過時的科學觀:邏輯經驗論的科學哲學(摘錄)
科學哲學的研究對象
科學以自然及人文社會現象為研究對象,而科學哲學則企圖對科學本身加以研究。科學可從許多不同的層面加以瞭解。科學和宗教、藝術、政治、經濟一樣都是人類文化的各種項目;因此,可以把科學當作文化中的一個項目來瞭解,研究它如何受文化背景的影響,在整個文化中占何種地位、扮演何種角色。從另一方面來看,科學是科學家從事科學活動的產品;因此,我們也可探究科學活動的心路歷程。此外,科學又可以看做是一套結構嚴密的理論系統;因此,亦可探討科學理論的內部結構,以及科學理論的取捨標準。這一類以科學本身為對象的研究,都屬於廣義的科學哲學的領域。當然這類研究必須借助於社會學、心理學、邏輯、及科學史等相關學科。
一般都承認,比起人類文化的其他項目,科學有較明顯而快速的進展。不論我們對科學抱持何種態度,近三、四百年來科學突飛猛進的事實是很難加以否認的。科學哲學既然以科學本身為其探討的對象,自然會企圖說明科學這種優越性的因素何在?邏輯經驗論者和一般科學家及社會大眾一樣,都認為科學的客觀性乃是重要的因素之一。邏輯經驗論的科學哲學主要在說明此種客觀性的來源與基礎。它詳細分析科學理論的結構以及科學理論的取捨標準,並透過這些分析來顯示科學的客觀性。本文的目的是要簡略的介紹邏輯經驗論的科學哲學中的重要內容,並討論這些內容與科學客觀性之間的關係。
邏輯經驗論在本世紀上半葉統領歐美科學哲學界,幾達半世紀之久。但近三十幾年來,它的基本觀點與主要學說一再遭受嚴厲的批評,目前已不復有當年的威風。本文標題「過時」兩字是事實的描述,而不表示筆者對該學派的評價。但所描述的事實也只限於科學哲學界,並不表示一般科學界或社會大眾已放棄類似此派的科學觀。
科學說明的模型及其切當條件
科學的主要目的之一是要建構理論來說明已知的事實,並推測未知的事實。所謂「科學說明」(scientific explanation)乃是敘述某一事件或現象(以下簡稱「事象」)之所以發生的原因。例如:我們都知道有日蝕、海嘯、通貨膨脹等事象,但未必知道它們何以會發生,於是就必須有人告訴我們為什麼會發生這些事象,這就是科學說明。簡言之,科學說明乃是對「為什麼會發生某一事象?」所做的回答。這裡所謂「事象」包括個別事象及一般事象兩種。所謂「個別事象」是指發生於某一特定時空的某一特定事象。例如:1968年7月20日在美國阿拉斯加所看到的日蝕,以及1986年11月15日清晨5點20分發生在臺灣地區的地震,都是個別事象。所謂「一般事象」是泛指任意時空所發生的某一類事象。例如:泛指一般日蝕或地震,而不特指某一次日蝕或地震,即為一般事象。現在,我們所要討論的問題是:依照邏輯經驗論者的看法,在科學上如何才算正確的回答「為什麼會發生某一事象」?換言之,切當的科學說明必須具備何種模型?滿足那些條件?
根據他們的分類,科學說明有兩種模型:演繹說明與歸納說明。現分述如下:
(一)演繹說明:
讓我們先來考察這類科學說明的實例,然後根據這個例子,分析它的模型,以及它必須滿足的條件。
假定有一個小孩把玩具丟入水池中,意外發現玩具竟然浮出水面。他想:這麼重的東西應該沉入水中才對,怎麼會浮起呢?為了解答他的疑問,我們可做如下的說明。物體在液體中的浮沉,不能僅憑它的重量來斷定,而應該比較它與同體積液體的重量。若它的重量大於同體積液之重量,就會沉入液體之中;反之,若重量小於同體積液體之重量,則會浮出液面;若兩者重量相等,則物體可停留於液體中的任何地方,不沉不浮。小孩丟入水中的玩具,因體積大,故重量不輕;但比起同體積水的重量,仍較輕,故會浮出水面。
小孩若不滿意上面的說明,而要求更詳細的說明,則須用到阿基米德浮力原理:物體在液體中所受之浮力等於該物體在液體中所排開之液體之重量。
細心考察上面的例子就會發現:當我們對某一事象做科學說明時,必須利用普遍定律(general laws)。在上面的例子中,我們至少利用到下面的普遍定律:
任何物體放入任何液體之中,若物體之重量小於同體積液體之重量,則物體會浮出液面。
這個定律因為泛指一切物體及液體,而沒有指定某一特定物,也沒有指定某一特定水池中的水,故稱為「普遍定律」。
但單靠普遍定律並不能說明事象。在上面的例子中,只用所列出的普遍定律,並不能說明玩具何以會浮出。要說明這個事象,必須具備若干條件。
這些條件是:
(A)玩具丟入池中;
(B)池中的液體是水;
(C)玩具的重量較同體積水的重量為輕(亦即玩具對水的比重小於一)。
這些條件若不具備,則儘管上述普遍定律成立,也不會發生玩具浮出的事象。例如:假如條件(A)不具備,則玩具可能還在那孩子手裡,不會浮在池面上。假如條件(B)不具備(比如說:池中沒有任何液體;或池中的液體不是水,而是較該玩具比重為小的液體),則玩具也不會浮出液面。又假如條件(C)不具備,則玩具將沉入水中,不會浮出。上面所說的這些條件,都必須在事象發生之前即已具備,至遲也必須在事象發生之時同時具備;否則該事象即不一定會發生。因此,這些條件叫做「先行條件」(antecedent conditions或initial conditions)。
從上面的例子,又可看出:我們要說明的事象可由所列出的普遍定律及先行條件推論出來。列出普遍定律及先行條件來說明某一事象之所以發生的原由,意即:以這些普遍定律及先行條件為前提,導出「該事象會發生」的結論。為了敘述方便起見,我們以L1, L2, …… Ln表示普遍定律,以C1, C2, ……Cm表示先行條件,以E表示描述某一事象的語句。如果以L1, L2, …… Ln及C1, C2, …… Cm為前提,可以推出結論E,則我們只要將這些前提及推論過程列出,就算回答了「該事象何以會發生」的問題。換句話說,在科學上,問「某一事象為什麼會發生」意思是要我們回答:根據那些普遍定律及先行條件,經過如何的推論程序,可以得到「該事象會發生」的結論。因此,當我們要對某一事象之所以發生做科學說明時,須要列出下列三項:
(一)普遍定律L1, L2, …… Ln;
(二)先行條件C1, C2, …… Cm;
(三)以 L1, L2, …… Ln; C1, C2, …… Cm為前提,以E為結論的推論過程。
從以上的分析可知,一個切當的科學說明必須具備下列三個條件。這些條件叫做「科學說明的切當條件」。
條件一:以普遍定律及先行條件為前提,必須能推出結論E。由前提到結論的推論必須是正確的。如果推論是錯誤的,換言之,由前提推不出結論,則這些普遍定律與先行條件不能用來說明E所描述的事象何以會發生。舉例言之,假定為了說明1980年11月下旬在義大利發生的地震,有人竟然列出一些經濟學定律以及1979年以來國際上發生的一連串政治事件(例如:蘇聯入侵阿富汗、伊朗扣留美國大使館人員、伊朗與伊拉克交戰等)來說明,則顯然是不切當的。它之所以不切當,不是因為所列出的經濟學定律錯誤,也不是因為所列舉的那些國際政治事件不真實,而是因為它們與義大利發生的地震不相干。以它們為前提,推不出義大利會發生地震的結論。
條件二:必須列出普遍定律。科學說明的目的是要尋求事象之所以發生的原因;而尋求原因必須涉及普遍定律。以上面所舉玩具浮出池水面為例,依據阿基米德原理來斷定玩具上浮的原因是其比重小於水的比重。這個原因與結果之間的關係乃是其所依據之普遍定律的個例而已。
條件三:所列出的普遍定律與先行條件必須是真的。若有普遍定律或先行條件為假,則雖然推論正確,也不是切當的說明。例如:假定我們為玩具浮出水面做如下的說明:
普遍定律:凡重量在100公斤以下的物體都會浮出水面。
前提
先行條件:這個玩具的重量是15公斤。
結論:這個玩具會浮出水面。
這個說明中的普遍定律是假的,故為不切當的說明。儘管推論是正確的,先行條件是真的,我們不能說玩具浮出水面的原因是它只有15公斤。又例如:假定我們用阿基米德原理及玩具的比重小於水的比重來說明玩具為何浮出水面,而事實上該玩具的比重大於水的比重,它之所以未沉入水底是因為有一根細線把它懸住的緣故。這個說明因先行條件為假,故不切當。科學說明的模型可以示之如下:
L1, L2, …… Ln 普遍定律
邏輯前提C1, C2, …… Cm 先行條件
推論結論:E 待說明事象之描述
一個科學說明,只要符合這個模型,並具備上述三個切當條件,就是切當的科學說明。