科学哲理 Philosophy of Science

科学哲理PhilosophyofScience

刘大卫

何谓实验？原理？说明？自然法则(定律)？

本段讨论是以PhilosophyofScience(byDelRatzsch，InterVarsityPress，USA，1986.)一书为根据。

Ⅰ定义

自然科学即探讨并研究

1.凭经验的(empirical)：假如可以，就做实验。

2.客观的(objective)：公开的。

3.合理的(rational)：常常是可计量的。

自然科学必须对自然界做两个基本的假设：

1.在时空上具有一致性或经常性。

2.是人可以理解的。

FrancisBacon(1561-1626)提出从事科学研究的正确方法：

1.收集资料、数据(collectdata)－凭经验的。

2.在没有前提的情况下加以组织－客观的。

3.归纳得出原理(induction)－合理的。

这些观念是现代科学的开端。可惜Bacon本身并没有从事科学的研究，而且他的方法是不可能的。我们必须以某些理论为前提，去引导资料的选择与组织(这是凭经验得来的吗？)。归纳需要想象力与创造力，并不是纯逻辑的(这还算客观吗？)。有许多理论都可能与这数据相符，我们必须根据某些前提为标准，来选择其中一种理论(这样合理吗？)。如此说来，是否意味着科学不是凭经验的、客观的、合理的呢？

Ⅱ发展

Ratzsch在书中讨论到许多探讨科学的哲学家对科学的观点，这些哲学家试着让「科学是凭经验的、客观的、合理的」这观念落实，就是仍不放弃对这句话的信心。20世纪初期，他们的共识是：科学最后的根据仍是自然的观察，这就是「凭经验的」。较中立的科学家都是依据相同的资料，而科学界可加以检讨、重复实验(若可能的话)、并更改错误。这就是「客观的」。

我们使用的演绎法(deduction)是从一般法则和最初状态开始推算出特定的结论。在事前，这样的演绎法算是预测，而在事后，就是解释了。我们只能够观察所有真实界中的一小部份，一个样本。我们注意到一些样本，假定这足以代表所有的真实界(一致性)，从而想出一个理论来。等到我们在真实界从事更广泛的实验和观察后，这理论可能被证实，也可能被**。这就是「合理的」。

但还是有一些问题，解释必须能够提出原因，而不单是预测；个人和社会的因素也会影响到我们的观察，及我们所选择的理论。此外还有一些其它的问题。

ThomasKuhn于1962年发表了《科学革命的架构》(TheStructureofScientificRevolutions)分析科学史。对他最具关键性的概念，他称之为「典范」(paradigm):一套公认的、假设出来的标准思想、理论、及研究方法，譬如亚里斯多德或牛顿的物理系统。科学家平常不是去发掘新的理论，而是希望自己的研究数据符合现有的「典范」。观测来的数据大多与「典范」吻合，若有少数例外，我们就把这些归为「特例」(anomaly)。这些「特例」通常是被置于一旁，或是等以后再解决，因为它们被认为不具什么重要性。但若累积了太多的「特例」(多少才算太多？)，则会使「典范」的可信性动摇。这种情形，我们称为「危机」(crisis)。「危机」可能造成下列任何一种结果：

1.修改旧「典范」，以便符合「特例」

2.将「特例」搁置，回到原有「典范」，深信总有解决的一天

3.「革命」(revolution)，另发展一套新的、可接受的「典范」(如哥白尼以太阳为宇宙中心的天体观；牛顿和伽俐略根据实验、数学发展而来的物理学；生物学的进化论)。

Kuhn是根据「观察」来研究「科学」，而非根据哲学！照他的说法，科学到底是不是凭经验的、客观而合理的呢？Kuhn并不认为自然界和自然律都取决于心理因素和社会因素。然而，有些人确实有如此极端的想法。

Ⅲ现在

目前的科学界承认对「凭经验的」、「客观的」及「合理的」仍无法准确地下定义，但却仍相信它们是有意义的概念。

「经验的」数据来自于一外在的自然世界，我们不能强迫大自然来符合心理学和社会学因素对我们所形成的观念(伽利略的观察，Michelson-Morley的实验，原子的结构，太阳的微中子等等)，所以，当有人说「所有科学是心理学和社会学影响下的产物」，我们认为这样的说法似乎是不合理的。

「客观／主观」是一种程度的问题；虽然没有完全客观的数据，但对所有的观察家而言，某些数据是一样的，而且几乎是完全客观的(如仪器的读数，星球的位置等)。

「合理」是无法定义的，而且有时整个科学界是错的。不过，要求具有正确性、一致性、广大性、简单性、促进性仍然是对的。

一个科学理论只是个正确预知的游戏(操作主义)(operationalism)或是真实的(现实主义)(realism)呢？似乎有个「不同程度的真实性」存在。例如，我们很难否认行星、原子、元素、分子、遗传因子、细菌的存在；而电磁场、能量作用虽不能眼见，似乎也非常真实；「夸克」(quark)未能直接观察，但间接证据却不断地累积着；「多度空间」、「其它宇宙」等理论，都有人提出，却无法观测，这些理论的真实性，至今仍存疑。

许多人强调科学的不确定性，他们认为许多以往确认的「事实」，已被提出反证，所以他们推论：科学中没有一件事是确实的，所有理论早晚都会被**。这些人的看法并不完全正确，科学理论可依其确定的程度来排列。较为简易的理论，处理较小范围的现象，这被称为「模型」(如分子形状、化学反应步骤、现有记录及现有事物的历史起源)，如此的模型总需要不断地改进及修正，而有时也必须完全丢弃，以较好的模型取代。然而较为重要的理论有着较宽广的观察证实范围，而且在新的明显特例产生时，不至于立刻被淘汰(如能量及动量守恒、遗传定律等)。怀疑这些定律的人，却希望别人能接受他们所提出哗众取宠式的理论，他们自认他们的理论是毫无疑问的！

科学革命并未淘汰掉重要的理论，而是将这些重要理论放进崭新的、更宽广的理论中。爱因斯坦的理论同意牛顿关于速率远小于光速的定律，宇宙飞船仍遵照着牛顿定律航行着。我们不敢说这些理论永远没有被**的一天，但目前仍无理由去怀疑它们，而足以**这些理论的理由在短期内出现的可能性很小。

Ⅳ归纳

总结上文，基于Ratzsch的书的讨论到此。我们可以归纳如下。

科学能用较深较广的叙述去「解释」一个现象：先有托勒密的地球中心论，后有克卜勒的太阳中心论来解释天空中行星的运动，然后有牛顿的万有引力和运动定律解释，再有爱因斯坦的广义相对论去解释万有引力，但为何有质量、力、空间、时间呢？科学永远有一个最深层的解释，而这个解释只是「叙述」和「尚未能解释」，当我们找到一个新的解释，即成为最新最深层的解释，所以永远存有一个目前无法回答的「为什么？」。

科学有其极限，在此极限内，科学是重要而且正确的，它可以告诉我们有关宇宙和宇宙的定律，可以告诉我们利用自然的定律去推测许多宇宙的过去和未来，但它无法告诉我们宇宙和它定律的来源，我们不可能以科学来证明自然界是有规律的和可理解的，只能说「到目前为止这个假设是成功的。」

我们没有理由相信「科学的极限就是真实世界的极限」。当我们说某些事是不科学的，不能说这些事就一定是不真实的、不可能的或不合理的，只能说是我们无法用科学的方法去理解。举例来说，科学无法告诉我们任何有关道德、宗教的真理、目的、人格、爱及美丽等等的本性。