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上周,我和孩子们一起骑了三英里的自行车。当我们快到家的时候,天空开始阴沉下来。不过我们并不担心,因为当时才下午3点,天气预报员说要到晚上7点之后才会开始下雨,而且即使下雨也只是小雨。不幸的是,他一定是忘了把这件事告诉云彩,因为在我们骑车的时候,细雨开始慢慢飘落。很快,细雨变成了倾盆大雨,还伴随着冰雹和闪电。我们最终回到了温暖干燥的家里,但被淋湿的孩子们对天气预报抱怨了几句,并发誓再也不相信天气预报员了。那么,科学家是如何预测天气这样复杂的事情的,为什么他们经常预测错误呢?
我是一个模型,你知道我的意思
为了预测天气、气候变化,甚至是选举结果等事情,科学家们使用一种叫做数学模型的工具。数学模型是一组可以根据一组输入来预测结果的方程。让我们看一个例子来理解一下这意味着什么。
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想象一下,你有5个孩子,每天早上他们都想喝果汁当早餐。从周一到周四,每天都有3个孩子要苹果汁,2个孩子要橙汁。知道了这些,你就可以写出一组数学方程来告诉你每天需要多少每种果汁。方程可能写成
橙汁 = 2/5 x 孩子数量
和
苹果汁 = 3/5 x 孩子数量
现在想象一下,周五早上我正在做早餐。因为我已经有了我的模型,我可以把我的输入(孩子的数量)代入,算出我需要多少每种果汁。因为 2/5 x 5 等于 2,我倒了 2 杯橙汁。同样地,因为 3/5 x 5 等于 3,我倒了 3 杯苹果汁。当我的孩子们进来时,我得意地指着杯子,确信我的模型已经预测出了正确的结果。
然后,发生了不可思议的事情。我的一个孩子看着我说:“我今天不想喝苹果汁。我可以喝橙汁吗?”我绝望地倒了另一杯橙汁,嘟囔着孩子们反复无常和科学的失败。但是我的模型错了吗?我应该放弃这个不确定的预测儿童果汁消费的业务吗?