浅论科学假说

浅论科学假说的检验薛城南京大学匡亚明学院本科生学籍号131242060摘要：现代科学几乎改变了我们生活的每个方面。在现代科学中，普遍认为，科学的目标就是发现普遍真理，揭示现象发生的方式以及它们之间的系统的关系。科学的说明，其本质被认为是可检验的。科学检验问题，既是科学研究过程中必须经历的一个过程，又一直是西方科学哲学和科学方法论中的一个重要问题。本文尝试从逻辑学的角度分析科学假说的检验过程和其检验方式。关键词：科学假说科学哲学经验主义归纳法证伪主义一、科学假说的证实科学假说的科学性在于其可证实性，这是逻辑实证主义观点。鲁道夫·卡尔纳普，美国哲学家，他所代表的逻辑经验主义认为，“命题的意义就是它的证实方法。”要证实一个科学假说，就是把科学假说拿到科学实验中进行检验，如果得出的结果与事实相符的话那么就被证实了。一般说来，在检验一种假说、理论时，首先必须应用演绎法，从科学假说、理论推导出结果即经验陈述，或称预言，然后把这种陈述与通过归纳法从观察、实验中得出的结采加以对照，看是否一致。这种人们最熟知的也是比较简单的一条科学假说的证实公式是：A⊃ES1是ES2是E……Sn是E∴所有S是E这是一个充分条件假言推理的肯定后件式，它是演绎无效的。并且，通常Sn只能取到现实中的部分对象，不能穷尽所有的S，这样得出所有S是E的推理这被称作简单枚举法的归纳推理。上面这种证实，在逻辑上没有绝对可靠性，但是，它却在科学理论的发展史上被一代代的科学家门使用，并产生了大量的作用，例如，对海王星的存在和其轨道的预测，曾有力的证实了牛顿理论的正确性。但是我们显然也知道，牛顿理论并非是完全正确的，它后来被修正为只在宏观低速的条件下适用。与毫无怀疑，持续使用着这种推理方法的科学从事者们不同，休谟对这种古典经验式的推理提出质疑，他认为一切推理不外乎这样两类:一类是具有必然性的演绎推理，另一类是具有或然性的经验推理。一方面，归纳推理不具有必然性，因而不能为演绎推理所证明；另一方面，归纳推理是一切经验推理的基础，因而不能为经验推理所证明，否则，就会陷入论证的恶性循环之中。由此他断然宣称，归纳过程没有任何逻辑合理性。为了将经验论的证实从休谟的怀疑中拯救出来，逻辑经验主义者试图为归纳法辩护。他们强调指出：关于世界的普遍性陈述和关于未来的预言性陈述，仅仅是假设性的知识，而不是真理性的知识；与此相关，科学理论的发现仅仅是依靠猜测实现的。而不是依据逻辑规则推导出来的，猜测属于心理学研究的范围，只有科学验证的过程才遵循逻辑的程序，因此，归纳法不是科学发现的方法，而仅仅是科学理论的一种验证方法；既然科学理论包含着普遍陈述，而验证它们的证据却是有限的，所以，我们不能完全确证一个科学理论，只能使之具有一定的概率；归纳法就是提供理论的确证概率的方法，自然应被纳入概率演算的框架之中。与这种解释对应，卡尔纳普的归纳逻辑把概率引进了经验检验原则，提出了经验验证原则。概率在这里被用来表面前提与结论之间的逻辑关系，即用概率来说明前提对结论的非必然的支持强度或确证强度。确证度以概率的形式表达，被描述为一个归纳前提和归纳结论的二元函数，在0到1之间取值。这种逻辑概率的计算方法不在此详述，但很容易看出，卡尔纳普的归纳逻辑有一个致命的弱点，即它使任何一个普遍理论相对于有限证据的概率等于零。简单地说，这是因为普遍理论涉及到无限多个对象，而有限多个证据对普遍理论的确证度，就相当于一个分母为无穷大而分子为有限数的数。因此根据这种方式来推理，无论怎样地提供证据都无法证明任何科学理论的有效性，科学理论的证实法依然不能被承认为逻辑有效的。对于这种简单枚举的归纳推理的有效性，逻辑学界进行过如上的长期的争论，甚至有极端的思想认为逻辑中应去除归纳逻辑，只保留演绎逻辑。用归纳法建立假说，这是人类的一种天才的创造，也是从古到今的科学家们所频繁使用的方法，其意义在于为人类提供了深人探索的阶梯，所以不能否定这种方法在建立和检验假说中的作用。但也不能忽视这种证实法的缺陷所在。在这种意义上，波普建立了证伪法。二、科学假说的证伪科学假说不但能被证实，还可以被证伪。哲学家波普，他认为科学与非科学的划界标准不是可证实性，而是可证伪性。波普认为，虽然假说、理论不能为经验证实，但能被经验证伪。证伪的逻辑演绎方法如下：A⊃ES1是ES2是E……Si不是E……Sn是E∴并非所有的S都是E这个公式很好说明了，从某科学假说的一个或许多个检验蕴涵为真的事实不可得出这个科学假说为真，但从这个科学假说的一个检验蕴涵为假的事实却可以逻辑地得出结论，这个科学假说被证伪了。这里不能说其中没有使用归纳法，只是显得并不重要。相应的，波普提出了可证伪度的概念，可证伪度的含义是说，可证伪度越高，则潜在证伪者类包含的元素越多，即同被检验假说、理论相矛盾的陈述越多。而科学发现在于提出可证伪度高的理论。在波普看来，科学始于问题，然后科学家提出假说作为对问题的回答，以后假说就经历了广泛而严格的检验过程并终于被证伪，于是又出现了与原来已解决了的问题不同的新问题，又需要发明新假说来回答新问题，而新假说在接受广泛而严格的检验时又被证伪……这个过程将无限地如此继续下去，由此形成科学的不断发展。波普的这种科学定义，在现实中也有被使用的范例。例如对于上帝存在的创造论的反驳，创造论中某些观点提出上帝在地下创造出化石等遗物，以把人类误导相信进化学说。这种理论看上去没有任何瑕疵，也没有办法可以反驳，但也正因此，它不具有任何证伪性，如同“车库里的火龙”这种例子一样，既然它不具有证伪性，而不能提供证伪方法的理论是不会被承认为科学理论的。波普的经验证伪原则的反对者则认为，当需要证伪的是(A1^A2^A3^……^An)的一个庞大的系统时，在被否证的庞大的体系中，究竟是谁出错?是一项还是几项或全部？是假说，理论还是先行条件或背景知识？作出判断在逻辑上是无能为力的。这说明了是整个理论系统而非单个陈述或定律接受经验检验，从而，使整个检验过程显得很复杂。证伪的另一种复杂性在于经验证据的可谬性。因为实验佐证具有时代的特征，因为每个时代，实验的工具和方法是不一样的，后来所用的工具或方法较先前要先进得多；而且，每个时代，因工具或方法的局限，一个理论可能无法被实验证伪，但随着时代的发展会逐渐被证伪。其次，不同的实验主体，会得出不同的实验结果。由于人的差异性，使得不同的主体对同一个客体存在差异的认识，就像不同的天文学家观察同一个天体会有不同的结论。对于以一个理论为背景建立的实验可能就无法很好地验证另一个理论。然而即使存在这些反对点，波普的证伪理论，依然可以被承认为符合现代科学理论发展和科学实际的科学检验理论。立足于现实的背景下，笔者作为一个未来可能的科学工作者，结合课程中对于“过程中的科学”的讲述，认为我们不能极端地遵循简单枚举归纳法或者完全抛弃归纳法而代之以证伪法。科学假说向科学理论的转化、科学理论的进一步完善都是逐步完成的，因而，科学检验更是一个历史的过程。这种探索不应停留在逻辑之中，而必须走逻辑的与现实的相结合的道路。无论是证伪法还是古典的证明法，不能和实际结合就毫无意义，实际上，即使在现代，在实验室中进行工作的科学家们也不一定就真正理解科学哲学，更不用说科学哲学中的检验法，但这并没有影响科学理论的不断前进，和科学研究对现实世界的不断探索。证实与证伪的方法，在科学实践中都能起到重要的作用，而这种作用是潜移默化的，对于科学工作者，尽管不能用语言将这些方法总结出来，但是借由其它的人（比如科学哲学的研究者）的总结，这些方法终究会作为科学哲学理论展现出来。参考文献[1]彭漪涟,马钦荣.逻辑学大辞典[K].上海:上海辞书出版社,2004:567.[2](美）柯匹,（美）科恩,逻辑学导论[M].张建军等译.人民大学出版社2007-3-1[3]波普尔.猜想与反驳[M].上海:上海译文出版社,1986:147.[4]温华.波普的证伪在科学假说中的重要意义[J].江汉大学学报,1997,05:82-86.[5]张贤根.科学检验的逻辑及其困境[J].逻辑与语言学习,1993,02:2-4.[6]陈晓平.谈谈卡尔纳普的归纳逻辑[J].哲学研究,1983,11:39-46.[7]汪馥郁.科学发现中的逻辑思维与非逻辑思维[J].北京师范大学学报,1985,02:52-60.[8]岳玉禄.略析逻辑法与科学假说的建立[J].内蒙古师大学报(哲学社会科学版),1989,02:26-33.[9]李铁强.科学发现的逻辑:是归纳-演绎还是假说-演绎?[J].科学技术与辩证法,2006,02:40-43+98+110.