科學(xué)理論可檢驗性問題的新理解
——兼與林定夷教授商榷

劉 洋， 萬小龍

(華中科技大學(xué) 人文學(xué)院， 湖北 武漢 430074)

林定夷教授在2007年和2008年公開發(fā)表了五篇關(guān)于科學(xué)理論的檢驗及科學(xué)與非科學(xué)劃界等問題的重要文章。在文章中， 林先生以其特有的明晰、 嚴密對已往關(guān)于科學(xué)理論的諸多問題進行了精致的總結(jié)、 分析和批判， 并且給出了自己關(guān)于科學(xué)理論檢驗的結(jié)構(gòu)和邏輯的創(chuàng)新觀點， 讓我們又一次領(lǐng)略了“林問題”的學(xué)術(shù)風(fēng)采。我們在學(xué)習(xí)林先生大作的過程中， 受益非淺， 但也發(fā)現(xiàn)一些問題想要與林先生商榷。

一、 關(guān)于“科學(xué)理論接受經(jīng)驗檢驗的邏輯模型”

林定夷教授曾在《論科學(xué)理論的檢驗結(jié)構(gòu)和檢驗邏輯》一文中用了大量的篇幅來批評和討論波普爾證偽主義模型， 內(nèi)容十分的詳實、 豐富。但我們有一些不同的看法。

首先， 林先生認為波普爾的證偽模型具有不完善性， 因此構(gòu)建了自己的檢驗?zāi)Ｐ停?認為科學(xué)實踐中不單是從受檢理論單獨導(dǎo)出檢驗蘊涵， 而是 “要從受檢理論T、 一組初始條件和邊界條件的集合C以及相關(guān)的輔助假說集H的合取中， 才能導(dǎo)出檢驗蘊涵P?！盵1]我們要提出的是， 既然林先生考慮的是“一般結(jié)構(gòu)與邏輯”， 而C和H的形式地位是相同的， 就沒有必要把C和H兩種在邏輯上平權(quán)的因素分別討論， 而既增加了邏輯形式的復(fù)雜性也增加了文章的篇幅。況且僅列出C和H也并不能窮盡影響檢驗結(jié)果的因素。

其次， 林先生認為， 他本人的模型不具有奎因的整體論模型的混沌性 ， 他說“我們的模型所表述的思想與美國哲學(xué)家W. 蒯因(Willard Van Orman Quine 1908-)所表述的我只能稱之為‘混沌的整體主義’的觀念卻有著原則的不同”。[1]關(guān)于這點我們也不能十分認同， 因為理論雖然包括了各種因素以決定影響檢驗結(jié)果， 但整體論可能指各種因素的整體影響并不總是等于各種因素分別影響的邏輯復(fù)合。

第三， 是最重要的問題， 林先生在討論“科學(xué)理論接受經(jīng)驗檢驗的一般結(jié)構(gòu)與邏輯”時首先研究一種最簡化的抽象模型， 他說“一個受檢理論(或原理)T能直接導(dǎo)出某種檢驗蘊涵 P， 并且假定我們通過實驗或觀察所獲得的觀察陳述S0是可靠的， 而這個觀察陳述S0將能證實或否證理論所導(dǎo)出的那個檢驗蘊涵P0簡言之， 對這種模型可作如下簡要的描述， 即：

(1)T→P

(2)S0可靠

以此為基礎(chǔ)來討論科學(xué)理論的檢驗問題。”[1]

并且把上述模型看作是波普爾關(guān)于科學(xué)理論檢驗的證偽主義方法論的一個邏輯重構(gòu)， 并且說“由此就可以根據(jù)兩個邏輯重言式來討論科學(xué)理論的檢驗問題 ， 即：

(I)

我們認為， 林先生在這里的確把波普爾的思想明晰化和嚴密化了， 體現(xiàn)出波普爾的“作為普遍陳述的科學(xué)原理或理論是只可被證偽， 不可被證實的”基本思想。

不過， 在與實際科學(xué)史相比較之后， 林先生又說到“我們就不能認為可以簡單地從受檢理論中直接導(dǎo)出檢驗蘊涵了； 而是必須認為， 我們往往要從受檢理論、 一組初始條件和邊界條件的集合以及其他輔助性假說的合取中， 才能導(dǎo)出這種可與觀察經(jīng)驗相比較的檢驗蘊涵， 而且通過實驗和觀察活動所獲得的觀察陳述也不能無條件地保證一定是可靠的， 而是可錯的?！盵1]并且構(gòu)建出一種比較接近實際的科學(xué)理論的簡要但卻完整的檢驗?zāi)Ｐ偷拿枋觯?/p>

“ (1) T∧C∧H →P

(2) S0可錯

其中， T表示受檢理論 ， C表示一組初始條件和邊界條件的集合， H表示其他相關(guān)輔助假說的集合 ， P表示檢驗蘊涵， S0表示觀察陳述?！盵1]

而相應(yīng)的“涉及科學(xué)理論之檢驗的相應(yīng)的邏輯公式也應(yīng)當(dāng)改寫為：

(1) ( T∧C∧H →P) ∧P

我們無法認同林先生后面的模型： 因為他的模型描述(B)不比(A)更明晰， 而他的邏輯公式II比邏輯公式I更不接近科學(xué)實踐的實際。

科學(xué)家在對一個科學(xué)理論進行經(jīng)驗檢驗時， 的確必須使用初始條件和邊界條件， 并且常常還要使用其他相關(guān)輔助假說等手段。但是， 他們從來不是“從受檢理論、 一組初始條件和邊界條件的集合以及其他輔助性假說的合取中， 導(dǎo)出這種可與觀察經(jīng)驗相比較的檢驗蘊涵”(C)， 更不是“才能導(dǎo)出檢驗蘊涵”(C#)！持有觀點(C)或增強版的(C#)的科學(xué)家實際是對他們自己的科學(xué)實踐工作的一個業(yè)余科學(xué)哲學(xué)表述， 而持有觀點(C)或(C#)的科學(xué)哲學(xué)家很可能從這里開始對科學(xué)理論的可檢驗性問題的討論誤入歧途！

我們認為一個合適的模型應(yīng)該具有如下的過程： 全稱陳述的科學(xué)理論導(dǎo)出一個單稱科學(xué)陳述， 這一單稱陳述接著又導(dǎo)出一個受檢蘊含， 最后將這一受檢蘊含與初始條件、 邊界條件的集合以及輔助性假說等因素合取導(dǎo)出可被經(jīng)驗檢測的檢驗結(jié)果。我們稱之為模型(邏輯公式)(III)。

二、 模型(III)的例證

下面我們運用這個新的檢驗邏輯來分析林先生對他的“簡要但卻完整的檢驗?zāi)Ｐ汀钡倪壿嫻皆诰唧w科學(xué)史中的運用。

(一)懷疑實驗(或觀察)結(jié)果的正確性

林先生用“當(dāng)考夫曼于1906年宣布， 他用高速電子實驗‘證明’在他的實驗中‘量度的結(jié)果同洛倫茲一愛因斯坦假定不相容’”[1]這個科學(xué)實例來說明當(dāng)理論的預(yù)計與實驗結(jié)果相矛盾時， 不一定說明理論錯了， 而可以懷疑實驗(或觀察)結(jié)果的正確性， 這個例子舉的很恰當(dāng)。但它正好說明了考夫曼實驗驗證的不是從相對論理論與其他“初始條件和邊界條件的集合以及其他輔助性假說的合取”中導(dǎo)出的檢驗蘊涵， 而是從相對論理論中導(dǎo)出的單稱陳述“考夫曼1906年高速電子實驗中的電子符合洛倫茲一愛因斯坦變換”與實驗誤差的合取。

(二)懷疑初始條件和邊界條件

林先生用“天王星的實測軌道與根據(jù)牛頓理論所計算的軌道不符”[1]， 導(dǎo)致伽勒于1846年終于發(fā)現(xiàn)了海王星作為例子來說明當(dāng)理論預(yù)見與實際觀察不符時， 可能是初始條件和邊界條件的問題而不一定是理論本身的問題。不過， 這個例子正好形象的說明了當(dāng)時的科學(xué)家不是在用經(jīng)驗檢驗牛頓理論與“初始條件和邊界條件”合取推出的邏輯后承， 而是檢驗的從牛頓理論單獨推出的邏輯后承“天王星與太陽之間有符合萬有引力定理的引力”與初始條件和邊界條件“唯一要記入的就是這個引力”這兩者的合取。

(三)輔助性假說

林先生根據(jù)“當(dāng)能量守恒定律與當(dāng)年的B衰變實驗的結(jié)果不符時， 泡利實際上就是通過設(shè)定一個輔助性的假說 (中微子假說)而維護了能量守恒定律”，[1]這個科學(xué)史實說明輔助性假說能夠幫助理論逃脫被證偽。但例子正好說明了： 雖然能量守恒定律逃脫被證偽是因為從能量守恒定律中推出的單稱陳述“在那次B衰變實驗中能量守恒”與“在那次B衰變中不存在中微子作用”的合取被證偽了。但如果“在那次B衰變中存在中微子的作用”這個輔助性假設(shè)是真的， 那么“在那次B衰變實驗中能量守恒”這個陳述就沒有被證偽， 那么， 能量守恒定律就沒有被證偽。

(四)修改受檢理論

林先生認為， “當(dāng)理論上所導(dǎo)出的檢驗蘊涵與實驗觀察結(jié)果不相容時， 我們也可以指責(zé)受檢理論?！钡牵?他又認為 “科學(xué)家們就采取行動， 拋棄或修改這個理論?！?“但是， 我們指責(zé)受檢理論因此‘被證偽’， 那是始終不可能有充分的理由的。因為按照我們的模型， 在這種情況下， 只有預(yù)先斷言實驗觀察結(jié)果 、 所設(shè)定的初始條件集合和所引進的其他輔助假說都準確無誤， 才有充分的理由斷言： 一定是這個受檢理論錯了， 即它被證偽了。然而， 這是不可能的?！盵1]

照林先生的模型， 不但“當(dāng)檢驗蘊涵與實驗觀察結(jié)果不相容時， 指責(zé)受檢理論沒有必然的可靠性”， 因為實驗觀察有易謬性； 而且即使“檢驗蘊涵被可靠地驗證為假時， 指責(zé)受檢理論仍然沒有必然的可靠性”， 因為檢驗蘊涵是被受檢理論與其他陳述合取而推出的。因此， 通過檢驗蘊涵來驗證理論， 既在經(jīng)驗上不可靠， 又在邏輯上不可靠； 或者說， 在科學(xué)理論的檢驗邏輯上， 檢驗蘊涵的邏輯程序前后都不可靠。

而在我們的邏輯程序中， 如果“當(dāng)待檢驗蘊涵與實驗觀察結(jié)果不相容時， 指責(zé)受檢理論沒有必然的可靠性”； 但如果“待檢驗蘊涵被可靠地驗證為假時， 指責(zé)受檢理論為假就有必然的可靠性”， 因為待檢驗蘊涵是被受檢理論單獨推出的。

三、 模型(III)的優(yōu)勢

我們的模型(III)正是吸收了林先生的細致分析的素材， 并且繼承了波普爾邏輯程式的基本內(nèi)容而建立的。下面具體分析模型(III)的優(yōu)勢。

(一)語言的明晰性

模型(III)的邏輯程式由兩部分組成。

第一部分與林定夷教授明晰地指出的波普爾的邏輯程式在命題形式上相同：

但進一步明晰波普爾的思想。包括： 這里的P作為全稱性科學(xué)理論陳述T的邏輯后承必須是一個單稱陳述； P作為科學(xué)理論的可檢驗后承的可檢驗性不是僅指“它原則上可以與觀察結(jié)果比較”而是指“它原則上可以直接與觀察結(jié)果比較或者通過與初始條件和邊界條件的集合以及其他輔助性假說的合取而間接與觀察結(jié)果比較”。

第二部分， 與林先生的新模型的邏輯程式在邏輯形式上具有可類比處， 但其中的受檢理論T換成受檢蘊涵P， 而其中的受檢蘊涵P換成可觀察結(jié)果的預(yù)言S， C表示一組初始條件和邊界條件的集合， H表示其他相關(guān)輔助假說的集合 ， P表示檢驗蘊涵， S。表示觀察陳述， 并且他們都是單稱陳述：

((P∧C∧H)≡S)∧S→P∧C∧H

在其中， 我們可以十分明晰的看到： 所謂的全稱科學(xué)陳述的證實與證偽的不對稱性， 在這個新程式的第一部分； 而所謂的經(jīng)驗可檢驗性在這個程式的第二部分。

(二)推理的嚴密性

(三)經(jīng)驗的可靠性

科學(xué)家在實踐中完全可以先單獨從一個全稱性理論陳述推出一個待檢驗的單稱陳述， 然后再考慮這個單稱陳述的檢驗問題。分析下面三種情況：

1. 關(guān)于某一類個體的全稱命題

如“所有的金屬都是導(dǎo)電的” ( 1)可以規(guī)范地寫為： “對于任意一個個體來說， 如果它是金屬， 那么它是導(dǎo)電的”。 設(shè)F為金屬， G為導(dǎo)電的。

公式化后顯然有： ?x(Fx →Gx)→(Fa →Ga)。(Fa →Ga)可自然化為： “如果a這個個體它是金屬， 那么它是導(dǎo)電的”(1-1)。注意(1-1)并不等價為“a這個金屬是導(dǎo)電的” (1-2)。更進一步說， 從(1)并不能單獨地推出(1-2)， 但能夠單獨地推出(1-1)?，F(xiàn)在要證偽(Fa →Ga)也就是要證偽(﹁ Fa ∨Ga)， 即要證實(Fa ∧﹁ Ga)。

結(jié)論： 如果證實a是金屬并且證偽a導(dǎo)電， 那么就必然可以證偽“所有的金屬都是導(dǎo)電的”。

2. 關(guān)于一切個體的全稱命題

“任意個體都有能量” (2)， 設(shè)個體X， 有能量H， 那么(2)可公式化為一個簡單命題： ?x Hx顯然有， ?x Hx→Ha。Ha可自然化為： “a這個個體是有能量的”(2-1)。 只要證偽了(2-1)就必定證偽(2)。

3. 關(guān)于全稱存在命題

這是林先生文章中的例子“小兒麻痹癥是由某種病毒引起的， 它們都具有這樣的形式： ?x?y(Ax∧By →Gxy)”[2](3)。其中， A： 小兒麻痹癥， B： 病毒， G： 被引起關(guān)系。不過更一般地， 我們會把(3)公式化為?x(Ax→?y(By∧Gxy))(3-2)。

顯然有： ??x(Ax→?y(By∧Gxy) →(Aa→?y(By∧Gay)= ﹁ Aa∨?y(By∧Gay)。要證偽﹁ Aa∨?y(By∧Gay)即證實Aa∧﹁ ?y(By∧Gay)。

結(jié)論: 只要證實a是小兒麻痹癥并且證偽存在一種病毒會引起a這個小兒麻痹癥， 那么原理論“小兒麻痹癥是由某種病毒引起的”就被證偽了。

顯然， 在(1)和(2)中， 全稱命題的檢驗問題已經(jīng)被簡化成單稱命題的檢驗問題。當(dāng)然， 在(3)中， 全稱命題的檢驗問題只簡化成特稱命題的檢驗問題， 而從邏輯上說， 特稱命題是否總是不可證偽， 我們將另著文討論。

(四)邏輯的緊致性

我們的模型具有更高邏輯緊致性的理由是由于在這個模型中待檢驗蘊涵是直接由理論推導(dǎo)出的， 這其實是將檢驗對象從全稱命題轉(zhuǎn)移到了單稱命題， 而單稱命題具有比全稱命題更強的可檢驗性。因此， 在我們的模型中待檢蘊含能夠更容易的被斷定是真還是假， 如果是假， 那么原理論也就可被確定為假。但待檢蘊含是如何被經(jīng)驗所斷定的， 這個問題本身仍是開放的。

四、 科學(xué)的劃界

科學(xué)與非科學(xué)的劃界問題首先涉及的問題就是“什么是科學(xué)？”是理論、 文化還是一種活動？我們必須承認科學(xué)是一個令人難以捉摸的事物， 不過至少作為理論的科學(xué)， 其內(nèi)部的定理與陳述還是相當(dāng)明晰的

在我們的模型中， 證偽與證實的不對稱性是十分明顯的， 但這種不對稱性本身在科學(xué)檢驗的邏輯程式中的兩個階段中也是不對稱的。這后一種不對稱性表明： 如果你最終想要檢驗的是一個單稱陳述， 那么它的可證實性在原則上要優(yōu)于可證偽性。如果你最終想要檢驗的是一個全稱陳述， 那么它的可證偽性在原則上有條件地說要優(yōu)于可證實性。原則上是指在邏輯上說， 可以通過經(jīng)驗檢驗。有條件地說是指， 在檢驗的第一階段， 對單稱的相關(guān)輔助假說、 初始條件和邊界條件(F)的檢驗相對于對作為受檢全稱科學(xué)陳述的單稱的待檢蘊涵的檢驗的獨立程度。如果能夠獨立地檢驗(F)為真， 那么當(dāng)由(F)和待檢蘊涵合取的對觀察結(jié)果的預(yù)言為假時， 就能夠確定地知道待檢蘊涵為假， 進而確定地得到待檢全稱科學(xué)陳述為假。

科學(xué)定理總是由全稱性科學(xué)陳述所寫成， 因此， 科學(xué)定理具有可證偽性。如果從科學(xué)定理到科學(xué)理論再到科學(xué)， 前者依次為后者的劃界的必要條件， 那么可證偽性就是科學(xué)劃界的必要條件， 這個問題仍需要進一步探討。但至少認為， 科學(xué)定理與其他因素共同形成(不一定是組成)了某些整體性的新條件， 這些新條件是科學(xué)劃界的必要條件或充分條件， 不過這些新條件很可能是在共時和歷時中都有實踐依賴性和文化依賴性的。

參考文獻：

[1] 林定夷. 論科學(xué)理論的檢驗結(jié)構(gòu)與檢驗邏輯 [J]. 華南理工大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)， 2008(2)： 15-19.

[2] 林定夷. 波普爾關(guān)于科學(xué)與非科學(xué)劃界的理論 [J]. 華南理工大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)， 2007(6)： 21-26.