因果关系是真实存在的,还是我们理解世界的方式? · 苏菲拉底
因果关系是真实存在的,还是我们理解世界的方式?

After AI

AI发现的因果关系,是世界的结构还是模型的结构?

我们每天都在说“因为”。因为下雨,所以路面湿了;因为按下开关,所以灯亮了;因为缺氧,所以人会失去意识;因为价格下降,所以需求增加。我们几乎不需要停下来思考,就会把一个事件理解成另一个事件的原因。但如果我们仔细问一步:我们究竟看见过“因果关系”吗?我们看见过火焰,也看见过纸张燃烧;看见过按钮被按下,也看见过灯亮起来。可是,在两个事件之间,那条叫作“导致”的关系,我们真的看见过吗?

按下开关,灯亮了;开关和灯之间的那一段,谁看见了
按下开关,灯亮了;开关和灯之间的那一段,谁看见了

这就把一个看似属于科学的问题,推向了一个更根本的问题:

因果,是世界本身具有的结构,还是人类为了理解世界而建立的一种关系?

一我们为什么如此自然地相信“因为”?

人类理解世界,很大程度上依赖因果关系。我们不仅记录发生了什么,还不断追问为什么会发生。一块石头掉下来,我们不满足于说“它掉了”,我们会继续问:是不是因为重力?是不是因为失去了支撑?是不是因为受到某种力的作用?因果关系让世界从一连串孤立的事件,变成一个可以解释的过程。如果没有因果,我们看到的可能只是“A 发生了,B 发生了,C 又发生了”;有了因果,我们才会说“A 导致了 B,B 进一步导致了 C”。于是,世界不再只是“发生了什么”,而开始具有“为什么会这样”的结构。问题也由此产生:这种结构真的存在于世界中吗?

二休谟发现:我们从来没有直接看到“因果”

十八世纪,大卫·休谟把这个问题推到了一个令人不安的位置。在《人性论》和《人类理解研究》中,休谟注意到,当我们说 A 导致 B 时,我们真正观察到的,通常只是三件事情:A 发生了,B 发生了,而且类似的 A 之后,经常出现类似的 B。例如,我们看到一个台球撞向另一个台球:第一个球运动,第二个球随后运动。但是,我们没有在经验中看到一种叫作“必然联系”的东西,从第一个球延伸到第二个球。

第一个球动了,第二个球动了;中间那个「必然」,没看见
第一个球动了,第二个球动了;中间那个「必然」,没看见

所谓“因果”,似乎不是一种可以被直接观察的对象。于是休谟提出了一个极具影响力的怀疑:我们所谓的因果关系,会不会只是对事件反复出现的顺序和规律形成的期待?如果过去一千次太阳升起之后,太阳都在天空中出现,我们会期待明天也如此。但这种期待本身,并没有让“必然性”变成一个可以被看见的东西。

三可是,如果因果只是习惯,科学又在研究什么?

休谟的问题并没有让科学停止。恰恰相反,现代科学不断建立越来越精细的因果解释:苹果落下,是因为引力;疾病发生,是因为病原体;电流变化,是因为电势差;气候变化,是因为复杂的物理、化学与生态机制。科学似乎不仅仅在发现哪些事情经常一起发生,它还在试图回答:改变什么,会使什么发生改变?这两个问题其实并不相同。如果我们发现冰淇淋销量上升的时候,溺水人数也上升,我们可以说二者相关,但我们不能因此得出“吃更多冰淇淋导致更多人溺水”。因为背后可能存在第三个因素:天气变热。天气变热,同时增加了冰淇淋消费,也增加了下水游泳的人数。

冰淇淋和浪一起往上,头顶上还有个太阳
冰淇淋和浪一起往上,头顶上还有个太阳

因此,相关不等于因果。但这又引出了更深的问题:如果因果不是简单的相关,我们究竟凭什么判断它?

四干预改变了问题:因果不是“同时发生”,而是“改变它会怎样”

现代因果理论最重要的转向之一,是把因果关系与干预联系起来。朱迪亚·珀尔在《Causality》中系统发展了现代因果模型。问题不再只是“A 和 B 是否一起出现”,而是:如果我们主动改变 A,B 会不会因此发生改变?例如,我们观察到吸烟者更容易患肺癌,但如果我们真正想知道吸烟是否导致肺癌,就不能只看相关性,我们需要进一步问:如果其他条件尽可能保持不变,只改变一个人的吸烟状态,结果会怎样?

岔路口:它走了这边,另一个虚的它走了那边
岔路口:它走了这边,另一个虚的它走了那边

这就是“干预”所带来的思想变化。因果关系因此越来越接近一个反事实问题:如果事情当时不是这样,而是另一种情况,会发生什么?而反事实本身非常奇特,因为现实只发生了一次。我们无法同时观察一个人吸烟的人生,和同一个人在完全相同条件下从未吸烟的人生。我们只能通过实验、模型和推理,去构造那个没有发生的世界。于是,因果关系似乎既存在于现实之中,又需要通过对“可能发生什么”的推理才能被认识。

五因果关系是不是世界的骨架?

到这里,问题开始发生变化。如果因果关系是真实存在的,那么世界似乎不仅仅由“东西”构成,也由“什么会导致什么”构成。这意味着,世界并不只是对象的集合,它还是一个由事件、变化、条件和结果组成的动态结构。一棵树不是静止地“在那里”,它会生长、死亡、繁殖,阳光影响光合作用,水分影响生长,温度影响代谢。一个社会也不是一堆静止的人,政策影响行为,价格影响选择,制度影响激励,技术改变生产方式,生产方式又改变制度。

推倒第一块,后面的一块接一块
推倒第一块,后面的一块接一块

如果这些关系是真实的,那么世界不仅由“是什么”构成,也由“会发生什么”构成。这与第二问发生了直接联系。第二问问,世界究竟由什么构成?如果答案不仅是物质、能量、结构和关系,那么我们还必须加入一个更动态的维度:世界中的变化究竟是如何连接起来的?

六但因果关系也可能只是我们给世界加上的结构

另一种可能更加彻底。也许世界本身只有事件:A 发生,B 发生,C 发生。至于“因为 A,所以 B”,是人类为了把这些事件组织起来而建立的关系。这并不意味着因果关系“没有用”,恰恰相反,它可能是人类理解世界最有效的工具之一。地图不是领土,模型不是世界,同样地,因果模型也未必就是世界本身。我们可以用一个因果图来表示 A 到 B 到 C,但真实世界可能远比这张图复杂,我们的模型只是把其中某些关系提取出来,使世界变得可以理解、可以预测、可以干预。

纸上三个箭头,纸后面一团线
纸上三个箭头,纸后面一团线

那么问题就变成:我们发现了因果关系,还是发明了因果关系的表示方式?

七康德的回答:也许因果性来自我们的认知结构

伊曼努尔·康德在《纯粹理性批判》中,对休谟的挑战作出了另一种回应。康德并不简单地说“因果关系是假的”,他的思路更加复杂:我们之所以能够把不断发生的感觉组织成一个具有客观秩序的世界,是因为我们的认知本身具有某些基本结构,因果性就是其中之一。换句话说,我们并不是先获得一个完全没有结构的世界,然后再发现“因果”;我们能够把事件理解为一个具有先后、持续和因果联系的客观世界,本身就依赖于人的认知结构。

眼镜一戴上,散着的点之间就有了箭头
眼镜一戴上,散着的点之间就有了箭头

这产生了一个极其重要的哲学可能:因果关系既可能不是世界中可以单独拿出来观察的东西,也不只是任意的人类发明。它可能处在世界的结构与我们认识世界的方式之间。

八现代科学又把问题推得更远

现代物理学让因果问题变得更加复杂。在经典物理中,世界很容易被想象成一个连续的因果链:一个物体受到力,于是产生加速度;一个事件发生,于是产生另一个事件。但到了量子力学,我们对世界的描述不再总是符合这种直观图景:量子事件具有概率性,不同尺度下的描述方式不同,在某些物理理论中,时间本身甚至不再是一个简单、统一的背景。这并不意味着“因果关系不存在”,它意味着我们日常理解的因果关系,可能只是某个尺度上的世界结构。

近看是乱撒的点,退远了是一支箭
近看是乱撒的点,退远了是一支箭

如果世界的底层结构与我们的日常经验完全不同,那么我们所说的“原因”和“结果”,究竟是世界的基本属性,还是宏观尺度下出现的有效结构?这与第二问中的“涌现”问题又连接起来:也许因果性本身也具有层级。在微观层面,我们看到的是概率与状态变化;在宏观层面,我们却能够稳定地谈论原因、机制和结果。那么,因果是基本的,还是涌现的?

九复杂系统让“一个原因”越来越难以成立

现实世界中的因果关系,通常并不是一个原因对应一个结果,更多时候是多个条件相互作用,产生一个结果。一场经济危机可能来自金融制度、政策、预期、技术变化与国际环境的共同作用;一次疾病可能来自遗传、环境、生活方式、免疫系统和随机事件;一个人的决定,也可能同时受到记忆、情绪、社会关系、激励和当下环境影响。这意味着,因果关系可能不是一条线,而是一张网络,而网络中的一个节点,既可能是结果,又可能成为另一个过程的原因。

一个球,十根线拉着,哪一根是原因
一个球,十根线拉着,哪一根是原因

于是我们面对的已经不只是“A 是不是 B 的原因”,而是:在一个相互作用的系统中,什么才算一个原因?如果一个结果需要一百个条件共同成立,那么其中任何一个条件究竟是“原因”,还是只是“原因的一部分”?哲学上的因果问题,因此开始进入复杂系统、医学、经济学和社会科学。

十AI 带来的问题:如果机器发现了我们无法理解的因果关系呢?

这也是 AI 真正把这个问题推向现实的地方。假设一个 AI 系统分析了数十亿条医学数据,它发现某种看似微不足道的变量变化,能够显著改变某种疾病的发生概率;进一步实验发现,改变这个变量,疾病发生率确实下降。我们因此获得了一个有效的因果关系。可是,AI 无法用人类能够理解的概念解释为什么会这样,它只是通过极其复杂的模型发现:改变 A,会使 B 发生改变。

箱子递出一张卡:A→B。翻过来,背面是空的
箱子递出一张卡:A→B。翻过来,背面是空的

这时,一个非常困难的问题出现了。我们究竟需要什么,才能说“我们知道 A 是 B 的原因”?如果因果知识必须能够被人类理解,那么这个系统给我们的可能只是一个有效的因果预测。但如果因果知识只需要能够被可靠地干预和验证,那么,我们是否必须理解原因,才能拥有关于原因的知识?这已经开始接近下一卷“知识之问”。但在这里,我们还需要停留在更基础的问题上:那个因果关系究竟存在于世界中,还是只存在于模型中?

十一AI 也可能让“因果模型”和“世界本身”的距离变得更难判断

AI 能够建立越来越复杂的世界模型。它可以从数据中寻找变量之间的关系,发现人类没有主动提出的假设,并通过模拟比较不同干预下可能发生的结果。这让我们拥有了一种新的能力:在现实中进行干预之前,先在模型中尝试不同的世界。但模拟一个因果结构,并不意味着那个结构就一定存在于现实,一个模型可以很好地解释数据,却仍然遗漏真正的机制。因此,我们必须区分三个层次:相关,A 和 B 一起变化;因果,改变 A 会改变 B;机制,我们知道 A 为什么能够改变 B。这三个层次并不相同,而 AI 可能让前两个层次都变得越来越强,却仍然把第三个层次留在人类面前。于是,一个非常重要的问题出现了:

一个我们无法理解、却可以反复验证的因果关系,是真实的因果关系吗?

如果答案是“是”,那么世界可能存在大量超出人类理解能力的因果结构。如果答案是“不是”,那么我们对“因果”的定义,似乎又偷偷加入了“人类能够理解”这一条件。

十二因果关系最终指向“可能发生什么”

因果之所以重要,并不只是因为它帮助我们解释过去,它真正重要,是因为它让我们能够问:如果改变一点东西,世界会怎样?如果我把药换掉,会发生什么?如果政府改变政策,会发生什么?如果不修这座桥,会发生什么?如果我们让 AI 参与决策,会发生什么?因果关系因此天然连接着行动与未来。描述过去只需要问发生了什么,预测未来需要问接下来可能发生什么,而干预则进一步问:如果我改变其中一个条件,什么会随之改变?

轻轻碰一下这边的球,那边的杆子倒了
轻轻碰一下这边的球,那边的杆子倒了

因此,因果关系不仅是解释世界的方式,也可能是我们改变世界的基础。我们之所以能够行动,是因为我们相信改变某些事情,会使另一些事情发生改变。如果因果关系完全只是人类的心理习惯,那么我们的行动与世界之间为什么能够如此稳定地对应?但如果因果关系完全是世界本身的结构,我们又为什么必须借助模型、实验和反事实推理才能逐渐发现它?

十三也许真正的问题不是“有没有因果”,而是“因果存在于哪里”

走到这里,我们可以看到至少三种可能。第一种,因果关系是世界本身的基本结构,世界不是事件的堆积,而是一个具有真实因果联系的动态秩序。第二种,因果关系主要是人类理解世界的方式,世界本身只有事件和变化,“原因”“结果”“机制”是我们为了理解这些变化而建立的概念结构。第三种,因果关系存在于世界与认知的交界处,世界具有稳定的变化结构,而人类通过概念、实验和模型,把这些结构表达为因果关系。

一条实线从世界来,一条虚线从我们这边来,在哪里碰头
一条实线从世界来,一条虚线从我们这边来,在哪里碰头

这三种答案,都各自有强大的解释力。而 AI 的出现,让第三种问题变得更加具体。如果一种机器能够发现人类无法理解的因果结构,那么因果关系是否可以存在,而不被人类理解?如果答案是可以,那么世界中可能存在大量超越人的因果秩序;如果答案是不可以,那么我们所谓的“因果”,或许从一开始就不仅是在描述世界,也是在规定什么才算世界中的因果。

十四如果因果是真实的,它属于世界的哪一层?

走到这里,我们已经无法简单地把因果关系理解为“一个事件接着另一个事件发生”。如果因果是真实的,那么世界本身似乎就不仅仅由对象构成,也由对象之间的作用、变化与生成构成。但我们仍然不知道,这种“导致”究竟是不是世界本身的属性。也许,因果关系就是世界的基本结构之一,世界之所以成为一个不断发生变化的世界,是因为事物之间本来就存在真实的因果联系;也许,因果关系并不是世界最底层的结构,而是在更复杂的系统中出现的稳定关系;也许,世界本身只有状态和变化,而“原因”“结果”“机制”这些概念,是我们为了理解这些变化而建立起来的结构。如果是这样,那么我们面对的就不再只是一个关于因果的问题,而是一个关于世界究竟具有怎样的结构的问题。

十五从“什么导致什么”,走向“世界为什么能够被描述”

但因果关系还有一个更特别的地方。当我们描述一个世界时,我们不仅会说“A 导致 B”,我们还会进一步寻找一种更加普遍的结构:在什么规律下,A 会导致 B?这正是科学不断推进的方向。从牛顿力学到电磁学,从相对论到量子力学,我们逐渐发现,世界中的变化并不是彼此孤立的,它们似乎服从某些可以被形式化、计算和推演的结构。

一张画着线的纸,盖上去,和世界正好对上
一张画着线的纸,盖上去,和世界正好对上

于是,一个新的问题出现了:为什么世界能够被数学如此精确地描述?我们究竟是在世界中发现了本来就存在的数学结构,还是用自己创造出来的数学语言,把世界组织成了可以理解的形式?如果数学只是我们的工具,那么为什么不同的人、不同的时代,甚至不同的理论,都能够不断发现如此稳定的数学关系?但如果数学本身就是世界的一部分,那么我们所说的“数学对象”究竟以什么方式存在?从这里,我们必须继续追问,数学究竟是被发现的,还是被发明的?这就是下一个问题:

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