邏輯學導論(第13版)（簡體書）

第13章科學和假說

1科學說明

我們科學地研究這個世界以獲得關于它的真理。但是，孤立的真理并不能領我們走向深遠；采集了石頭不等于建成房屋，僅僅事實的收集更不能成為科學。科學的目標就是發現普遍真理（主要是以像在前一章所討論的因果聯系的形式），據此我們所遭遇的事實可以得到說明（explained）。
什么是一個說明？每一個說明都給出一個解釋，就是某個陳述集合，從中能夠邏輯地推導出需要說明的事情。最好的說明將能夠對需要解釋的有疑問的方面進行最大程度的消解或者還原。這樣的解釋將包含普遍真理的一個融貫集合，或者一個理論。例如，為了說明某個嚴重的疾病，我們需要什么引起那個疾病以及如何診治那個疾病的一個融貫解釋。某個特定物質的出現或者消失是這種紊亂的關鍵嗎？例如，說明糖尿病的理論就是關于人體對糖分的使用以及在那個使用當中由體內某些特殊細胞產生的一種叫胰島素的蛋白激素的中心角色的一個融貫解釋。根據這個理論，胰島素的缺乏（或者是身體無法使用它所產生的胰島素）說明了在從血液中吸收糖分時由此所產生的紊亂。這樣的一種解釋（當然這里已經極度簡化了）給出了關于這一嚴重疾病的一個科學說明。病人因為缺乏胰島素而患上糖尿病。
當我們說“由P得Q”，那表達的可能是一個說明，也可能是一個論證。當我們是由前提P推導出結論Q時，這就表達了一個論證。當面對事實Q，我們的推理由那個事實進行回溯，以發現導致它的境況，這就表達了一個說明。糖尿病，也就是血液中糖分過多，是許多病人的生活中的一個殘酷事實。我們通過引起對導致那樣的后果的胰島素缺失的注意來說明他們的糖尿病。因而，560對相互關聯的一系列境況的解釋，也就是胰島素缺失P解釋了糖分過多Q，正是對那個疾病的一個說明。
一個好的說明必須提供與待說明的事實相關的（relevant）真理。如果我試圖以訴諸巴西上升的人口出生率這樣的理由來說明我的上班遲到，由此引入的事實可能是真的，但它是不相關的，因而它不能成為我的缺席這一正在談論的事件的一個令人滿意的說明。在這個瑣碎的例子中，一個說明所尋找的是一個單獨的事件。在科學中，我們所尋找的說明不僅是真且相關的，而且也是普遍的。我們所力求的說明將提供關于某種特定種類的所有事件，比如說，對所有出現的糖尿病的一個理解。
一個科學理論所能解釋的事實越多，它的力度就越強。某些理論在它們的范圍和力度上是極好的。例如，這里是艾薩克牛頓的萬有引力定律的一個簡短陳述：

宇宙中每個質點以一個力吸引另外一個質點。該力正比于質點質量的乘積，反比于它們間距離的平方。

非科學的說明也可以是相關的和普遍的。長久以來，人們一直用在行星上生活的“智慧生物”來解釋行星的規則運動。在某些文化中，疾病被“說明”成邪惡的精靈侵入人體所引起的。這些當然是非科學的解釋，盡管它們提供的說明是普遍的，也與我們所關注的事實相關。那么，什么區分了真正科學的說明與非科學的說明呢？
有兩個主要的區別。第一個區別是態度上的區別。一個非科學的說明是被教條地提出的；它給出的解釋被認為是絕對真的而不能改進。亞里士多德關于物質的觀點在幾個世紀里事實上被接受成最終權威。盡管亞里士多德本人似乎是思想開放的，但是一些中世紀的學者以死板的、非科學的精神將他的觀點采納下來。一個學者拒絕用伽利略提供給他的望遠鏡來觀看新發現的環繞木星的衛星，他肯定地認為，這些衛星不可能是真的，因為亞里士多德天文學著作里沒有提到它們！與之相反，一個嚴肅的科學家的態度是非教條的；每個提出的說明都是暫時的或臨時的；假說可能被認為很有可能是真的，561但是它們被視為在證據面前會受到替換。
科學中的詞匯在這點上有時是誤導人的。一個“假說”提出后得到很好的證實，它可能被提升為“理論”；當它被普遍地接受后，它可能被進一步提升為“定律”。但是它們的使用不是一成不變的。牛頓的發現今天仍然被稱為“引力定律”，愛因斯坦的貢獻改進并超越了牛頓的發現，但被稱為“相對論”。無論使用什么樣的術語，真正的科學家的態度不是教條的。科學中所有普遍命題在本質上都是假說，永遠不具有絕對的確定性。
第二個區別涉及接受正在談論的解釋所基于的基礎。在科學中，一個假說僅僅在存在好的證據的條件下才值得接受。一個非科學信念之被堅持，可能不依賴于有利于它的證據的事情之上；一個非科學的說明被簡單地認為是真的，可能是因為“每個人知道”它如此，或者可能是因為它被認為是由上天所揭示的。對于這樣的斷言沒有可靠的檢驗，但是在真正的科學中，對于真理的斷言可以得到檢驗，并且這樣的檢驗在于經驗之中。因而我們說真正的科學是經驗的。
說一個假說是可檢驗的至少意味著某些基于該假說的預言可以證實或者證偽這個假說。科學需要證據。但是，可以證實這個討論中的假說的累積的證據當然永遠不會是完全的，正如我們先前所強調的；我們永遠不可能得到所有的證據。因此，即使當支持性的證據非常強的時候，仍會保留一些疑問，確定性是無法達到的。然而，在否定性的方面，如果證據無可爭議地表明基于該假說的預言是假的，我們就完全有信心認為該假說必須得到拒斥。盡管我們不能完全地證實一個假說，但我們可以完全地證偽一個假說。由于此類原因，一些哲學家認為，說一個科學假說是可檢驗的，也就是說它至少在原則上是可錯的。
真理的檢驗可以是直接的也可以是間接的。為了弄清外面是否下雨，我只要看一下外面。但是用做說明的假說是普遍性命題，它們不是直接可檢驗的。如果我對我上班遲到的解釋是交通事故，我的老板如果對之懷疑，他能夠借助于警察的事故報告而間接地檢驗我的解釋。一個間接的檢驗從待檢驗的命題（如我遭遇到一次交通事故），演繹出其他某個能夠被直接檢驗的命題（如我提交了一個事故報告）。如果那個演繹出來的命題是假的，包含這個命題的說明必定是假的。如果演繹出來的命題是真的，它提供了某個證據證明這個說明為真、已經被間接證實。但是這個證據不是結論性的。
間接檢驗永遠不會是確定的。它總是依賴于某些額外的前提，562比如這樣的前提：我對我的老板描述的該起事故與警察記載的一樣。但是警察部門應當對我所涉案的事故的記錄進行備案，但可能還沒有備案；缺乏該記錄不能證明我的說明是假的。并且，某個附加前提即使是真的，它并不給說明賦予確定性——盡管演繹出的結論（本例中事故報告的真實性）得到成功檢驗確實加固了它的前提。
即使一個非科學的說明也有某個它喜愛的證據，即用它來解釋的那個事實。行星上居住著“智慧生物”，它們使行星沿著我們觀察到的軌道運動，這個非科學理論能夠稱這個事實——行星確實在它們的軌道上運動——為證據。但是，在該假說和關于行星運動的可靠的天文學說明之間存在巨大的差別：對于非科學假說，不能夠從中演繹出其他的可直接檢驗的命題。另外一方面，一個給定現象的任何一個科學說明能夠演繹出可直接檢驗的命題，而不是陳述待說明事實的命題。這就是當我們說一個說明是經驗可證實的時候所要表達的意思。這樣的可證實性是科學說明的最本質的特征。“科學說明”這個普遍概念正確地應用到了通常所認為的科學（物理學、心理學）之外的地方。因而，對一個事件的說明（如我上班遲到是因為交通事故），我們可以用多種方法對之進行間接檢驗，這個說明是這個寬泛的意義上的“科學的”。
2科學探究：假說和確證我們尋求正確的科學說明，并且其正確性是可以經驗地證實的。我們如何能夠得到這樣的說明呢？我們不能給出研究科學的公式，但是在大多數科學研究中，都有一些步驟或者不同的階段。通過確定以及描述七個這樣的步驟，我們可以更加完全地理解好的科學是如何進展的。

A.確定問題
科學研究開始于某個問題。一個問題可以表示成一個或一組當時沒有可接受的說明的事實。一個社會學家面臨在工作或者游戲當中的令人迷惑的趨勢，何以解釋之？一個醫學研究者面臨一種令人迷惑的疾病，它的起因是什么？一個經濟學家觀察到消費與儲蓄的不同模式，何以說明這樣的不同？有些問題之確定是相當明顯的，就像當一個偵探面臨一個特定案子時他的問題是：犯人是誰？有些問題可能源于當下理解的不足。公元前3世紀亞歷山大里亞圖書館館長埃拉托色尼正確地認為地球是球體，但是并不知道它的尺寸。563他的問題就是確定我們稱之為地球的這個球體的周長。正如約翰杜威和許多其他現代哲學家所不斷強調的，反思性的思考——無論是在社會學中、醫學中、法律的實施中、物理學中或是其他任何領域中——是解決問題的（problemsolving）活動。某種問題的識別是接踵而來的科學的觸發器。

B.構建初步假說
初步的推測，也就是某些關于這個確定了的問題的比較試探性的說明，是第二個步驟。遠在一個完整的解答被找到之前，需要建立某種理論以便能夠知道需要收集何種證據以及最好到哪里尋找這樣的證據。偵探考察犯罪現場，詢問嫌疑人，并尋找線索。內科醫生檢查病人，記錄資料，注意不規則性。赤裸裸的事實被收集起來；只有當它們能夠被安排進某個融貫的模式，哪怕是推測性的和不完全的模式之中時，它們才能成為可用的線索或者揭示某些癥狀。例如，托馬斯馬爾薩斯在1798年發表的《人口學原理》中提出，人口增長超越食物供應的趨勢將使大多數人處于饑餓的邊緣。多年后，查爾斯達爾文在推測物種起源的時候讀到這里，突然想到一個極具成果的觀點。他寫道：

此時立刻令我想到在這些環境中，有利的差異會得到保留，不利的會被破壞。這樣，我終于有了可以用以研究的理論。（Autobiography，1881）

世界上存在太多的可能相關的事實、太多的數據，以至于科學家不能將它們全部收集起來。最細心和全面的研究者也必須選擇某些待深入研究的事實并且放棄不相關的其他事實。如果地球是球體，太陽的光線在任意特定的時間將會以不同的角度照射在球體不同的地方。幾何學可以幫助我們計算出地球的尺寸嗎？一個理論的輪廓是重要的，因為除此研究者不能確定從整個事實全體中挑選和追求何種事實。某種初步假說不管是如何的不完全、試探性，任何嚴格的探究開始的時候它都是必需的。