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更多的科學思維心智程序:可證偽性

人們在嘗試依據備擇假設評估數據時,會覺得這是一件比較困難的事情;同樣的道理,人們在尋找有可能會推翻焦點假設的證據,並檢驗這個證據時,也會感到非常困難。原因在於,人們天然的思維傾向是尋找證實假設的證據,而非證偽的證據。過去40年,在推理領域中被廣泛研究的一個問題,極具戲劇性地說明了這一點。這個任務是由最具創造性的科學家之一,研究現代人類理性的專家——彼得·華生(Peter Wason)發明的。這個任務在各種研究中被使用了沒有幾百次,也有幾十次了[1]。在繼續往下讀之前,請先試著回答下面的問題:假設在你面前擺放著4張長方形卡片,每張都是一面寫有字母且另一面寫有數字,這4張卡片中有兩張是字母朝上,兩張是數字朝上,朝上的一面分別是K、A、8、5。你的任務是選擇翻開一張或多張卡片,以檢驗下述規則是真還是假:如果卡片的一面是元音字母,那麼,它反面的數字是偶數。現在請指出哪一張卡片是必須翻開的。

這個任務名為「四卡選擇任務」。它受到廣泛關注和研究的原因有兩點:第一,絕大多數人都會犯錯;第二,人們在個問題上犯錯的原因令人費解。待檢驗的規則是:如果卡片的一面是元音字母,那麼,它反面的數字是偶數。如果我們想檢驗該規則,應該翻開A和8。翻開A——元音卡片,是為了弄清楚它的背面是否是偶數,翻開8是為了證實它的反面是否是元音字母。答案看似非常簡單,但問題在於:50%的人選擇的答案是錯的!排名第二常見的答案是只翻開A卡(檢查它的背面是否是偶數),研究中大概有20%的被試選擇了這種做法。這種做法也是錯的!還有約20%的被試選擇翻開其他的卡片組合(比如翻開K和8),這也不對!

如果你的解決方案和上面提到的那90%的人相同的話,那麼,你和過去幾十年研究中的被試一樣,回答錯誤(即使在閱讀了前面我對於可證偽性的介紹之後,依然會犯錯)!讓我們來看看大多數人是怎麼犯錯的吧。首先,人們不會出錯的是A和K的選擇。多數人沒有選擇K這張牌,而是選擇了A。因為待檢驗的規則並沒有提及輔音字母的反面應該是什麼內容,卡片K看起來和規則毫無關聯,而卡片A就不同了。卡片A的背後可能是偶數,也可能是奇數。如果是偶數,則與待證明的規則相符,如果是奇數,則可以證明這個規則是錯誤的。簡單來講,為了證明這個規則的真實性,必須翻開卡片A。這一步,多數人都做出了正確的選擇。

但是,究竟是選擇翻開卡片5還是卡片8呢?對於多數人來說,這是難點所在。很多人就在這個問題上犯了錯誤。他們錯誤地認為應該翻開卡片8。之所以會做出這樣的選擇,是因為人們認為應該翻開卡片8,以檢驗它的背後是元音還是輔音。但是,即使卡片8的背後是輔音字母K,這也不能說明待證明的規則是錯的,因為規則中雖然提到元音字母卡片背後必須是偶數,但並沒有說偶數卡片的反面必須是元音字母。因此,在卡片8的反面發現非元音字母,並不能說明任何問題。而被大家所忽視的卡片5,實際上是解決問題的關鍵所在。如果卡片5的背面是元音字母,由於所有元音字母背面都不會是奇數,那麼,就可以說明待證明的規則是錯的!簡而言之,為了證明規則是錯誤的,需要選擇翻開卡片5。

總而言之,在判斷此類「如果P,那麼Q」的規則時,只有「P出現的同時,非Q出現」的證據才可以判斷規則為假。所以,在檢驗規則的真實性時,只需翻開卡片P和卡片非Q即可(在本例中是卡片A和卡片5)。如果P和非Q同時出現,那麼規則為假。如果沒有同時出現,那麼規則為真。

在解決這個看似簡單的問題時,為什麼多數人的答案都是錯誤的呢?有很多理論試圖解釋這個問題,其中最經典的一個理論認為,人們之所以在這個任務上表現糟糕,部分原因在於人們太過於關注證實、確認規則。這是驅使人們翻開卡片8(希望確認背面是元音字母)和翻開卡片A(希望確認背面是偶數)的原因。但很少有人關注有可能會推翻規則的卡片——這種證偽的思維模式能夠讓人立刻想到翻開卡片5(背面是元音字母的話,則可推翻規則)。如前所述,還有一些其他理論試圖對人們在這類問題上的糟糕表現進行解釋。然而,不管這些理論如何解釋這種錯誤傾向,毫無疑問的是,如果人們在解決問題時能夠考慮到可證偽性,可以大大減少這種錯誤的發生。

在推理過程中,尋求可證偽性是一條非常有用的原則。但是,大量證據表明,尋求可證偽性對於絕大多數人來說並非是一種自然而然的優選策略。原因在於,認知吝嗇鬼只會根據給定的信息去建構問題解決的框架,而不會自動地從另一視角去思考問題。因此,對於多數人來說,尋求證偽性證據的心智程序需要通過學習來獲得。

另一個用於研究人類在證偽時會遇到困難的範式是「2-4-6任務」。這個著名的研究任務也是由彼得·華生發明的[2]。在2-4-6任務中,被試被告知:研究者腦海中存在一個規則,這個規則是將3個整數劃分為一組的標準。2-4-6這個數字組合已被證實符合研究者心中的這個規則。接著,讓被試猜測這個規則到底是什麼。在猜測過程中,被試可以提出數字組,研究者會根據這組數是否符合「規則」而給予相應的反饋,直到被試能夠準確地猜出這個規則為止。

在這個「2-4-6任務」中,研究者心中的規則是「任何3個依次增加的數字組合」。被試在探索這個規則時,常會遇到很多挫折。因為他們在最開始的時候形成了一個比這個規則更為嚴苛的規則假設,比如「依次增加的偶數」或是「等距增加的數字」,並且,他們會依據這些嚴格的規則創造數字組去檢驗自己形成的規則是否正確。毫無疑問,被試在檢驗自己創造出的數字組合時,從實驗者那兒得到的都是積極反饋,因此,他們會信心十足地宣佈自己已經找到了實驗者心中的規則。當他們得知回答錯誤時,常常會感到十分驚訝。例如,被試會創造出這樣的數字組合:8-10-12;14-16-18;40-42-44。在收到3次「正確」的反饋後,他們即宣佈「規則是依次加2」!當被告知回答錯誤後,他們會嘗試這樣的數字組合2-6-10;0-3-6;1-50-99。這一次,他們依然可以收到3個肯定的反饋,這時,被試又宣佈新發現的規則:「規則是挨在一起的兩個數字之間的差值是相同的!」毫無疑問,這個答案又是錯的。在被試猜測規則的過程中,他們沒有想過從「證偽」的角度去解決問題,比如驗證數字組合100-90-80或是1-15-2。

被試不願意做出違反焦點假設的嘗試,這個現象在另外一個研究中得到了進一步的驗證。在這個研究中,研究者通過人為手段使得被試對假設進行證偽,進而使得他們在猜測規則任務上的表現大大提升。該研究由瑞恩·特韋尼(Ryan Tweney)的研究團隊完成。實驗中,被試被告知研究者心中有兩個規則,規則一適用於3個數字組合,被稱為DAX;規則二適用於另一個3個數字組合,成為MED。研究者每公佈一個數字組合之後,都會告訴被試這個數字組合是符合DAX規則還是MED規則。研究中,被試被告知2-4-6符合DAX規則。DAX規則和上一段提到的規則相同,即3個連續增加的數字,而MED規則是:所有不符合DAX規則的3個數字組合。在這種情況下,被試解決問題的速度更快,他們交替檢驗DAX規則和MED規則。由於MED規則是「所有不符合DAX規則的數字組合」,因此,被試檢驗MED規則的過程實際上也是證偽DAX規則的過程。被試之所以會對DAX規則進行證偽檢驗,原因在於有一個近在眼前的焦點假設有待證實(MED規則)。由於兩個規則互補,被試嘗試去證實一個假設的同時,也是在證偽另外一個假設。研究者通過這種方法引導被試嘗試用他們不常用的思路去解決問題——關注備擇假設,證偽焦點假設。在這個研究中,只有通過這種人為誘導的方式,人們才能關注焦點假設證偽,足以證明採用證偽的思維方式是一件多麼困難的事情。

綜上所述,我們現在有一個壞消息和一個好消息。壞消息是人們不擅長尋求證偽焦點假設的證據,而好消息是這種心智程序是可以通過教育和學習獲得的。所有科學家在成長過程中都完成了大量需要證偽焦點假設的練習,因此,他們遇到問題時會自動提出這樣的疑問:「我需要考慮哪些備選方案?」

[1] 已有文章對使用四卡選擇任務(Wason,1966,1968)的相關研究進行了綜述(Evans,Newstead,and Byrne,1993;Evans and Over,2004;Manktelow,1999;Newstead and Evans,1995;Stanovich,1999)。現已有若干種理論對被試的行為模式進行解釋(Evans,1972,1996,1998,2006b,2007;Hardman,1998;Johnson-Laird,1999,2006;Klauer,Stahl,and Erdfelder,2007;Liberman and Klar,1996;Margolis,1987;Oaksford and chater,1994,2007;Sperber,Cara and Girotto,1995;Stenning and van Lambalgen,2004)。更多關於證實偏見的研究,可參考尼克爾森等人的文章(Nickerson,1998)。

[2] 該任務最早出現在華生1960年發表的文章中(Wason,1960)。與四卡選擇任務相同,致力於解釋人們為何在2-4-6任務上表現糟糕的理論有若干種(Evans,1989,2007;Evans and Over,1996;Gale and Ball,2006;Klayman and Ha,1987;Poletiek,2001)。無論使用哪種理論對2-4-6任務進行解釋,有一點是可以確定的,那就是關注可證偽性可以提升任務表現。DAX/MED實驗是由推尼等人報告的(Tweney,Doherty,Warner,and Pliske,1980)。