知识论：科学是理性知识的典范吗？

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上一章谈到，我们对科学理论“实在性”的说明对比“反实在论者”来讲，确实是乏善可陈。这让我们对科学理论“实在性”的相信建立在一种缺乏“证成”的基础上，甚至可以说是基于“信仰”之上。而我们往往知道，“理性”和“信仰”往往是互斥的关系，在这种情况下，我们真的可以说“科学”是理性知识的典范吗？
但谈到科学精神，我们第一时间往往想到的难道不就是一种“理性精神”吗？我们知道，“科学”一词实际上是一个“舶来品”。真正将所谓“科学精神”在中国广泛传播的，是五四运动中，胡适先生提出的“赛先生”口号。胡适先生一生宣扬“科学精神”，提倡“大胆的假设，小心的求证”“有几分证据，说几分话”。这难道不是我们一般理解的“理性精神”吗？
我们一般不会要求文学作品的描写需要接受“实验”的检验吧？但是，对于科学理论，例如爱因斯坦的广义相对论，麦克斯韦的电磁理论，我们很少主张这些都无须接受“实验”的检验吧？
上述的说明，应该符合我们一般人对“科学”及其“理性”的认识吧，即“有几分证据，说几分话”，科学是讲究证据的。而所谓的理性，指的是在考虑是否支持某个主张时，以证据当作理由，并且只以相干证据当作理由来判断该主张是否可取或是互相竞争的主张之中何者最为可取。那么在一切知识当中，科学知识似乎就是这种理性展现的典型吧？
可是，根据我们以前讨论的内容，问题在于，科学真的是这种理性知识的典型吗？科学之作为讲究证据的理性知识，真的与其他不讲究证据的传说、神话、意识形态、迷信、伪科学等等判然有别吗？如何有别呢？也就是说，究竟何谓科学？科学与非科学的界限在哪？
在这个问题上，影响力最大的或许就是科学哲学家波普尔的“证伪主义”了。
在这个“划界问题”上，即“科学命题”与“非科学命题”之间的界限在哪里？波普尔认为，“可证伪性”就是这个界限，即一个假设只有在它有可能被某些可能的观察所驳倒的情况下才是科学的。让我们举一些例子来更好的理解，什么叫“命题”有可能被驳倒。例如以下的句子：
星期三从不下雨。（如果我们观测到有一个星期三下雨了，是不是就将这个命题驳倒了呢？）
所有物质受热膨胀。（只要我们观测到有一种物质受热没有出现膨胀的现象，是不是就驳倒了呢？）
沉重的物体，如砖块，在接近地球表面时，如果不受阻碍，会直接向下坠落。（只要我们让物体不受阻碍时抛向地面，没有向下坠落，是不是就驳倒了呢？）
当光线从平面镜反射时，入射角等于反射角。（我们把一束光线打向平面镜，测得入射角不等于反射角，是不是就驳倒了呢？）
相异的磁极互相吸引。（我们将相异的磁极放在一起，如果没有相互吸引，是不是就驳倒了呢？）
加在碱中的酸产生盐和水。（我们把酸加入碱中，如果没有产生盐和水，是不是就驳倒了呢？）
可以发现上述命题，我们完全都可以通过经验的检验“将其证伪”。那我们再观察下列命题：
不是下雨就是不下雨。（从逻辑上讲，若非P，那么非P当然永远正确，这和经验中下不下雨毫无关系）
欧几里德圆上的所有点与中心的距离相等。（欧几里得圆的定义就是离中心距离相等的点的集合，因此这就是一个从定义推理而出的分析命题。谓词没有任何新东西添加到主词上。无关乎经验如何，这个命题也是永远正确）
牧羊座的人今天的幸运颜色是粉红色。（如果一个穿着粉色的牧羊座的人是相信星座学的，那么一天中总会发生一些“幸运的事”或者“不幸的事”，这个人就会把“幸运的事”与“他穿着粉色”联系在一起，而忽略那些“不幸的事”，退一万步讲，即使他今天毫无“幸运的事”可言，那么他同样可以认为由于“他穿着粉丝”，导致没有“更坏的事”发生，他已经足够幸运。而一个不相信星座学的人，当然不会把粉色和生活的幸运与否联系在一起。也就是说，一个穿着粉色的牧羊座的人，无论今天发生怎样的事，都无法对这个命题证伪，而仅仅取决于这个人是否相信星座学）
可以发现，这三个命题，无论经验事实有怎样的变化，都无法影响它的“真值判断”，前两个是完全的“逻辑必然”，最后一个则是取决于一个主体的“主观信念”。这就是波普尔说的无法通过经验的检验“将其证伪”的命题。
波普尔认为，只有冒着出错之风险的假设才是科学性的假设，沒有冒任何出错之风险的假设不算科学假设。因此，他认为马克思的“历史唯物主义”就是一种“伪科学”，因为，只要历史按他说的发生“变革”它就可以宣称它预测对了，而一旦历史尚未按他说的发生“变革”它同样可以宣称所谓当下“生产力水平”尚未达到变革的标准。也就是说，无论历史经验发生什么，都无法对马克思的历史唯物主义“证伪”，这就是波普尔所说的“没有冒任何出错之风险”。当然，这都是波普尔对马克思“历史唯物主义”的误解。我们这里暂且不谈。
同样的，波普尔由此认为弗洛伊德的精神分析包括后来的阿德勒的个体心理学都是“伪科学”。弗洛伊德通过他的“力比多理论”能够对一切经验现实发生的事情都进行解释，而阿德勒也是如此，将一切经验现实发生的事情都用其“自卑与超越”的范畴加以解释，这就和“星座学”无论经验现实发生什么都能够自圆其说一样。因此，波普尔认为这些都是不承担出错风险的“伪科学”。
虽然科学有别于伪科学，但并非由于科学理论比起伪/非科学理论受到更多证据的支持。事实上，伪科学往往在解释上无往不利 (无论如何都解释得通)，所以支持它的证据也俯拾皆是。
对波普尔而言，confirmation is a myth—科学中所谓的测试，都是尝试以观察来证伪理论，而不是以观察来支持理论的成立。
观测测试能够显示理论为假，但无法显示理论为真，也无法显示理论很有可能为真。即使理论的成功预测或说明再怎么多，也丝毫沒有被观察证据给支持，一点也沒有。
波普尔由此宣称，归纳法不能肯认任何事物。沒有一個科学理论或是律则的根基会是证据，反之，科学遵循了「假设」与「证伪」的方法。科学家先提出大胆的假设，并且设计许多测试来证明其真假。而经过测试的、也可以做出成功预测的理论，却不代表它为真。波普尔称这样的理论为「佐证」 (corroborated)。佐证的理论不应该被接受为真或者是可能为真，然而，对我们来说，暂时接受它直到更好的理论出现才是理性的。最终，透过不断地以未被证伪的理论替换被证伪的理论，科学的进展才得以朝向真理。
何以波普尔认为再多的观察都无法支持理论的为真或很有可能为真呢？
波普尔与休谟一样都质疑归纳推论的可靠：一个理论过去在说明以及预测上的优异表现并不作为它将来在说明以及预测上也仍然会成功的保障。一个理论过去在说明以及预测上的优异表现并非是使得我们相信它将来在说明以及预测上也仍然会成功的好理由。
许多人都相信，透过证据的支持可以使科学理论更可能为真，但是波普尔反对这一点。从一副标准 52 张的扑克牌里抽到红心十的几率是多少呢？很明显的，答案是 1/52。有五十二种可能，每一张出现的几率都相等，但「这张牌是红心十」为真的可能性只会有一个。
现在考虑一个科学理论，像牛顿的万有引力理论一样，是普遍的。牛顿理论所适用的事物的数量大概是无限的。想象一下，我们通过编号1，2，3，…，n，…，来命名这些东西。
世界有无限多的可能，每一种可能性都是一样的。而实际上有以下的可能：我服从牛顿的理论，但其他人都不服从。除了1和2，其他人都不服从牛顿的理论。1，2，3服从牛顿的理论，但其他人都没有。………….所有物体（1，2，3，…，n，…）都服从牛顿理论。
因为这些可能性是无限的，而且每一个都有相同的概率，所以其中任何一个的概率都必须是0。但只有一个，最后一个，代表了如果牛顿的理论是真的世界将会是什么样子。所以牛顿理论为真的概率（以及任何其他普遍的推广）必须是0（根据微积分无穷小的理论）。
通过以上论证，波普尔说明了，观测证据永远也不可能证明科学理论为真。但是，波普尔虽然质疑归纳推论的可靠，但并不因此认为科学的进行便流于非理性。相反，无须归纳法，也能显示科学理论的测试于淘汰接受的过程是合乎理性的。
波普尔由此也提出了他所谓的“科学方法论”。他认为：
关于科学理论的发现与科学理论的证成：前者无逻辑可言，后者有逻辑可循。
(1) 大胆臆测(可证伪性愈高的假设愈好，冒愈大的出错风险的假设愈好)：说的愈多，预测得愈准确，应用范围愈广。
例1：“火星围绕太阳以椭圆运动。”与“所有行星都是围绕太阳的椭圆运动。”（很明显后者出错的风险更大，应用范围也越广）
例2：“行星围绕太阳以椭圆形式运动。”与“行星围绕太阳以闭合环运动。”（很明显前者出错的风险更大，预测的也更精确）
例3：开普勒的太阳系理论（行星运动三大定律）与牛顿的理论（开普勒理论的潜在可证伪部分是由一系列陈述组成的，这些陈述涉及行星在特定时间相对于太阳的位置。牛顿理论是取代开普勒理论的一个更好的理论，它更全面。它由牛顿运动定律和万有引力定律组成。
牛顿理论中一些潜在的可证伪部分是特定时间行星位置的集合。包括太阳和其他天体的位置，这些都是指太阳和其他天体之间的相互关系。与开普勒理论的证伪相比，证伪牛顿理论的机会要多得多。然而，牛顿的理论能够抵抗伪造的企图，从而确立了它优于开普勒的理论。）
(2) 从大胆臆测的假设演绎出可观察测试的结果来。
(3) 实验测试理论所预测的结果是否为真：
(i) 如果预测失败，则理论遭到证伪，被淘汰；
(ii) 如果预测成功，则理论未被证伪。但这并不表示理论为真，或很有可能为真，或理论比测试之前更可能为真。
(4) 从大胆臆测的假设演绎出另一个可观察的结果来。
(5) 再次进行证伪的尝试，直到理论果真被否決为止。
倘若理论经过相当多严格的测试，但始终沒有被证伪。我们便说理论是至今尚未被证伪的理论，如此而已。我们应该继续不断进行证伪理论的尝试，却不应该由于理论已经通过种种测试而增強我们相信理论为真的信心。不管理论过去的表现是多么优异，我们对于理论应该采取批判的态度，不应守旧。虽然波普尔认为科学理论无法被证据给支持而成立，但科学仍旧是以真实地描述世界作为逐渐逼近的终极目标。
如此的科学研究活动，可以用中世纪骑士寻找圣杯作为譬喻。假设周围有很多圣杯，但其中只有一个是神圣的。事实上，非圣杯的数量是无限的或巨大的，你一辈子都不会遇到它们。所有的圣杯都会发光，但只有圣杯会永远发光。其他的最终停止发光，但不知道什么时候任何特定的非圣杯会停止发光。你所能做的就是拿起一个圣杯，随身携带，看看它是否继续发光。你一次只能带一个。如果你携带的是圣杯，它永远不会停止发光。但是你永远不会知道你现在是否拥有圣杯，因为你携带的圣杯随时可能停止发光。你所能做的就是拒绝那些显然不神圣的圣杯（因为它们在某个时刻停止发光），然后继续拿起一个新的圣杯。你最终会死（在这个场景中没有来世），而不知道自己是否成功。
这类似于波普尔对科学寻求真理的描述。我们所能做的就是一个接一个地尝试理论。一个我们至今未能证伪的理论，事实上可能是正确的。但即使是这样，我们也永远不会知道这一点，甚至没有理由增加我们的信心。
并且波普尔还认为，当假设被证伪后，科学家应该设法提出大胆臆测的假设，而不应提出特置的假设（ad hoc hypothesis）。所谓特置的假设（ad hoc hypothesis），即对一个理论的修改，如增加一个额外的假设或改变一些现有的假设，没有可测试的结果，而这些结果还不是未修改的理论的可测试结果，则称为特置的假设（ad hoc hypothesis）。举个例子：
伽利略通过他新发明的望远镜仔细观察了月球，他能够报告说，月球不是一个光滑的球体，但它的表面布满了山脉和陨石坑。他的亚里士多德式的对手不得不承认，当他为自己重复观察时，事情确实是这样出现的。但这些观察结果威胁到了一个对许多亚里士多德学派的基本概念，即所有天体都是完美的球体。伽利略的竞争对手面对明显的错误，为他的理论辩护，其方式显然是特置的，也就是为了弥补理论漏洞强行制造的。他认为月球上有一种看不见的物质，填满了陨石坑，覆盖了群山，使月球的形状完全呈球形。当伽利略询问如何能探测到这种无形物质的存在时，得到的答复是，没有办法可以探测到它。毫无疑问，修正后的理论不会产生新的可证明的结果，而且对于一个证伪主义者来说是不可接受的。
再举一个例子：
在拉沃伊瑟之前，燃素理论是燃烧的标准理论。根据这个理论，燃素是物质燃烧时释放出来的。当人们发现许多物质燃烧后体重增加时，这一理论受到了威胁。克服表面错误的一种方法是提出燃素具有负权重。如果这个假设只能通过在燃烧前后对物质进行称重来检验，那么它是特置的。它导致没有新的测试。
总而言之，科学进展的过程就是理论的大胆臆测与力求证伪的过程。
科学的进展过程是藉着尝试错误 (trial and error)，从错误中学习的方式來进行的。每一次的理论证伪，都是科学的一次进展。科学是在不断的理论提出、证伪、提出、证伪…当中才得以进展，而不断逼近真理的。
波普尔说：“因此，我可以很高兴地承认，像我这样的证伪主义者更喜欢通过大胆的猜想来解决一个有趣的问题，即使（尤其是）如果很快证明是错误的，也不愿意重复一系列无关紧要的真理。我们更喜欢这样，因为我们相信这是我们从错误中吸取教训的方法；而且，当我们发现我们的猜测是错误的时，我们将对真理有更多的了解，而且我们会更接近真理。”（猜想与反驳，第231页）
在波普尔的描述中，科学家们仿佛成为了一个绝对严苛的“理性审判者”，面对科学理论只会无情地让它通过一次次的经验检验，而一旦有一次甚至多次，理论被证伪了。那么就应该果断抛弃该理论，寻求新的假说。
在这个角度，科学应当是表现出绝对的“理性精神”的“理性知识的典范”吧？可是，事实真的是这样的吗？波普尔的说法真的没有漏洞吗？让我们下一章继续思考波普尔证伪理论的问题与关于“科学”新的看法。

火柴200502

是陈独秀提出的赛先生