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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。...
  当证明实验结果没有差错,且如果一个断言是假的这些结果就不可能产生时,实验结果就确认这个断言。然而,迈约之关注实验差错的重要性不止于此。她关注做得漂亮的实验如何使我们能够从错误中学习。从这个观点来看,在以前认可的断言中发现错误的实验既有积极功能,又有消极功能。也就是说,它不仅能证伪这个断言,而且能在积极方面鉴定一个以前不知道的效应。迈约在重新表述库恩的常规科学观时,清楚地说明了发现错误在科学中的积极作用。
  让我们回想在第八章我们关于波普尔和库恩对为什么占星术没有资格作为科学这一问题所给予的互相冲突的答案的论述。按照波普尔看来,占星术不是科学,因为它是不可证伪的。库恩指出,这是不合适的,因为占星术过去是,现在仍是可证伪的。在16和17世纪,当占星术还"值得尊敬"时,占星术士的确作出一些可检验的预见,许多这些预见结果证明是假的。科学理论也作出结果证明是假的预见。按照库恩看来,区别在于科学是能够建设性地从"证伪"中学习,而占星术不行。对于库恩来说,在常规科学中存在着一种解难题传统,而占星术则没有。科学不止是理论证伪。也存在建设性克服证伪的方法。从这个观点看,波普尔经常用"我们从我们的错误中学习"的口号来表征他自己的进路,却不能这样做,因为他的消极的证伪主义观把握不住科学如何从错误(证伪)中学习的合适的积极观点,这是具有嘲讽意义的。
  在这里迈约与库恩站在一起,将常规科学认同为实验。让我们注意发现错误起积极作用的一些例子。观测到天王星轨道有问题对牛顿理论及当时背景知识提出了一个问题。但问题的积极方面是如何能找出麻烦的根源,用我们已经讨论的方式导致海王星的发现。我们以前已经提到的另一例子是赫兹的阴极射线实验,这导致他作出结论说,阴极射线未被电场偏转。J. J. 汤姆逊能够指出他的错误部分是由于认识到,如同在放电管一样,射线将残留物离子化,导致在电极上形成带电离子,并形成电场。汤姆逊通过降低管内压力和更为合适地安排电极,发现了赫兹没有注意的电场对阴极射线的影响。但也知道了有关离子化和形成空间电荷等新效应。在偏转实验中这些新效应成为应解决的障碍。然而,结果证明它们也是重要的。气体被通过它们的带电粒子离子化,对于研究云雾室内的带电粒子, 具有基本的重要性。实验主义者对仪器上起作用的效应的详尽知识,使他或她能够从错误中学习。
  迈约不仅仅是将库恩的常规科学观念翻译为实验实践。她指出了实验发现和纠正错误的能力如何能够引发或促进一场科学革命,这是一个完全非库恩主义的论点。迈约的最佳例子是20世纪前十年末让·佩林所做的关于布朗运动的实验。佩林对布朗粒子的详细的、有独创性的、踏实的观察,无可怀疑地确定,它们的运动是随机的。这连同观察到粒子分布密度随高度而变异,使佩林能够定论性地表明,粒子的运动破坏了热力学第二定律,而符合运动学理论详尽的预见。你不可能得到比这一点更具革命性的东西了。应该讲讲的类似的故事还有例如黑体辐射、放射性衰变和光电效应的实验研究,它们迫使人们在20世纪最初几十年抛弃了经典物理学,构成新的量子理论的重要方面。
  隐含在新实验主义进路的是,否认实验结果总是依赖"理论"或"范式"的,以致不可能在它们之间作出裁决。这一点的合理性来源于对实验实践,对于如何利用仪器、消除错误、设计交叉核查以及处理标本等等的关注。正是在这个意义上这种实验生命能够以独立于思辨性理论的范式维持下来,并能使实验生命的产物成为理论的主要约束。在这个意义上科学革命是"合理性的",是实验结果迫使我们接受科学革命。极端的理论或范式统治的科学观丧失了并且不理解科学最独特的成分,实验。
  5新实验主义透视
  新实验主义者业已表明,通过一系列独立于高层次理论的战略,包括实践干预、交叉核查、误差控制和消除等,实验结果如何能够得到证实,以及如何能够产生实验效应。结果他们能够提供一种科学进步观,将科学进步解释为实验知识的累积。由于采取了最佳的理论是经受住最严格检验的理论,并将对一个断言的严格检验理解为如果该断言为假很可能检验失败,新实验主义者就能够表明,实验如何能够影响对迥然不同的理论的比较,以及实验也如何能够引发科学革命。仔细注意实验的细节,以及它们究竟确立了什么,有助于检查理论,以及区别什么是实验证实的东西,什么是思辨的东西。
  毫无疑问,新实验主义使科学哲学重新脚踏实地,这很有价值;它对过分的理论统治的进路是一贴有用的矫正剂。然而,我认为,将它看作对科学性质问题的完备答案是错误的。正如本章前面几节着重点提示的,实验不是那么独立于理论的。健康地很有助益地强调实验生命不应该使我们看不到理论也具有自己的生命这一事实。新实验主义者认为,将每一次实验都看作对理论提出的问题努力作出的回答,这是个错误,因为这低估了实验可有它自己的生命,这是对的。当伽利略将他的望远镜对准天空时,他并没有关于木星卫星的理论要检验,但从此以后由于利用了新仪器或新技术开辟的机会,发现了许多新颖的现象。另一方面,情况确实仍然如此:理论往往指导实验工作,指点通向发现新颖现象之路。毕竟,正是爱因斯坦广义相对论的一个预见推动了爱丁顿去考察日蚀,正是爱因斯坦气体运动理论的延伸驱使佩林用他的方式去研究布朗运动。同理,正是涉及绝缘介质偏振现象的变化率是否应该有类似传导电流这样的磁效应这个基本理论问题使赫兹走上实验之路,其顶点是产生无线电波,而阿拉戈之发现圆盘阴影中央有耀斑是直接检验菲涅耳光的波动说的结果。
  不管理论是否能否将实验引向正确的方向,但新实验主义者敏锐地把握了实验知识如何能以独立于高层次理论的方式得到证明。黛博拉·迈约的确对实验结果如何能利用一系列消除错误的技术和误差统计学得到可靠的确定,提供了详尽和令人信服的论述。然而,一旦需要赋予实验结果以超越产生这些结果的实验境况的重要意义时,就需要参照理论。
  迈约努力表明误差统计学能够应用于仔细控制的实验以得出这样的结论:这种类型的实验可以(具体规定的)高概率产生特定结果。将记录的实验样本看作这类实验可达到的所有可能结果的样本,在样本基础上可将误差统计学应用于赋予群体以概率。这里的一个基本问题是,什么样的实验算是同类实验?所有实验在一些方面互不相同,例如它们在不同时间、不同实验室进行的,使用不同的仪器等等。对这种探求的一般答案是,这些实验必须在相干的方面是类似的。然而,对什么是相干的判断是依据目前的知识获得的,因而随知识的改进而改变。例如我们设想一下,伽利略进行了一系列实验,他从这些实验结果中得出结论说,引力引起的加速度是个常数(让我们虚拟地让伽利略使用现代的误差统计学,并设想他能够将低概率赋予未来不利于他的实验)。从现代的观点看,人们能够明白,即使在未来某个场合伽利略在海平面上干得很好,他之依赖加速度值会使他失望。正如伽利略所做的那样,假定下落趋势是重物的固有性质,这种性质只是由于它们是物质客体才拥有的,在这种语境中显然海拔高度是不相干的,并且因此伽利略的样本具有代表性。关于什么算是同一类型实验的判断要在理论背景上作出。
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