天气预报为啥不准？背后的有趣原理

从数据过度自信到混沌反思

普遍可预测论认为，任何事物都是可以预测的。持这种观点的科学家相信，只要有足够强大的计算设备和充分的数据，比如用大量的数据统计，就是现在所说的“大数据分析”，就能对一切事物进行预测。20世纪60年代，计算机主机的出现将计算的准确程度提高到了令人吃惊的地步。这既为美国和前苏联的航天计划铺平了道路，也使普遍可预测论盛行一时。科学家和工程师们能够精确算出将火箭送入预定轨道甚至到达月球所需的推力。这一事实使他们当中的一部分人确信：只要能够收集到足够的信息并运用正确的物理原理，未来的一切都是可知的。在某种程度上，早期计算机令人难以置信的数据处理能力是这种普遍可预测思想出现的一个重要原因。

面对计算机强大的功能，一些科学家开始相信：早晚有一天，他们能够消除所有决策中的不确定成分，用计算机决策淘汰人类决策。如果所有决策都由计算机来制定，就不会再犯错误了。

然而到80年代，科学界逐渐认识到，有些事物根本无法预测。天气就是一个例子。人类曾花费大量精力，试图作出准确的长期天气预报，结果却是一败涂地。在走了很多弯路之后，科学家们提出一种新观点，即，与人类或自然有关的任何中长期活动本身都是不可预测的。这成为混沌理论的基础。

统计学只提供一个概率

现在的互联网信息时代，统计学正在经历自己的高光时刻——大数据的兴起。如今，统计学被应用在方方面面。为啥公司要设法获取用户数据？为啥浏览信息后会收到各种“猜你喜欢”？为啥天气预报有时会不准…… 所有这些事的背后，都有一只“统计学之手”。统计学就是通过收集、分析、解读数据，解决现实问题。数据是统计学的“灵魂”。

在众多学科中，统计学还有一个特殊地位——见证了人类一次重要的认识升级。之前人们相信“有因必有果，有果必有因”。随着科学发展，人们认识到：世间万物并非是绝对的因果关系，很多结果是随机的。这个转变的重要标志，就是统计学的兴起：从简单记录数据，变为研究数据出现的概率、分析相关性。统计学逐渐受到重视。

一个懂统计学的人，和完全不懂的人的区别在于：恰恰是懂的人知道，统计结果可能出错。反而是不懂的人，才认为统计一定要正确。无论多么严密，统计学提供的只是一个概率。“黑天鹅”事件一定会出现、天气预报很可能不准……懂点儿统计学的人，对变化的宽容度会更高。

人类简史关于混沌原理的有趣解释

然而，历史就是这样的一团混沌，历史就是无法解释得斩钉截铁，无法预测得十拿九稳。在同一时间，有多方力量互相影响、互相牵制，只要某方力量有了极小的改变，结果就会有巨大的不同。不仅如此，历史还是所谓的“二级”混沌系统。混沌系统分成两级，一级混沌指的是“不会因为预测而改变”。例如天气就属于一级混沌系统。虽然天气也是受到无数因素影响，但我们可以建立计算模型，不断加入越来越多因素，让天气预报也越来越准确。

至于二级混沌系统，指的是“会受到预测的影响而改变”，因此就永远无法准确预测。例如市场就属于二级混沌系统。假设我们开发出了一个计算机程序，能够完全准确预测明天的油价，情况会如何？可以想见，油价会立刻因应这个预测而波动，最后也就不可能符合预测。例如，假设目前石油价格是每桶90美元，而这个绝对准确的程序预测明天会涨到100美元，商人就会立刻抢进，好在预期的涨价中获利。但结果就是油价会在今天就涨到100美元，而不是明天。那明天究竟会如何？这件事就没人知道了。

同样，政治也属于二级混沌系统。很多人批评研究苏联的学者没能预测到1989年的苏联解体，也嘲笑中东专家没想到会爆发阿拉伯之春革命。但这是不公平的。从定义上，革命就是无法预测。如果真能预测有革命，革命就永远不会成真。

原因何在？假设在，有某些天才政治学者与某个计算机鬼才合作，开发出某种绝对准确的算法还有个漂亮的界面，号称能够预测是否发生革命。于是，他们向埃及总统穆巴拉克兜售这项服务，换取了一大笔可观的酬劳，告诉穆巴拉克，他们预测来年在埃及必然爆发大规模革命。穆巴拉克会如何反应？最有可能的是他会立刻降税，用数十亿美元补助人民，顺便也大幅加强秘密警察部队，以防万一。于是，这一切的准备工作发挥了效果。一年很快就过去，而且没有发生革命，真是太让人意想不到了，不是吗？于是，穆巴拉克要求退款。他向科学家大吼大叫：“你这套算法是骗人的！要不是你这套东西，我才不会把钱都拱手让人，我大可多盖一座宫殿！”科学家会辩白道：“可是，正是因为我们预测到了，革命才没有发生啊。”“你是说，你们预测到了，只是没有发生？”穆巴拉克一边说，一边示意叫警卫把他们全部抓起来。“这种神棍，开罗的市场到处都有。”

这么说来，究竟为什么要学历史？历史不像是物理学或经济学，目的不在于做出准确预测。我们之所以研究历史，不是为了要知道未来，而是要拓展视野，要了解现在的种种绝非“自然”，也并非无可避免。未来的可能性远超过我们的想象。举例来说，研究欧洲人究竟是如何控制了非洲人，我们就知道种族歧视绝非自然或无可避免，而且知道世界大有可能是完全不同的样貌。

混沌原理视频——