第貳章
    科學哲理    Philosophy of Science

 

本章我們將討論,何謂實驗?原理?說明?自然法則(定律)這些討論將 以 ÒPhilosophy of ScienceÓ (by Del Ratzsch, InterVarsity Press, USA, 1986) 一書為根據。

 

     定義

自然科學必須對自然界兩個基本假設。這兩個假設宣出來以後,有人提出說還有一個更基本的,也有一個應該 加在最後面的。放在第一個前面只好叫做第 0。這兩個是一般的人會認為是理所當然的,不用說的,也就 是。這兩個是只有受過高等教育的人才不懂的事,但還是不能不提的。所以我們要說自然科學必須假設自然界ÒnatureÓ

(0      的確是存在的,不只是人類的 夢想,really exists, and is not just peopleÕs imagination,)

1       在時空上具有一致性或經常性,is orderly, consistent in time and space,

2       人可以理解的,is intelligible to us,

(3      我們的感官也能給我們正確的資訊。our senses give accurate information.)

因為這些是假設,所以是個出發點、是無法證明的、只能憑信心接受,到此為止科學對自然界的假設算是成功了。這就是「自然界」,或「物 質真實界」,和「自然科學」的定義。

 

自然科學就是探討和研究符合下列三個特點的知識學問:

1       可經驗的 empirical        假如可以,就做實驗。

2       客觀的 objective             公開的。

3       合理的 rational              常常是可計量的。

 

     發展

培根 (Francis Bacon, 1561-1626) 提 出從事科學研究的正確方法:

1        收集資料、數據 collect data     -可經驗的。

2        沒有前提的情況下加以組織 organize data with no presuppositions                                                       -客觀的。

3        歸納得出原理 induction            -合理的。

 

這些觀念是現代科學的開端,可惜培根本身並沒有從事科學的研究,而且 他的方法是不可能的,因為:

我們必須以某些理論為前提,來引導資料的選擇與組織。(這是可經驗得 來的嗎?)

歸納需要想像力與創造力,並不是純邏輯的。(這還算客觀嗎?)

有許多理論都可能符和這數據,我們必須根據某些前提,來選擇其中一種 理論。(這樣合理嗎?)

 

如此說來,是否意味著科學不完全是可經驗的、客觀的和合理的呢?

Ratzsch 在書中提到許多哲學家的觀點,這些探討科學的哲學家試圖實 際去面對這些難題,卻仍相信科學是可經驗的、客觀的和合理的。幾世紀以來的大哲學家苦思現實 (reality) 和合理性 (rationality)。什麼是真實?我們怎麼知道? 笛卡兒、康德、休謨等人,提出了不同的答案,但都被找出瑕疵來,沒有真正的最後解答。在廿世紀初期,一般的共識是:

 

科學最後的根據仍是自然的觀察,這就是「可經驗的」。

較中立的科學家都是依據相同的資料,而科學界可加以檢討、重複實驗 (若可能的話)、並更改錯誤。這就是「客觀的」。

我們使用的演繹法 (deduction) 是從一般法則和最初狀態去推算 出特定的結論。在事前,這樣的演繹法可說是預測,而在事後,就是解釋了。我們只能夠觀察整個真實界中的一小部份、一個樣本。我們注意到一些樣本,假定這足 以代表整個的真實界(一致性),從而想出一個理論來。等到我們在真實界從事更廣泛的實驗和觀察後,這理論可能被證實,也可能被推翻。這就是「合理的」。

 

但還是有一些問題,那就是,解釋必須提出原因,而不單是預測,個人和 社會的因素也會影響我們的觀察,及所選擇的理論,此外還有其他一些問題。

 

Thomas Kuhn 1962 年發表了《科學革命的架構》ÒThe Structure of Scientific RevolutionsÓ 用以分析科學史。他最具關鍵性的概念,是他所謂的「典範 ÒparadigmÓ:一套公認的假設標準思想、理論、及研究方法,譬如亞里斯多德或牛頓的物理系統;科學家通常不是去發掘新理論,而是希望自己 的研究數據符合現有的「典範」。

 

觀測而來的數據大多能符合「典範」,若有少數例外,就歸之為「例 外 ÒanomalyÓ,而這些「例外」通常會被擱置一旁,或是留待以後再處理,因為它們不被視為具重要性。但若累積太多的「例外」(多少才算太 多?),就會動搖「典範」的可信度。這種情形稱之為「危機ÒcrisisÓ,「危機」可能會造成下列任何一結果:

1        修改舊「典範」,以符合「例外」。

2        將「例外」擱置,回到原有「典範」,深信總有解決的一天。

3        革命ÒrevolutionÓ,另外發展一套新的、可接受的「典範」(如哥白尼以太陽為宇宙中心的 天體觀;牛頓和伽俐略根據實驗、數學發展出來的物理學;生物學的進化論)。

 

Kuhn 是根據「觀察」來研究「科學」,而非根據哲學!照他的說 法,科學到底是不是可經驗的、客觀和合理的呢? Kuhn 也不認為自然界和自然律都取決於心理因素和社會因素,然而,的確有人 抱持這類極端的想法。

 

     現在

 

目前的科學界承認「可經驗的」、「客觀的」及「合理的」仍無法準確定 義,卻相信它們仍是有意義的概念。

 

「經驗的」數據來自外在的自然界,我們不能把來自心理和社會因素的觀 念硬套在自然界(伽利略的觀察,Michelson-Morley 的實驗,原子的結構,太陽的微中子等等),所以,若說「所 有科學都是心理學和社會學影響下的產物」,這是不太合理的。

「客觀/主觀」是程度上的問題,雖沒有完全客觀的數據,但在所有的觀 察者看來,某些數據是一樣的,而且幾乎是完全客觀的(如儀器的讀數、星球的位置等)。

「合理」不但無法定義,也是最麻煩的,而且有時是整個科學界都錯了。 不過,要求具備正確性、一致性、廣大性和簡單性,來導致更多的進步,仍是正確的。

科學理論只是個準確預知的遊戲(操作主義 operationalism),抑或是真實的(現實主義 realism)呢?似乎有種「不同程度的真實性」存在。例如,我們很難否認行星、 原子、元素、分子、遺傳因子、細菌的存在;電磁場、能量作用雖不能眼見,似乎也非常真實;「夸克」ÒquarkÓ 雖還不能直接觀察,但間接證據卻在不斷增加累積中;「多度 空間」 Òhigher dimensionsÓ、「其他宇宙」 Òother universesÓ 等理論,都有人提出,卻無法觀測,這些理論的真實性,至今仍存疑。

 

許多人強調科學的不確定性,他們認為許多以往確認的「事實」,已有人 提出反證,所以他們推論:科學界沒有一件事是確實的,所有的理論早晚都會被推翻。這些人的看法並不完全正確,科學理論是可依其確定程度來加以排列的。較簡 易的理論,處理較小範圍的現象,稱之為「模型」(如分子形狀、化學反應步驟、現有記錄及現有事物的歷史起源),這類模型總需要不斷改進及修正,有時還得棄 置不用,代之以較好的模型。然而較重要的理論,有較寬廣的觀察證實範圍,並且在新的明顯例外產生時,不致於立刻被淘汰(如能量及動量守恆、遺傳定律等)。 然而,懷疑這些定律的人,卻希望別人能接受他們提出之譁眾取寵式的理論,並自認他們的理論是毫無疑問的!

 

科學革命並非要淘汰重要理論,而是將這些重要理論放進嶄新的、更寬廣 的理論中。愛因斯坦的理論同意牛頓關於速率遠小於光速的定律,太空船仍遵照牛頓定律航行著。我們不敢說這些理論永遠沒有被推翻的一天,但對大範圍內的現 象,它們很準確,目前仍無理由加以懷疑,我們也無理由預測這些理論在短期內會被某些理論取代。

 

     歸納

 

Ratzsch 為基礎的討論,到此結束。茲摘要如下:科學能用更深更廣的 敘述去「解釋」一個現象:先有托勒密的地球中心論,後有克卜勒的太陽中心論來解釋天空中行星的運動,然後有牛頓的萬有引力和運動定律,再有愛因斯坦的廣義 相對論去解釋萬有引力。但為何有質量、力、空間、時間呢?科學永遠有最深層的解釋,而這解釋只是「敘述」和「尚未能解釋」。當我們找到一個新的解釋,即成 為最新最深層的解釋,所以永遠都有一個目前還不能回答的「為什麼?」。

 

科學有其極限,在此極限內,科學是重要且正確的。科學可定義為自然界 的研究,或者說,自然界可定義為可供科學研究的對象。科學可以告訴我們自然界的存在,就是所謂的「宇宙」,而且關於宇宙和宇宙定律的事,可以讓我們運用自 然定律去推測許多宇宙的過去和未來。但是,科學無法告訴我們宇宙及其定律的來源、存在的原因、或為何有這些定律。我們也不可能用科學來證明自然界是有規律 的和可理解的,只能說「到目前為止這個假設是成功的」,這就是一種信仰,這信仰是科學的根基。





        這些觀念可以用這個圖來表示。這圖是錯的嗎?自然界之外還有更大的真 實界嗎?人對此圖的意見就表示他們對上述問題的立場。我們在第伍章將要仔細分析這個主題。

 

我們沒有理由相信「科學的極限就是真實世界的極限」。當我們說某些事 是不科學的,不能說這些事就一定是不真實的、不可能的或不合理的,只能說是我們無法用科學方法去理解的。至於科學範圍以外的事物,科學無法同意,但也無法 反對,否則就是自相矛盾了。

 

說「科學以外無真理」是個不合科學的說法,因為若這說法屬實,那它是 不能用科學來證明的,所以它本身是科學之外的真理。同理,說「除自然界之外沒有別的起因」也是不合科學的。比方說,若自然界中有某一現象,在自然界中找不 到足以解釋的起因,其實是違背已知的自然定律,那很有可能就是來自於自然界之外的真實界,那就是神蹟。這是較客觀開放的態度。我們能夠憑甚麼來確定沒有這種現象,或規定說科學的研究不可以有這樣的結論呢?這並 沒有科學的根據。

 

除了前面提到的「為什麼」,科學也無法告訴我們任何有關倫理、宗教、 真理、意義和目的、人格、愛和美麗之類的事,科學不需要懷疑這些,尤其是宗教信仰。這點在第肆章將有更詳細的討論。