球狀乳牛粵音:kau4 zong6 jyu5 ngau4;英文spherical cow)係一個暗喻,源於理論物理學,講緊科學上用嘅簡化數學模型[1][2]

「嗱,查實我哋當隻乳牛係個,計出嚟啲數都大致啱用㗎。」

背景

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有人喺度計數,想計出(例如)人造衛星點圍住地球。佢將地球想像做一個橢球-但地球其實只係「大致上呈橢球形」。

要郁手做科學研究嗰陣,科學家基本上實會做一啲概念上嘅簡化(理想化;idealization)。舉個例說明,地球查實唔係完美嘅球體,亦唔係完美嘅橢球(橢球簡單講即係撳扁咗嘅球體)-就噉用常識諗都知,地球表面有好多,反映咗地表有好多凹凹凸凸位,而第啲行星都係同樣嘅道理;但係响現實科研當中,研究者郁手計數嗰時成日都會將地球當正係個波噉分析,好似附圖幅 gif 噉。呢個理想化嘅假設[3]

  • 會令計算結果實際結果完美 100% 吻合;但同時
  • 又可以令啲數冇咁難計;

噉想像而家用咗理想化假設。如果最後計算結果離實際結果唔係太遠-例如計算得出嘅預估衛星軌道同最後睇到嘅實際軌道淨係相差咗 1×10−10 % 咁少[註 1],噉理想化假設整體上依然係有利嘅,可以幫研究者慳返好多時間心機[4]

有關用理想化計數嘅例子,亦可以睇吓剛體假設:力學工程學成日當啲物件係剛體-即係假設啲物件好硬淨唔會變形,計數嗰陣完全唔考慮啲物件有冇可能變形;呢個假設一般畀人覺得算係相對合理,因為(例如)啲機械正常運作嗰陣,好少可會真係遇上勁到令佢哋啲機件變形嘅[5]

故仔

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「地球大致上係個波。」
「啲機件大致上係剛體,永遠唔會變形。」
「我哋大致上係球狀乳牛。」(圖中嗰段芬蘭文嘅意思)

科學家做研究嗰陣,幾乎實會做啲簡化假設。有陣時可能會出現一個情況:有位科學家計數嗰陣做咗啲假設,但佢嘅同行覺得啲假設簡化得滯,搞到啲同行質疑「喂,你呢份研究啲假設咁簡化,計到嗰啲結果係咪真係描述到現實㗎?」。

有見及此,有評論家就講咗個噉嘅故仔(原文係英文,下面係粵譯)[6]

有一日,有個農夫留意到佢啲乳牛生產嘅能力唔夠高,所以就走咗去間大學度搵啲學者幫手諗計。間大學集合咗班嚟自唔同領域嘅教授,由一位理論物理學家做領袖,用咗成兩個禮拜嘅時間喺農場度做深入嘅調查。班學者跟住就返去大學度,手上啲筆記簿maak1低咗大量嘅數據,而寫報告嘅重任就交咗畀研究團隊嘅領袖。冇幾耐之後,嗰位物理學家返農場同個農夫講:『我搵到答案喇,但如果要用呢個答案,就要假設啲乳牛係存在喺真空入面嘅球體先得』。

個故仔有唔少變種,例如可能話有個學者想研究點樣令農場啲生多啲蛋,做法係「首先,假設啲雞冚唪唥都係球體...」[7]

呢拃故仔成功引到唔少人笑,打後畀人攞咗去廣傳,用嚟諷刺第啲科學領域上出現嘅「啲假設簡化得滯」情況。到咗廿一世紀初,球狀乳牛係科學界一個幾出名嘅笑話

睇埋

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  • 經濟人拉丁文homo economicus):事實係,簡化假設遠遠唔淨只係物理學會用;廿世紀嗰時嘅經濟學就畀人詬病,話佢哋啲理論模型成日假設人類係完美理性決策者,當人類係識得喺入面完美計嗮每個選擇「有幾著數」先做決策嘅(經濟人);噉嘅假設被指係太簡化,啲理論模型根本描述唔到現實[8]
  • 複雜系統:喺科研當中,研究嘅現象好多時都複雜得好交關,要「唔做簡化假設,完美 100% 計得準噉計數」根本行唔通。
  • 研究
  • 象牙塔

註釋

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  1. 「具體嚟講,計算結果同實際結果要爭幾遠,先算係唔可以接受呢?」係一條大問題。
  1. Kaiser, David (2014-04-25). "The Sacred, Spherical Cows of Physics". Nautilus Quarterly.
  2. Spherical Cows. Supernova Remnant Group.
  3. Heine, George (September 2013). "Euler and the Flattening of the Earth". Math Horizons. 21 (1): 25-29.
  4. What is up with the spherical cow?. Wired.
  5. EN4: Dynamics and Vibrations. Brown University.
  6. Lee, Timothy B. (September 4, 2013). "The Coase Theorem is widely cited in economics. Ronald Coase hated it". The Washington Post.
    原文:"There's a famous joke about a dairy farmer who, hoping to increase milk production, seeks the help of a theoretical physicist at the local university. After carefully studying the problem, the physicist tells the farmer, "I have a solution, but it only works if we assume a spherical cow.""
  7. Stellman, S. D. (1973). A spherical chicken. Science, 182(4119), 1296-1296.
  8. Fleming, P. (2017). The death of homo economicus. University of Chicago Press Economics Books.
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