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科学是什么? - 知识、技术和科学的关系

已有 10248 次阅读 2014-3-22 11:29 |个人分类:哲学|系统分类:科研笔记| 知识, 科学, 技术, 证伪, 证实

本文是十年前由上海科学技术文献出版社出版的拙著《相对论逻辑自洽性探疑》最后一章中的一节。十年来认识有了不少进步,有关知识也比十年前掌握得更全面一些,但是自认为该书的主要观点仍然是正确的。因近著The theory of relativity: principles, logic and experimentalfoundation是英文,这里先贴出部分十年前的文字与博友、网友交流。

 

从总的方面来看,社会给予科学和科学家以极大的信任,而这种信任往往是建立在误解的基础上。虽然人们往往把科学和技术混到一起称之为科学技术,但是从人类认识的发展上看,科学和技术是十分不同的东西。回顾历史,我们不难发现,生产技术和日常生活知识构成了社会大众的主要知识,而数学和哲学主要属于社会的一小部分精英。哲学史和科学史家往往说早期的哲学包含着科学,这实际上反映了科学是从不充足的证据推测关于世界的知识的工作。宗教迷信、哲学和科学在人类活动的早期是一体的,都是人们为了解释自然和社会现象而做出的努力。向信仰的倾斜逐渐使宗教迷信与哲学和科学分离,而对具体研究对象的事实确认和解释使科学从哲学中脱离出来。人类知识包括三个部分:事实的确认(发现)、事实的解释(假说和理论)和事实及其解释的应用(技术发明和应用)。人类的认识史也就是一个确认事实、解释事实和应用事实及其解释的过程。地球在某一段时间存在是一个事实,地球为什么存在?地球是如何形成的?地球是否会消失?这些问题涉及到对事实的解释。波普的的科学发现是一个不断证伪的过程的观点说的实际上是一个对事实的解释的问题(Popper,1959)。具体到某一具体的天鹅的存在和颜色、或已发现的天鹅的存在和颜色,都是证实而非证伪的过程。

科学发现的证伪过程是在事实的解释方面,不是在事实的确认方面。事实的确认可以在不同层次上,由于观察手段的限制,一些本应属于事实确认的问题在一定历史阶段却被当成了事实解释的问题。例如,虽然“太阳看起来在绕地球运动”和“地球在自转”都是对事实的确认,但是后者是在更高层次上对事实的确认。在人类缺乏有效观测手段的时候,“地球在自转”是否“太阳看起来在绕地球运动”的事实解释的问题,也成为一个不能证实只能证伪的理论。当人类具有大型望远镜和航天手段的近现代,“地球在自转”成为一个简单的事实确认问题。近代科学的发展实际上具有两个趋势,一方面随着研究观测手段的进步,越来越多的事实解释问题变成了事实确认问题;另一方面科学研究的对象越来越深化,对事实的确认也越来越借助于工具,越来越远离感觉经验,越来越依赖于观察的理论框架,越来越依赖于个别人的观察报告,也就是说确认事实和解释事实的边界变得更加模糊不清了。不过我们仍然应该知道确认事实和解释事实的不同。对事实的确认和解释构成了人类知识的科学或学术部分,对事实及其解释的应用构成了人类知识的技术和应用部分。人类的知识从其稳定程度来讲,大约可以分为三个层次:

     第一,确定的知识,这包括许多日常经验和工程技术,以及有关自然和社会的确定资料。

     第二,稳定的知识,为科学界主流所接受,但其可靠性仍在被科学界的一部分人质疑。

     第三,不确定的知识,科学家试图发现的事实。

     只有第二和第三部分才属于科学的对象,而科学家工作的领域是在第三部分。在这一部分工作中的基本模式就是通过观察局部的或特定条件下的事实,以推论整体或普遍的规律和状态。因此,科学家的工作从本质上讲是以偏概全的、不确定的和随时会犯错误的。从这种意义上来说,科学、哲学和宗教迷信在历史上是同源的,正像人们所说巫和医是同源的一样。宗教迷信也是人们解释世界的一种企图。由于科学和科学家在现代社会的巨大声望,社会往往希望科学家能对任何现象或问题给出明确的、不含糊的答案,这一点在实际上恰好是科学家做不到的。当人们说科学技术是第一生产力的时候,真正有意义的是技术是生产力。从严格的意义上讲,科学是对未知的探索和证据不足时的理论化努力。将知识用于生产中造福于人类时,知识已脱离了科学的范畴,成为常识和技术。科学的不确定性的简单例子是英国的“疯牛病”。政府和公众希望科学家对吃疯牛肉会不会引起克-雅氏病给出一个明确的答案,科学家们却只能回答到现在为止还没发现这种联系。政府把这一回答当成是“不会引起克-雅氏病”。数年后,这种联系的可能证据被发现。从这里可以看出,科学家的工作实际上就是在做这种“没发现证据”等于“没有证据”,“没有证据”等于“不存在”这种危险游戏。从整体上来讲,科学家是在做“在特定条件下的局部成立”等于“一般条件下的局部成立”,等于“一般条件下的全局成立”的游戏。科学家不能够研究全部事实,科学研究的本身逻辑不可能避免片面性。

     人类知识在认识的不同阶段可以分为事实确认、事实解释和事实及其解释的应用,在认识层次方面可以分为确定的知识、稳定的知识和不确定的知识,在知识领域方面可以分为人文社会知识、生活生产技术知识、语言逻辑数学知识和自然科学知识。我们提到科学,首先想到的是自然科学,我们所说的科学方法也确实是从近代自然科学研究发展起来和规范化的。自然科学的特点是我们首先从观察得到一些事实,对这些事实做出解释或找出关联,并从这些关联和解释给出一些可检验的预测。当这些预测被否定时,我们可以放弃原有的解释,或补充已有的解释,把不利的实验观察结果解释掉。对理论的最后判决还是实验观察的结果。实验观察的结果越不直接,对理论的判决能力越差。古希腊的亚利斯达克很早就提出了“太阳中心说”,这一理论对托勒玫的“地球中心说”却毫无伤害。一方面是因为人类缺乏有效的观测手段去证实地球绕太阳运转;另一方面是因为托勒玫理论也能比较有效地解释人类生活生产技术上的需要,并且得到了基督教会的支持。到了航天时代的今天,没有人会认真地把地球绕太阳运转当成是一个不能证实、只是未被证伪的理论。库恩和波普的科学哲学理论大致是关于事实解释的,而不是事实确认的。对“所有天鹅都是白的”这一陈述,我们既可以把它看成是一个从局部到整体的归纳推理,也可以把它看成是对“为什么已发现的天鹅都是白的?”这一事实的解释。在没有发现澳洲黑天鹅之前我们也不能证实这一解释,因为总是有可能看到的下一只天鹅不是白的。

     语言逻辑数学知识是人类认识过程的工具,它们是从人类的思维认识过程中抽象出来的。它们的正确性来自其自身的逻辑规则和结构,(只要不是用来描述客观世界)它们并不需要客观实验观察的结果的判决。它们是人类其它知识赖以存在和发展的工具和媒介。即使现在尚未有使用价值的纯粹数学理论,除了满足人类的好奇心以外,仍然有可能在将来用于表达人类的其它知识。生活生产技术知识中既有在近代科学出现之前的常识积累,也有近现代科学知识的应用。

     在科学哲学界,对人文和社会知识的争议比较大。用(自然)科学方法进行研究的如经济学等,人们基本上承认其为科学;对未采用(自然)科学方法进行研究的,人们基本上不承认它们是科学。采用(自然)科学方法进行研究的人类知识领域才能称为科学。语言逻辑数学只是因为不需要客观实验观察判决,所以不是科学。文学和哲学等没有采用科学方法,因此也不是科学。

     我们在前面说过,实验观察越不直接,对科学理论的判决作用就越差。托勒玫“地心说”长期统治天文学的重要原因之一就是人们不能做空间飞行,没有大型望远镜去观察远处天体。爱因斯坦的狭义相对论至今还没有受到过任何一项具有判决作用的实验检验。这种具有判决作用的实验检验必须是相对于地球高速运动的观察者观测地球上静止的被观察者的时间和长度。强调狭义相对论每天都在高能加速器上得到证实的人或者是因为对狭义相对论缺乏基本的了解,或者是因为对爱因斯坦和狭义相对论……(此处删去16字)。人们提出的所有证实狭义相对论的证据,既可用洛伦兹假说来解释,也可以用光传播媒介与局部优势引力场一起运动和经典物理的唯像理论来解释。我们在前面已经证明爱因斯坦的“时间膨胀”结果……(此处删去48字符)狭义相对论也需要相对于地球高速运动的观察者观测地球上静止的被观察者的时间和长度的结果来证实。洛伦兹假说、光传播媒介与局部优势引力场一起运动和经典物理的唯像理论不需要相对于地球高速运动的观察者观测地球上静止的被观察者的时间和长度的结果来证实。正是因为人类缺乏在高速条件下进行观察的手段,并且在可以预见到的将来也不会有这种手段,所以爱因斯坦相对论是不可能通过对其……(此处删去8字)“结论”进行实验检验来证伪或证实。通过对其数学和逻辑的自洽性检验才是唯一的办法。

 



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