关系的知识关于事实的知识
内容数学、逻辑学自然科学、社会科学
怎么得到分析概念本身,不必出门必须观察经验事实、做实验
否定它会怎样导致逻辑矛盾不导致任何矛盾
是否普遍必然

第一类是普遍必然的:2+3=5,无论你在北京还是上海,外星人来了也得跟咱考一样的数学卷子。

第二类就是科学知识,而科学知识说到底就是关于因果关系的知识。休谟说,这一类不是普遍必然的。

为什么?你观察到太阳出来了,然后石头热了,于是你说是太阳晒热了石头,太阳是因,石头发热是果。但这两个事实之间有任何逻辑必然性吗?没有。 因为否定它不会导致任何矛盾——我们完全可以设想「太阳出来了,然后石头冷了」,这在逻辑上没有一丝问题。

那因果之间的联系是怎么来的?是归纳出来的心理习惯性联想。

你每次看到太阳出来石头就热,掏出小本本记一笔。记了一万次,第一万零一次看到太阳出来的时候,你复习一下小本本,心理上就产生了联想:这次大概也会热。

但概率再大也只是概率。 完全有可能第一万零二次太阳出来石头就冷了。

这不是抬杠。欧洲人在发现澳大利亚以前,见过的天鹅全是白的——一百只、一万只、一百万只,无一例外。于是科学家在小本本上记下的规律是「天鹅都是白色的」。这够普遍必然了吧?然后他们到了澳大利亚。

另一个例子是那只著名的火鸡。农场里有群火鸡,农场主每天上午十一点来喂食。其中一只火鸡科学家观察了很久,总结出一条伟大定律:「每天上午十一点必有食物降临。」它在感恩节早晨向同伴们宣布了这条定律——而那天上午十一点来的不是食物,是农场主。(刘慈欣把这个写进了《三体》,叫「农场主假说」。)

所以休谟说:并不存在什么普遍必然的客观规律规定了太阳出来石头必须发热。 我们从来没有直接经验到「因果关系本身」,我们只经验到了事件 B 总是跟在事件 A 后面,然后自己加上了「A 导致了 B」。

因果关系是主观建构的。

这一击的破坏力极大,因为它直接掏空了当时人们对科学的信心:你以为自己找到了客观规律,其实你只是发现了统计模式。

后世统计学家卡尔·皮尔逊把这条路走到了底。他认为科学研究根本不是在找原因,而是在描述现象之间的统计相关性——你作为科学家,只需要如实记下先发生什么后发生什么,至于两者之间有没有那个玄乎的「因果」,不重要。相关系数这个概念就是这条路线的产物。

这也就是今天大数据分析的主流路线:只看相关,不问因果。 最常被引用的例子是超市里的啤酒与尿布——统计发现买尿布的顾客更容易买啤酒,为什么?是因为年轻爸爸总被派去买尿布,还是喝啤酒的多半是刚当爹的?不知道,也没必要知道。你作为超市老板,把两样东西摆一块儿就行了。(这个案例本身有问题,见文末。)

不过休谟并没有否认因果观念的实用性。相关虽然不等于因果,但相关性足以指导行动。休谟也承认,要是我们每天都在怀疑「火会不会突然就不烧人了」「酒喝下去会不会突然就不醉人了」,那根本没法生活。用他自己的话说:

习惯是人生的伟大指南。

他只是作为哲学家有义务在理论上挑明:在逻辑和经验之间有一道不可跨越的鸿沟。 凡是建立在经验归纳之上的因果关系,都不是客观的和必然的。

三、康德:因果是我们摘不下来的眼镜

康德比休谟小十三岁。读到休谟的时候,他的原话是——

休谟把我从独断论的迷梦中惊醒。

康德意识到:如果因果关系只是心理习惯,那么所有基于因果推理的科学知识——所有物理定律、所有自然法则——都将失去普遍必然性,整个科学大厦会失去哲学根基。

于是康德的整套哲学,很大程度上就是为了回应这个挑战:要在主观建构的前提下,重新为科学知识奠定普遍必然性。

他用的是「接化发」:先把休谟的看法接过来,说您说得对,化解掉攻击性,然后再发出自己的东西。

康德同意的部分

因果关系确实不是客观存在的。 而且康德走得比休谟更远:不只是因果,我们关于事物的一切认识都不是事物自带的。

你看到一个苹果,视觉告诉你它是红的,触觉告诉你它的手感和重量,味觉告诉你它酸酸甜甜。但这个苹果本身就是红的吗? 康德说不是。这些属性都是经过我们人类特有的感官和认知结构才被认识到的。

那撇开这一切,苹果本身到底是什么?这个问题没法回答。 问苹果本身是什么,就像问一个盲人红色是怎样一种颜色,是无意义的。康德把这个东西叫做物自体(Ding an sich)——物自体不可知。(这条思路和心身问题那一期里谈到的那些困难是同一族的。)

因果关系也一样:它是现象世界里才有的东西,不是物自体自带的。

康德不同意的部分

休谟属于英国经验主义阵营。经验主义的基本图景是洛克的白板说:心灵像一块干净的白板、一面干净的镜子,外界有什么经验事实我们就照单全收,一点不加工。

正是在「照单全收、一点不加工」这个前提上,休谟才能提出那个灵魂反问:我们收集到的经验素材里,哪儿有什么「因果关系」?

康德说:人的心灵根本不是白板,它自带一套预加工程序。

我们接收经验的时候不是照单全收,而是在接收的同时就已经在加工了。我们拿到手的所有经验,都是已经被加工过的经验。

这套预加工程序,康德叫做认知形式。他在《纯粹理性批判》里把人的认知结构分成三层:

层级干什么
感性提供原始的、杂乱无章的感觉材料(听到杯子落地的声音、看到水洒了一地)
知性像加工厂一样,用「范畴」把材料整合成可理解的现象
理性在更高层次上把这些现象串成原则和体系(自然法则、道德法则)

因果性就是知性那一层的一个范畴。 它是知性组织时间序列的一种方式,让我们脑子里始终绷着一根弦:一切事物都是有原因的;并且让我们把时间上后发生的事理解为由前面的事导致的。

这里是康德和休谟最要紧的分歧:

休谟说:你看了一万个杯子摔碎,事后联想出「掉地上导致摔碎」。 康德说:不。你在看到杯子掉下去的那一瞬间,就已经是透过因果范畴在看它了。

如果没有因果范畴,我们所有的感觉印象就只是一堆散乱的「杂多」——杯子怎么就掉地上了,怎么就碎了,水怎么就洒了,我们看不懂,也感觉不到先后之间有任何关联。

打个比方:不带因果范畴看视频,你看到的只是一帧一帧彼此孤立的画面,根本形不成「一个杯子掉地上摔碎了」这样一段完整的影片。

康德把这些认知形式称作先验的——先于经验,并且是我们对经验的认识得以可能的先决条件。

所以我们并不是像亚里士多德说的那样从外部世界「发现」了因果,也不是像休谟说的那样归纳完了事后联想出因果。我们是戴着因果这副眼镜在认识世界的,而这副眼镜从出生起就焊在脸上,摘不下来。

那普遍必然性从哪来

现在可以揭晓康德怎么把「主观」和「普遍必然」焊在一起了。

因为这副眼镜全人类都一样。

无论你身处何地、来自哪个国家,人与人之间用的是同一套因果滤镜。相当于所有人都是通过同一个 Type-C 接口在接收世界的信息,接口统一,接收到的因果关系底层制式当然就一样。外星人有没有同一套滤镜不好说,但只要你是个人,你就摘不下它。

所以在康德看来,科学知识的普遍必然性不是建立在它符合物自体,而是建立在人与人之间先天认知形式的一致上。

这一步用康德自己的术语走完是这样的。休谟把知识分成两类,康德也分两类,然后用魔法打败魔法:

分析判断综合判断
定义谓词包含在主词之中,可以从主词分析出来谓词不包含在主词中,提供了新内容
例子单身汉是未婚的、A=A太阳把石头晒热了
是否算知识同义反复,不增加内容是真正的知识
通常是先天的后天的

休谟的攻击落在这里:因果知识是综合判断,而综合判断都是后天的、来自经验的,所以不具备普遍必然性。

康德的回答是:因果关系不是「后天综合判断」,它是「先天综合判断」。

拿「一切事物都有原因」这个判断来看。第一,我们不能从「事物」的定义里分析出它必然有原因,所以它是综合判断,提供了新内容。第二,它不依赖经验,不是我们观察大自然之后才得出的,而是我们脑中自带的预加工程序,所以它是先天的。

而先天性就意味着普遍必然性。

所以:太阳确实不一定就是石头变热的原因(休谟这一点说对了),但你不能因此说因果关系不存在。「太阳晒热石头」是后天综合判断,可错;「一切事物都有原因」是先天综合判断,必然。

四、刘易斯:因果就是反事实依赖

康德讲完,台下有个人坐不住了。

美国哲学家大卫·刘易斯的抱怨大意是:你们这帮纯哲学家争论因果的本质,能帮我具体地认识世界、改造世界吗? 你康德说要为科学奠基,可你这套东西能指导科研工作吗?导师问你这两个参数之间有没有因果关系,你回答「这里面有一种先天综合判断」——你看你导师打不打你。

刘易斯要的是操作性定义:不问「因果关系本身是什么」,只问「什么情况下我们可以说两件事之间有因果关系」。他要给出的是一个判定模型。

反事实条件句

举个最日常的例子。你上班迟到了,老板问为什么,你说路上堵车。老板追问:你凭什么确定堵车和你迟到之间真有因果关系?

刘易斯会替你翻译一下。你想表达的其实是这句话:

如果路上没堵车,我就不会迟到了。

这就是第一步:把待验证的因果关系翻译成一个反事实条件句。 现实中事情已经发生了,但我们可以设想一个「如果不是这样」的场景,再看看在那个场景里结果还会不会发生。

想验证 A 是不是 B 的原因,就设想:没有 A,B 还会不会发生。 如果没有 A 就没有 B,那 A 就是 B 的原因。

最邻近可能世界

这个设想出来的场景,刘易斯叫可能世界。而且有个关键限制:必须诉诸与现实世界最邻近的那个可能世界。

什么叫最邻近?就是它相对现实世界改动的设定最少。别为了验证今天迟到的原因,设想出一个又是台风又是地震、还有绿巨人跑出来砸交通设施的世界——干扰变量太多,什么也验不出来。

最邻近的可能世界就是:其他设定一模一样,仅仅是今天路上没堵车。

说白了就是控制变量。

有了这个工具,日常和科研中就都能用了。一款新药对治病有没有因果作用?设想两个邻近的可能世界,一个里的病人吃了药,另一个里其他条件不变、只是没吃药,然后比较结果——这就是医学实验里的实验组和对照组。

如果「没有 A 就没有 B」成立,刘易斯就把 A 和 B 的关系叫做反事实依赖

因果关系的本质就是反事实依赖。

抢跑问题

但这个定义有个漏洞,哲学界有个经典案例叫抢跑问题(先发制人问题)。

苏茜和鲍比两个熊孩子拿石头砸同一块玻璃。苏茜先扔,石头击中玻璃,玻璃碎了。鲍比手速慢一点,等他的石头飞到的时候玻璃已经碎了。

现在问:玻璃碎了这件事,反事实依赖于苏茜扔石头吗?

不依赖。 因为如果苏茜没扔,玻璃照样会碎——鲍比随后会砸碎它。

那你能因此说苏茜扔石头不是玻璃碎的原因吗?显然不能。 这是早期刘易斯理论的一个 bug。

刘易斯的补丁是引入因果链条:只要链条上每两个相邻节点之间都有反事实依赖,两头就算有因果关系。

在苏茜和鲍比这个案例里插入一个中间环节 C「苏茜的石头飞向玻璃」:

环节反事实依赖成立吗
C(石头飞向玻璃)依赖 A(苏茜扔石头)成立——她不扔,石头不会飞
B(玻璃碎了)依赖 C(石头飞向玻璃)成立——石头没飞过去,玻璃不会在那一刻以那种方式碎

每一步都成立,所以尽管 A 和 B 之间没有直接的反事实依赖,通过链条串起来的间接依赖仍然让苏茜成为原因。

中间环节还可以不止一个。比如:某地夏季气温升高 → 农作物减产 → 主食价格上涨 → 居民少吃谷物 → 血糖水平变化。气温和血糖之间没有直接的反事实依赖(气温不升高,血糖也可能因别的原因变化),但只要每两个相邻节点之间都有,我们仍然可以说气温升高是血糖变化的原因。

对刘易斯的批评

刘易斯这套东西在学界石破天惊,因为它第一次让因果判定可操作了。但批评也集中在同一个地方:它其实没那么可操作。

第一,「最邻近」这三个字本身说不清。 谁来判定两个可能世界的相似度?既没有客观标准也没有操作方法。你问「如果我没错过地铁,今天还会不会迟到」——可你是因为出门晚才错过地铁的吗?还是地铁本身延误了?在那个世界里你会不会根本没出门?哪个世界更邻近,高度依赖不同人的直觉。说是可实操,其实就是拍脑袋。

第二,它算不出概率。 对刘易斯来说因果要么成立要么不成立,可现实中因果不是非黑即白的。吸烟是否导致肺癌?按反事实推理就得问「如果这个人不吸烟,他一定就不会得肺癌吗」——这问不出结果,因为有些人不吸烟也得肺癌,有些人因为基因原因吸烟也不容易得。

我们真正该问的是:吸烟是否显著提高了得肺癌的概率。 而这需要算术,需要统计学。

这就轮到最后一位出场了。

五、珀尔:因果是可以写成代码的

朱迪亚·珀尔,以色列裔美国计算机科学家、哲学家,2011 年图灵奖得主,畅销书《The Book of Why》(中译《为什么》)的作者。

刘易斯是哲学家兼逻辑学家,所以他从逻辑层面给出反事实条件句。珀尔是哲学家兼计算机科学家,所以他要的实操化程度是——能写成代码,能教会机器理解因果。

珀尔对刘易斯的反事实洞见评价很高,但认为具体操作上诉诸「最邻近可能世界」太拍脑袋。他要的是能用概率和统计算出来的因果模型。

观察与干预

珀尔的定义用人话说就是:

如果你人为地对 X 做一个干预动作,导致 Y 的概率分布发生了改变,那么 X 就是 Y 的原因。

关键词是干预

先看不带干预的版本。P(Y|X) 是中学就学过的条件概率——在 X 已经发生的条件下 Y 发生的概率。研究吸烟和肺癌,就是 P(肺癌|吸烟)。

你把人群分成吸烟组和不吸烟组,观察到吸烟组患肺癌的概率是 20%,不吸烟组是 10%,于是得出结论:吸烟导致肺癌。

能这样吗?不能。 因为你只是在观察,没有排除混杂因子

混杂因子是这么回事:你看到 X 和 Y 之间好像有因果关系,但实际情况是 X 和 Y 有一个共同的原因 Z,Z 一方面导致 X,另一方面导致 Y。

      Z
     ↙ ↘
    X    Y

放在吸烟这个例子里,Z 可能是压力大——压力大的人一方面更容易吸烟,另一方面也更容易得肺癌。或者 Z 干脆是某种基因,携带者既更容易吸烟又更容易得肺癌。如果不排除 Z 就贸然说吸烟导致肺癌,这在科研上叫混杂偏误,也就是经典的「相关 ≠ 因果」。

怎么排除?你得干预,得 do something。

珀尔的公式里那个 do 算子就干这件事:中间那个没有 do 的公式叫观察,右边那个有 do 的公式才叫干预。

具体做法是:随机把人群分成两组,强制第一组必须吸烟,强制第二组一根都不能抽,然后比较两组患肺癌的概率分布。随机分组这个动作切断了 Z 到 X 的那根箭头——因为分到哪一组和你的基因、压力再无关系,是抛硬币决定的。这样算出来的差异才是干净的因果效应。

换个例子更好懂:考察名校学历对四十岁时收入的影响。你不能只是把上过 985 的人分一组、双非的分一组,然后比收入——因为混杂因子 Z 很可能是家庭条件:家庭条件好的人既更容易上名校,也更容易找到高收入工作。

要排除它,你得随机抽一批高三毕业生,不管智商、家庭条件、长相,随机分成两组,一组人为地让他们上名校,另一组人为地不让上,然后比较他们四十岁时的收入。

(当然,强制人抽烟、强制人不上大学的实验都做不了。这恰恰是珀尔真正的贡献所在,见文末补充。)

从模型到代码

珀尔在干预模型的基础上进一步把因果模型函数化、算法化,提出了结构因果模型,用来明确表示一个变量是如何由它的原因决定的:每个变量 Xᵢ 由它的直接原因(父变量 PAᵢ)和一个代表背景噪音的 Uᵢ 共同决定。

著名的贝叶斯网络就是珀尔提出并引入人工智能领域的。 在贝叶斯网络里,节点之间的箭头表示的是条件概率的依赖关系;而结构因果模型进一步给这些箭头赋予了因果含义

这一步对 AI 尤其要紧。主流的机器学习模型擅长发现相关性,但一台不理解因果的机器并不真正理解这个世界是如何运作的。

这也是为什么,尽管珀尔本人是主流机器学习的奠基人之一,他现在是基于大数据统计的人工智能的激烈批评者。他认为当前的 AI 只停留在「观察」这一层,只能理解相关性。而他想让 AI 获得的是真正的智能——能够做出「如果我做了 X,会导致 Y 吗」这类推理的能力。对规划、决策、诊断、自动驾驶来说,这是关键。

顺着这条线看,珀尔和康德接上了。 在康德那里,因果性是人类心灵独有的一套认知加工程序;而珀尔做的事,正是想把康德说的那套程序提取出来、形式化、写成代码,装到机器里去。

自由意志是可以写成代码的?

珀尔还把这套东西推到了自由意志上。

他认为人的自由意志的根源,恰恰在于人具备反事实推理的能力——无论我们实际上做了什么,我们总能设想「我本可以做出不同的选择」「如果我不这么做,事情会变成怎样」。而这就是刘易斯那个 if not A then not B。

而既然珀尔已经把反事实推理形式化成了干预模型和结构方程,那么:自由意志也是可以形式化、算法化、写成代码教给机器的。

一台能理解反事实的机器,在做出向左转的决策的同时,也可以评估「如果我右转了是否更安全」。当机器学会思考「我本可以做出不同的选择」的时候,机器也就拥有了自由意志。

(这一步走得比珀尔本人激进,见文末。)

收束:他们其实没在回答同一个问题

回头看开头那张表的最后一列。

亚里士多德和休谟在吵的是本体论问题:因果这个东西存不存在于世界之中。一个说存在,一个说不存在。

康德在吵的是认识论问题:他其实同意休谟——因果不在物自体那边。但他把战场从「世界里有没有」挪到了「人怎么才能认识世界」,然后指出因果是认识得以可能的条件。这不是对休谟的反驳,是对问题的改写。 康德没有把因果还给世界,他把因果的必然性从世界搬进了主体。

而刘易斯和珀尔干脆退出了这场争论。 他们不问因果是什么,只问怎样才算因果。这是一次从形而上学到方法论的撤退,而这次撤退极其成功——今天所有做随机对照试验、做因果推断的人,用的都是他们这一套,而不是前三位那一套。

这就带出一个有点尴尬的观察:方法论上的胜利并没有解决本体论上的问题,只是让人不再问它了。 珀尔能算出干预 X 会让 Y 的概率分布变化多少,但「这个概率分布的变化在什么意义上是一种真实存在于世界之中的联系」——这个问题休谟提出来两百多年了,珀尔的公式一个字也没回答它。

不过还有一层更有意思的关系。视频把珀尔讲成了刘易斯的替代者,但在珀尔自己的框架里,两人是上下级。珀尔有个著名的「因果之梯」,分三层:

层级问题形式谁在这一层
一、关联看到 X,Y 的概率是多少?休谟、皮尔逊、当前的机器学习
二、干预我做了 X,Y 会怎样?随机对照试验、do 算子
三、反事实如果当初我没做 X,Y 会怎样?刘易斯

刘易斯的反事实不是被珀尔淘汰的低配版,它是珀尔梯子的最高一层。 珀尔做的不是替换掉刘易斯,而是给这一层配上了能算的数学。这也是为什么珀尔说,当前只会做相关性统计的 AI 连第一层都没爬出去。

最后,这一切的起点其实很朴素。亚里士多德《形而上学》的开篇第一句是:

求知是人类的天性。

哲学和科学的诞生,就起源于泰勒斯那帮古希腊人的一句追问——「万物的本原是什么?」有人说是水,有人说是火,有人说是数,有人说是原子。答案五花八门,但他们问的是同一件事:这一切的原因是什么。

两千多年后我们回过头来追问的,是这个追问本身:我们如此这般地寻找原因,那这个「原因」究竟在什么意义上是真实的。


整理自「大问题 Dialectic」《因果关系的本质是什么?》。比喻和案例多来自原视频,人名、年代、术语和出处经过核对;原视频中间有两段课程推销,整理时已去掉。

以下几处需要更正或补充:

一、时间线讲反了。 原视频的叙事是「18 世纪科学界洋溢着决定论的乐观主义,拉普拉斯放言可以预见一切,这时候休谟站出来泼冷水」。实际顺序相反:休谟《人性论》1739 年、《人类理解研究》1748 年,而拉普拉斯妖出自 1814 年的《概率的哲学随笔》,晚了六十多年。 休谟不可能是在给拉普拉斯泼冷水,倒是拉普拉斯在休谟已经泼过冷水之后照样乐观。另外原视频称拉普拉斯为「19 世纪的法国天文学家」,他生于 1749 年卒于 1827 年,主要工作横跨两个世纪。

二、偶因论有名有姓,而且它不是「放弃追问因果」。 原视频用偶因论作类比但没点名出处。这一学说的主要代表是笛卡尔派的马勒伯朗士和格林克斯(更早的版本见于伊斯兰哲学家安萨里的火烧棉花论证)。更要紧的是:偶因论恰恰给出了一个极强的因果论断——唯一真正的作用因是上帝,被造物之间只有「机缘」没有作用。它不是从智力上放弃追问,而是把全部因果性集中到了一处。这和大数据「不问因果」在结构上很不一样,前者是神学立场,后者是方法论弃权。

三、那只火鸡不是罗素的。 原视频说「罗素提出的火鸡理论」。罗素《哲学问题》(1912)里讲的是一只鸡,被喂了一辈子,最后被拧断脖子。改成「火鸡」并加上感恩节情节的是波普尔,他在讲座中称之为「归纳主义者的火鸡」。刘慈欣《三体》的「农场主假说」确实是他自己写的。

四、啤酒与尿布是个传说。 这个案例通常被追溯到 1992 年 Teradata 为 Osco Drug 做的分析,但Osco 从未真的把啤酒和尿布摆到一起,这个「发现」也从未被同行评审复现过。 它是数据挖掘行业最成功的营销故事,不是一个经过验证的案例。用它来说明「相关性足以指导行动」时值得留一份保留。另外,相关系数的思想源头是高尔顿,皮尔逊给了它现在的数学形式。

五、洛克的白板没那么白。 原视频把经验主义描述成「照单全收、一点不加工」,并把「苹果的颜色不是苹果自带的」算作康德的洞见。实际上洛克本人就区分了第一性质与第二性质,颜色、气味、味道正是他归入第二性质、认为不属于对象本身的那一类;洛克也承认「反省」是与感觉并列的独立观念来源。康德真正的新东西不是「颜色是主观的」,而是「时空和范畴是经验得以可能的先决条件」。

六、「主体间性」不是康德的词。 这个术语来自胡塞尔之后的现象学。康德本人讲的是先验的客观有效性。用主体间性来转述康德的思路方向不错,但会带来一个康德未必接受的读法——听上去像是「大家都这么认为所以就客观」,而康德要说的是这套认知形式对任何有限的、感性的理智存在者都必然如此,不是一个人数问题。顺带:原视频说「昆虫感知的世界里没有因果关系」是通俗发挥,康德的论证不依赖对其他物种的经验断言。

七、康德不是主观观念论者。 原视频反复说康德认为「一切认识都是主观建构」,容易让人以为康德否认外部世界的实在性。康德的先验观念论同时是经验实在论,他在《纯粹理性批判》里专门写了「对观念论的驳斥」,明确反对贝克莱。在经验层面上,桌子就是实实在在的桌子。

八、康德那句原话的出处。「休谟把我从独断论的迷梦中惊醒」出自 1783 年的《未来形而上学导论》序言,不在《纯粹理性批判》里。

九、因果链条补丁只修好了一半。 原视频呈现的效果像是因果链彻底解决了抢跑问题。实际上它只能处理早期抢跑(备用原因在中途就被切断)。对于晚期抢跑——鲍比的石头一直飞到玻璃前才因为玻璃已碎而落空——找不到那个能让链条成立的中间事件,补丁失效。 刘易斯本人清楚这一点,2000 年在《作为影响的因果》里改用了一套完全不同的方案。另外原视频说刘易斯的理论「没法算概率」也过于绝对,刘易斯 1986 年的《因果论后记》专门处理过概率性因果。

十、珀尔真正的贡献恰恰在不能做实验的时候。 原视频把珀尔的干预模型基本等同于随机对照试验,然后自己也承认「强制人抽烟这种实验肯定没法做」,就没有下文了。但如果只能靠 RCT,统计学早就会了,不需要珀尔。 珀尔的核心工作是在只有观察数据、无法做实验的情况下,如何识别因果效应——后门准则、前门准则和 do 演算三条规则,就是干这个的。他书里最著名的章节之一恰恰就是吸烟与肺癌:通过「焦油沉积」这个中介变量,用前门准则从纯观察数据里把因果效应算了出来。这才是「让因果可计算」这句话真正的分量所在。 另外,珀尔的模型通常称作结构因果模型(SCM),和统计学里传统的「结构方程模型」(SEM)不是一回事,容易混。

十一、自由意志那一步走过头了。 珀尔在《为什么》里确实讨论了自由意志与反事实推理的关系,但他的立场谨慎得多:他关心的是为什么演化会给我们「自由意志」这种感觉(因为它是一种极高效的行为编码方式),以及机器具备反事实能力后会呈现出什么样的行为。这和「具备反事实推理能力就等于拥有自由意志」不是一个论断。原视频的表述把一个功能主义的观察说成了一个形而上学的结论。

评论

评论加载中……