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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。...
  3黛博拉·迈约论严格实验检验
  黛博拉·迈约(Mayo, 1996)是试图以哲学上严格的方法把握新实验主义含义的一位科学哲学家。迈约集中她的努力于实验如何证明断言的具体方法,并关注如何鉴定哪些断言得到确认,并如何确认。作为她处理问题基础的思想是,如果已经用了种种方法调查了可能错误的断言,并且加以排除,也只能说一个断言得到实验的支持。如果一个断言受到实验的严格检验,也只能说这个断言得到了实验的验证,而正如迈约通常解释的,对一个断言的严格检验必须是,如果这个断言是假的,它就不可能通过这个检验。
  可以用一些简单的例子来例证她的思想。设光折射的斯奈尔定律受到一些十分粗糙的实验检验,在这些实验中很大的误差范围归因于入射角和折射角的测量问题,又设已经表明在那些误差范围内这些结果与这个定律是可以相容的。那么这个定律是否得到检验它的实验的支持呢?从迈约的观点看,这个回答是"没有",因为由于测量的粗糙性,即使折射定律是假的,而另一些同斯奈尔定律差别不大的定律是真的,它也十分有可能通过这个检验。在我学校教书的时候,有一道练习题有助于理解这一论点。我的学生曾进行一些十分仔细的实验来检验斯奈尔定律。然后,我把这些实验连同一些其他的折射定律介绍给学生们,这些定律是在古代和中世纪斯奈尔定律发现以前就已经提出来的,我邀请学生们用他们已经用来检验斯奈尔定律的测量来检验它们。由于他们的测量引起的很大误差范围,所有其他的折射定律都通过了检验。这就清楚地证明了这个论点:所讨论的那个实验没有构成对斯奈尔定律的严格检验。即使斯奈尔定律是假的,而历史上其他折射定律之中一个是真的,它也会通过这个检验。
  第二个例子进一步例证了迈约立场背后的基本原理。今天早晨我喝了两杯咖啡,今天下午我头痛。"我早晨的咖啡使我头痛"这一断言是否因此得到确认?迈约的立场把握了为什么回答是"否"的理由。 在可以说这个断言经受严格检验并且因而得到确认以前,我们必须排除这个断言是错的种种可能。也许我的头痛是由于昨天晚上我喝的特别强烈的越南啤酒,也许由于我今天起得太早,也许由于我发现这一节太难写,如此等等。如果要确定在喝咖啡与头痛之间有某种因果联系,就必须进行受控实验,来排除其他可能的原因。我们必须设法确定很不可能发生的结果,除非咖啡的确引起头痛。仅当差错的可能来源已经得到排除,因而除非这个断言是真的,否则它不大可能通过检验,实验才构成对断言的支持。这一简单的思想有助于以简洁的方式把握有关实验推理的普通直觉,迈约也将它扩展到提供新鲜的洞见。
  让我们考虑一下所谓的"添加悖论",我用一个例子来说明。让我们想象牛顿理论T已经被仔细观测的彗星运动所确认,并仔细地排除了由于附近行星的吸引、在地球大气中的折射等等引起的差错来源。设我们现在通过将例如"绿宝石是绿的"一个陈述添加在牛顿理论上建构理论T'。T'是否也被对彗星的观测确认呢?如果我们持这样的观点,即一个预见p确认一个理论,如果p从这个理论中必然得出并被实验确认,那么T'(以及大多数以类似的方式建构的理论)被观测确认,但这违反我们的直觉。于是有了"添加悖论"。然而,从迈约的观点看,T'没有被确认,因而这个"悖论"被消解了。给定我们排除可能差错来源的假定,我们就可以说彗星轨道不大可能确认牛顿派的预见,除非牛顿理论是真的。但对T' 则不能这么说,因为如果绿宝石是蓝的,且T'是假的,完全不会改变彗星符合牛顿派预见的可能性。T'没有被所说的实验确认,因为实验并没有以种种方式去探求"绿宝石是绿的"也许是假的。对彗星的观测能够严格检验T,但不能严格检验T'。
  迈约将这种推理路线延伸到不那么微不足道的例子。她热心于通过鉴定理论结论来检查理论推测,这些结论远远超越实验证据许可的范围。她对爱丁顿检验爱因斯坦关于光在引力场弯曲的预见的分析可以说明这一点。
  爱丁顿利用日蚀来观测恒星的相对位置,这时的恒星所处的位置正好是,它们的光通往地球时接近太阳。他将这些相对位置同是年后来观测的相对位置(那时这些恒星不再与太阳紧紧排在一起)作了比较,发现了可测量的差异。迈约注意到了日蚀实验的细节,她论证说,爱因斯坦的引力定律被这些实验确认了,这个理论是他广义相对论的一个后件,但广义相对论本身则没有。让我们看看她是怎么做的。
  如果认为日蚀实验的结果确认了广义相对论,那么必定有可能论证,这些结果很不可能发生,如果广义相对论是假的。我们必须能排除广义相对论与这些结果之间的错误联系。这在这个例子中不可能做到,因为事实上有一整类的时空理论,爱因斯坦理论仅是其中之一,所有这些时空理论都预见了爱因斯坦的引力定律,从而也预见了日蚀实验的结果。如果除了爱因斯坦理论以外的这类理论中的一个是真的而爱因斯坦理论是假的,那么同样的日蚀实验结果是完全在意料之中的。因此,这些实验没有构成对爱因斯坦广义相对论的严格检验。它们不能将爱因斯坦理论与已知的其他理论区分开来。断言日蚀实验支持爱因斯坦广义相对论是远远超越了实验证据许可的范围。
  当我们考虑日蚀实验确认爱因斯坦引力定律这一更局限的断言时,情况就不同了。观测当然是符合这个定律的,但在合法地将这作为这个定律的证据以前,我们必须排除这种符合的其他可能的原因。仅当我们说,除非爱因斯坦的定律是真的,否则不会发生所观测到的位移时,才能合法地这样做。迈约详尽地表明如何考虑和排除不同于爱因斯坦定律的其他定律,包括来自太阳与推定具有质量的光子之间按反比平方定律相互吸引的牛顿定律。日蚀实验严格检验了爱因斯坦引力定律,但广义相对论则没有。
  新实验主义者一般关注于把握可以独立于高层次理论而可靠确立的实验知识领域。迈约的观点与这种志向互相配合得很好。从她的视角看来,可以按照上述路线,通过严格检验实验定律而确认它们。科学知识的成长应理解为这些定律的积累和扩展。
  4从错误中学习和引发革命
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