科學是什麼？
本書從形上學的取向來提出答案。
作者將「科學是什麼」理解為一個存有學上的問題，即從天性的「是」和同一性的「是」來分析「是」這個概念的意義。又從具主體性意味的「科學的目的」來提出回答，論證「科學的根本且首要的目的」是「科學探索」，而不是許多科學哲學家主張的「科學說明」，並進一步把「科學探索」定徵為「探索實在世界種種存有的對象」。所謂的「存有對象」是各種存有範疇，包括物項／實體（又分成個體和種類）、活動／互動／交互作用、關係、特徵／狀態、內在性質／性能／功能、空間、時間、系統、機制、結構、事件和規律，作者透過大量實例論證，科學確實而且應該探索這些存有範疇。
本書所提出的超越現象的科學形上學理論，是對應當代科技社會中的科學而建立起來的，這十分配合我們今天的科學，也提供我們一幅通用的科學形象。
自序
第一章 導論：探索世界、反思科學
壹、我們要往哪裡走？
貳、一幅科學與世界的通用形象
參、從形上學之路走向「科學是什麼」
肆、什麼是形上學？
伍、這趟旅程的風光：本書的內容
第二章 科學是什麼？或者，怎樣才算是科學？
壹、科學是什麼？從單一本性到家族相似
貳、科學的原型是什麼？或者，如何使用「科學」這個詞？
參、科學性的歷史判準：一個回答「科學是什麼」的假說
肆、從行為分類界定科學：科學與技術／科技的區分
第三章 科學的目的應該是什麼？科學探索
壹、有科學的目的嗎？或者，科學的目的應該是什麼？
貳、什麼是科學探索？
參、為什麼科學探索應該比說明更優先？
肆、表達科學目標對象的語言和概念
第四章 科學探索的對象是什麼？（一）元素存有範疇
壹、實在世界如何展現？世界觀的演變
貳、實在世界的構成：存有範疇
參、元素範疇一：物項、個體、種類
肆、元素範疇二：活動／互動／交互作用
伍、元素範疇三：關係
陸、元素範疇四：特徵／狀態
柒、元素範疇五：內在性質／性能／功能
捌、元素範疇六：空間與時間
玖、存有範疇的語言表達
第五章 科學探索的對象是什麼？（二）複合存有範疇
壹、複合範疇一：系統
貳、複合範疇二：機制
參、複合範疇三：結構
肆、複合範疇四：事件、規律與其他範疇的相關性
第六章 結論：在科技社會中的科學探索
附錄一 subject和object的多重意義
附錄二 占星學的巫術性與科學性
附錄三 論日常生活中的真相與事實
附錄四 分析形上學對於「性質」（property）的分析
徵引文獻
索引
第一章 導論：探索世界、反思科學
壹、我們要往哪裡走？
貳、一幅科學與世界的通用形象
參、從形上學之路走向「科學是什麼」
肆、什麼是形上學？
伍、這趟旅程的風光：本書的內容
第二章 科學是什麼？或者，怎樣才算是科學？
壹、科學是什麼？從單一本性到家族相似
貳、科學的原型是什麼？或者，如何使用「科學」這個詞？
參、科學性的歷史判準：一個回答「科學是什麼」的假說
肆、從行為分類界定科學：科學與技術／科技的區分
第三章 科學的目的應該是什麼？科學探索
壹、有科學的目的嗎？或者，科學的目的應該是什麼？
貳、什麼是科學探索？
參、為什麼科學探索應該比說明更優先？
肆、表達科學目標對象的語言和概念
第四章 科學探索的對象是什麼？（一）元素存有範疇
壹、實在世界如何展現？世界觀的演變
貳、實在世界的構成：存有範疇
參、元素範疇一：物項、個體、種類
肆、元素範疇二：活動／互動／交互作用
伍、元素範疇三：關係
陸、元素範疇四：特徵／狀態
柒、元素範疇五：內在性質／性能／功能
捌、元素範疇六：空間與時間
玖、存有範疇的語言表達
第五章 科學探索的對象是什麼？（二）複合存有範疇
壹、複合範疇一：系統
貳、複合範疇二：機制
參、複合範疇三：結構
肆、複合範疇四：事件、規律與其他範疇的相關性
第六章 結論：在科技社會中的科學探索
附錄一 subject和object的多重意義
附錄二 占星學的巫術性與科學性
附錄三 論日常生活中的真相與事實
附錄四 分析形上學對於「性質」（property）的分析
徵引文獻
索引
自序
《科學作為探索：超越現象的科學形上學》裡的觀念都已在我的各種著作中醞釀許久，然而它是一本全新創作的哲學論著，每一章內容沒有事先以論文的形式在期刊發表過，因此也不是採取典型論文的書寫形式（從檢討既有的問題和觀點出發，再批判並據以建立自己的論點）。本書直接針對科哲的核心大問題「科學是什麼」，採取形上學的觀點或視角，並從這個視角投射出一個理論架構，再賦予這個骨架血肉，搭建成實質的建築——具有實質內涵的科學形上學理論，並提供一個獨特觀點下的通用的科學形象（general image of science）。
在我看來，科學哲學的核心任務是提供一個通用的科學形象。我所仰望並效法的「典範」是波柏（Karl Popper 1959）《科學發現的邏輯》（The Logic of Scientific Discovery）、納格爾（Ernest Nagel 1961）《科學的結構》（The Structure of Science: Problems in the Logic of Scientific Explanation）、孔恩（Thomas Kuhn 1970）《科學革命的結構》（The Structure of Scientific Revolutions）、費耶阿本（Paul Feyerabend 1975）《反對方法》（Against Methods）、范弗拉森（Bas van Fraassen 1980）《科學形象》（The Scientific Image）、哈金（Ian Hacking 1983）《表徵與干預》（Representing and Intervening）、吉爾瑞（Ronald Giere 1988）《說明科學》（Explaining Science: A Cognitive Approach）、蘭吉諾（Helen Longino 1990）《科學作為社會知識》（Science as Social Knowledge: Values and Objectivity in Scientific Inquiry）等等具深度又易讀的經典著作，它們也都提供了一幅觀點獨特但又能回答「科學是什麼」的通用科學形象。
然而，當代科學已經發展得太龐大了，擁有大量的學門領域（如物理學、化學、生物學、心理科學、社會科學等等），以及學門領域之下的分科學科，它們分別探討不同種類的對象，限制自己在一定的範圍內，鎖定相對小的問題，使用多種多樣的科學方法，並提出十分細緻的說明和發展出操控對象的能力。面對這麼龐雜的科學，生活在當代的我們如何提煉出一幅通用的科學形象呢？這是十分艱困的任務，因此當代大多數科學哲學家鎖定一個特別的議題深入研究，希望能提出一個局部的卻透徹的理論以理解科學的某學科（如物理學或生物學）甚至某理論（如演化論或量子力學），但這樣的理論不是通用的形象。
儘管任務艱困，有雄心的科學哲學家始終想嘗試為科學提供一幅通用形象。雖說是通用形象，但它與局部形象一樣都必定出自獨特的觀點和視角。這裡的「觀點」和「視角」與繪圖常用的「透視法」（perspective）概念是相同的。畫家使用透視法從某個獨特的視角出發去觀看一個事物如一棟巍峨巨構，而且盡可能把所有看得到的梁柱搭配布置都描繪出來。儘管如此，出於單一視角的透視法總會有看不到的地方，因為被觀看與被描繪的對象是立體複雜的，而且總與觀看者有一定的距離，因此被描繪出的建築形象不可避免地只是它的一個側面。我們當然可以變更觀點、視角和距離，以便看到該建物的不同側面和細部，但這會產生角度轉變後逸出視線的部分，原先視角看得到的細節在新視角之下隱沒了。多元視角幫助我們更全面地觀照與描繪被觀看對象的各個側面，代價卻是需要繪出更多更多的圖像並加以整合。固然我們可以整合既有的觀點，但也可以探索新的視角——這是一種哲學探索。
不像科學家置身於科學內部，科學哲學家從外部觀看與研究科學活動，他們的立場和位置就像是使用透視法描繪一個立體建築的繪師，從外在觀點和視角來觀看他的對象。科學哲學家不可避免地要採取一個獨特的觀點，把他從這個觀點之下盡可能看到或推論出的東西展現出來，以便提供一幅獨特的通用科學形象。因此，過去的科學哲學家從邏輯、科學方法、科學史、理論與實驗、認知科學、價值、科學實作等等獨特觀點切入，都為科學提供了十分獨特但卻又互補的科學形象。然而，科學哲學家的工作不只是觀看，他們對科學的多數主張或立論是推論出來的，源自他們採取的觀點。不同的觀點就會推出不同、甚至不相容的主張和立論。這也是為什麼過去的科學哲學理論經常互不相容、互相批判、互相對立。然而，這並不是壞事。科學過於龐大，觀照的視角太多，沒有人能提供所有觀點和視角的全圖，獨特的觀點也可能導出錯誤延伸。
科學哲學採用的路向或進路（approach）也就是一種觀點或視角。從二十世紀到二十一世紀，科學哲學少有從形上學的路向或視角去探討「科學是什麼」的著作，因為科學哲學傳統一直相信「方法」是科學之所以為科學的關鍵——這個欠缺成為本書的動機之一。我希望彌補這個欠缺，寫出一本能夠從形上學的視角全面檢視科學，並從獨特觀點為科學提供通用形象的著作，而不只是討論某一特定局部或議題。可以這麼說，我在本書發展了一套科學形上學的理論。
由於形上學的路向，我在本書也大膽與傳統形上學、當代分析形上學、時空哲學、心智（靈）哲學等對話，這些主題都屬於形上學。雖然我盡可能地討論了一些我認為重要的文獻，我卻從未寫過上述各領域的專業論文。如果各領域的專家感到我的討論過度簡化，我在此尋求諒解（excuse me）：因為我從一個完全不同的形上學存有範疇架構——可稱為科學形上學或科學存有論——去討論存有、範疇、時空、心智等概念，並使用科學哲學的概念與實際的科學實例。我使用的概念和實例與主流的討論有很大的差異，因此過度進入既有的討論架構內，與主流的概念互相爭辯，會使得本書的可讀性大幅降低。為了顧及嚴謹與精確，我在腳註中引用並交代傳統的哲學觀點，使讀者可以進行比較。在這樣的構思之下，本書的寫作形式是正文論述我的觀點和概念，腳註引用並討論相關的文獻和其他哲學家的觀點。我希望透過這樣的安排，能夠激勵形上學哲學家們正視科學哲學揭露的世界觀。
最後，我想對一些幫助本書完成的朋友表達謝意。首先感謝三位匿名審查人的審查意見和提問，他們注意到本書初稿有一些論述過於簡略、概念解釋不夠清晰、文獻交代有所不足的地方，他們的提問督促我補充了許多先前未曾寫入的內容，使得本書更為完善、更令人滿意。其次感謝多年來在科學哲學上互相對話、一起奮鬥的夥伴們如楊倍昌、蔡孟利、趙相科、嚴如玉、嚴偉哲、葉筱凡、區曣中、李國揚、王一奇、侯維之、蔡政宏等人，他們或讀過本書初稿並提供有價值的回饋，或者在其他議題上互相討論、互相激勵，或者協助我參與國際會議或對推動科哲有所付出，種種或大或小的行動都對本書的誕生有所貢獻。再來，我感謝投入寫作《華文哲學百科》的詞條作者和編者們，你們的付出，為本書這種創作的現身鋪平了道路，使得本書與其他哲學次領域的對話更為便利，更能直接針對核心概念與議題發言，而不必花費大量篇幅到相關文獻背景上。本書大約從2021年開始寫作，其間我的學生和助理們，有陳立昇、曾雅榮、洪松、宋文心、許銘軒、李宗軒等人，幫忙打字，協助我聽演講、參與會議和與其他學者溝通對話，我也衷心感謝他們的協助。本書是國科會專書寫作計畫「撒向世界的概念之網：科學如何探索真實」（NSTC111-2410-H-194-060-MY2）的成果，在此也感謝國科會的補助。最後感謝臺大出版中心的郭千綾編輯的用心和付出，才能讓本書以高品質順利出版，其他沒有提到但一路走來曾幫助過我的朋友們，我也在此一併表達感謝之意。
第一章 導論：探索世界、反思科學（摘錄）
壹、我們要往哪裡走？
2021年5月中旬，嘉義的正午氣溫已來到攝氏38度。窗外樹梢嫩綠的葉子，在熾亮的陽光下閃耀著金黃色澤。中正大學偌大校園不見人影，彷彿已屆酷暑時分，空氣中有一股膠著的氣息。此時台灣正面臨COVID-19肆虐全球近一年半以來最大的危機，台北市與新北市爆發了多起社區群聚感染。
COVID-19（coronavirus disease 2019）是2019年冠狀病毒嚴重特殊傳染性肺炎的縮寫（俗稱「武漢肺炎」，因其最初源自中國武漢，而後蔓延全球）。就在我寫作本段此刻（2021年5月間），這場大瘟疫已經造成全球1億6千2百多萬人受到感染，336萬人死亡。台灣由於防疫成功，一直是濁世間的一片淨土，當時卻也面對防疫以來的最大危機。幸而安然渡過，但是台灣已有很多人命（尤其長者）被這個疾病奪走。這場大瘟疫的威脅終於在2023年間逐漸減弱，之後餘波蕩漾。導致COVID-19的病毒是「嚴重急性呼吸道症候群冠狀病毒二型」（SARS-COV-2），在三年間不斷地變異，它的最新變種仍然會造成呼吸道感染，嚴重可能導致肺炎。
究竟COVID-19是怎麼發生的？冠狀病毒二型又是怎麼出現的？許多假設被提出來。聯合國世界衛生組織官方觀點主張它是自然發生的，是由寄宿在蝙蝠身上的冠狀病毒演化而來的，然而卻找不到蝙蝠身上的原始病毒株與感染人類的變種病毒株之間的演化路徑，這使得不少科學家懷疑它是基因改造病毒，從實驗室中洩漏出來。但由於調查此事涉及中國官方的政治立場和態度，使得究竟哪一個假說較可能為真？一直沒有定論。
在瘟疫的威脅之下，台灣同時面對五十年難得一見的大旱，許多水庫儲水率下降到10%以下。2021年5月間的高溫非比尋常。就我記憶所及，這些年來冬天與夏天的氣溫似乎越來越高。很多年以前，科學家就告訴我們，這是全球暖化的現象。全球暖化是地球大氣和海洋的溫室效應而造成的結果，地球的溫室效應又是起於人類的經濟活動（如燃燒化石燃料和農牧）。人類把大量的溫室氣體—主要是二氧化碳和甲烷—排放到大氣中，增加這些氣體在大氣中占有的比例，使得地球表面的溫度升高。簡言之，人類的經濟活動是造成全球暖化的主因。
全球暖化可能產生許多附帶效應，例如兩極冰棚融解使全球海平面上升淹沒低窪地區，也可能導致不同區域的氣候往極端化發展，例如在地球表面各地的降雨更加不平均，有時無雨而長期乾旱、有時短暫豪雨導致洪澇。氣候變遷甚至有可能造成區域生態分布變動，使得微生物更加活躍。然而，「全球暖化是人為造成的」這個假設為真嗎？我們憑什麼接受它？只因為科學家的研究告訴我們如此，我們就該接受嗎？也有不同的科學家告訴我們其他不同的假設：現在的全球暖化不過是地球氣候周期的一部分，例如第十到第十四世紀的中世紀曾有一段溫暖時期，緊接著地球在十四世紀到十九世紀進入小冰河期，或許十九世紀下半葉以來地球回到溫暖期？而這樣的氣候周期變化與太陽活動周期似乎吻合，自1950年以來是太陽活動的極大期，也許全球暖化的最終原因是太陽的影響？
面對這類推論與爭議，我們不免要問：哪個假設是真的？或者，我們應該相信哪個假設，並據以決定我們如何管制人類未來的活動？即使我們相信科學能傳達真相、告訴我們關於世界的實況、並準確預測未來的變化，我們仍然想問：為什麼科學能做到這些？科學又要作出什麼樣的研究，才能做到這些？顯然，科學必須研究實際存在的對象，才能揭開真相。那麼，科學研究的實際對象例如病毒、疾病和大氣又是什麼？科學如何能有效地應付它們？回答這些問題就是科學哲學（philosophy of science）的任務。問這些以及其他相關於科學的各種問題就是科學哲學的問題。
本書的目的在於總結我近三十年來研究科學哲學的成果，提出一個系統性的科學哲學理論，並且學習我所心儀的科普著作和科哲經典的書寫方式，希望寫出一本盡可能讓人人都能讀懂、也能讀得下去、而且略有文采的學術性專書，I try to do my best。我希望以清楚淺白的文字，以當代人們都具備的基礎科學知識為實例，從一個獨特的形上學路向（a metaphysical approach）來回答「科學是什麼」這個科學哲學的核心問題。後文會詳細說明這個獨特的形上學取向，本節先從問題的特性來作簡短的說明。
如何從形上學的路向來回答「科學是什麼」？這是說，本書把「科學是什麼」理解成一個存有學的問題（ontological problem），而且從「是」（being）這個概念的多重意義來回答「科學是什麼」。第二章〈科學是什麼？或者，怎樣才算是科學？〉從本性和天性（nature）的「是」來探討「科學是什麼」。A因為具某天性而是科學，如此不具某天性的B就不是科學，因此，「天性的是」具有分類的意涵。然而「科學是什麼」也面對同一性（identity）問題：科學不斷地經歷變動使得過去的科學和現在的科學有極大的不同，為什麼這些不同的學問都可以稱作「科學」？或者說，為什麼過去的A和現在的C都「是」科學？為了一併照應「科學是什麼」這兩個面向，第二章提出一組可以判定歷史上的種種學科「是不是科學」的歷史判準，同時解決天性和變動的問題。
第三章〈科學的目的應該是什麼？科學探索〉是從「科學是具目的性的行為」這個前提來回答「科學是什麼」，是一個規範性的「是」的問題，因為科學是人類具特定目的的行為，人類應該作達到此特定目的的行為才是在做科學。因此回答「科學的特定目的是什麼」可以回答「科學（應該）是什麼」。這裡的「應該」代表「最重要的」、「最值得重視的」、「優先關注的」，我以「首要目的」（the primary end）一詞來總括。本章論證「科學的首要目的」是「科學探索」（scientific exploration），而不是許多科學哲學家主張的「科學說明」（scientific explanation）。「科學探索」則進一步定徵（characterize）為「探索實在世界的種種存有對象」。
所謂的「存有對象」是各種存有範疇（ontic categories），是第四和第五章的內容。也就是說，第四和第五章以問「科學探索的對象是什麼」來回答「科學是什麼」，因此第四和第五章詳細分析科學探索的種種存有對象。它們是第三章的延伸，「科學探索的對象」是科學目的裡的一部分，而這些對象是「實在世界的種種存有對象」。其中所謂的「種種」可初步分成「元素存有範疇」（elementary ontic categories）和「複合存有範疇」（composite ontic categories）兩大類，每類之下有實質的存有範疇（詳見後面章節）。這兩章的內容也讓本書具有科學形上學（metaphysics of science）的內涵。
在論述每章的內容時，我不打算以國內外既有的文獻為起點，也不深入討論現成的觀念和學說（但會提到一些主張）。本書是建構性的，希望建構一個獨特的科學形上學理論，並提萃出一個通用的科學形象（general image of science）。因此從分析問題的關鍵概念和具體的科學實例出發，在沒有引用任何既有的科學哲學理論的情況下，發展本書的觀念。我希望讓不具科學哲學相關背景知識的讀者，都可以看懂本書的論述，參與本書的討論，並獲得一些啟發。為了達到這個目標，首先讓我簡述本書提出的科學哲學理論，提供一個初步的圖像，希望讀者抱持一探究竟的心境與我一同航向這充滿樂趣的形上學旅程。
貳、一幅科學與世界的通用形象
想像如下一幅畫面。
在茫茫無際的大海上，有一艘一艘漁船，它們或孤獨或成群結隊，將漁網拋向大海，企圖撈捕海洋中各形各色的魚種。有些漁船和船上的漁夫可能有特定目標，想撈起特定魚種，他們憑著過去的經驗，將漁船開抵特定的海域，或投擲魚叉主動出擊，或拋漁網入大海守株待兔，或者使用魚餌誘捕，希望能捕捉到心目中的特定魚種，他們也會根據目標和經驗來製造各形各色更有效率的捕魚工具。他們的嘗試常常不能成功，有很多失敗與失望的經驗，但是他們可以根據那些經驗改良工具，例如磨銳魚叉、改變魚餌或者調整漁網的網結和網孔等等，然後重新進行新的撈捕。
科學的運作非常類似這幅畫面呈現的圖像。世界就像大海，真實的事物、事件與事實如同躲藏在海平面下的各色魚種，無法一眼看穿：它們是什麼、它們在哪裡、我用的工具能順利捕捉到它們嗎？在沒有實際去捕魚之前，無法回答這些問題。科學的工具或手段（means）如理論假設、觀察和實驗，就像是捕魚工具裡的魚網、魚叉和魚餌。使用這一套比喻性的語言，我們可以把科學理論假設視為一種「概念之網」（a web of concepts）或「概念網絡」（conceptual network），各種科學工具則像是一種「探索性的魚叉」（exploratory harpoon），而科學實驗則像是魚餌。這幅捕魚的形象，就是我想在本書提供的一幅科學畫像，它隱喻一套科學哲學理論。
科學哲學已經有一百多年的歷史，它是二十世紀以來最活躍的哲學分支之一，有許許多多理論被提出來。科學哲學的核心目的是描繪科學整體並提供最能掌握種種多樣科學的真實形象，正如科學的核心目的是描繪這世界的真實面目一般；然而，科學哲學不只是為了理解科學，它自己也想掌握這世界，只是它重視科學的成果，而且相信我們想掌握這世界的真實面貌，必須透過科學並反思科學的成果來達成。