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科学究竟是什么(第三版)

时间:2013-10-31 10:04:47  来源:  作者:艾伦·查尔默斯  
简介:这本书旨在对科学性质的现代观点作一个简单、明了和初步的介绍。当作者教授科学哲学的时候,感到没有一本适用的书可以推荐给初学者。可以得到的关于现代观点的唯一资料,只有原著。许多原著对初学者来说太难,同时无论如何,它们数量太多,要使之适合于大学生,是不易办到的。这本书对于任何想认真从事研究这个题目的人来说,是不能代替原著的,但是作者希望它将提供一个有用的较易接近的起点。...
  第三个是伊姆雷·拉卡托斯(Lakatos, 1970, pp. 100-101)设计的一个假设性例子:
  这是一则关于一个想象的行星行为异常的故事。有一位爱因斯坦时代以前的物理学家根据牛顿的力学和万有引力定律N,和公认的初始条件I,去计算新发现的一颗小行星p的轨道。但是那颗行星偏离了计算轨道。我们这位牛顿派的物理学家是否认为这种偏离是为牛顿的理论所不允许的,因而一旦成立也就必然否定了理论N呢?不。他提出,必定有一颗迄今未知的行星p'在干扰着p的轨道。他计算了这颗假设的行星的质量、轨道及其他,然后请一位实验天文学家检验他的这一假说。而这颗行星p'大小,甚至用可能得到的最大的望远镜也不能观察到它:于是这位实验天文学家申请一笔研究经费来建成一台更大的望远镜。经过了三年,新的望远镜建成了。如果这颗未知的行星p'终于被发现,一定会被当作是牛顿派科学的新胜利而受到欢呼。但是它并没有被发现。我们的科学家是否因此而放弃牛顿的理论和他自己关于有一颗在起着干扰作用的行星的想法了呢?不,他又提出,是一团宇宙尘云挡住了那颗行星,使我们不能发现它。他计算了这团尘云的位置和特性,他又请求拨一笔研究经费把一颗人造卫星送入太空去检验他的计算。如果卫星上的仪器(很可能是根据某种未经充分检验的理论制造的新式仪器),终于记录到了那一团猜想的宇宙尘云的存在,其结果一定会被当作牛顿派科学的杰出成就而受到欢呼。但是那种尘云并没有被找到。我们那位科学家是否因此就放弃了牛顿的理论,连同关于一颗起干扰作用的行星的想法和尘云挡住行星的想法呢?不。他又提出,在宇宙的那个区域存在着某种磁场,是这种磁场干扰了卫星上的仪器。于是,又向太空发出了一颗新的卫星。如果这种磁场能被发现,牛顿派一定会庆祝一场轰动世界的胜利。但是磁场也没有被发现。这是否就被认为是对牛顿派科学的否定了呢?不。要么又提出另一项巧妙的辅助性假说,要么……于是整个故事就被淹没在积满尘土的一卷又一卷期刊之中而永远不再被人提起。"
  如果这个故事,被认为是可以说明一些道理的,那么它说明了一种理论总可以将它所面临的证伪转嫁给假定复合网的另一部分而免于被证伪。
  2证伪主义不适宜的历史根据
  使证伪主义者陷于窘境的一个历史事实是,如果他们的方法论得到科学家的严格遵守,那么被公认是科学理论中最佳范例的那些理论,就根本不可能发展起来,因为早在萌芽状态就会遭到摈弃。可以举任何一个经典科学理论为例,无论是在提出之初或是到了晚些时候,都可以找到在当时被公认的、被认为与这个理论不一致的、以观察为根据的断言。尽管如此,那些理论并没有被摈弃,而它们之没有被抛弃就成了科学的幸运。以下是能够支持我的论点的几个历史上的例子。
  牛顿的万有引力理论问世之初,曾经由于对月球轨道的观测而被证伪。花了几乎五十年的时间,才把这个证伪转给牛顿理论以外的其他原因。后来,牛顿理论又与水星轨道的细节不一致,虽然科学家们并没有因此理由而摈弃这个理论。事实表明,要用一种保护牛顿理论的方式把这一证伪解释过去是决不可能的。
  第二个例子和玻尔的原子理论有关,这个例子是由拉卡托斯提出来的(Lakatos, 1970, pp.140-54)。这个理论在发展初期,曾经与这样一种观测结果不一致,即某种物质在超过10-8秒的时间内是稳定的。按照这个理论,带负电荷的电子在原子内部沿着轨道围绕带正电荷的核运动。但是根据作为波尔理论前提的经典电磁理论,沿着轨道运动的电子应该发生辐射。这种辐射将使沿着轨道运动的电子失去能量而陷入核内。经典电磁理论的定量细节则把这种陷入核内发生的时间估计为10-8秒。幸而波尔不顾这种证伪而坚持了他的理论。
  第三个例子涉及到气体运动理论,这个例子有助于说明那个理论的创始人明确地承认理论一提出就被证伪的情况。当麦克斯韦(Maxwell, 1965, vol.1, p.409)在1859年第一次发表气体运动理论的详细内容时就在同一篇论文中承认,这个理论被气体比热的测量结果所证伪。十八年以后,麦克斯韦在评论气体运动理论的推断时写道:
  有一些推断与我们现今对物质结构的理解一致因而无疑是使我们感到非常满意的,但是也还有一些推断却很可能会把我们从心安理得的状态中惊醒过来,而且也许会把我们最终从一向借以获得庇护的全部假说中驱赶出来,使我们进入作为一切真正知识进展前奏的那种彻底自觉的无知境界。
  运动理论内部的一切重要发展都发生在那次证伪之后。又一次幸运的是,这个理论并没有因为被气体比热的测量证伪而被放弃,而朴素证伪主义者会被迫坚持认为要放弃的。
  第四个例子是哥白尼革命,下一节将对此加以比较详细的介绍。这个例子将强调,在考虑到重大理论变革的复杂性时证伪主义者所面临的种种困难。这个例子也将提供一个背景,以便就近年来为了表征科学的本质及其方法所作的更为合适的努力展开讨论。
  3哥白尼革命
  在中世纪的欧洲,地球被普遍认为是有限宇宙的中心,太阳、行星和恒星全都环绕地球运行。作为天文学发展基础的物理学和宇宙学,基本上还是公元前4世纪由亚里士多德发展的。公元2世纪,托勒密建立了一套详细的天文学体系,该体系明确规定了月球、太阳和所有行星的轨道。
  在16世纪最初几十年内,哥白尼建立了一套新的天文学,那是包含有一颗运动着的地球的天文学,它向亚里士多德和托勒密的体系提出了挑战。根据哥白尼的观点,地球并不是静止不动地处在宇宙的中心,而是和其他行星一道环绕太阳运行。到了哥白尼的想法被证明有根据的时候,亚里士多德的世界观已经为牛顿的所取代。这是一次历时一个半世纪才告完成的理论变革。关于这次重大理论变革的故事的细节,并不能给归纳主义者和证伪主义者所主张的方法论提供支持,倒是表明有必要为科学及其成长作出不同的、也许结构更为复杂的解释。
  当哥白尼在1543年首次发表他的新天文学的细节时,有许多论据可以提出而且也确实提出来反对他的新天文学。联系到当时的科学知识来看,这些论据是合理的,而哥白尼针对这些论据为他的理论所作的辩护,倒不能令人满意。为了理解这种局面,有必要熟悉一下亚里士多德世界观的某些方面,反对哥白尼的论据正是以这种世界观为根据。下面就扼要地介绍一些有关的论点。
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