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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。...
  撇开这类问题不谈,只要认为实验结果具有超越产生这些结果的特殊条件的重要意义,理论考虑就变得关键起来。迈约自己论证说,日蚀实验确认了爱因斯坦引力定律,这是显而易见的。正如迈约说明说明的,这包括表明这些结果与牛顿理论对现象的最佳估计是不相容的,也与其他可能想象的任何理论(例如奥利佛·洛奇之诉诸以太机制)不相容。一个接着一个,发现这些其他的理论都不行。迈约得到迪森和克罗梅林的允许,引用了他们在《自然》杂志上的一篇文章说:"我们似乎是因精疲力尽而将爱因斯坦定律作为唯一令人满意的说明。"我不想在这里对下列说法提出辩驳:这表明鉴于这些条件当时接受爱因斯坦引力理论是合情合理的。但论证的关键部分基于这样的假定:事实上没有其他可接受的理论。迈约不可能排除经过修改的牛顿理论、以太理论,以及尚未想到的其他理论能够说明日蚀实验结果的可能性。这就是为什么她明智地不将概率赋予这些假说。因此,她支持科学定律和理论的论证归结起来是断言:它们比其他可得的竞争者更好地经受住了严格的检验。迈约与波普尔派的唯一区别是,她具有说清楚什么算是严格检验的优点。理论考虑起着关键的作用。
  新实验主义者坚持认为实验家拥有强有力的技术可坚实而可靠地确立实验知识,这些知识可相对地独立于纯理论。这些断言如能站得住脚,那么就能抑制过度的可错论,维护被理解为可靠的实验知识成长的累积的科学进步观。然而,一旦让我在本节讨论的这类理论考虑起关键作用,那么必须承认相应程度的可错论。
  新实验主义并没有表明如何能够从科学中排除理论,有时是高层次理论。在这方面注意到这一点是重要的:在判定牛顿力学对宇宙飞行的可靠性时重要因素是,给定所预期的速度,根据相对论计算出的与它的偏差可以忽略不计。无疑,科学中"理论的生命"也是重要的。例如,在改进电子显微镜时使用的量子力学原理,甚或全部科学利用的能量守恒定律,都是比从特定的实验得出的概括多得多。它们在科学中有什么样的生命,这种生命与实验的关系又如何?
  一些新实验主义者似乎愿意在经过充分确定的实验知识为一方,与高层次的理论为另一方之间划一条线。(当黛博拉·迈约区分广义相对论为一方与更为局限的引力理论为另一方时,似乎在朝这个方向前进。)有些人将这一观点推到这个地步,认为唯有实验定律才能对世界的存在方式作出可检验的断言。高层次理论似乎起着某种组织或助发现的作用,而不是对世界的存在方式作出断言。这类考虑将我们引向最后两章要讨论的问题。
  附录:理论与实验的愉快会面
  许多人同意,一个理论经受住严格检验,就是一个好的理论。然而,科学中有许多种确认的案例并不那么容易适合这种描述,除非在表征检验的严格性时非常小心谨慎。我想到一些理论与观察之间匹配的案例,它们之间不匹配并不表明反对理论。最好用一些例子来显示这一想法。
  科学中一类常见的境况是,一个理论连同若干复杂的也许可疑的辅助假定作出一个新颖预见。当预见得到确认,认为理论获得重要的支持,这是合情合理的。一方面,如果预见没有得到确认,问题可能出在辅助假说上,也可能出在理论上。因此,也许出现这样的情况:检验预见并不构成对理论的严格检验。然而,当预见得到确认时,理论获得重要支持。奈尔·汤姆森 (Thompson, 1994及1998)详细地发展了这一点。下面是一个很好的例子。哥白尼理论预见金星应该像月球一样显示位相,倘若假定金星是不透明的,这些位相以特定的方式与它外观大小的变化相关联。从历史的观点看,我用斜体表达的断言(正如哥白尼和伽利略都非常明确地陈述过的那样)完全是一个悬而未决的问题。当伽利略利用他的望远镜观测金星的位相,发现其恰如哥白尼理论(连同金星是不透明的假定)所预见的那样,随地球、太阳和金星的相对位置以及随金星外观大小而变化时,认为这是对该理论(以及辅助假定)的证据,这是完全合理的。如果观察到金星的位相,这本来既可以归因于理论,也可以归因于辅助假定,因此在这个意义上这种做法并不构成对哥白尼体系的特别严格的检验。
  一个相关的也十分常见的境况是,在观察的意义很不清楚的凌乱境况下探求一个理论。在这里,将理论预见与观察作详细匹配有助于确认理论和对观察的解释,而匹配失败只是指明还要做更多的工作。有一个例子是使用电子显微镜观察晶体中的错位。1930年代中叶对固体的强度、展延性和可塑性的论述已经在理论上预见到在晶体固体内其他方面很规则的原子排列中的错位和不完整。如何晶体结构完全规则,那么晶格之间的力将会太强,不允许固体有已知的强度和柔韧性。在1950年代早期电子显微镜已经发展到这样的阶段,使一些人相信他们可以观察到晶格和错位,尽管电子/标本相互作用的理论还没有发展到足以用某种方式给出确定的预见。1956年吉姆· 曼特尔(1956)和彼特· 赫尔希等(1956)产生出电子显微镜映像,他们鉴定这些映像显示出了错位。他们为这些复杂映像的解释作辩护的方式非常类似新实验主义者强调的方法。例如,观察到使晶体弯曲等实践干预的效应符合映像确实是晶格的这一假定,而例如X射线和电子衍射等不同物理过程的效应则给出相互支持的结果。然而,除了我在这里提出的论点外,理论与观察之间的匹配在一定程度上有助于确认两者。例如曼特尔应用阿贝的显微镜理论于晶体的电子映像的形成,将在他的预见与所观察到的模式之间显著匹配看作确认他的理论,也确认将映像解释为晶格的映像。赫尔希观察到的错位恰如流行的错位理论所预见的,并认为这既确认了他的理论,也确认了他的映像代表错位这一事实。在这些案例中,在理论与观察之间的愉快匹配构成了对理论的重要支持。在另一方面,实验境况非常凌乱和难以理解,这就允许除了归因于受检理论外对失败可有很多说明。我认为可以预期我在这里描述的那种境况在实验科学中是经常发生的。
  黛博拉·迈约对严格性的表征能够适应这些例子。1 她将问如果理论是假的,这些确认是否本来就可能发生。在我的哥白尼例子以及晶格错位例子里,回答都是:它们非常不可能发生。因此,在每一个例子中,有关的理论都从理论预见与观察之间观察到的吻合得到重要的支持。迈约的严格性观念与科学实践是一致的。
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