《牛津通識讀本：科學哲學》為當代科學哲學中的主要問題提供了一幅清晰準確的鳥瞰圖。薩米爾·奧卡沙開篇扼要介紹科學發(fā)展的歷程，繼爾探討科學推理的本質(zhì)、科學領(lǐng)域的革命以及實在論與反實在論等理論問題�！杜＝蛲ㄗR讀本：科學哲學》作者還審視了專門科學領(lǐng)域中的哲學問題，科學和宗教之間的爭端，以及科學作為雙刃劍的利與弊。
《牛津通識讀本：科學哲學》由英國布里斯托大學科學哲學教授、哲學系主任薩米爾·奧卡沙撰寫，為當代科學哲學中的主要問題提供了一幅清晰準確的鳥瞰圖。國內(nèi)著名科學哲學學者李醒民作序推薦。
薩米爾·奧卡沙，英國布里斯托大學科學哲學教授。1998年獲牛津大學博士學位，此后曾先后任教于倫敦經(jīng)濟學院、墨西哥國立大學、約克大學，2003年9月加入布里斯托大學，2008年起任該校哲學系主任。已在哲學期刊上發(fā)表科學哲學、生物哲學、認識論領(lǐng)域的論文數(shù)篇。
何為科學？
科學推理
科學中的解釋
實在論與反實在論
科學變遷和科學革命
物理學、生物學和心理學中的哲學問題
科學和科學批評者
索引
英文原文
第一章 何為科學？
什么是科學？這個問題似乎很容易回答：每個人都知道科學包含諸如物理、化學和生物等學科，而不包括藝術(shù)、音樂和神學之類的學科。但是當我們以哲學家的身份詢問科學是什么的時候，上述回答就不是我們想要的那種回答了。此時我們所尋求的不是一個通常被稱為“科學”的那些活動的清單，而是清單上所列學科的共同特征，換言之，使科學得以成為科學的東西是什么。這樣一來，我們的問題就不再顯得那么平凡了。
但是，也許你仍然認為這個問題有些簡單化�？茖W真的只是在試圖理解、解釋和預言我們生活于其中的世界嗎？這當然是一種合理的答案。但是僅僅如此嗎？畢竟，各種宗教也同樣在試圖去理解和解釋世界，可是通常并不被看做科學的一個分支。同樣地，雖然占星術(shù)和算命也在試圖預言未來，但大多數(shù)人并不將這些活動稱為科學。再來考慮一下歷史。雖然歷史學家的目的是理解和解釋過去發(fā)生的事件，但是歷史通常被歸為人文學科而不是科學學科。和許多哲學問題一樣，“何為科學？”這個問題實際上比初看上去難解得多。
許多人認為科學的顯著特征在于科學家探索世界的特殊方法。這種觀點似乎相當有理。因為許多科學的確使用了在其他非科學的學科中找不到的特殊方法。一個明顯的例子就是實驗方法的運用，它是現(xiàn)代科學發(fā)展史上的轉(zhuǎn)折點。然而，并不是所有的科學都運用實驗方法——天文學家顯然不能在天上做實驗，有時必須代之以仔細的觀察。在許多社會科學領(lǐng)域，情形也是如此。科學的另一個重要特征是科學理論的建構(gòu)�？茖W家并不是僅僅在記錄簿上記下他們實驗和觀察的結(jié)果——他們通常希望用一個一般的理論來解釋那些結(jié)果。雖然這并不是總能很輕易地做到，但已經(jīng)獲得了一些重大的成果。科學哲學的一個關(guān)鍵問題就是去弄明白實驗、觀察和理論建構(gòu)等方法是如何幫助科學家揭開那么多自然之謎的。
現(xiàn)代科學之起源
在今天的中小學和大學里，基本是以非歷史的方式來教授科學的。教科書采用盡可能方便的形式來表述科學學科的關(guān)鍵思想，很少涉及促成這些科學發(fā)現(xiàn)的漫長而又經(jīng)常曲折發(fā)展的歷史過程。作為教學方法，這樣做是有道理的。但是對于科學思想發(fā)展史的適當關(guān)注會對理解科學哲學家感興趣的那些論題有所助益。實際上，我們將在第五章看到得到論證的這種觀點：對科學史的密切關(guān)注是做好科學哲學工作所必不可少的。
現(xiàn)代科學起源于1500年到1750年之間發(fā)生在歐洲的科學高速發(fā)展時期，即我們現(xiàn)在所稱的科學革命時期。當然，古代和中世紀的人們也從事科學探索——科學革命并不是憑空產(chǎn)生的。在這些早期階段，主流的世界觀是亞里士多德學說，這一名稱來自古希臘哲學家亞里士多德。亞里士多德在物理學、生物學、天文學和宇宙學領(lǐng)域都提出了具體的理論。但是正如他的研究方法那樣，亞里士多德的觀點對于一個現(xiàn)代科學家來說似乎是非常古怪的。僅舉一例：他認為所有的地球物體都僅是由土、火、空氣和水四種物質(zhì)組成的。這種觀點顯然與現(xiàn)代化學告訴我們的東西相沖突。
在現(xiàn)代科學世界觀的發(fā)展過程中，第一個關(guān)鍵階段是哥白尼革命。1542年，波蘭天文學家尼古拉斯o哥白尼（1473-1543）發(fā)表了一本抨擊地心說宇宙模型的著作，地心說模型認為靜止不動的地球位于宇宙的中心，行星和太陽都在圍繞地球的軌道上旋轉(zhuǎn)。地心說式的天文學也稱為托勒密天文學，以古希臘天文學家托勒密的名字命名。它是亞里士多德式世界觀的核心，延續(xù)了約1800年而未受質(zhì)疑。但是哥白尼卻提出了另外一種觀點：太陽是宇宙的固定中心，包括地球在內(nèi)的行星都在環(huán)繞太陽的軌道上運行（參見圖1）。在這種太陽中心說的模型中，地球僅被看做是另外一個行星，因此也就失去了傳統(tǒng)曾經(jīng)賦予它的獨特地位。哥白尼的理論最初遇到了非常大的抗拒，尤其是來自天主教會的抗拒。天主教會認為哥白尼的理論是對圣經(jīng)的背叛，并于1616年禁止了宣揚地動學說的書籍的發(fā)行。然而在不到100年的時間里，哥白尼學派就被確立為正統(tǒng)的科學。
哥白尼的革新不僅帶來了更好的天文學的進步，通過約翰內(nèi)斯o開普勒（1571-1630）和伽利略o伽利雷（1564-1642）的努力，它還間接地推動了現(xiàn)代物理學的發(fā)展。開普勒發(fā)現(xiàn)，行星圍繞太陽運行的軌道不是哥白尼所猜想的正圓形，而是橢圓形。這就是他重要的行星運動“第一定律”；他的第二和第三定律明確給出了行星圍繞太陽運行的速度。
開普勒的三定律加在一起，給出了一個遠比以前提出的理論更好的行星運動理論，解決了許多世紀以來困擾天文學家的難題。伽利略終生追隨哥白尼的學說，也是望遠鏡的早期發(fā)明人之一。當把望遠鏡對準天空的時候，他得到了許多驚人的發(fā)現(xiàn)，其中包括月亮上的山脈、大量的恒星、太陽黑子以及木星的衛(wèi)星。所有的這些發(fā)現(xiàn)同亞里士多德學派的宇宙學完全相矛盾，并在科學共同體轉(zhuǎn)向哥白尼學說的過程中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。
然而，伽利略最持久的影響并不在天文學，而是在力學中；他推翻了亞里士多德學說中關(guān)于重物體比輕物體下落速度更快的理論。取而代之的是，伽利略提出了一種反直覺的觀點，認為所有做自由落體運動的物體都以相同速率向地面下落，不受重量影響（參見圖2）。（當然，在實踐中如果你從相同的高度向下拋一片羽毛和一枚炮彈，炮彈將會首先著地，然而伽利略認為這僅僅是由于空氣阻力的作用——在真空中，它們將會同時著地。）另外，他還認為做自由落體運動的物體是均勻加速的，即在相等的時間內(nèi)獲得相等的速度增量；這就是伽利略自由落體定律。伽利略為這一定律提供了盡管不是決定性的但卻具有說服力的確鑿證據(jù)，這構(gòu)成了他力學理論的核心部分。
通常認為，伽利略是第一位真正的現(xiàn)代物理學家。他第一次表明數(shù)學語言可被用來描述物質(zhì)世界中的真實物體的行為，例如下落的物體、拋射的物體等等。在我們看來這似乎是很顯然的——今天用數(shù)學語言來表述科學理論已經(jīng)成為慣例，不僅是物理學，在生物學以及經(jīng)濟學領(lǐng)域也是如此。但在伽利略的時代，這卻不是顯然的：人們普遍認為數(shù)學處理的是純粹抽象的實體，因此對于物質(zhì)實體是不適用的。伽利略所做工作的另外一個革新方面是，他強調(diào)了運用實驗來檢驗假說的重要性。對于現(xiàn)代科學家來說，這也許又是一個看上去顯而易見的觀點。但是，在伽利略的時代，人們并不認為實驗是一種獲得知識的可靠手段。伽利略對于實驗檢驗的強調(diào)標志著一種研究自然界的經(jīng)驗方法的出現(xiàn)，這一方法一直沿用至今。
第二章 科學推理
科學家們經(jīng)常告訴我們一些關(guān)于世界的事實，這些事實如果不是出自他們之口，我們不會相信。例如，生物學家告訴我們，我們和大猩猩有密切的親緣關(guān)系，地理學家告訴我們非洲和南美洲過去連接在一起，宇宙學家告訴我們宇宙一直在膨脹。但是，科學家們是如何獲得這些聽起來匪夷所思的結(jié)論的呢？畢竟，沒有人曾經(jīng)看到過一個物種進化成另一個物種，一塊大陸分裂成兩半，或者看到過宇宙變得越來越大。答案當然是，科學家們是通過推理或推論的過程確信上述事實的。對這種過程更多地了解對我們將會大有裨益�？茖W推理的確切本質(zhì)是什么？對于科學家們所作的推論我們應(yīng)該持有多大的信任度？這些就是本章所要討論的話題。
演繹和歸納
邏輯學家在演繹和歸納這兩種推理形式之間作了重要的區(qū)分。下面是一個演繹推理或者演繹推論的例子：
所有的法國人都喜歡紅葡萄酒
皮埃爾是一個法國人
前兩項陳述稱為推論的前提，而第三項陳述稱為結(jié)論。這是一個演繹推理，因為它具有以下特征：如果前提為真，那么結(jié)論一定也為真。換句話說，如果所有的法國人都喜歡紅葡萄酒為真，并且皮埃爾是法國人也為真，那么就會得出皮埃爾確實喜歡紅葡萄酒。這種推理通�？梢员磉_為，推理的前提必然導致結(jié)論。當然，這種推論的前提在現(xiàn)實情形中幾乎當然非真——肯定存在不喜歡紅葡萄酒的法國人。然而這并不是重點。使這個推論成立的是存在于前提和結(jié)論之間的一種恰當關(guān)系，即前提為真則結(jié)論也必然為真。前提實際上是否為真則是另外一回事，它并不影響推論的演繹性質(zhì)。
并非所有的推論都是演繹的。請看下面的例子：
盒子里前五個雞蛋發(fā)臭了
所有雞蛋上標明的保質(zhì)日期都相同
因此，第六個雞蛋也將是發(fā)臭的
這看起來似乎是一個非常合理的推理。但它卻不是演繹性的，因為前提并不必然導致結(jié)論。即使前五個雞蛋確實發(fā)臭了，并且即使所有雞蛋上標明的保質(zhì)日期相同，也不能保證第六個雞蛋一樣發(fā)臭。第六個雞蛋完好無損的情況是很有可能的。換言之，這個推論的前提為真而結(jié)論為假，這在邏輯上是可能的，所以這個推論不是演繹的。它被稱為歸納推論。在歸納推論或者說歸納推理中，我們是從關(guān)于某對象已被檢驗的前提推論到關(guān)于該對象的未被檢驗的結(jié)論——本例中這個對象是雞蛋。
演繹推理是一種比歸納推理更可靠的推理方式。進行演繹推理時，我們可以保證從真前提出發(fā)就會得出一個真結(jié)論。然而，這種情況卻不適用于歸納推理。歸納推理很有可能使我們從真前提推出一個假結(jié)論。盡管存在這種缺點，我們卻似乎一直都在依賴歸納推理，甚至很少對它進行思考。例如，當你早上打開電腦的時候，你相信它不會在你面前爆炸。為什么呢？因為你每天早上都會打開電腦，它至今從來沒有在你面前爆炸過。但是，從“迄今為止，我的電腦在打開時都不曾爆炸過”到“我的電腦在此時打開時將不會爆炸”的推論是歸納的，而不是演繹的。這個推論的前提并不必然得出結(jié)論。你的電腦此時爆炸在邏輯上是可能的，即使這在以前從來沒有發(fā)生過。
在日常生活中，其他歸納推理的例子隨處可見。當你逆時針轉(zhuǎn)動方向盤的時候，你認為汽車將會向左而不是向右拐。駕車上路時，你就把生命作為賭注壓在這一假定上。是什么使你如此肯定它是正確的？如果有人要求你證明這一確信，你將如何回答？除非你是一個機修工，你有可能會回答：“在過去每一次我逆時針轉(zhuǎn)動方向盤的時候，汽車都是向左拐的。因此，當我這一次逆時針轉(zhuǎn)動方向盤時也會發(fā)生同樣的情況�！边@同樣是歸納推論，而不是演繹推論。歸納性推理似乎是我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠帧?/span>
科學家們也運用歸納推理嗎？答案似乎是肯定的。來看一種被稱為唐氏綜合征的遺傳學疾病。遺傳學家告訴我們唐氏綜合征患者具有一條多余的染色體——他們擁有47條而不是常人的46條（參見圖5）。他們是如何發(fā)現(xiàn)的呢？答案當然是，他們測試了大量的唐氏綜合征患者并且發(fā)現(xiàn)每一位患者都有一條多余的染色體。于是他們便歸納地推出這一結(jié)論，即所有的唐氏綜合征患者，包括尚未進行檢驗的，都有一條多余的染色體。很容易看出這個推論是歸納的。研究樣本中的唐氏綜合征患者有47條染色體的事實，并不能證明所有的唐氏綜合征患者都是如此。盡管不太可能出現(xiàn)這樣的情況，但是一個非典型樣本的存在也是有可能的。
這種例子絕不僅僅只有一個。事實上，無論何時從有限的資料數(shù)據(jù)獲得一個更普遍的結(jié)論，科學家們都要運用歸納推理，這是他們一直使用的方法。以牛頓的萬有引力原理為例，如上一章所述，該定律講的是宇宙中的每一個物體都會對任一其他物體產(chǎn)生引力作用。很顯然，牛頓并沒有通過檢驗宇宙中的每一物體來得出這一定律——他不可能這樣做。其實，他首先發(fā)現(xiàn)行星和太陽以及地球表面附近各種運動的物體適用這個定律。從這些數(shù)據(jù)中，他推論出定律對于所有的物體都適用。這一推論顯然也是歸納性的：牛頓定律適用于某些物體的事實并不能保證它適用于所有物體。
歸納在科學中的核心作用有時候是被我們的說話方式弄得含糊不清了。例如，你也許看到報上說科學家已經(jīng)“通過實驗證明”基因改良的玉米對人體是安全的。這里的意思是科學家已經(jīng)對于大量的人測試了這一種玉米，沒有一個人產(chǎn)生任何不良反應(yīng)。但是，嚴格地說這并沒有證明這種玉米是安全的，即沒有像數(shù)學家證明畢達哥拉斯定理那樣。因為，從“這種玉米對于被檢驗過的人沒有任何壞處”到“這種玉米對于任何人都沒有壞處”的推論是歸納的，而不是演繹的。這份報紙本來應(yīng)該如實地說，科學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了特別有力的證據(jù)表明這種玉米對人是安全的。“證明”一詞應(yīng)該僅僅嚴格地用于演繹推論的場合。在這個詞的嚴格意義上，即使曾經(jīng)有過，科學假說也極少能夠通過數(shù)據(jù)被證明是真的。
大多數(shù)哲學家認為科學過分依賴歸納推理的事實是顯然的，由于過于明顯，以至于幾乎不需要再有辯論。但是，引人注意的是，這一點遭到了我們在上一章提到過的哲學家卡爾o波普爾的否定。波普爾認為科學家需要的僅僅是演繹推論。如果事實真是如此就好了，正如我們已經(jīng)了解的那樣，演繹推理比起歸納推理要可靠得多。
波普爾的基本觀點是這樣的：盡管不可能證明某科學理論確實來源于一個有限的數(shù)據(jù)樣本，卻有可能證明某理論是錯誤的。假設(shè)一個科學家一直在思考關(guān)于所有金屬片都導電的理論。即使她測試的每一片金屬確實都導電，這也不能證明該理論是正確的，其原因我們上文已經(jīng)說清楚了。但是哪怕她僅僅找到一片金屬不導電，就可以證明這個理論是錯誤的。因為，從“這片金屬不導電”到“所有的金屬片都導電是錯誤的”的推論是演繹的——前提必然導致結(jié)論。因此，如果一個科學家僅僅熱衷于解釋一個特定理論是錯誤的，她有可能不使用歸納推論就可以做到。
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