什么可称之为“科学”？

发布时间：82年01月28日

John Sparkes 编译卢泰宏

为什么某些理论可称为“科学”，某些却不能，其理由在实践中是难以严格规定的。将科学看成一种反馈过程是实用可取的。

过去几个月来（开始于1980年7月17日贝弗利、霍尔斯特德的文章），专栏中持续进行着一场讨论：进化是否是一种真正的科学理论？以及应该用什么准则来判定这类问题？^①我感到惊讶的是，大多数讨论者竟那样轻易地接受了卡尔· 波普尔的可证伪原则，来区分什么是科学的，什么不是科学的，尽管由于波普尔在三十年代的第一流工作科学哲学有了突飞猛进的进展。本文的目的是提出某些新的观点，它与下述两个问题有关：什么是科学？进化是怎样一种理论？

一个主要的新概念是拉卡托斯六十年代在伦敦经济学院工作时提出的。当然，大家已熟知这样一些观点：科学理论按其性质是分层次的；后面的或较后面的理论依附于某些更基本的理论。拉卡托斯指出：这种依附性是一种相互的依赖。他把基本的理论称作“核心理论”或“试金石理论”，它被一层辅助理论所“保护”。这种作了一些修改的科学理论的结构模式的重要之处，在于它解释了为什么核心理论不至于如波普尔的可证伪原则所说的那样容易被证伪。一旦某种实验结果不支持某种理论的预言，科学家们出于科学家的立场并不急于放弃该理论，他们处于选择之中，选择的关键是他们要么放弃核心理论；要么调节辅助理论的保护范围，使得理论与实践可以很快相吻合。这种方式使得核心理论能被保住，即使初看起来似乎有证据否定它。

第二个主要的概念是：这种保护性战略（或如拉卡托斯所称的：反面启发法）不是非科学，也不是坏科学。在很大程度上这甚至是大多数受重视的科学理论的特征。最好的，也是最简单的例子可以从牛顿力学中找到。牛顿的核心理论是：除非有外力的作用，一个物体将保持其静止或匀速直线运动的状态。它取代了亚里士多德的理论：只有垂直的向上或向下的运动是天然的、无须解释的。当然，我们的一切日常经验都支持亚里士多德理论：物体自然地下落和火焰自然地上升；一切所看到的匀速直线运动都需要加力来维持。所以，如果以显而易见的事例来判决，牛顿的核心理论立即要被抛弃。但正如拉卡托斯所说的：“我们必须宽容地对待初露头角的理论”，必须给予它们捍卫自己的时间。对于牛顿的核心理论，保护所采取的形式是安排一些力，用以说明我们看到的或测量到的运动。每一种新的无法解释的非线性运动对牛顿的核心理论都远不足以构成威胁，反而成为一种激励推动人们去研究某种新类型的力的性质。从功能上来说，他的核心理论应具备公理的地位，因为不允许从经验上推翻它。

而且，这种“保护主义”不仅仅适用于核心理论。在受保护的理论中，过去和现在都存在一种以强悍弱的格式。例如，万有引力表明一切物体相互吸引，由此可能设想，如果发现了相互排斥的物体，万有引力就会被证伪。但发生的情况并非如此。涉及到电的、磁的、电磁的、弹性的、原子内部的这些力的一系列理论已经诞生了，它们并不排斥万有引力在牛顿力学中的存在。

然而，当牛顿力学遭到迈克尔逊——莫雷实验的挑战时（该实验是1880年A. A. 迈克尔逊和E. W. 莫雷为了测量地球相对以太的运动速度而进行的），导致了另一条选择的道路。尽管人们用各种保护理论（如菲茨杰拉德收缩假说）^②来解释为什么观察到的光的速度似乎是与地球速度无关的常量，但爱因斯坦的选择是抛弃牛顿核心理论（原则上说，不作为一种经验证明的结果），而用相对论取而代之。在这种情况下，爱因斯坦的“正面启发法”取得了成功。

这使我们得出第三个主要概念：范式^③的概念，它是1962年由托马斯 · 库恩在伯克利加州大学提出的。从本质上讲，范式是一个内部制约的理论共同体，这些理论与一种核心理论或试金石理论相关联。科学中的范式是由核心理论加上它的保护层形成的。不过这个概念的用途远远超出了科学的范围。例如，宗教和政治也完全充满了范式。牛顿力学是一种范式，同样，原子理论和相对论也是某种范式。

有一点是清楚的，抛弃某种被保护层所包围的核心理论就包括同时要抛弃这个保护层。因而导致范式的改变。因为这个理由，库恩把一种范式的抛弃看成一场“科学革命”。为了着重加以区分，他把保护层的平稳的修饰补充称为“常规科学”。科学哲学家们一直在思索这样一个问题：在抛弃一种范式和维护常规科学两者之间进行选择时，是否存在理性的、逻辑上的原因？可以肯定的是，运用这两种策略的例子在科学史中比比皆是，以至不能认为其中任何一种选择是非科学的。

一种理论在什么时候被抛弃或被“保护”

一些出色的核心理论或甚至一些出色的基本理论能被有效地保护，可证伪性检验似乎对它们不起作用。尽管如此，对那些脆弱的理论或相当专门的（即制约很多的）理论，可证伪性检验还是足够锐利有效的。假如某种理论是如此面面俱到，以至它能说明任何的例外，而完全无所谓预言，则它必定被视为是一种非科学的解释。用天生的利己主义来解释人类的行为就是一个例子。正因为它可以解释甚至是最慷慨的行为，不可能被经验所证伪，人们才不接受它。这种理论不需要任何保护理论来担保它的成功。同样的是，在与综合性理论相对应的另一方面，一种相当专门的理论使得一次判定性的实验就能导致抛弃它。例如，把汽车事故的原因归罪于刹车失灵的说法可以通过论证其刹车仍在正常工作而被否定。而且，还存在一个宽阔的科学理论谱，其中一系列理论不会因为一次明显的经验结果而被否定，因为辅助理论能援救它们。例如，约瑟夫· 普里斯特利的燃素理论（燃烧时放出燃素），曾通过他假定燃素具有负质量（这个假说由于热空气气球靠燃素能持续上升而被公认了一段时间！），来抵制物质燃烧时重量增加这个事实结果，从而曾经保护了他的理论。

拉卡托斯工作的主要成果之一是为区分开检验假说和检验预言奠定了可能。在8月21日专栏发表的两篇文章中（卡尔 · 波普尔一篇；亨曼 · 波丁一篇），出现了实际上的混淆。在某处每篇文章都涉及到这样的条件：“科学假说应该是经验可检验的”。但在另一处，每篇文章又涉及到如下的条件：假说应该导致“可检验的预言和回溯（testable predictions and retrodictions）”（波普尔）或导致“可检验的结论”（波丁）。在每一篇文章中这两个条件很明显地用来等价波普尔的什么是科学的准则，我指望通过拉卡托斯的工作，可以清楚地看出这些条件并不是一致的。当一个预言（或回溯）确实被证明是错的时候，引出此预言的假说（和初始条件）并不会因此跟着也被证伪，因为在某种范围之内，总有可能保护它们。

科学家们追随和跻身于波普尔的可证伪原则，是出于某种愿望，想以此作为划分科学和伪科学的界线，这是拉卡托斯论文提出的一种很好的解释。只要能在科学中找到任何一个例子，它与经验证据发生矛盾，同时理论又无法被证伪，则波普尔的原则就失效了。但尽管存在这样的例子，波普尔的理论仍然得到很好的拥护。它和其它许多出色：的理论一样，也可能受到保护。例如与其说是检验，不如说是修正这个准则。

但是，如果我们作出不维护波普尔的原则的选择，我们必须重新考察科学并力图确定出它与别的理论经验的途径有何不同。例如，坚持证据的可再现性；严密地运用逻辑推理；认为其基本理论在任何时间（昨天、明天、一亿年前）都是有效的——这些都是科学的特征，但永远不排除例外。而这些特征加在一起恰恰就是我们所指的科学，所以将科学作为一种过程是很切合实际的，在这个过程中，上述特征都是关键的因素。正如后面要解释的，这种科学的模式具有许多优点。特别是，这将防止堕入费耶朗伯德的观点，而倾向拉卡托斯对其逻辑结论的争辩。

泡尔·费耶朗伯德也是加州伯克利人，他不受任何科学逻辑方法的影响，他是如此地怀疑经验证据对证伪假说的能力，以致他认为“在一切场合中只有一条原则可能站住脚……这条原则是：一切都在变化。”从逻辑上说，凡是涉及理论的地方，他的观点似乎是对的。如果一些理论可以被保护，为什么另一些理论就不能呢？其答案立足于这样一个事实：科学和进化一样，是一种适应或反馈的过程，其可能调整的范围是有限度的。

我们对科学概念理解的主要进步之一，是以科学进展中的假说——演绎理论取代归纳理论。这在很大程度上归功于波普尔。一旦意识到至少在某个范围内，数据总是依据于理论的，那种认为定律和理论能从一系列客观的数据中归纳出来的理论就变得站不住脚了。另外一种解释，用彼得 · 麦德瓦的话来说，科学可以看成是两者之间的对话：一方是想象，另一方是批判；如果你乐意的话，也可以看成是可能与现实之间；或预想与实施之间、推测与反驳之间、可能的真理与事实之间的对话。换句话说，科学的进程是一种反复适应的。或负反馈的过程。该系统的输出是真理性的解释，其输入是新的资料数据和作为理论的可能形式的假说。通过实验的检验结果而构成一种闭环回路。如果实验与期待有差异，则或者对科学知识本身，或者对输入的假说，或者对数据进行修改和调整，直到观察与理论的预言能重新吻合为止。

适用于反馈的也适用于科学

用这种方式把科学描述为一种反馈过程，意味着可能利用现有已知的有关反馈系统的优点。尤其是、它所具备的某些基本特性有助于剖析目前有关科学的争论中的几个问题。

第一点，负反馈系统（比如带有热稳定控制的中心加热系统）总是趋近目标，即使该系统的任何部分欠佳，它也将接近它预期的目标。但当它处于严重偏离的情况下，一般就无法实现这一点。因此，不论锅炉（限值之内）是否正在供汽，气压是否有波动（少许）或锅炉是否有些锅垢，一个中心供暖系统都将达到预定的室内温度（近似值）、换句话说，它将不因系统中那些不是过分的不利因素的影响而达到其目标。同样的道理、即使科学知识本身包括有某些错误和不完善，科学在寻求对现象的有效解释时也将达到其目的。正如拉卡托斯已经指出过的，这样做的一种途径是用辅助理论来保护不完善的理论。但这是有限度的，无论怎样的保护都不可能挽救完全不适应的理论——正如无论怎样的反馈都无法使一台容量不足的锅炉把屋子加热到适宜的程度一样。

因此，这种反馈模式产生的第一个结果是，驳倒了费耶朗伯德的论断：科学中“一切都是变的”。但同时它也指出了科学知识本身包含有各种各样的错误和不完善，尽管它们可能还没有被经验材料揭示出来。

这种模式产生的第二个结果是，解决了数据事实和假说哪一个在先的争论。归纳主义者以大量的日常生活经验为依据，认为资料数据先于假说。而波普尔坚持假说总是先于事实，科学的反馈模式将资料数据和假说都置于同一个反馈回路之中，使得这两种论断结果都是正确的。从反馈回路的任何一处追溯，回路中的其它构成总出现在它前面。

第三个有用的结果是，解释了科学家们能既追求真理又追求简单这样双重的目标是怎么一回事。对于爱因斯坦，以及奥坎氏^④的威廉来说，简单是科学理论一个极其重要的目标。既追求简单又追求真理，似乎暗示着真理必须是简单的。但我们却没有支持这种观念的任何证明。然而，反馈模式摆脱了这种困境。因为通过理论结构的改变，有可能获得“真理”性的解释（即那些我们无可怀疑的解释），没有任何理由阻止我们采纳称为简单的第二个标准，并用以在各种理论结构中进行选择。当然、它也允许某种别的预先安排（例如对马克思主义思想的一种偏爱）来影响科学家对理论的选择。

必威在线网站首页网址反馈系统的第四个特性是它们表现出目的性。它们不断地趋近其目标，哪怕其环境和构成它的要素有某种变化。这就解释了为什么科学似乎有某种方向，为什么它保持不受参与者各自目的影响的趋势，也解释了为什么尽管已被达尔文排除，进化似乎仍带有某种目的性。

看来有理由问：既然科学被当作一种适应的或反馈的过程，为什么另一种适应的过程——进化在获得其科学信赖中似乎颇有困难？我想，这里有二点原因：

第一，对一种理论，所考察的现象的来龙去脉和它的内容是同等的重要，这完全出自科学的特征。对那种控制下的实验（这是科学坚持数据可再现性的关键），环境的正常波动是允许的。这使得实验者的研究关注其本质，即某种现象的内在特征，更胜于关注其来龙去脉。其结果是科学倾向于演绎主义和因果解释。然而，在进化过程中，环境对物种的发展所起的作用和物体的初始特性起的作用是同样之大。这就使得特定的观察与科学中的惯例相比较，有少得多的可再现性。

对进化不利的第二个特点来源于进化是一种反馈过程这个事实。这意味着，只有过程的目的（即生存）和这种系统的各种一般特征（以前在科学方法中曾阐明过的）是可以预言的。反馈回路内没有任何一个环节（即生存着的物种形式）是可以确切预言的，因为反馈回路内部的变动不会必然地阻止目的的实现。当然，这种不可预言性使得用经验来证伪这种理论相当困难，以致按照波普尔的原则，这种不可预言性使该理论的科学地位动摇了。但是，如果按我们所选择的，这个理论能受到保护，正如与其竞争的理论“神创论”能受到保护一样。

但是，真正的结论并不在于：是进化，还是基于反馈的任何别的一种理论是科学的，因而可认为是有价值的，因为科学并不是认识的唯一途径。其结论是：是否它能导致产生经得起检验的解释，从而有助于我们在这个复杂的世界中作出好的决策，其回答是：它们能够。的确，环境、生命、社会和当今庞大的技术，其变化和稳定性在很大程度上取决于反馈过程的正常进行。如果科学不能在它所研究的领域内把握住这些过程，别的其它的途径将会做到这一点。

[New Scientist，1981年1月89卷，1236期]

————————

①译者注：关于这场讨论，可参阅译文“进化：神化、形而上学还是科学？”，《Betway必威在线登录》1981.No. 5。

②译者注：为了维护牛顿理论，曾对迈克尔逊——莫雷实验的结果提出过三种主要的解释。菲茨杰拉德收缩假说是其中之一。这是菲茨杰拉德与洛仑兹几乎同时各自独立提出的。他们假设在运动方向上长度缩短为L₀(1-V²/C²)^1/2，与运动方向垂直的方向上长度不变，从而解释了不论参照系统相对以太如何运动，光速在任何方向上的运动速度均保持一致。