科學(xué)推理中的假說(shuō)方法與證偽理論

楊四維

摘要：科學(xué)命題是一則假說(shuō)，只要這則假說(shuō)反映的信仰被證據(jù)支持、客觀、產(chǎn)生于反映完整性的研究，它們就越接近科學(xué)的理想，就越能被證明是正當(dāng)?shù)?。假說(shuō)推理最直接地應(yīng)用于做出解釋，然而，情況經(jīng)常是我們不能通過(guò)直接觀察做出需要的解釋。所以構(gòu)造假說(shuō)來(lái)弄清情況，從而指導(dǎo)下一步的行動(dòng)。既然科學(xué)命題是假說(shuō)，它必然是可證偽的。

關(guān)鍵詞：科學(xué)推理；假說(shuō)方法；證偽理論

一、科學(xué)理論的特點(diǎn)是可證偽性

什么是科學(xué)？什么不是科學(xué)？什么是偽科學(xué)？根據(jù)科學(xué)哲學(xué)家卡爾·波普（Karl R. Popper）的證偽理論，科學(xué)研究最重要的特征是證實(shí)和證偽。波普在他重要的著作《客觀的知識(shí)》一書(shū)中，用這樣一個(gè)模式來(lái)描述科學(xué)知識(shí)的積累過(guò)程：

1. 從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題1，

2. 到提出假說(shuō)嘗試解決（tentative solution），

3. 通過(guò)證偽來(lái)消除錯(cuò)誤（error elimination），

4. 最后，產(chǎn)生新的問(wèn)題2，如此反復(fù)循環(huán)。

科學(xué)不僅僅是要找到正確的結(jié)論，得到這個(gè)結(jié)論的過(guò)程更為重要，這個(gè)過(guò)程被卡爾·波普稱為“科學(xué)的方法”。對(duì)于科學(xué)家來(lái)說(shuō)，問(wèn)題在于視覺(jué)無(wú)法看見(jiàn)自然的結(jié)構(gòu)，而且他們觀察得來(lái)的數(shù)據(jù)也不足以揭示這種結(jié)構(gòu)。由于普通的常識(shí)無(wú)法為科學(xué)家提供答案，于是，他們構(gòu)造了用于闡明經(jīng)驗(yàn)內(nèi)容、從而為進(jìn)一步分析提供建議的假說(shuō)。

二、科學(xué)推理的開(kāi)始——提出假說(shuō)

無(wú)論應(yīng)用于科學(xué)，還是日常生活，假說(shuō)的方法一般包括4個(gè)基本步驟：

1. 問(wèn)題的發(fā)生

2. 提出假說(shuō)

3. 從假說(shuō)中得出推論

4. 驗(yàn)證推論

這4個(gè)步驟可以通過(guò)偵探破案的手法得到說(shuō)明：

1. 假設(shè)一位女士在她的公寓里被謀殺。最初，公寓里的一切都是潛在的線索。

2. 為了解釋謀殺事件的原因，偵探提出假說(shuō)——地毯上發(fā)現(xiàn)的鑰匙正是兇手的車鑰匙。

3. 通過(guò)這個(gè)假說(shuō)，可以得出許多推論。假定該鑰匙僅適合最新型號(hào)的凱迪拉克，可推知兇手駕駛的是最新款凱迪拉克轎車。此外，如果這是兇手持有的唯一鑰匙，可以得出車可能停在附近的結(jié)論。第三種推論是，這位兇手的名字可能在當(dāng)?shù)氐膭P迪拉克特許經(jīng)銷商那里有記錄。

4. 為了驗(yàn)證這些推論，偵探搜尋了周圍地區(qū)的街道，聯(lián)系了當(dāng)?shù)貏P迪拉克汽車商，并索要了近期買(mǎi)主的名單。

該例闡明了關(guān)于假說(shuō)的3個(gè)附加要點(diǎn)：

1. 假說(shuō)不是來(lái)源于相關(guān)的證據(jù)，而是由調(diào)查人員附加于證據(jù)之上的。雖然偵探的假說(shuō)可能完全錯(cuò)誤，但假說(shuō)用于構(gòu)造證據(jù)的思想，它有可能揭示事件背后的真相。

2. 第二個(gè)要點(diǎn)是，假說(shuō)指導(dǎo)證據(jù)搜集工作。假說(shuō)告訴調(diào)查者需要尋找什么、必須忽略什么。

3. 第三個(gè)要點(diǎn)與假說(shuō)的證明有關(guān)。如果偵探確實(shí)發(fā)現(xiàn)了停在公寓樓外的最新款凱迪拉克，且鑰匙可以點(diǎn)火啟動(dòng)，那么這些發(fā)現(xiàn)就使假說(shuō)具有了可信性，但在任何意義上都是無(wú)法確證假說(shuō)的。

進(jìn)而，我們得出結(jié)論：通過(guò)發(fā)現(xiàn)假說(shuō)的一個(gè)推論為真，而證明該假說(shuō)為真，等同于做一個(gè)肯定后件式的謬誤推理。在這里，H代表假說(shuō)（hypothesis），I代表推論（induction），這里的謬誤推理并不是有效的論證形式：

如果H，那么I

有I

有H

另一方面，我們假定兇手自己去警察局自首、且兇手擁有或駕駛的唯一汽車是福特。這一事實(shí)就會(huì)證明該假說(shuō)為假，因?yàn)檫@使得兇手駕駛凱迪拉克的推論為假，這種推論的論證形式為有效的否定后件式：

如果H，那么I

沒(méi)有I

沒(méi)有H

而這是有效的論證形式。我們想要假說(shuō)被證明為真，就必須既能找到與鑰匙相匹配的車，同時(shí)車主又要對(duì)犯罪事實(shí)供認(rèn)不諱。

三、區(qū)分科學(xué)與迷信的證偽理論

卡爾·波普喜歡用黑天鵝效應(yīng)的例子來(lái)說(shuō)明證偽的重要性。18世紀(jì)以前，歐洲人沒(méi)有到過(guò)澳大利亞，并不知道世界上有黑天鵝，因此有“所有天鵝都是白色的”這一說(shuō)法。但是這一說(shuō)法留下證偽的可能性，因?yàn)橹灰业揭恢缓谔禊Z就能證偽，雖然這個(gè)觀測(cè)在很長(zhǎng)時(shí)間里并沒(méi)有發(fā)生。波普認(rèn)為，即使你看到的天鵝都是白色的，但是如果你是堅(jiān)持科學(xué)觀念的人，就不應(yīng)當(dāng)信誓旦旦地得出“所有天鵝皆為白色”的結(jié)論。所有的科學(xué)結(jié)論都應(yīng)該存在理論上可供證偽的方法才有可能證明自身的正確性。

考慮一下“一個(gè)人偶然遇見(jiàn)一只黑貓會(huì)帶來(lái)厄運(yùn)”這樣的迷信。做出這一斷言的人從未努力收集支撐這一假說(shuō)的證據(jù)，也沒(méi)有對(duì)此展開(kāi)系統(tǒng)的驗(yàn)證或進(jìn)行周密的實(shí)驗(yàn)。很可能在一個(gè)偶然的情況下，他遇見(jiàn)了一只黑貓，之后他購(gòu)買(mǎi)的股票就貶值了或者在一場(chǎng)車禍中受了傷，但可以肯定的是，相信偶然遇見(jiàn)一只黑貓就導(dǎo)致他的損失或事故顯然是毫無(wú)道理的，因?yàn)闆](méi)有證據(jù)證明其間的聯(lián)系。這樣的推理構(gòu)成了一類著名的非形式謬誤——誤為因果。

在迷信假說(shuō)中發(fā)現(xiàn)的另一個(gè)缺陷是，它們經(jīng)常被制定得很含糊，以致于實(shí)際上不可能提供任何具體的結(jié)論。相反，科學(xué)假說(shuō)經(jīng)常被數(shù)學(xué)語(yǔ)言所限定，或者它們至少能被翻譯成某種用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)的精確陳述。這一事實(shí)提供了極為準(zhǔn)確的證實(shí)，而且大體上促成了科學(xué)在過(guò)去500年所享有的非凡成就。與含糊的問(wèn)題緊密聯(lián)系的是一個(gè)假說(shuō)被限定的幅度。如果一個(gè)假說(shuō)被制定得太過(guò)寬泛，以致于矛盾的證據(jù)也能作為它的佐證，那么這個(gè)假說(shuō)并不能真正地被任何東西所確認(rèn)。

1919年，波普發(fā)現(xiàn)了關(guān)于假說(shuō)的這個(gè)問(wèn)題。作為回答，他論證道，任何真正的科學(xué)假說(shuō)必須被足夠嚴(yán)密地限定，以便它能避免這類問(wèn)題的發(fā)生。也就是說(shuō)，一則科學(xué)假說(shuō)必須是能夠被證偽的。波普實(shí)際上是在要求，一條假說(shuō)之所以是科學(xué)的，是因?yàn)樗悄軌虮环穸ǖ?。畢竟，為了使證據(jù)能夠反駁它們，假說(shuō)應(yīng)該被足夠嚴(yán)密地限定。

【參考文獻(xiàn)】

1. Hurley， Patrick J.. A Concise Introduction to Logic， Eleventh Edtion （2012）. Wadsworth， Cengage Learning

2. Popper， Karl. Objective Knowledge： An Evolutionary Approach. Oxford at the Clarendon Press （1972）

3. Spangenburg， Ray. Moser， Diane K.. The History of Science from 1895 to 1945， Revised Edition. Facts On File， Inc. （2004）

（作者單位：西南大學(xué) 政治與公共管理學(xué)院 ）