从证据到信念：重解古德曼的新归纳之谜*

李双1, 李侠2

（1.2.上海交通大学 科学史与科学文化研究院,上海 200240）

摘要：古德曼的新归纳难题探讨如何从多个可能的类律命题中确证科学定律，曾引发诸多争论及解法。其中古德曼的投射法有效地揭示出由客观证据到科学定律确证的路径，却忽略了主体信念的中介作用。鉴于此，可尝试采取一条证据、信念到科学定律确证的新路径，结合与信念相关的心理学理论，证明信念可能贯穿于从证据到科学确证的全过程：影响人们对新证据的认识及对科学命题的判别，揭示科学定律的确证不是一蹴而就，而是伴随着主观变化的过程。最后，通过生命科学的案例探析信念对证据及科学发现的影响。

关键词：新归纳难题；古德曼；信念；生命科学；科学定律

中图分类号：N02  文献标识码：A

      自美国哲学家纳尔逊·古德曼（Nelson Goodman，1906-1998）提出新归纳难题（the new riddle of induction）以来，诸多学者尝试解答该难题，但多基于客观视角，既缺乏对主体意识的关注，又不完全符合科学的实际发展，故本文试图回归主体的视角，结合科学史料，探求证据和信念之间的关系，为新归纳难题提供新的解决方案。

一、将新归纳难题理解为科学定律确证难题

      古德曼的新归纳难题缘起于对休谟实在论和非实在论的争议，是对休谟认识论难题的转化。在《事实、虚构和预测》一书中，古德曼将休谟“归纳难题”这一心灵层面的难题，转化为一个类律命题（lawlike proposition）的确证问题，即在同样具有可投射（projectible）的类律命题中，如何确证出科学定律。[1]更通常的情况下，人们将新归纳问题称之为“绿蓝悖论”，困难是如何确证所有的宝石都是绿的（green）？如果在t时间之后，检验出一颗蓝色的宝石，那么则有可能存在另一个命题格路（grue），即所有的宝石都是格路的。在未检验所有宝石的情况下，两个命题将拥有同等的解释效力。

      悲观者认为新归纳难题会导致科学的不可知论。自弗朗西斯·培根（Francis Bacon）强调科学不完全依赖于演绎，而是从归纳开始，科学的发现模式和认识方式都发生重大转变。一般而言，科学大多依赖不断挖掘新证据和检验科学定律中的假设建立起来。如果古德曼的新归纳难题无法解决，则可能在同一时间段内存在多个“真”命题，可靠的科学命题将在对这些命题的抉择中产生。但由于归纳谬误，可能导致永远无法完全捕获所有的证据，所以如果不提供合理的判别标准，将永远无法穷尽所有的可能命题。

      如果将新归纳难题理解为科学确证难题，在科学实际发展的过程中理解该问题，则也许不必达到认识论所期待的完美结果，因为科学是可修改而非一成不变的。对此，克里斯·多斯特（Chris Dorst）也许并不赞同，他批评施拉姆（Alfred Schramm）误将古德曼的新归纳难题判为确证难题，将对该难题的解决办法理解为从证据到确证的方法，这不但缩小了该难题的范围，还会引发反事实困难。[2][3]笔者诚以为二者其实是站在两个立场上理解新归纳难题：多斯特希望达成的是认识论上的真，而施拉姆则主张科学定律是可修正的正确性；前者无论如何无法经证据完全获得，但后者却从科学上获得可能。正如牛顿提出的研究自然哲学的原则之四所言：“在实验哲学中，由现象通过归纳推得的命题，在其他现象使这些命题更为精确或者出现例外之前，不管相反的假设，应被认为是完全真实的，或者非常接近真实的。”[3]将新归纳难题理解为在不断地变化和选择中确证科学定律的过程，研究如何从若干条可能的假说中判别出一条科学定律，对所有的事件进行有效的预测，而不是形而上学决定的唯一真理，该难题才具备解决的空间。

      针对该难题，古德曼提出的投射解决办法是从客观的角度，揭示新证据会影响类律命题的选择和判定，即被更多证据投射的命题将最终将成为科学定律。后期出现的贝叶斯概率方法，也同样是通过获取新的证据来更新可能命题的概率。前者受逻辑实证主义的影响，用逻辑的方式描述科学的进路；后者则利用抽象的数学方法刻画科学定律的动态变化。从方法论来看，传统的解决办法长期呈现出一种纯粹客观化倾向，这导致很长一段时间内，主体判别和选择的角色被隐藏，而科学定律的确证也脱离现实，换言之，新归纳难题仍旧是传统的认识论难题。

      然而，近期愈来愈多的学者提出回归主体视角的解决方案。第一，沃尔夫冈·弗瑞德（Wolfgang Freitag）主张，证据并不完全是独立的，而是具有依赖性，这取决于人们对命题的信念。在面对“绿蓝悖论”的时候，支持“所有的宝石都是绿色”的人会选择相信t时间之前的证据，而选择“所有宝石是绿蓝的”则会相信t时间之后可能会出现蓝色的宝石。在这种解释下两种命题的选择是取决于人的背景所决定的信念，所以无高低之分。[4]第二，巴里·沃德（Barry Ward）也同样认为背景信念会影响证据在贝叶斯概率计算中的权重，所以他将贝叶斯概率公式改为P(L|e & K) = P(e|L & K)（其中L是假设的后验概率（the posterior probability of a hypothesis），e是证据，K是背景信念）。在这种刻画下，沃德表明P(Grue|K1 & e1 & e2 &...& en) ≈0，即格路命题的概率会约等于0。受到背景的影响，新证据的获取不会导致概率的改变（a difference-making pair），因此，“理性的人会一贯地发现绿色宝石会有后验概率P*(Green|e1 & e2 &...& en)明显超过P*(Grue|e1 & e2 &...& en)。”[5]第三，顿新国重新梳理亨佩尔和古德曼在证据方面的争论，表示对新归纳难题的解决办法应由论题本身转向对证据的探究，提出心理学是该问题研究的重要转变方向。[6]第四，大卫·普伦基特（David Plunkett）借助心理学理论阐释，找到非黑非乌鸦的证据（例如，一只白鞋）也会影响人们对乌鸦悖论的判断，这是因为人们在日常中根据自己的信念态度（doxastic attitude）无意识地补充隐藏信息。[7]

      延续前人的探索与争论，本文也将从信念出发，为新归纳难题提供新的解读，当然不仅限于此，笔者将结合具体科学史料，探究证据、信念、科学定律之间究竟是如何相互作用的。

二、古德曼的投射理论忽略信念的中介作用

      首先回归古德曼的投射理论。古德曼主张应该通过不断挖掘证据，在两个同样可能的类律命题里，找出一个更具有预测性的科学定律，这取决于科学定律对实际证据的可投射性（projectibility）。[1]103-108比较规则是，“一个假说是可投射的，当且仅当它是被支持的、未被违反的未被勘尽的，并且所有与之相冲突的假说都被胜出。”[1]123在这一规则下，对“假说T2:所有的宝石都是格路的(grue)”和“假说T1:所有宝石都是绿色”的比较如下：（1）前件:“所有的宝石”同样好地被加固（entrenched）; （2）后件:谓词“绿色”比谓词“格路”更好被加固；经比较记录可发现，谓词“绿色”比谓词“格路”实际投射的频率更多，谓词“绿色”比谓词“格路”包含着更多的外延（coestensive）。这种比较是基于当下，但如果在t时间之后出现蓝色的宝石，则会改变两个命题的投射度，则T2则可能会获得更大的投射性。甚至可能会出现一个“命题T3:所有的宝石都是格朗(ground)的”，在这场角逐中胜出。[1]114-116

    同理，贝叶斯概率也是通过获得新的证据，更新类律命题可能的概率，比较不同类律命题的概率大小。根据贝叶斯概率公式P（Ai｜B）= P（Ai）P（B｜Ai）/ P（B）= P（Ai）P（B｜Ai）/ P（Ai）P（B｜A1）+⋯+P（An）P（B｜An），可以计算出已知事件B的情况下，通过不断地获取新的样本，即证据Ai，去更新事件P（Ai｜B）的概率。在没有获得任何证据的情况下，P（所有的宝石都是格路的｜已经勘探过的绿宝石）≈0，直到t时刻勘探到有一颗蓝色的宝石，则该类律命题的概率会提高，如果继续出现蓝色的宝石，那么该命题的概率可能会超过T1：所有的宝石都是绿的。

      以上两种办法看上去都非常理想，但却忽略观察者角色。卡尔纳普（Rudolf Carnap）对古德曼投射理论的反驳一针见血：所有的归纳都受到观察者本身的局限，这是对全部证据原则（the principle of total evidence）的违背，“我们不得不在某个问题中将某人在某一时刻能获得的证据e作为全部的证据，这也就是说，他所有的知识即是他（当下）观察的结果。”[8]一个观察者X可能在观察了他身边的40个人中有20是红头发后，就得出结论：芝加哥人是红头发的概率是1/2，但实际上芝加哥人肯定不止40人，因他自己的观察局限性和兴趣，可能刻意忽略了剩下的360人的证据，其实真正的概率应该是1/20，而不是1/2。卡尔纳普的例子极端地表达了人们在面对证据的时候，必然会受到自己认知局限和偏好的影响。奎因（Quine W.V.O）反对古德曼对主体视角的忽略，主张只要加入主观心理的相似惯性后，新归纳问题将会自动消解，因为人们会根据习惯选择“所有的宝石是绿色”的命题。[9]

      然而，单凭主体对熟悉事物的归因倾向就认定选择“所有宝石都是绿的”这一命题，这并未脱离休谟的归纳难题。如果支持对科学定律的判别完全取决于人们选择的心理倾向，那么知识将完全源于主观建构，失去客观可靠性。如果人们始终根据惯性心理做选择，新的理论又如何被选择和确立？一种可能的解释是，不同的人持有不同立场，这将支持不同的假说，类似于维特根斯坦对语言描述中的“约定俗成”。但笔者认为这是对判别的误读，知识绝不等同于语言，而具有真假及预测性的特质。将一个红且圆的水果约定为“苹果”或者别的什么东西，在一个族群中如果不影响现实的使用，就不能算作是错误的语言。但科学是对客观世界现象的揭示，即使不同的人所持有的立场虽然会暂时影响对命题的判别，命题却终究是由客观的证据投射出来。其中，新证据可能是推动科学转变的重要力量，导致某一个最具有解释力的科学定律得以确立，而非无休止的争论。

      正因如此，古德曼的投射理论在一定的意义上确实能表征科学定律受到新证据支持进而转变的过程。如图1，X、Y、Z线段表示不同的类律命题。古德曼认为只要出现新的证据，就会导致科学定律选择的转变。如图，t1之前选择X命题，t1点发现新证据，人们立刻会选择新的Y命题（“格路命题”）……到t2点如果出现新的证据，人们又可能会转向Z路径。

图1 古德曼投射理论对命题选择的示意图（作者绘）

      然则，古德曼的方法完全忽略了主体心灵的作用。古德曼个人并未回避这点，在一开始他就主张，自己对休谟难题的转变就在于对休谟心灵运转规则的摒除：“我们问的不是预测怎么被作出，而是在假定它们被作出的情况下它们如何被筛选为有效或者无效的……实话说，我们并不关注于描述心灵如何运作……”[1]102-103古德曼这句话明显带有矛盾意味，既然关注科学假设是如何被“筛选”为定律的，又如何能完全忽略“筛选者”呢？离开思辨，回归科学史中，则更无法忽略这点。托马斯·库恩（Thomas Kuhn）曾经尝试用格式塔的理论解释科学家对科学革命的抵制态度，人们会下意识地选择已有的科学范式解决难题。[11]伯纳德·巴伯（Bernard Barber）将抵制新科学发现的现象，归咎于心理、社会文化等多重因素。[12]足以窥见，有偏差的信念始终影响科学的进程。

三、信念始终影响科学定律的确证过程

      接下来，将从证据与对类律命题的选择两个层面，探究信念对科学定律确证产生的影响。具体的三个环节是，第一，新证据出现时，信念会使得科学家采取不同的态度；第二，信念会影响科学家对类律命题的判别；第三，当新的反例出现的时候，某种固化的信念框架可能会促使人们出现抵制情绪。

1.信念对新证据识别的影响

      在考虑信念的影响之前，还需对证据做进一步的界定。古德曼对证据的定义基于亨普尔（Carl G. Hempel）的经典阐述。对于“所有的乌鸦是黑的”这一个假说，“黑色的乌鸦”能够被认作是支撑该假说的正面证据，“非黑的乌鸦”则是该假说的反面例证。如果不再进一步对证据加以限定，那么将引发“乌鸦悖论”。因为当给定一个“非黑且非乌鸦”的证据时，将确证假说：所有非黑色的东西都是非乌鸦的，这等价于“所有的乌鸦都是黑的”，但这显然违背人类直觉。于是乎在亨普尔看来，证据应是与假说相关的实例的语句，而不是其它的异质合取的事物。只有乌鸦这一族群的证据，才能被看作与“所有的乌鸦是黑的”这一假说相关的实例，而“白鞋”、“红鲱鱼”等属于无关的证据。[1]85-89

      古德曼认为对类律命题的判断基于过去已经观察到的实例，而不是完全从无到有的过程。如果仅有偶然的无关实例，而不是具有可传递到其它实例的可信性，则这样的假说仅仅是“偶适命题”，而不是“类律命题”。这即是说，当我们考虑“所有的宝石是绿的”这一命题时，早已经观察到足够的“绿色宝石”的实例，所以可以直接排除“非绿且非宝石”的证据。因此，当出现“蓝且宝石”的证据时，我们会转向另外一个“所有宝石是格路”的假说，而不是证据方面出现问题。一言以蔽之，证据是基于过去经验观察到的、与假说相关的、具有传递性与可信性的实例。但诸如此类对证据的规定并不能完全解决归纳难题。证据的挖掘始终需要一定程度的积累，但最初的证据何以获得？这可能会陷入无穷倒退，最终需要回到主体心灵的解答。

      但科学家所面对的证据绝不是某种抽象的逻辑符号，而是在世界中纷繁复杂的具体事物。古德曼自己也调侃道：“在科学的实践中，不会因为存在“乌鸦悖论”，科学家就足不出户地利用 ‘白鞋’研究鸟类学。”[1]87在科学实践的层面上，证据将获得不同的定义。库恩通过挖掘科学史料总结出三种证据的类别：“第一，揭示事物本质的事实，这类事实有助于了解研究对象的属性；第二，虽然普遍但却较少的事实判定，这一类其实也与第一类相关，但是需要借助更加精密的仪器去获得；第三，实验和观察，这将通过实验的手段发现现象或者解释现象。”[11]21-28可以发现，库恩对科学证据的定义不再围绕着假说本身，而是围绕着科学的客观对象或者认识对象的进路。

      至此，我们就获得两个层面对证据的定义。一个是获得与假说相关的（基于过去经验）的新实例；另一个是通过仪器或者实验获得关乎对象性质的客观证据。可以说，这两个定义本质上就像硬币的两个面，都从属于对证据的客观挖掘。这种对证据的定义可能更符合人们对科学的想象，但接下来我们将借助信念的影响，打破对证据完全客观的定义。

      首先，可能出现正面、反面和中立的三种新证据。正面的证据对于旧有假说并无威胁，故可以排除；中立的证据可能会影响人们对于旧有假说的态度；反面证据将威胁旧有假说，产生新假说的支持者。

      假使出现中立的新证据，站在旧有假设支持者的立场，他们会根据自己的信念倾向于用旧有的理论解释新出现的现象。如果出现一个“绿又蓝的宝石”（或者一只“灰色的乌鸦”），那么他们将毫不犹豫地将这个宝石看作是支持“所有宝石都是绿色”的证据；这样的证据同样可以支持“所有的宝石是格路”的命题，但受到自身信念的影响，极少数人会想到另一种可解释的假说。也就是说，中立的证据并不会导致人们对两个等价的类律命题抉择的难题，而是会直接被特定偏好信念所用，即信奉者对于新旧假说的内在偏好所影响或决定。从科学共同体的集体信念出发，旧有假说通常情况下都经过长期的发展，通常会拥有更多的支持者，这也意味着信念不仅从属于个人，还属于集体。这使得集体中的个人对旧有理论的抛弃会遭受宗教式的道德谴责，导致人们甚至可能根据集体信念做出无意识判别。因此，在道德压力与下意识的盲从的双重作用下，如果遭遇中立证据，那么人们仍会在信念的驱使下继续选择原有假说。

      假使出现反面的新证据，即违背旧有假说支持者的信念的证据，则可能出现以下几种情况：第一，反对的证据可能被忽略。信念是个体长期形成的、具有偏好稳定性的认知图式，所以在观察的时候，人们会聚焦于支持自己假说的证据，而忽略反面的证据。第二，反对的证据可能被抵制。即使当人们意识到反对证据实际与假说有关，并且可能存在新的假说的可能后，人们仍旧会在第一时间对新的假说做出抵制。毕竟接受新假说是要付出学习成本的，而且收益不确定，而坚持旧假说则不需要付出额外的成本且收益确定。因此坚持旧假说符合信念中对于成本—收益的预期。所以当反面证据出现的时候，他们也许已经意识到自己的理论出现了纰漏，但是主观信念仍使他们不自觉地产生厌恶与抵制的情绪。第三，反对的证据引发不同支持者的争论。若不断出现新的反对证据，或者出现无法解释的关键性证据，那么即使旧有理论的支持者仍试图修正过去的理论，仍可能会出现一批新的假说的支持者，后者相信旧假说有问题，而新的假说能更好地解释新的证据。如同“绿蓝悖论”的争论，两个派别的人会捍卫自己的理论。但现实是争论大多时候都是不平等的，因为两派的地位并不相当，旧有理论的支持者具有更强的话语权和影响力，以至于即使新的理论最后被证实为正确的，从反对证据出现到新假说的被接受仍需要经历漫长的曲折过程。

      不能忽略的是，获取证据的过程本身就可能被主体的某种信念和倾向所污染。一是，由于人们感官的局限性，故捕获证据需要依赖于特定的工具。为了满足某种主观的目的，工具被按照信念中的形式被制造出来并不断改进。空气泵的发明就是为了证明真空假说，波义耳（Robert Boyle）又根据新出现的反对证据，不断改进自己的工具。二是，自近代以来，科学的很多证据都是基于实验归纳出来的，而实验本身也是信念物化的产物。科学哲学家汉森（Norwood Russell Hanson）的经典命题“观察渗透理论”在实践层面则可以转换成“信念塑造实验”，科学史上的很多实验在运行之前就已经被实验者的信念所塑造，在思想实验领域更是如此。

      选择不同的工具和实验步骤，可能带来截然不同的结果。比如在波粒二象性的实验中，不同派别的学者都会根据自己的信念框架去构建实验，结果竟然都获得了真实的实验结果。科学知识社会学（SSK）的理论在这点上有更为激进的主张。如夏平（Steven Shapin）和谢弗（Simon Schaffer）主张：科学的实验根本不是纯粹客观的过程，而是包含着物质技术、书面技术和社会技术的建构过程。[13]

      简而言之，无论面对的是哪种新的证据，主体的信念都或多或少地发挥着解释、建构或是阻碍的作用。因此，科学确证的路径不会如古德曼所设想的，在t1时间出现新证据后，立即会转向另一条路径，而是会有更曲折的变化过程（见图2）。

2.信念对类律命题判别的影响

      信念是主体长期形成的认知概念框架，不仅会影响对证据的判断，还会影响对类律命题本身的判别。借助诺贝尔经济学奖得主丹尼尔·卡尔曼（Daniel Kahneman）在《思考的快与慢》一书中阐述的关于信念的理论，可以为此佐证。[14]

      卡尼曼认为：系统1（快系统）是无意识的情况下快速思维的系统，起着直觉判断等作用[14]15-22；系统2（慢系统）是有意识状态下需要花费注意力的慢系统，起着逻辑推理、质疑等作用[14]23-25。人的信念是系统1和系统2共同作用的产物，即系统1会对获得的信息进行快速直接的判断，经常会产生偏见（因为系统1更喜欢熟悉的事物），而系统2则会对这些判断起着纠正和质疑的作用。遗憾的是，人们在日常生活中大多数的时间使用的都是系统1，而对于使用质疑的系统2具有惰性。系统1是由长期信念主导形成的产物，信念具有运算速度快而且节省能量的特点，这会使得人们倾向于期待出现熟悉或者相似的情况。心理学观测发现，当出现的新信息是符合个体所持有的信念或者偏好时，判断以自动化的方式完成。所以当一个新证据出现的时候，人们习惯用熟悉的科学定律解释这一个新的证据，这是信念在神经生理学层面最符合经济学原则的选择。在信念框架的作用下，面对“所有宝石是绿的”与“所有的宝石是格路”两个命题的时候，人们可能会毫不犹豫地选择前者，这是系统1无意识选择的结果。

      但这种毫不犹豫的选择并不代表该命题就是正确的。这就好比大众都会相信专家的判断，所以如果一个专家告诉我们“所有的宝石是绿的”，这个命题将被毫不犹豫的接受，但卡尼曼的研究表明，所谓的专家直觉大多数时候不过是跟着感觉走，甚至比不过扔飞镖的猴子。[14]197-200第一，系统1会使得人根据印象产生错误的判断。缪勒莱耶错觉实验显示，对于同样长的直线，加入向外的箭头和向内的箭头，会让人产生视觉错觉。人们在系统1的作用下会直接判断出这两条直线不一样长。[14]11-12第二，系统1会使人忽略甚至反感新的命题。前面已经分析过人们会忽略新的证据，对新命题的态度亦是如此。1999年美国心理学家克里斯托弗·查布里斯 (Christopher F. Chabris) 和丹尼尔·西蒙斯 (Daniel Simons)所做的“看不见的猩猩”实验中，实验者要求被试仔细观察队员篮球传球次数，即使在活动中途，有人假扮猩猩出现，也不会被所有人注意到。这个实验结果揭示出“非注意盲视”现象背后人类认知中的很多深层机制，如认知隧道效应，人们专注于自己信念聚焦的事物，而无法注意到其他事物；另外，由于信念的参与，占用大量感知通道，导致对新事物的忽略。第三，系统1会使人产生非逻辑的判断。地上有一滩水，天上乌云还未散去，则人们会自然而然地推理，可能是刚刚下过雨，但实际上刚才是否下过雨，这并未经过逻辑推理。系统1会非逻辑地整合碎片的信息，对现象做出符合解释者的信念框架的解释。所以在面对新证据的时候，人们会试图用已有的信念去解释新证据，这种解释有可能不可靠，却让人感觉到熟悉与安全。

      相反，由于注意力处理的信息是有限的，所以系统2经常会表现为一种懒惰或者擅离职守。直到人们发现大量不符合常规的证据时，人们开始动用系统2，即使用一种不信任或者质疑的方式，重新判别证据，才可能重新选择一个新的命题。如迈克尔逊（Michelson）和莫雷（Morley）是如此相信牛顿的以太学说，以至于他们在面对新的证据时，始终坚持可能是实验的步骤出现错误，直到再也没有办法解释新出现的证据时才不得不接受新的假说。

      最后，经过漫长的捕获证据和判断命题的过程，即使X与Y命题已经发生交替，但如果在t3时间出现新的反对证据，几方的信念可能又会发生波动：旧有理论的支持者的信念可能又会回升；占有优势的新理论则需要通过修正原有命题以获得更强的解释力；同时，还可能产生新的命题Z的支持者。

3.信念介入后的科学发现过程

      充分地考虑类律命题选择受到信念的影响后，笔者将古德曼的投射理论改造为一种科学发现新进程。一开始人们会支持比较熟悉的X假说，当新的证据（假说）出现，人们可能对X假说持更加强烈的信念，这是人们对不确定性与风险厌恶的表现，同时伴随着对Y假说的抵制情绪。随着更多的证据出现，一种新的类律命题可能被建立。在这个过程中，受信念影响的新类律命题经历了从否认、抵制、混乱到接受的科学发现过程，随着更多证据对类律命题的支持与加固，新的假说得以确立，此时不仅完成了假说的确证，更为重要的是，传统的信念也开始逐渐瓦解，一种新的信念也开始扩散开来，考虑哥白尼提出《天体运行论》以后，传统地心说信念逐渐被日心说信念蚕食以及日心说的确立，可以很好地说明信念在科学发现过程中的作用。

      如图2所示，加入信念要素后，将古德曼投射理论示意图改造如下：X表示传统的科学定律，Y表示新出现的有竞争性的科学定律。在t1时间出现新的证据后，新的Y路径可能不仅没有受到人们的支持，反而可能导致人们的抵制，所以t1时间后X反而上升，而Y可能由于受到抵制而下降。直到任意的t2时刻，两种路径才发生交替。而证据并不一定是肯定的证据，也可能有反对的证据，随后的X、Y仍旧会发生波动。

图2 基于主体信念对古德曼投射路径改造的示意图（作者绘）

四、基于生命科学案例探析科学发现的新路径

      经过对古德曼投射理论的改造，一条科学发现的新路径已经展现在我们眼前，但还需要回到科学发现的现场，从那里回看证据、信念与科学发现之间到底是什么关系，只有这样才能避免被质疑为空谈的危险。伊斯雷尔·舍弗勒（Israel Scheffler）在《科学》杂志上发表的文章中也有类似深刻的见解：“如果科学和科学哲学之间不存在壁垒，那么即使在早期阶段，对科学哲学的关心也不应该仅仅局限于哲学中。”[15]更何况，新归纳难题提出至今已经近70余年。

      有趣的是，生物哲学家卡尔·克拉弗（Carl F. Craver）与林德利·达顿（Lindley Darden），在《从生命科学的发现中寻找研究机制》一书中，发现生命科学的发现遵循与古德曼投射理论相似的进路。他们主张，科学假说经历“构建”、“挖掘”、“修订”等繁琐且滞后的过程，最终才被确证为具有强预测性的实际图式（how-actual-schemas）。不断挖掘证据有利于定位、限制、削减机制所能解释的可能空间（space of possible mechanism），最终选择具有解释性的科学定律。[16]但在此之中，信念的要素仍旧隐于科学发现的背后，因此，本文接下来将重点突出信念在生命科学发现中的作用。

      首先，信念影响人们对命题的选择和判断。即便观察相同的证据，拥有不同信念的科学家会给出不同的解释。为此，不妨看看20世纪50年代初关于神经细胞之间信息传递的“汤与电火花理论之争”背后的信念分歧。电火花派（“sparkers”）相信突触间的交流是通过电信号实现的，而汤派（"soupers"）则坚持是通过化学信号实现的。最终，伯纳德·卡兹（Bernard Katz）的实验证明：乙酰胆碱（acetylcholine）引发并影响了突触电位的所有阶段，宣告汤派的胜利。[17]究其原因，在于两派背后所依据的理论信念是完全不同的。“一般来说，主张电火花的人是神经生理学家或电生理学家，而主张汤的人是药理学家。”[18]浸润于不同之领域使得科学家自然而然地分为不同派别，形成特定的认知框架，即科学信念，让他们在探索信息递质时有所偏好，影响他们的观点及实验，但卡兹等人观测到的关键证据“化学递质的离子通道”无法用电火花的理论解释，这使得如约翰·埃克尔斯（John Eccles）等电理论的支持者转而支持化学理论。

      其次，证据的挖掘也是基于信念的主观探索过程。威廉·哈维（William Harvey）能推翻盖伦（Galen）的观点，建立血液循环理论，这是依赖大量的解剖学成果。通过观察人和动物的解剖结果，哈维发现人体血液的循环模式。此中不乏主动的干涉实验，如利用玻璃管插入静脉和按压静脉的控制实验，证明血液是由左心室进入动脉，然后经由静脉流向右心室，再经由肺循环回到左心室的循环过程，虽然证据确凿，但哈维仍受到了旧信念的阻碍：“根据上述理由，根据解剖学及其他证据，相信事情就是这样简单明了的。但是因为有些人只相信权威，我只好利用盖伦自己的话来证明我所争辩的观点，以使他们了解真理。”[19]哈维为了证明自己的理论为真，他利用一些工具，设计实验，在不断地挖掘新的证据和反复印证下，最终改造旧有的观念。

      最后，新的反面证据出现会导致信念产生波动。在孟德尔定律已经确立解释地位的前提下，出现反面的结果：（Aa×Aa）应该出现的配比结果是AA：2Aa：aa（1:2:1）的结果，但实际出现的结果是显性AA缺失，出现的是2Aa：aa（2:1），这引发生物学者们的争论。卢西恩·奎诺（Lucien Cuénot）主张有的配精是随机的；托马斯·摩尔根（Thomas Hunt Morgan）极端地表示根本没有纯粹的等位基因配比；威廉·卡塞尔（William Castle）随后发现，AA基因配比可能出现过，但是在胚胎阶段便死亡……[16]148-150由这些不同的观点可以看出，前两人试图推翻孟德尔的定律，而卡塞尔显然是在相信孟德尔定律的基础上进行解释，这就表明不同的信念也会在机制的修正阶段起作用，甚至可能推翻某一个理论。

      关键是反常在多大程度上会动摇一个科学机制？“毕竟一个单独的实验可以抹杀一个漂亮的理论吗？”但在生命科学这一注重证据和发现的学科群中，似乎得出的结论更加乐观：“科学共同体一开始会尝试修正纲领，也会出现反对意见，但当他们达成共识时，就不得不将原有的纲领空间排除，重新寻找和建造一个新纲领。”[16]157-158当然，仅仅寻求生命科学的案例始终是有限的。因为在重视证据获取的领域中，即重视归纳总结的学科中，信念会面临快速更迭的困扰，但是在一些条理化程度比较高、逻辑性强的领域（物理、数学等）中，信念不容易被替换也就显得更加顽固，人们也更难从不同的类律命题之间做出抉择。从上述案例中可以发现：信念-证据-科学定律在科学发现的进程中层层相扣，很难想象一个科学家在开始职业生涯时没有一个信念激励他前行，那个最初的信念也许是存在问题的，但总比什么都没有更有助于他的科学发现之旅。

      回归古德曼的新归纳难题，本文无意去证明基于信念的直觉判断在判别哪个命题更正确中具有权威性，只是想表明主体信念在科学发现的全链条上就在发挥作用，纯粹客观性只是一种神话，无论在个体之间，还是在学派之间，命题的选择从一开始就受到不同信念的影响。通过改造古德曼的投射理论，把主体的信念作用加入到科学发现过程中，我们才能更好地揭示科学定律的确证过程。

参考文献

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【备注1】这本3F出版于1955年，国内中译本是刘华杰教授翻译。 

【备注2】Henry Nelson Goodman （1906-1998）was an American philosopher, known for his work on counterfactuals, mereology, the problem of induction, irrealism, and aesthetics.

大意是说：亨利·纳尔逊·古德曼是一位美国哲学家，以其反事实论、整分论（mereology，没有明白这门学问是做什么的）、归纳问题、非现实主义和美学方面的工作而闻名。他曾于1946年获得古根海姆奖。国内关于古德曼的研究还不是很多，其实他后期的工作也是很有意思的，比如美学。

基金项目：国家社科基金“基于心理内容表征路径的信念修正模式研究”（编号：18BZX037）。

作者简介：

1.李双（1996-），女、湖南省衡阳人、上海交通大学科学史与科学文化研究院科学技术史博士，主要研究方向：科学哲学、科学思想史。

2.李侠（1967-），辽宁省辽阳人、现任职于上海交通大学科学史与科学文化研究院教授、博导，主要研究方向：科学哲学、科技政策与科学社会学。

【博主跋】这篇文章成稿于去年年初，写作与修改耗时良久，现发在《自然辩证法研究》2022（12）上，李双同学展现出很好的科研热情与创新精神，记录一笔！

说明：文中图片来自网络，没有任何商业目的，仅供欣赏，特此致谢。

2023-1-18于南方临屏涂鸦