科學哲理

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標  題: 科學與信仰(2) ── 科學哲理 Philosophy of Science
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標  題: 科學與信仰(2) ── 科學哲理 Philosophy of Science
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(此份資料是東海大學劉大衛老師上課的講義)

    貳。           科學哲理     Philosophy of Science

        討論： 何謂實驗？ 原理？ 說明？ 自然法則（定律）？本段討論是以〝
    Philosophy  of Science 〞 (by Del Ratzsch ，  Inter Varsity Press ，
    USA ， 1986.) 一書為根據。

    Ⅰ。定義
        自然科學即探討並研究
　　        1.  憑經驗的（empirical）：  假如可以，就做實驗。
　　        2.  客觀的（objective）  ：  公開的。
　　        3.  合理的（rational）   ：  常常是可計量的。
        自然科學必須對自然界做兩個基本的假設：
　　        1.  在時空上具有一致性或經常性。
　　        2.  是人可以理解的。
        Francis Bacon（1561-1626）提出從事科學研究的正確方法：
　　        1.  收集資料、數據（collect data）－ 憑經驗的。
　　        2.  在沒有前提的情況下加以組織    － 客觀的。
　　        3.  歸納得出原理 (induction)      － 合理的。

        這些觀念是現代科學的開端。 可惜 Bacon 本身並沒有從事科學的研究，
    而且他的方法是不可能的。我們必須以某些理論為前提，去引導資料的選擇與
    組織（這是憑經驗得來的嗎？）。歸納需要想像力與創造力，並不是純邏輯的
    （這還算客觀嗎？）。有許多理論都可能與這數據相符，我們必須根據某些前
    提為標準，來選擇其中一種理論（這樣合理嗎？）。如此說來，是否意味著科
    學不是憑經驗的、客觀的、合理的呢？

    Ⅱ。發展
        Ratzsch 在書中討論到許多探討科學的哲學家對科學的觀點，這些哲學家
    試著讓「科學是憑經驗的、客觀的、合理的」這觀念落實，就是仍不放棄對這
    句話的信心。 20 世紀初期，他們的共識是：科學最後的根據仍是自然的觀察
    ，這就是「憑經驗的」。較中立的科學家都是依據相同的資料，而科學界可加
    以檢討、重複實驗（若可能的話）、並更改錯誤。這就是「客觀的」。
        我們使用的演繹法  (deduction) 是從一般法則和最初狀態開始推算出特
    定的結論。在事前，這樣的演繹法算是預測，而在事後，就是解釋了。我們只
    能夠觀察所有真實界中的一小部份，一個樣本。我們注意到一些樣本，假定這
    足以代表所有的真實界（一致性），從而想出一個理論來。等到我們在真實界
    從事更廣泛的實驗和觀察後，這理論可能被證實，也可能被推翻。這就是「合
    理的」。
        但還是有一些問題，解釋必須能夠提出原因，而不單是預測；個人和社會
    的因素也會影響到我們的觀察，及我們所選擇的理論。此外還有一些其他的問
    題。

        Thomas Kuhn 於 1962 年發表了《科學革命的架構》 (The Structure of
    Scientific Revolutions) 分析科學史。對他最具關鍵性的概念，他稱之為「
    典範」 (paradigm): 一套公認的、假設出來的標準思想、 理論、及研究方法
    ，譬如亞里斯多德或牛頓的物理系統。科學家平常不是去發掘新的理論，而是
    希望自己的研究數據符合現有的「典範」。
        觀測來的數據大多與「典範」吻合，若有少數例外，我們就把這些歸為「
    特例」 (anomaly) 。 這些「特例」通常是被置於一旁，或是等以後再解決，
    因為它們被認為不具什麼重要性。但若累積了太多的「特例」（多少才算太多
    ？  ），  則會使「典範」的可信性動搖。  這種情形，  我們稱為「危機」
    (crisis) 。「危機」可能造成下列任何一種結果：
　　    1)  修改舊「典範」，以便符合「特例」
　　    2)  將「特例」擱置，回到原有「典範」，深信總有解決的一天
        3) 「革命」 (revolution) ， 另發展一套新的、可接受的「典範」（如
    哥白尼以太陽為宇宙中心的天體觀；牛頓和伽俐略根據實驗、數學發展而來的
    物理學；生物學的進化論）。
        Kuhn 是根據「觀察」來研究「科學」， 而非根據哲學！照他的說法，科
    學到底是不是憑經驗的、客觀而合理的呢？ Kuhn 並不認為自然界和自然律都
    取決於心理因素和社會因素。然而，有些人確實有如此極端的想法。

    Ⅲ。現在
        目前的科學界承認對「憑經驗的」、「客觀的」及「合理的」仍無法準確
    地下定義，但卻仍相信它們是有意義的概念。
        「經驗的」數據來自於一外在的自然世界，我們不能強迫大自然來符合心
    理學和社會學因素對我們所形成的觀念（伽利略的觀察，  Michelson-Morley
    的實驗，原子的結構，太陽的微中子等等），所以，當有人說「所有科學是心
    理學和社會學影響下的產物」，我們認為這樣的說法似乎是不合理的。
        「客觀／主觀」是一種程度的問題；雖然沒有完全客觀的數據，但對所有
    的觀察家而言，某些數據是一樣的，而且幾乎是完全客觀的（如儀器的讀數，
    星球的位置等）。　
        「合理」是無法定義的，而且有時整個科學界是錯的。不過，要求具有正
    確性、一致性、廣大性、簡單性、促進性仍然是對的。

        一個科學理論只是個正確預知的遊戲（操作主義） (operationalism) 或
    是真實的（現實主義） (realism) 呢？ 似乎有個「不同程度的真實性」存在
    。例如，我們很難否認行星、原子、元素、分子、遺傳因子、細菌的存在；而
    電磁場、能量作用雖不能眼見，似乎也非常真實； 「夸克」（ quark ）未能
    直接觀察，但間接證據卻不斷地累積著；「多度空間」、「其他宇宙」等理論
    ，都有人提出，卻無法觀測，這些理論的真實性，至今仍存疑。
        許多人強調科學的不確定性，他們認為許多以往確認的「事實」，已被提
    出反證，所以他們推論：科學中沒有一件事是確實的，所有理論早晚都會被推
    翻。這些人的看法並不完全正確，科學理論可依其確定的程度來排列。較為簡
    易的理論，處理較小範圍的現象，這被稱為「模型」（如分子形狀、化學反應
    步驟、現有記錄及現有事物的歷史起源），如此的模型總需要不斷地改進及修
    正，而有時也必須完全丟棄，以較好的模型取代。然而較為重要的理論有著較
    寬廣的觀察證實範圍，而且在新的明顯特例產生時，不至於立刻被淘汰（如能
    量及動量守恆、遺傳定律等）。懷疑這些定律的人，卻希望別人能接受他們所
    提出譁眾取寵式的理論，他們自認他們的理論是毫無疑問的！
        科學革命並未淘汰掉重要的理論，而是將這些重要理論放進嶄新的、更寬
    廣的理論中。愛因斯坦的理論同意牛頓關於速率遠小於光速的定律，太空船仍
    遵照著牛頓定律航行著。我們不敢說這些理論永遠沒有被推翻的一天，但目前
    仍無理由去懷疑它們，而足以推翻這些理論的理由在短期內出現的可能性很小
    。

    Ⅳ。歸納
        總結上文，基於Ratzsch的書的討論到此。我們可以歸納如下。
        科學能用較深較廣的敘述去「解釋」一個現象：先有托勒密的地球中心論
    ，後有克卜勒的太陽中心論來解釋天空中行星的運動，然後有牛頓的萬有引力
    和運動定律解釋，再有愛因斯坦的廣義相對論去解釋萬有引力，但為何有質量
    、力、空間、時間呢？科學永遠有一個最深層的解釋，而這個解釋只是「敘述
    」和「尚未能解釋」，當我們找到一個新的解釋，即成為最新最深層的解釋，
    所以永遠存有一個目前無法回答的「為什麼？」。
        科學有其極限，在此極限內，科學是重要而且正確的，它可以告訴我們有
    關宇宙和宇宙的定律，可以告訴我們利用自然的定律去推測許多宇宙的過去和
    未來，但它無法告訴我們宇宙和它定律的來源，我們不可能以科學來證明自然
    界是有規律的和可理解的，只能說「到目前為止這個假設是成功的。」
        我們沒有理由相信「科學的極限就是真實世界的極限」。當我們說某些事
    是不科學的，不能說這些事就一定是不真實的、不可能的或不合理的，只能說
    是我們無法用科學的方法去理解。舉例來說，科學無法告訴我們任何有關道德
    、宗教的真理、目的、人格、愛及美麗等等的本性。 
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神接納歷史上所有敵擋祂的人，就像接納時常敵對祂的我們一樣。