1. 收集证据
福尔摩斯从来不接受别人总结的案情,所以他会把实验总结报告扔到一边,打开实验原始数据,自己从头到尾看一遍。
福尔摩斯发明了最先进的方法显示陈旧的残余血迹。他看实验数据会用傅里叶分析、小波分析提取数据波动的频谱特性,写程序对数据做积分、微分,不会直接把数据画几个图,就算完事。福尔摩斯会看到我们看不到的现象。他不仅仅知道数据在波动,还知道波动的频率如何波动,他知道数据跳跃,还知道跳跃的幅度如何跳跃。
福尔摩斯每次看完资料会回头对华生说:“亲爱的华生,我敢说他们漏掉了最重要的东西。”看完实验原始数据,他会回头对我说:“亲爱的陆姐,我敢说他们漏了最重要的数据。”
然后福尔摩斯带上礼帽,对我说:“陆姐,我们还是去实验现场看看吧。”
到了实验现场,福尔摩斯环顾四周问,在这个屋子做实验是不是声音很大?然后若有所思地说:“陆姐,你看出什么了吗?”我茫然地回答:“实验场地面很光滑。”福尔摩斯笑笑说:“你的观察很细致,不过与结果没有关系。我只关心会影响实验结果的因素。一个人的注意力是有限的,你收集的数据越多,反而会忽略最重要的数据。”
福尔摩斯说:“来之前,我发现湍流转捩比正常的提前了。但是,从他们给我的数据中,我找不到原因。你想想,有两个因素会引起湍流转捩:雷诺数和扰动。他们给的雷诺数没有异常,所以,我想他们必然漏了什么扰动。我观察发现屋子里回声很强,现在我明白了,环境噪声干扰太大,引起湍流提前转捩。至于地面很光滑,那不重要。”
福尔摩斯总是告诉华生,要观察,要看到别人看不到的线索。我们为什么总是和华生一样,没有耐心细细地看数据,偶然认真看了,还看不到重点。
我们用太多时间获取数据,没时间看数据。
我们不知道什么数据最重要,也看不出问题。
福尔摩斯告诉华生,没有人天生是个好侦探。就是观察再观察,训练自己。他会告诉我们,没有人天生是个专家,就是对着数据琢磨再琢磨,训练自己。你看,华生在最后几集也会自己破案了。
2. 假设一个作案现场
福尔摩斯看完实验现场后,对我说:“当时,应当是这样的。”他挥着手杖演示,空气从上游一个宽大的入口进来,这种情况本来会安全地流过。因为流动的雷诺数在临界点对外界扰动很敏感,环境噪声正好激起流动一点波动,然后卷起一个长长的漩涡,漩涡被流动拉断,成为小漩涡、小漩涡互相缠绕,破碎成小小漩涡,流动变为了湍流。
我反对,“福尔摩斯先生,你也太自负了,你根本没有看到流动,这些精彩的画面都是你的想象。”
福尔摩斯拿起烟斗,“是的,陆姐,我没有看到流动的过程,这都是我凭经验猜的。但是,同样的事情已经发生了1000次,为什么第1001次就会不一样呢?”
我们为什么只有测量了所有的状态,才敢相信自己的判断,只有直接看到了,才能知道流动场景。我们为什么不能像福尔摩斯那样,用很少的细节可以想象出整个现场?
我们没有经验,别看做过的实验很多,真正分析过的数据很少。我们没有胆量,怕推理错了挨批。何况写实验报告也没有要求推理出整个场景,何必呢?
提出假设的重要性高于证明假设。
不管对不对,先提个假设。把你散乱的数据装入假设的框架。
3. 证明假设
福尔摩斯推理完整个流动场景,拿起烟斗陷入沉思。他慢慢转向我说,“如果我想对了,噪声应当很大,而且完全传到流动里。我们必须去测量噪声到底有多大?看看我对了没有”
于是我们做了一次噪声测量,不仅仅测量了环境噪声,而且测量能够传入流动的噪声。测量发现,噪声不够强,而且传到流动里的噪声很弱。
福尔摩斯说:“不要打扰我,让我好好想想。”
两天后,福尔摩斯敲门,手里挥舞着一张照片,“陆姐,你看看这个,你知道我漏掉了什么吗?我也够蠢的。”我看看这张照片,原来模型是两块拼装起来的,在拼接处有个铆钉,而且这个铆钉正好在流动最敏感的位置。原来是这个铆钉扰动了流场,带来湍流提前转捩。
福尔摩斯告诉我,他想了很久,觉得现场还是遗漏了重要的线索。他悄悄去实验场,偷出实验模型,细细检查,发现了这个该死的铆钉。
福尔摩斯提出的假设也会错,凭什么要你第一次就提出正确的假设?
有了假设,就去找数据求证。也许,假设被新的数据推翻,让我们修正假设继续求证。
从来没有正确,只有否定后再修正。
4. 给出结论
福尔摩斯也不能保证,他给的结论绝对正确,如果有新的证据,他的结论也会被推翻。但是他可以保证,他的结论可以解释已有的所有证据。
科学没有最后的结论,只要有新的数据出现,我们就有可能修改我们的结论。
但是我们必须保证,今天的结论可以解释全部已有数据。
收集证据:多琢磨数据,找到关键数据
提出假设:不管对不对,先提个假设
证明假设:补充数据求证,修正假设再求证
给出结论:保证结论可以解释全部已有数据