费曼-塔夫特原理

数据的可视化展示应足够简单,能够放在厢型车的侧面

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我一直很想拜访爱德华·R·塔夫特——《纽约时报》称他为“数据界的达芬奇”的人,因为他撰写了文笔简洁、图文并茂的数据可视化书籍——并邀请他参加我在加州理工学院主持的怀疑论者协会科学讲座系列。塔夫特是世界领先的怀疑论核心工具专家之一:如何看穿信息混淆。

但是我们如何才能负担得起他这样地位的人呢? “我的酬金,”他告诉我,“是看看费曼的厢型车。”

已故的加州理工学院物理学家理查德·费曼因参与原子弹研制、获得诺贝尔物理学奖、破解保险箱、演奏鼓和驾驶一辆1975年款道奇Maxivan而闻名,这辆车的侧面板上装饰着弯弯曲曲的线条。大多数看到它的人都感到困惑,但偶尔会有人问司机,为什么他的厢型车上到处都是费曼图,却被告知:“因为我就是理查德·费曼!”


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费曼图是对非常复杂的量子电动力学 (QED) 世界的简化视觉表示,其中称为光子的光粒子用波浪线表示,带负电的电子用直线或曲线非波浪线表示,线连接处显示电子发射或吸收光子。在厢型车后门的图表中(在上面与塔夫特的照片中可见),时间从下往上流动。一对电子(直线)正朝彼此移动。当左侧电子发射光子(波浪线连接处)时,该带负电的粒子向左偏转;右侧电子重新吸收光子,导致其向右偏转。

费曼图体现了塔夫特关于分析设计的教导:“好的数据展示有助于揭示与理解机制、过程和动态、因果关系相关的知识。” 我们看到了不可思议的事物,并思考着不可见的事物。“证据的可视化表示应遵循关于定量证据推理的原则。清晰而精确的观察与清晰而精确的思考融为一体。”

清晰而精确的思考大师与清晰而精确的观察大师相遇,我称之为费曼-塔夫特原理:数据的可视化展示应足够简单,能够放在厢型车的侧面。

正如塔夫特在他对航天飞机挑战者号灾难的分析中深刻地证明的那样,尽管塞奥科尔公司(固体火箭助推器的制造商,该助推器爆炸了)为美国宇航局准备了13张图表,但他们未能传达低温与早期飞行中O型环损坏之间的联系。塔夫特认为,哥伦比亚号的失事与“官僚主义超理性主义的PowerPoint盛宴”直接相关,其中一张幻灯片包含六个不同的层级(章节和副标题),从而掩盖了左翼损坏可能很严重的结论。在他1970年的经典著作《费曼物理学讲义》中,费曼仅用两个层级就涵盖了从天体力学到量子电动力学的全部物理学。

塔夫特将设计过程编纂为六项原则:“(1) 记录数据的来源和特征,(2) 坚持执行适当的比较,(3) 论证因果机制,(4) 定量地表达这些机制,(5) 认识到分析问题的固有多元性,(6) 检查和评估替代解释。” 简而言之,“信息展示应具有文献性、比较性、因果性和解释性、量化性、多元性、探索性和怀疑性。”

怀疑性。对于我的专栏来说多么贴切,这是我的第50篇作品,因为当我请塔夫特总结他的工作的目标时,他说:“简单的设计,深刻的内容。” 因为我们都需要一个瞄准的目标(“怀疑论者”的一种含义),“简单的设计,深刻的内容”是本系列的一个合理的宗旨。

迈克尔·舍默是《怀疑论者》杂志 (www.skeptic.com) 的出版人,也是查普曼大学的校长研究员。他的新书是《人间天堂:对来世、永生和乌托邦的科学探索》(亨利·霍尔特出版社,2018年)。

更多作者:迈克尔·舍默
大众科学杂志 第292卷 第4期本文最初以 “费曼-塔夫特原理” 为标题发表于《大众科学》杂志 第292卷 第4期 ()
doi:10.1038/scientificamerican042005-qiRv3D0NMuiK8oCRF6DpT
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