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数据科学家养成手册 [:1700503498]
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数据科学家养成手册 2.2 边界的迷茫
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人类在不断认知世界的过程中成长起来。随着科学水平的进步，观测手段的强化，工具技术的发展，人们对眼镜、耳朵、四肢都做了极大程度的“延伸”。
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人的肉眼在天气晴好的情况下可以在海平面上看到距离自己20～30千米的船只（视船体大小），在高山顶上可以看到距离自己超过300千米的城市建筑轮廓。在使用望远镜的情况下，远处的物体通常可以放大8～10倍，这样，观察距离自己20千米的物体就像观察距离自己2千米的物体一样。在我国贵州省建设的500米口径球面射电望远镜（FAST）(1)如图2-2所示。
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图2-2 FAST球面射电望远镜
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使用这种大型射电望远镜可以观测130亿光年以外的星体。不过，也有人说这种观测方式的被动性比较强，与其说是“看”，不如说是“听”。这种观测方式，在距离上的提升是极大的，从20千米的距离提升到130亿光年，大约提升了6.15×1013倍。
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人类不断扩展自己视野的边界，不断认识新天体、新星系，也不断发掘新的天文现象，并逐步推翻现有的天文学认知，建立新的天文学知识体系。在任何一个历史时期，人类既无法说清现在所掌握的知识有哪些局限，也无法预测未来会有什么新的发现可以补充现有的知识，这就是认知边界扩展过程中一直困扰着人类的事情。
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望远技术的提升不断带给我们新的发现，形成新的知识颠覆，而对不同电磁波长的感知也让人类在认知体系上有了质的飞跃（如图2-3所示）。
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图2-3 电磁波长分布
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人们最初只能用肉眼看到可见光部分的电磁波，也就是波长为380～780nm的电磁波。对光的波长从大到小粗略划分，就是我们平时说的“红橙黄绿青蓝紫”七色光。
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波长比红色可见光还要大的电磁波称为红外线。红外线是在1800年由英国天文学家、古典作曲家、音乐家弗里德里希·威廉·赫歇尔（Friedrich Wilhelm Herschel，1738年11月～1822年8月，如图2-4所示）通过棱镜分光发现的。此后，由于物体的红外辐射现象，人类又发明了很多应用性很强的工业产品，例如夜视仪（如图2-5所示）。
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图2-4 弗里德里希·威廉·赫歇尔
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图2-5 使用军用红外夜视仪看到的画面
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红外线在医学上也有非常好的临床应用效果。红外线中对人体益处最大的就是4～14μm （4000～14000nm）这个波段范围。因为这个红外线波段对生命的生长有促进作用，能够活化细胞组织，促进血液循环，提高人的免疫力，加强人体的新陈代谢，所以在医学界统称为“生育光线”。家用医疗产品中形形色色的红外治疗仪，大都是利用红外线的这种性质。
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波长比紫色可见光还要小的电磁波叫作紫外线。紫外线是电磁波谱中波长10～400nm辐射的总称。1801年，德国物理学家、化学家里特（Johann Wilhelm Ritter，1776年～1810年）在日光光谱的紫端外侧发现了一段能够使含有溴化银的照相底片感光的电磁波，从而发现了紫外线。
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随着观测技术水平的发展，波长更大的微波、无线电波、长波，以及波长更小的X射线和γ射线也逐渐被发现。
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从在可见光的认知范围内不断徘徊，到20世纪30年代后期发现超长波（波长1～107m）存在的这个漫长的探索过程中，没有人能预测下一步或者在什么时候、什么情况下我们能发现新的波长形式的电磁波。尽管我们可以猜测可能会有某种波长的电磁波存在，但我们通常无法预言观测的具体条件、时间和地点。这种对科学未来的无法预知性不仅存在于光学这个小小的领域，在物理学的其他领域，以及化学、地理学、天文学、数学等领域，我们同样有着对边界扩展的迷茫，甚至在很多时候，我们难辨方向。
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美国前国防部长唐纳德·亨利·拉姆斯菲尔德（Donald Henry Rumsfeld，1932年7月～）在他的回忆录《已知与未知》中写过一段堪比绕口令的话：“据我们所知，有‘已知的已知’，有些事，我们知道我们知道；我们也知道，有‘已知的未知’，也就是说，有些事，我们现在知道我们不知道。但是，同样存在‘未知的未知’——有些事，我们不知道我们不知道。”
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应该说，这段话的本意不是指认知科学中的迷茫，但是放在这里却有异曲同工之妙——确实，我们在对客观世界的认知过程中会时常伴随这种“已知的已知”、“已知的未知”、“未知的已知”和“未知的未知”。这让我们头痛不已，但同时也让我们对在不断开拓认知边界的过程中所产生的乐趣充满了无穷的期待。
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