證偽主義

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證偽主義(falsificationism)

目錄

證偽主義的概述

  英國哲學家卡爾·波普爾創立的科學哲學理論。波普爾從反對邏輯實證主義關於科學理論來自對經驗歸納的觀點出發,把科學理論看作是普遍命題,認為科學理論不斷通過有限的,個別的經驗事實而被證實,但個別的經驗事實都能證偽普遍命題,即如果根據演繹推理得出的結論是假的,其前提必假。在他看來,一種理論所提供的經驗內容愈豐富、愈精確和普遍,它的可證偽度就愈大,科學性就愈高。

  證偽主義者直率地承認觀察受理論指導並以理論為前提。他也樂於擯棄認為能夠根據觀察證據確立理論為真或可能真的任何觀點。理論被解釋為人類智力為試圖解決以前的理論遇到的問題,並且對世界或宇宙某些方面的行為作出適當的解釋而自由創造的、思辨的、嘗試性的推測或猜測。思辨的理論一旦被提出,就要受到觀察和實驗的嚴格的,無情的檢驗。經不起觀察和實驗檢驗的理論必須淘汰,為進一步的思辨的推測所取代。科學通過試錯法,通過推測和反駁而進步。只有那最適合的理論能生存下去。雖然永遠不能合理地說一個理論是真的,但能夠有希望地說它是最好的,它比以前的任何理論要好。

波普爾的證偽主義思想

一.否定歸納法

  1.歸納是從有限的事例推廣到無限的定律,有限不能證明無限,再哲學上也不能吧兩者等同起來

  2.歸納是已過去的事情證明未來的事情,過去不能證明未來

  3.從單稱命題過渡到全稱問題缺乏邏輯根據

  4.歸納不是一個嚴密的邏輯形式推理,而是一個概率推理,概率推理是錯誤的

  評:歸納是認識論,不是邏輯理論,其本身是一個探索過程,不是一個邏輯推理過程。

二.理論先於觀察(觀察離不開理論)

  1.理論要指導觀察:

  e.g:達爾文周游世界得出進化論

  同船的水兵什麼也沒有得出-從另外的角度看世界

  2.理論指導理解觀察:

  觀察到的東西如何理解離不開理論

  e.g:如何理解太陽從東邊升起,由不同理論解釋不同的觀察

  評:在觀察過程中帶著一些不成熟的理論,在觀察的基礎上完善理論,在理論指導下理解觀察,兩者相互促進

三.理論是大膽的猜測

  • 科學知識是科學世界的客觀反映。
  • 感覺只是信息,無法反映成理論。
  • 有限不能到無限
  • 所有普遍行都是隨意猜想出來的,不是論證出來的。
  • 科學不是認識過程,是一個猜測過程。

四.理論不能證實,只能證偽

  • 多次驗證不能保證普遍陳述的證實。
  • 理論即所謂的“一切。。。任何時候。。。”
  • 理論不能被證實是由證偽主義引發的
  • 證偽是找出理論的一個反例,從而否定理論,使其不能證實

五.波普的兩個約定

  (1)科學理論必須是一個嚴格的普遍陳述

  (2)科學理論要是有一個或幾個理論被證偽,整個理論也就被證偽

  評:這種理論的軟肋是不允許科學理論的偽證存在

六.科學與非科學的分界標準

  • 可以用經驗偽證的理論就是科學
  • 從邏輯上可能性上不能被證明的理論就是非科學--可偽證性(分界標準)
  • 如果一個理論列舉了所有的可能性--非科學 e.g:明天的以後時間可能內會下雨,可能不下雨--不能在邏輯上證明
  • 重言式:“一加一等於二”“吃飽了不餓”--無法證偽
  • 偽科學,宗教,神話--不可驗證
  • 分界標準--從邏輯上有沒有可能被證偽

七 可偽證度

  • 一種理論容易被證偽的程度
  • 越是普遍的理論越容易被證偽 e.g:“中國人都很聰明”“中國人的頭髮都是黑的”

八 確認和確認度

  • 一個理論被有限次證實的程度和有限次與經驗符合的程度
  • 任何理論不能被證實,可以被確認。

  評:代表了波普證偽主義理論的妥協

九 逼真度

  • 一個理論的真實性內容與虛假性內容之差
  • 允許科學存在虛假性內容
  • 實際上允許了科學理論中真實性內容與虛假性內容共同存在

十 給出科學增長的試錯法

  步驟:

  1.出現問題(現有理論有不盡人意的地方)

  2.猜測各種理論或作假設(e.g:宇宙學中常用到)

  3.從各種假設或猜測的新理論中篩選出逼真度最高的理論

  4.新理論又被證偽

證偽主義的介紹

1.支持證偽主義者的邏輯論點

  按照證偽主義,通過訴諸於觀察和實驗的結果,能夠表明某些理論是錯誤的。這裡有一個簡單的邏輯論點似乎是支持證偽主義者的。我在第二章里已經指出,即使我們假定我們以某種方法可以得到真的觀察陳述,單獨在這個基礎上憑邏輯推論要達到普遍的定律和理論是永遠不可能地。另一方面,從以單稱的觀察陳述作為前提開始,憑邏輯推論達到證明普遍的定律和理論的謬誤,則是可能的。例如,如果給我們一個陳述:“在X地方,t時,觀察到一隻渡鴉不是黑色的”,那末,由此合乎邏輯地得出:“所有渡鴉都是黑的”是錯的。這就是說,這樣的論證:

  • 前提 在X地方,t時間,觀察到一隻渡鴉不是黑色的。
  • 結論 不是所有的渡鴉都是黑色的。

  是一個邏輯上正確的推論。如果肯定前提而否定結論,就包含了矛盾。再舉一兩個例子將有助於說明這個相當尋常的邏輯論點。如果在某項檢驗實驗中觀察能確定這樣的事實:十磅重的東西和一磅重的東西在自由的下落運動中有著大致相同的速度,那末就能得出結論:物體下落的速度與它們的重量成正比這種論點是錯誤的。如果能夠確定無疑地證明光線經過太陽附近時偏斜成一條弧形光程,那末,光線必定以直線傳播就不對了。

  全稱陳述的謬誤能夠從適當的單稱陳述中推論出來。證偽主義者充分利用了這個邏輯論點。

2.可證偽性是理論的標準

  證偽主義者把科學看作試驗性地提出的一組假說,目的是為了準確地描述或說明世界或宇宙的某些方面的行為。然而不是任何假說都是這樣的。任何假說或假說的體系,要被承認具有科學定律或理論的地位,必須滿足一個基本條件。如果一個假說要成為科學的一部分,它必須是可證偽的。在進一步論述以前,弄清證偽主義者對 “可證偽的”這一術語的用法是重要的。

  這裡是幾個簡單斷言的例子.它們在所指的意義上是可證偽的。

  • 1.星期三從來不下雨。
  • 2.所有的物質受熱都膨脹。
  • 3.在靠近地球錶面的地方鬆手將重物(如一塊磚)放開,如果不被阻擋,就垂直下落。
  • 4.當光線從平面鏡上反射時,它的人射角與反射角相等。

  斷言(1)是可證偽的,因為觀察到有一個星期三下雨就能被證偽。斷言(2)是可證偽的。它能被大意是這樣的觀察陳述證偽:某一種物質X,在時間t,受熱不膨脹。接近冰點的水就能證明(2)為偽。(l)和(2)都是可證偽的,並且是假的。斷言(3)和(4)據我所知也許是真的,雖然如此,它們在所指的意義上是可證偽的。一塊磚被鬆手放開時往上“掉”,在邏輯上是可能的。斷言“磚”鬆手放開時往上“掉”,並無邏輯上的矛盾,雖然也許這類陳述從來沒有被觀察所支持過。斷言(4)是可證偽的,因為光線射向鏡面的人射角是斜角時可以設想,以垂直於鏡面的方向反射出去。如果反射定律是正確的,這就永遠不會發生,但是假如發生,也無邏輯上的矛盾。(3)和(4)都是可證偽的,即使它們也許是真的。

  如果存在與某個假說相矛盾的邏輯上可能的一個或一組觀察陳述,這個假說就是可證偽的,如果這個或這組陳述被確定為真的,就會證明這個假說是假的。

  這裡有幾個陳述不滿足這個要求,因而是不可證偽的。

  • 5.天或者下雨或者不下雨。
  • 6.在歐幾裡得圓上,所有的點與圓心等距。
  • 7.在賭博性的投機事業中,運氣是可能存在的。

  沒有邏輯上可能的觀察陳述能駁倒(5)。不管天氣怎麼樣,它總是真的。斷言(6)必定是真的,這是由於歐幾裡得圓的定義。假如在一個圓上的點不與某個定點等距,那末,這個圖形就不是一個歐幾裡得圓。由於同樣的理由,“所有單身漢都是未婚的”,是不可證偽的。斷言(7)是從報紙上的一個占星圖中引來的。它代表了算命者的狡猾策略。這個斷言是不可證偽的。它等於告訴讀者。如果他今天打一個賭,它可能贏,而不管他打賭還是不打賭,如果他打賭了,不管他贏還是沒有贏,這仍是真的。

  證偽主義者要求科學的假說,在我已經討論的意義上是可證偽的。他們堅持這點,因為一個定律或理論,只有通過排除一組邏輯上可能的觀察陳述,才是提供信息的。如果一個陳述是不可證偽的,那末,這世界不管可能具有什麼性質,不管可能以什麼方式運動,都和這個陳述沒有衝突。與陳述(1)(2)(3)(4)不同,陳述(5)(6)(7)沒有告訴我們關於這個世界的什麼東西。科學的定律或理論按理論應該給我們某些有關世界事實上如何運動的信息,因而排除了它(在邏輯上)可能但是事實上並非如此的運動方式。“所有行星圍繞太陽作橢圓運動”這一定律是科學的,因為它主張:行星在事實上作橢圓運動,排除了正方形的或卵形的軌道。正因為這個定律提出了關於行星軌道的明確主張,它就具有信息內容,並且是可證偽的。

  粗略地看一下某些可被認為科學理論典型的組成部分的定律,就可表明它們滿足可證偽性標準。“不同的磁極互相吸引”,“酸加鹼產生鹽和水”,以及類似的定律能夠很容易被認為是可證偽的。然而,證偽主義者堅持,某些理論雖然它們錶面上似乎具有真正的科學理論的特征,事實上只是偽裝成科學的理論,因為它們是不可證偽的,因此應該予以擯棄。波普爾認為,馬克思的歷史理論的至少某些說法,弗洛伊德的精神分析,阿德勒的心理學就有這個缺點。下麵關於阿德勒心理學的漫畫式介紹就能說明這一點。

  阿德勒理論的一個基本原則是:人的行動的動機是某種自卑感。在我們的漫畫式介紹里,這一論點得到下列事件的支持。當一個小孩掉進河裡的時候,附近一個人正站在這條危險的河的河岸上。這個人或者跳進河裡去救這個小孩或者他不這樣做。如果他跳進水裡,阿德勒派的反應是指出這如何支持了他們的理論:這個人由於表明他勇敢得足以不顧危險跳進水裡。顯然需要剋服他的自卑感。如果這個人沒有跳進水裡,阿德勒派又能聲稱這是對他理論的支持。當這個小孩淹死的時候,這個人由於表明他具有強烈的意志力留在岸上不受干擾,他正在剋服他的自卑感。

  如果這段漫畫式介紹能代表阿德勒理論運用的方式,那末,這個理論就是不可證偽的。它與任何種類的人的行為都不矛盾,正因為如此,它沒有告訴我們關於人的行為的任何東西。當然,在根據這些理由擯棄阿德勒理論之前,有必要研究這個理論的細節,而不是這一段漫畫式介紹。但是,有許多社會的、心理學的、宗教的理論引起這樣的懷疑:它們想解釋一切,但是它們什麼也沒有解釋。把災難解釋為上帝降下來考驗我們或者懲罰我們的、不管哪一個說法最適合情況,就能使可愛的上帝的存在和某些災難的發生相容不悖。動物行為的許多例子可被看作支持下列斷言的證據:“動物被設計得以便最好地履行賦予它們的職能”。以這樣的方法行事的理論家,犯了算命者的遁詞那種罪過,遭到了證偽主義者的批判。如果一個理論要有信息內容,它就必須冒被證偽的危險。

3.可證偽性的程度、明晰性和精確性

  一個真正的科學定律或理論是可證偽的,正因為它對世界提出明確的看法。對於證偽主義者來說,從這一點很容易地就得出這樣的結論:一個理論越是可證偽的,它就越好,這裡的“越”字是在不嚴格的意義上使用的。一個理論斷言得越多,表明世界實際上並不以這個理論規定的方式運動的潛在機會就越多。一個十分好的理論是一個對世界提出非常廣泛的看法的理論,因此它是高度可證偽的,無論什麼時候去檢驗它,它都是經受得住證偽的。

這一點可以用一個淺顯的例子來加以說明。考慮一下這兩個定律:

  • (a)火星以橢圓形軌道圍繞太陽運行。
  • (b)所有行星以橢圓形軌道圍繞它們的太陽運行。

  我認為很清楚,(b)作為一則科學的知識比(a)有更高的地位。定律(b)告訴我們(a)告訴我們的一切、並且此外告訴我們的還更多。定律(b)這個更可取的定律,比(a)更可證偽。如果對火星的觀察結果是證明(a)為偽,那末它們也就證明(b)為偽。任何對(a)的證偽都是對(b)的證偽,但是反之則不然。可以設想證偽(b)的有關金星、木星等軌道的觀察陳述同(a)不相干。如果我們遵循波普爾,把那些能證偽定律或理論的觀察陳述叫做那個定律或理論的潛在證偽者。那末,我們就能說,(a)的證偽者形成一個類,它是(b)的潛在證偽者的子類。定律(b)比定律(a)更可證偽,這就等於說它斷言得更多,是更好的定律。

  一個並非設想的例子涉及開普勒的太陽系理論和牛頓理論之間的關係。我指的開普勒理論是他的行星運動三定律。那個理論的潛在徵偽者由有關在特定時間、相對於太陽的行星位置的一系列陳述組成。牛頓的理論是一個代替開普勒理論的更好的理論,內容更加豐富。它由牛頓運動定律加萬有引力定律組成,後者斷言:宇宙間任何一對物體都互相吸引,其引力與它們的距離的平方成反比。牛頓理論的某些潛在證偽者是關於在特定時間行星位置的若幹組陳述,但是還有許多其他的陳述,包括涉及落體和鐘擺的行為,潮汐與日月位置之間的相互關係,等等。對牛頓理論的證偽比對開普勒理論的證偽有著多得多的機會。然而,如證偽主義者所說,牛頓理論能夠經得住已嘗試進行的證偽,因而確立了它對開普勒理論的優越性。

  因此,高度可證偽的理論應該比不那麼可證偽的理論更可取。如果它們實際上並沒有被證偽。這個條件限制對證偽主義者是重要的。已被證偽的理論必須被無情地擯棄。科學事業在於提出高度可證偽的假說.隨之審慎而頑強地試圖證偽它們。引用波普爾的話來說:“所以我能愉快地承認,象我這樣的證偽主義者寧願通過大膽的推測,試圖解決一個有意義的問題,即使(並且尤其是)這個推測很快被證明是假的,而不願詳述一連串無關的老生常談。我們寧願這樣做,因為我們相信,這是我們能從我們的錯誤中學習的方法;在發現我們的推測是假時,我們將學到很多有關真理的東西,並將更加接近真理。”

  我們從自己的錯誤中學習。科學借試錯法進步。由於邏輯處境,使普遍定律和理論不可能從觀察陳述中推導出來,但是可能推論出它們為假,證偽就變成為科學中重要的里程碑、驚人的成就、主要的生長點。更為極端的證偽主義者對證偽意義的這種有點反直覺的強調,將在以後幾章中加以批判。

  因為科學的目的在於有大量信息內容的理論,證偽主義者歡迎提出大膽的思辯的推測。輕率的思辯應受到鼓勵,只要它們被證偽時就被擯棄。這種決一死戰的態度同朴素歸納主義者提倡的謹慎是相衝突的。按照後者,只有那些能表明是真或可能是真的理論才被允許進入科學。我們應該僅在合法的歸納所容許的範圍內超出經驗的直接結果。與之形成對照,證偽主義者認識到歸納的局限性和觀察之服從於理論。自然的奧秘只有借獨創的和深刻的理論之助才能被揭示出來。面對世界實在的推測性理論的數目越多,那些推測越思辨,在科學中取得重大進展的機會就越大。思辯理論的擴散並沒有危險,因為任何對世界作不恰當描述的理論會作為觀察的或其它的檢驗的結果而被無情地淘汰。

  理論應該是高度可證偽的要求有著引人註目的結果:理論應該陳述清晰和精確。如果一個理論陳述得如此模糊以至完全不清楚它主張些什麼,那末,當被觀察或實驗檢驗時,總能把它解釋得以便同這些檢驗的結果相一致。這樣,它就能頂住對它的證偽。例如,歌德寫到電時說:“它是無,是零,只是一個點,然而寓於所有顯而易見的存在中,同時它是原點,由此對最微弱的刺激,就呈現雙重的外觀,一種只是顯現自己消失的外觀。這種顯現被激發的條件,隨特定物體的本性而無限變化。”如果我們按其錶面價值,考慮這段引文,很難看到可能有哪一組物理條件能證偽它。正因為它是如此模糊和不確定(至少從其上下文看來),它是不可證偽的。政治家和算命者能免於犯錯誤的責難,是靠使他們的主張如此的模糊,以至它們總能被解釋成同無論什麼樣可能的結果都是相容的。對高度可證偽性的要求排除了這樣的花招。證偽主義者要求,理論要以足夠的明晰性陳述去冒證偽之險。

  關於精確性有類似的情況。一個理論闡述得愈精確,它就變得愈可證偽。如果我們同意一個理論越是可證偽,它就越好(假設它沒有被證偽),那末,我們也必須同意,一個理論的主張越是精確。它就越好。“行星以橢圓形軌道繞太陽運行”比“行星以閉合的環形軌道繞太陽運行”更為精確,因此更可證偽。卵形的軌道可證偽前者,但不能證偽後者,而任何可以證偽後者的軌道也將證偽前者。證偽主義者必定寧願選擇前者。同樣,證偽主義者必定寧願選擇這種說法:光在真空中的速度是每秒 299.8 X 106米,而不願選擇較不精確的說法:每秒 300 x 106米,正是因為前者比後者更可證偽。

  對錶述的精確性和明晰性地密切聯繫著地要求,二者都是從證偽主義科學觀中自然地得出的結論。

4.證偽主義和進步

  證偽主義者認為的科學進步可總結如下。科學始於問題,這問題是和對世界或宇宙某些方面行為的解釋相聯繫的。科學家提出可證偽的假說作為對問題的解答。然後這些推測性的假說受到批判和檢驗。有些很快被淘汰。其它的可能證明是較成功的。這些假說必須接受更加嚴格的批判和檢驗。當已經成功地經受了廣泛而嚴格的檢驗的假說最後被證偽時,一個與原來已經解決了的問題迥然不同的新問題出現了。這個新問題要求發明新假說,接著又重新開始批判和檢驗。這個過程如此無限地繼續下去。永遠不能說一個理論是真的,無論它多麼好地經住了嚴格的檢驗,但是可以有希望地說,現行的理論比它的前驅者優越,優越是在這樣的意義上:它能經住那些證明前驅者為偽的檢驗。

  在我們考察幾個例子來說明這個證偽主義者的科學進步觀之前,應該對“科學始於問題”這個看法說幾句話。這裡是科學家在過去面臨的幾個問題。蝙蝠在夜間怎麼能飛得如此靈活,儘管它們的眼睛很小而視力差,為什麼氣壓計上量出的氣壓,在高海拔比低海拔要低,為什麼在倫琴的實驗室里的照相底片不斷地變黑,為什麼水星的近日點移動,這些問題是從多少是直接的觀察中產生的。那麼證偽主義者之堅持科學始於問題,不正是朴素歸納主義者之堅持科學始於觀察嗎?對這個問題的回答是堅決的“否”。上述構成為問題的觀察僅僅是根據某個理論才成為問題的。第一個是根據生物用眼睛“看”這個理論而成為問題的;第二個對於伽利略理論的支持者是成為問題的,因為這個觀察和“真空力”理論相抵觸,他們接受“真空力”理論來解釋為什麼水銀不從氣壓計的管里下落;第三個對於倫琴是成為問題的,因為在那時大家預設;不存在任何種類的射線能穿透照相底片的容器而使它們變黑;第四個之成為問題,是因為它和牛頓的理論不相容。科學始於問題的看法同理論先於觀察和觀察陳述是完全相容的。科學並不始於純粹的觀察。

  我們現在言歸正傳,回到證偽主義的科學進步觀,即從問題到思辨的假說,到對它們的批判,和最終的徵偽,然後再到新的問題的前進過程。將提供兩個例子,第一個是關於蝙蝠飛行的簡單例子,第二個是關於物理學進步的更為重要的例子。

  我們從問題開始。蝙蝠能自由自在地快速飛翔,避開樹枝、電線、別的蝙蝠等等,且能捕捉昆蟲。然而蝙蝠的眼睛視力差,在任何情況下大多數飛行在夜間。這就提出了一個問題,因為它顯然證偽了一個似乎正確的理論:動物和人類一樣,用它們的眼睛看。證偽主義者將提出推測或假說來試圖解決這個問題。或許他提出,雖然蝙蝠的眼睛看起來視力差,然而,它們能以我們所不瞭解的某種方法在夜間有效地用它們的眼睛看。這個假說是能夠加以檢驗的。把一隻蝙蝠放進有著障礙物的暗室里,用某種方法來測量它們避開障礙物的能力。現在把同一隻蝙蝠矇住眼睛再放進暗室。在實驗之前,實驗者可以進行如下的演繹。演繹的前提之一是他的十分明確的假說:“蝙蝠能用它們的眼睛在飛行時避開障礙物,不用它們的眼睛就不能這樣做”。第二個前提是實驗設計的描述,包括下列陳述:“這隻蝙蝠被矇住了眼睛,因此它們就不能使用它們的眼睛”。實驗者能夠從這兩個前提演繹出:這隻蝙蝠在實驗室里不能有效地避開障礙物。現在進行了實驗,發現蝙蝠避免碰撞恰如以前一樣有效。假說已被證偽。現在需要重新運用想象、新的推測、假說或猜想。或許一個科學家提出蝙蝠的耳朵具有以某種方法避開障礙物的能力。能夠檢驗這個假說。試圖去證偽它,方法是:在放進實驗室之前塞住蝙蝠的耳朵。這次發現蝙蝠避開障礙物的能力受到顯著的損害,這個假說得到了支持。證偽主義者現在必須嘗試使他的假說更為精確,以致使它變成更加容易證偽。設想蝙蝠聽到它自己的尖叫聲從固體物體反射回來的回聲。檢驗這一點可在釋放它們前封住蝙蝠的口。蝙蝠又一次和障礙物相憧,假說又一次得到支持。現在證偽主義者好家正達到一個對他的問題的試驗性解答,雖然他並不認為自己已經用實驗證明瞭蝙蝠飛行時是如何避免碰撞的。表明他已經犯了錯誤的任何因素都可能出現。或許蝙蝠不是用它的耳朵而是用靠近耳朵的感變區域來檢測回聲的,當蝙蝠的耳朵被塞住時,這個區域的功能也受到損害。或許不同種類的蝙蝠用非常不同的方法檢驗障礙物,因而實驗里使用的蝙蝠不是真正具有代表性的。

  物理學從亞里士多德經過牛頓到愛因斯坦的進步提供一個更大規模的例子。證偽主義者對這個進步過程的敘述大致是這樣。亞里土多德的物理學在某種程度上是相當成功的。它能解釋廣泛的現象。它能解釋為什麼重物下落到地上(尋求它們在宇宙中心自然位置),它能解釋虹吸管和升水泵的作用(這種解釋建立在真空的不可能性上)等等。但是最後亞里士多德的物理學,在一些方面被證偽了。從勻速運動的船桅頂上掉下的石頭,落在桅腳的甲板上,而不是如亞里土多德理論作預見的那樣落在離桅桿一些距離的地方。可看到木星的衛星繞木星轉而不是繞地球轉。在十七世紀,積累了一大批其他的證偽材料。然而一旦牛頓的物理學通過伽利略和牛頓等人的推測建立和發展起來,它就是一個代替亞里士多德物理學的優越理論。牛頓的理論能夠說明落體、虹吸管和升水泵的作從以及其它任何亞里士多德能夠解釋的東西,還能說明對亞里士多德成為問題的現象。此外,牛頓的理論還能解釋亞里士多德的理論沒有接觸過的現象,諸如潮汐和月亮的位置之間的相關和引力隨海拔高度不同而變化。在兩個世紀里,牛頓的理論是成功的。就是說,藉助它預見的新現象來證偽它是不成功的。這個理論甚至導致一個新行星,海王星的發現。但是不管它獲得多大成功,堅持不懈地試圖證偽它最後證明是成功的。牛頓的理論在一些方面被證偽了。它不能說明水星軌道的細節,不能說明在射線管里高速運動電子的可變質量,然後,當十九世紀過渡到二十世紀之際,物理學家面臨挑戰性的問題,這些問題要求設計出新的思辨的假說來逐漸地剋服這些問題。愛因斯坦能夠接受這個挑戰。他的相對論能夠說明證偽牛頓理論的現象,同時在牛頓理論已被證明是成功的那些領域也能夠與它匹敵。而且,愛因斯坦的理論預見了一些壯觀的新現象。他的狹義相對論預言質量應該是速度的一個函數,質量和能量能互相轉化;他的廣義相對論預言光線應為強引力場所彎曲。想用新現象駁倒愛因斯坦理論的試圖失敗了。對愛因斯坦理論的證偽仍然是對現代物理學家的一個挑戰。它們的成功如果終於發生的話,將標志著在物理學進步中新的前進一步。

  典型的證偽主義的物理學進步觀就是如此。以後我們將有理由懷疑它的準確性和合理性。

證偽主義的局限性

  1.觀察對理論的依賴性和證偽的易繆性

  朴素證偽主義者認為,科學活動所涉及的應該是以證明與某一理論相悖的觀察陳述為真來證明這一理論為偽的努力。更精緻的證偽主義者則認識到這種觀點之不當,並且承認,推測性理論之確證就象眾所公認的理論之證偽一樣具有同等的重要意義。但是兩種證偽主義者的共同點是,他們都認為,確證和證偽的地位有重要的質的區別。理論能夠根據適宜的證據而被一勞永逸地證明為偽,卻絕不可能由於無論什麼樣的證據而被證明為真。理論之被接受總是嘗試性的。理論之被擯棄卻可以是決定性的。這就是使得證偽主義者能夠獲得證偽主義者這一稱號的因素。

  由於觀察陳述依賴於理論並且是易謬的,證偽主義者的論斷遭到了嚴重的損害。只要想到證偽主義者為了支持其觀點而引用的邏輯論點,這種情況就立刻可以看得十分清楚。如果取得的觀察陳述為真,那末,就有可能按照邏輯從這些觀察陳述中推論出某種全稱陳述為假,雖然不可能從這些結果中推論出任何全稱陳述為真。這一點是毫無例外的,但又是有條件的,其前提是假定可以獲得完全可靠的觀察陳述。但是,正如在第三章詳細論證的,這樣的陳述不可能獲得。一切的觀察陳述都是易謬的。因此,如果形成某種理論或某種理論組成部分的某一或一組全稱陳述和某種觀察陳述相抵觸時,錯誤的也可能是觀察陳述。當理論和觀察發生衝突時,並沒有這樣的邏輯規定:應該被擯棄的一定是理論。很可能被擯棄的是易謬的觀察,而被保留的倒是與觀察相抵觸的易謬的理論。當哥白尼的理論與對於金星的肉眼觀測發生矛盾時的情況恰恰就是如此,哥白尼的理論被保留下來,而關於金星在全年的過程中大小並無可看到的變化的肉眼觀測結果則被擯棄了。與月球有關的一個例子也是如此,被保留的是現代對於月球軌道的描述,被擯棄的則是關於月球在接近地平線時要比它在高空時大得多這樣一個事實的觀察陳述,這種陳述被認為是某種幻覺的結果,儘管對於引起這種幻覺的原因並不十分清楚。科學中充滿了在理論與觀察相抵觸時保留理論而拋棄觀察陳述的例子。不論什麼陳述看上去可能是以多麼可靠的觀察為其依據的,也不能排除新的理論上的進展會揭露出這種陳述有欠妥當的可能性。所以,要直截了當、一勞永逸地證明某種理論為假是辦不到的。

  2.波普爾的不適當的辯護

  從一九三四年第一次發表他的德文版《科學發現的邏輯》一書起,波普爾就意識到了第1節所討論的問題。在那本書題為“經驗基礎的問題”的第5章里,他對觀察和觀察陳述提出了一種解釋,這種解釋考慮到了確實可靠的觀察陳述並不能通過感性知覺直接獲得這樣一個事實。在這一節里,我將首先扼要地介紹一下他的解釋,然後再論證,這種解釋並不能保護證偽主義者免受第1節所提出的那些責難。

  波普爾的論點強調公共的觀察陳述和個別觀察者私人的知覺經驗之間的重大區別。私人的知覺經驗,在某種意義上是個別人在從事觀察時“獲得的”,但是,不能從那些私人經驗(這種經驗取決於每一個別的觀察者所特有的因素,諸如期望以前的知識等等)直接產生出用來描述所觀察情況的觀察陳述。以某種公共的語言加以表述的觀察陳述,是可以檢驗的,並且允許加以修改或是加以擯棄。個別的觀察者可以接受也可以不接受某一特定的觀察陳述。他們對問題的決定部分是在有關的知覺經驗的推動下作出的,但是任何個人的知覺經驗都不足以確立某一觀察陳述的有效性。一個觀察者可以根據某種知覺而接受某種觀察陳述,而這種觀察陳述仍然可能是錯誤的。

  這些論點可以用下述例子來加以闡明。“通過望遠鏡可以看到木星的衛星”和“火星是方形的並且有著濃重的色彩”都是公共的觀察陳述。前者很可能是伽利略或是他的某個支持者所宣佈的,後者則記錄在開普勒的筆記中。它們全都是公共的,也就是說,任何人只要有機會都可以對這兩種說法表示贊同或是加以批判。促使伽利略派決定捍衛前者的是他們對木星的望遠鏡觀察以及與此相伴隨的知覺經驗,而開普勒之所以決定把後者記錄下來,所根據的也是在他把望遠鏡對準火星時所獲得的知覺經驗。兩項觀測陳述都是可檢驗的。反對伽利略的人們堅決認為,被伽利略解釋為木星的衛星的那些斑點是由於望遠鏡的性能不良而產生的像差。伽利略在為看到的是木星衛星的主張進行辯護時論證說,如果那些衛星是像差,那麼這些衛星就應該也在其他行星的附近出現。公開的辯論繼續進行,而在這個特定的場合,當望遠鏡有了改進和光學理論有了發展時,關於木星衛星的觀察陳述終於經住了針對它的批評而存留下來了。大多數的科學家終於決定接受這個陳述。與此對照的是開普勒關於火星的形狀和顏色的陳述卻未能經得起批判和檢驗。不久,科學界就決定擯棄他的陳述。

  波普爾對觀察陳述所持看法的要點是,它們的可接受性要以它們經受得起檢驗的能力來衡量。凡是經不起爾後檢驗的就該被擯棄,凡是經受住所有的檢驗而仍然幸存的則暫時被保留下來。至少是在他早期的著作中,波普爾強調個別人或個別人群在接受或擯棄我稱之為觀察陳述而波普爾稱之為“基本陳述”問題上的決定作用,例如他寫道:“基本陳述是作為決定或同意的結果而被接受的,就此而言它們是一些約定”,他又說:“任何經驗的科學陳述都可以用這樣一種方式來加以表述(通過對於實驗安排之類的描述),即任何一個學會了有關技術的人,都可以對它進行檢驗。因此,如果他否定這個陳述,而僅僅把他懷疑或確信他的知覺的全部感覺告訴我們是不能令人滿意的。他必須做的是明確闡述他和我們不同的主張,並且向我們說明怎樣檢驗他的主張。如果他做不到這一點,我們就只能請他對我們的實驗再仔細地看一看、想一想。”

  波普爾對於個別人有意識決定的強調所帶來的主觀因素,在某種程度上是與他後來堅持的關於科學是“一個沒有主體的過程”相抵觸的。關於這個問題,在以後的幾章里還要加以充分的討論。在目前,我寧願以一種主觀成分較小的方式來重新闡述波普爾對觀察陳述的看法。那就是:一個觀察陳述,只要能經得起科學發展特定階段科學發展狀況所可能作出的一切檢驗,在科學發展的那個階段,就可嘗試性地加以接受。

  根據波普爾的觀點,形成藉以評價某種科學理論價值的那種基礎的觀察陳述本身就是易謬的。波普爾用一個生動的比喻強調了這一點。

  “客觀科學的經驗基礎因而並不是絕對的。科學並不建立在堅固的岩床上。可以說大膽的科學理論結構是建立在沼澤之上的。它就象是建立在木樁上的建築物。那些木樁由上而下地打在沼澤里,但是並沒有達到任何天然的或‘確定的’基礎;如果我們不再把這些木樁打得更深一些,並不是因為我們已經達到了堅實的沼澤底。我們停下手來,僅僅因為我們由於這些樁子已經牢固得足以承受,至少是暫時地足以承受那個結構而感到滿意。

  但是從根本上動搖了證偽主義立場的,恰恰就是觀察陳述是易謬的、這種陳述之被接受是嘗試性的、而且允許加以修改這樣一種事實。理論不可能定論性地被證偽,因為形成證偽基礎的觀察陳述本身也有可能由於後來的發展而被證明為偽。哥白尼時代所能獲得的知識不允許對那種看起來金星和火星的大小大體保持不變的觀察進行有效的批判,因此,哥白尼的理論也就可以被恰如其分地認為已被那種觀察證偽。一百年以後那種證偽又可由於光學上的新發展而被否定。

  定論性的證份是不可能出現的,因為缺乏可以充當這種證偽所依據的完全可靠的觀察陳述。

  3.實際檢驗情況的複雜性

  “凡天鵝皆白”這種說法,只要有一隻天鵝並非白色的實例得以成立,就肯定會被證偽。但是,對於象這樣的證偽邏輯的簡化說明卻掩蓋了任何實際檢驗情況都有的複雜性給證偽主義造成的嚴重困難。構成一種現實的科學理論的,往往並不是象“凡天鵝皆白”這樣一種單一的陳述,而是一種全稱陳述的複合體。而且如果理論是用實驗來檢驗的,那末,在構成受檢驗理論的那些陳述以外還有更多的陳述。這樣的理論還會由於輔助性的假定,例如,由於附加上規定所用儀器使用方法的定律和理論之類而擴大。而且,為了要推導出某種其正確性有待於實驗檢驗的預見,還有必要再加上象實驗裝置說明之類的初始條件。例如,假定有一個天文學理論要通過用望遠鏡觀測某一行星的位置來加以檢驗。這一理論就必須預言望遠鏡在某一規定時間觀察到這一行星所必須採取的方位。據以推導出這種預測的前提將包括:構成受檢驗理論的相互聯繫的陳述,諸如這一行星和太陽以前的位置之類的初始條件,象那些使得人們可以對來自這一行星的光通過地球大氣層時所發生的折射加以矯正那樣的輔助性假定,如此等等。而如果根據這些前提的複雜綜合體所推導出來的預見被證明為假(就我們所舉的例子而言,如果那顆行星不出現在預測的方位上),那末,這種情況的邏輯所能允許我們作出的結論只是至少有一項前提必定是錯誤的。但是邏輯並不能幫助我們識別錯誤的前提。錯誤的可能是被檢驗的理論本身,但是要對不正確的預見負責的,也可能是某一項輔助性假定或初始條件描述的某一部分。一項理論之所以不能被一勞永逸地證偽,是因為不能排除這樣一種可能性,即應該對錯誤的預見負責的,並不是受檢驗的理論,而是複雜的檢驗情況的某一部分。

  以下是天文學歷史上可以說明這種情況的一些實例。

  在前面引用過的一個例子里,我們討論了牛頓的理論是怎樣明顯遭到天王星軌道的駁斥。就這一實例而言,後來證明,錯誤的不是牛頓的理論,而是對於初始條件的描述沒有考慮到尚待發現的海王星。第二個例子,是哥白尼的理論首次發表以後幾十年,丹麥天文學家第谷·布拉赫聲稱已經駁倒這種理論時所持的論點。布拉赫爭辯道,如果地球圍繞太陽旋轉,那末,在地球從太陽的一側運動到另一側的一年過程中,從地球上觀察到的某一恆星的方位就應該發生相應的變動。但是當布拉赫試圖用他的儀器(當時最精確、最靈敏的儀器)檢測他所預期的視差時,他未能觀察到那種現象。布拉赫由此作出結論,宣佈哥白尼的理論是錯誤的。事後我們知道,引起了錯誤預見的並不是哥白尼的理論,而是布拉赫的一項輔助性假定。布拉赫對於恆星的距離的估算太小,比實際小了許多倍。當他的估算被一個更接近於實際的估算所代替之後,預測到的視差就變得太小而難以為布拉赫的儀器所檢測到了。

  第三個是伊姆雷·拉卡托斯虛構的一個假想的例子:

  “這是一個關於一起假想的行星行為異常的故事。有一位愛因斯坦時代以前的物理學家根據牛頓的力學和萬有引力定律N,和公認的初始條件I,去計算新發現的一顆小行星P的軌道。但是那顆行星偏離了計算軌道。我們這位牛頓派的物理學家是否認為這種偏離是為牛頓的理論所不允許的,因而一旦成立也就必然否定了理論N呢?不。他提出,必定有一顆迄今未知的行星P’在干擾著P的軌道。他計算了這顆假設的行星的質量、軌道及其他,然後請一位實驗天文學家檢驗他的這一假說。而這顆行星P’大小,甚至用可能得到的最大的望遠鏡也不能觀察到它:於是這位實驗天文學家申請一筆撥款來建成一臺更大的望遠鏡。經過了三年,新的望遠鏡建成了。如果這顆未知的行星P’終於被髮現,一定會被當作是牛頓派科學的新勝利而受到歡呼。但是它並沒有被髮現。我們的科學家是否因此而放棄牛頓的理論和他自己關於有一顆在起著干擾作用的行星的想法了呢?不,他又提出,是一團宇宙塵雲擋住了那顆行星,使我們不能發現它。他計算了這團塵雲的位置和特性,他又請求撥一筆研究經費把一顆人造衛星送入太空去檢驗他的計算。結果衛星上的儀器(很可能是根據某種未經充分檢驗的理論製造的新式儀器),終於記錄到了那一團猜測中的宇宙塵雲的存在,其結果一定會被當作牛頓派科學的傑出成就而受到歡呼。但是那種塵雲並沒有被找到。我們那位科學家是否因此就放棄了牛頓的理論,連同關於一顆起干擾作用的行星的想法和塵雲擋住行星的想法呢?不。他又提出,在宇宙的那個區域存在著某種磁場,是這種磁場干擾了衛星上的儀器。於是,又向太空發出了一顆新的衛星。如果這種磁場能被髮現,牛頓派一定會慶祝一場轟動世界的勝利。但是磁場也沒有被髮現。這是否就被認為是對於牛頓派科學的否定了呢。不。不是又提出另一項巧妙的輔助性假說,就是……於是整個故事就被淹沒在積滿塵土的一捲又一捲期刊之中而永遠不再被人提起。”

  如果這個故事,被認為是可以說明一些道理的,那末,它說明瞭一種理論總可以由於把它所面臨的證偽轉嫁給整個假定複合體的另一部分而免於被證偽。

  4.從歷史的角度看證偽主義的不當

  使證偽主義者陷於窘境的一個歷史事實是,如果他們的方法論得到科學家的嚴格遵守,那末,被公認是科學理論中最佳範例地那些理論,就根本不可能發展起來,因為早在萌芽狀態就會遭到擯棄。可以舉任何一種經典科學理論為例,無論是在提出之初或是到了晚些時候,都可以找到在當時被公認的、被認為與那種理論相矛盾的、以觀察為根據的斷言。儘管如此,那些理論並沒有被擯棄,而它們之沒有被拋棄就成了科學的幸運。以下是能夠支持我的論點的幾個歷史上的例子。

  牛頓的萬有引力理論問世之初,曾經由於對月球軌道的觀測而被證明為偽。幾乎經過五十年,才把這個被證明為偽轉給牛頓理論以外的其他原因。後來人們知道,這同一理論又與水星軌道的細節不一致,雖然科學家們並沒有因此而擯棄這個理論。事實表明,要用一種保護牛頓理論的方式把這種證偽解釋過去是永遠不可能的。

  第二個例子和波爾的原子理論有關,這個例子是由拉卡托斯提出來的。這個理論在發展初期,曾經與這樣一種觀測結果不相符合,即:某種物質在超過10-8秒的時間內是穩定的。根據這個理論,帶負電荷的電子在原子內部沿著軌道圍繞帶正電荷的核運動。但是根據波爾當作前提來接受的那種經典電磁理論,沿著軌道運動的電子應該發生輻射。這種輻射將使電子失去能量而陷入核內。經典電磁理論的定量細節則把這種陷入核內發生的時間估計為10-8秒。幸而波爾不顧這種證明為偽而堅持了他的理論。

  第三個例子涉及到氣體運動理論,這個例子有助於說明那個理論的創始人明確地承認理論一提出就被證明為偽的情況。當麥克斯韋在一八五九年第一次發表氣體運動理論的詳細內容時就在同一篇論文中承認,這個理論被氣體比熱的測量結果所證明為偽。十八年以後,他在評論氣體運動理論的後果時寫道:“有一些和我們現今對物質結構的理解一致因而無疑是使我們感到滿意的,但是也還有一些卻很可能會把我們從心安理得的狀態中驚醒過來,而且也許會把我們最終從一向藉以獲得庇護的全部假說中驅趕出來,使我們進人成為一切真的知識進展前奏的那種徹底自覺的無知境界。”運動理論內部的一切重要發展都發生在那次證偽之後。又一次幸運的是,這個理論並沒有因為被氣體比熱的測量證明為偽而被放棄,而朴素證偽主義者至少會被迫堅持認為要放棄的。

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