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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。...
  科学史上有两个重要的历史事件已被用来试图怀疑反实在论。第一个是哥白尼革命。正如我们已经看到的,哥白尼及其追随者面临的问题是维护他们地球运动的断言。对这些问题的一个回应是对理论采取反实在论立场,不按字面意义把它看作是描述真实的运动,而只要求它与天文学观测相容。这种观点的明确表达是由奥西安德在他为哥白尼的主要著作《天体运行论》所写的序言中提出的。他写道,
  …一个天文学家的义务是通过仔细的和熟练的观测撰写天体运动史。然后,他在转向这些运动的原因或对这些原因提出假说时,由于他不可能以任何方式获得这些真实的原因,必须进行构思和设计被假定的假说,使他能够根据几何学原理对过去和未来的这些运动进行正确的计算。本书作者[哥白尼]卓越地完成了这些义务。由于假说不一定是真的,甚至不是可几的,如果它们提供了与观测一致的计算方法,单凭这一点也就足矣。(Rosen, 1962, p. 125)
  由于采取这一立场,奥西安德以及具有类似想法的天文学家就无须面对哥白尼理论提出的困难,尤其是地动论引起的那些困难。然而,像哥白尼和伽利略一样的实在论者被迫面对这些困难,并努力消除它们。由于采取这一立场,伽利略在力学中作出了重大进展。实在论者由此取得的教训是,反实在论是没有成效的,因为反实在论者掩盖了从实在论视角来看要求解决的困难问题。
  反实在论者可以回应说,这个例子是对反实在论立场的歪曲。反实在论者对理论的要求是坚持理论应该是普遍的和统一的,使它们能覆盖范围广泛的现象。从这个观点来看,反实在论者必须设法将天文学和力学置于一个理论框架内,这正好与实在论者一样去解决哥白尼理论引起的力学问题。在这方面,令人啼笑皆非的是,一位杰出的反实在论者,比埃尔·迪昂(Duhem, 1969)在他的书《拯救现象》中选择哥白尼革命的例子来支持他的论据!
  经常被援引的第二个历史事件是20世纪初原子理论的证明。在19世纪最后几十年,迪昂及其他著名的反实在论者,例如恩斯特·马赫和威廉·奥斯瓦尔德,拒绝将原子理论按字面意义看待它。他们的观点是,不可观察的原子在科学中没有位置,即使有位置也应该将它仅仅作为有用的虚构加以对待。1910年原子理论令绝大多数科学家(包括马赫和奥斯瓦尔德,但不包括迪昂)满意地得到了证明,实在论者认为这表明反实在论的虚假和贫乏。但反实在论者再一次作出了回应。他们要求,唯有得到观察和实验确认的那部分科学才应该有真假问题。然而,他们承认,随着科学进步,随着设计出更具探测能力的仪器和实验技术,可接受实验确认的断言范围也扩展了。因此,承认原子理论在19世纪没有得到证明,但在20世纪得到证明,对反实在论者不成问题。例如,奥斯瓦尔德就明确表示过这一态度。
  在讨论了反实在论并显示它如何对某些标准的异议进行抗辩后,现在让我们看一看争论另一方面的境况。
  5科学实在论和猜想实在论
  我以陈述非常强的形式的实在论开始,有人称之为"科学实在论"。按照科学实在论,科学的目的是获得在所有层次,不仅是在观察层次,关于世界上存在什么以及它们如何运动的真的陈述。不但如此,它断言科学已经朝向这个目的进步,因为科学已经达到至少近似真的理论以及至少已经发现一些东西是存在的。例如,科学已经发现有电子和黑洞这些东西,并且虽然有关这些实体的较早的理论已经得到改进,那些较早的理论是近似真的,因为通过将它们作为目前理论的近似推导出来就能表明这一点。我们不可能知道我们目前的理论是否是真的,但它们要比先前的理论更真,当它们在未来被更为精确的理论代替时至少将保留近似的真理。科学实在论者认为这些断言本身就是科学的断言。人们声称,科学实在论是科学成功的最佳说明,正如根据世界来检验科学理论一样,也可根据根据科学史和当代科学来检验科学实在论。正是主张根据科学史来检验实在论,因而称这种形式的实在论为"科学的"。理查·波义德(Boyd, 1984)对我在这里概括的科学实在论提供了清晰的陈述。
  对于这种强的形式的实在论来说,一个关键问题来自科学史,而历史揭示科学是可错的和可修正的。光学的历史提供了最有说服力的例子。光学在从牛顿微粒说进展到现代时曾经历根本的变化。按照牛顿的意见,光由物质微粒束组成。代替它的菲涅耳理论将光解释为一种贯穿在渗透一切的弹性以太内的波。麦克斯韦的光的电磁论重新解释这些波是涨落的电磁场,尽管保留了这些场是一种以太的状态。20世纪初,以太被排除了,留下其本身作为实体的场。不久人们必须引入光子来补充光的波性质的粒子方面。我认为实在论者和反实在论者都同样认为从头到尾这个理论系列是在进步。但这种进步如何能与科学实在论的严格要求相调和呢?当理论的急剧变革显而易见时,如何能将这个理论系列解释为朝向越来越接近对世界中存在什么的表征呢?首先,光用粒子来表征,然后是在弹性以太的波,然后是涨落的场自身,然后是光子。
  大家承认,有一些其他的例子似乎更好地适合实在论的图景。电子的历史就是贴切的一例。当在19世纪末以阴极射线初次发现电子时,将它简单地解释为一种具有很小质量和电荷的微粒。玻尔认为需要用他早期形式的原子量子理论来修改这个图景,在他的这种理论中电子围绕处于中心的带正电的核旋转,但没有像对旋转的带电粒子预期的那样发生放射。现在电子被认为量子力学实体,具有半自旋,在适当条件下能像波一样运动,并服从费米-狄拉克统计学,而不是经典统计学。可合理地设想,在这个历史过程中被指称和进行实验的是同样的电子,但我们不断地改进和校正我们对电子的知识,以致可合理地认为关于电子的理论系列是在接近真理。伊恩·海金(Hacking, 1983)曾指明了从这种观点如何能够加强实在论立场的途径。他论证说,反实在论者不适当地过分强调能够观察什么和不能够观察什么,而没有充分注意在科学中实际上能够操纵作什么。他论证说,能够表明科学中的实体是实在的,一旦在实践中能够以受控方式操纵它们,并利用它们在其他某种东西中引起效应。可以产生正电子束,将它们瞄准靶,以受控方式引起效应,尽管不能直接观察到它们,怎能说它们不是实在的?海金说,如果你能喷射它们,那么它们就是实在的(p.23)。如果采纳这个判定什么是实在的标准,那么也许我的关于光的微粒和以太的例子不一定反对实在论,因为从来没有在实践上操纵过那些实体,因而从来没有确定它们是实在的。
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