從科學哲學的“證實”/“證偽”認識中醫(yī)藥科學實驗的對照設計＊

杜力軍，雷 帆，謝偉東，邢東明，閆智勇，李 俊，袁梽漪，高紅偉

（1.清華大學生命科學學院 北京 100084；2.江西中醫(yī)藥大學創(chuàng)新藥物與高效節(jié)能降耗制藥設備國家重點實驗室 南昌 330006；3.廣西中醫(yī)藥大學藥學院 南寧 530000；4.清華大學深圳研究生院生命與健康學部 深圳 518055；5.西南交通大學生命科學與工程學院 成都 611756；6.重慶醫(yī)科大學藥學院 重慶 400016）

西方科技發(fā)展史的兩個重要時期，集中體現(xiàn)在“證實”和“證偽”兩種科學方法論方面[1,2]。前者主要用邏輯經(jīng)驗歸納方法來實證一種理論假設的正確性，后者則主張用證偽的理性的檢驗方法來反證一種理論假設的正確性。兩種方法論由于其自身的局限性，以及科學發(fā)展過程中的特點，導致后來出現(xiàn)的以科學發(fā)展史為主要背景來探討科學性，即所謂的科學歷史主義[1]。當今人們對于“證實”和“證偽”的認識多是將兩者進行統(tǒng)一，認為這兩種方法論從不同側面論證一個理論假設的科學性。在中醫(yī)藥科學實驗中，由于其理論假說全稱陳述的內(nèi)涵較多，常常導致其論證的嚴密性不足，也常常使其實驗研究的結果得不到較高程度的認可，因此應該重視實驗設計的科學性對于中醫(yī)藥的現(xiàn)代實驗研究的重要性，其中尤其是實驗設計的思路。我們以“證實”和“證偽”的概念含義為主要出發(fā)點，對這種方法論背后的實質精神進行探討、并由此擴展于中醫(yī)藥科學實驗設計中，以有助于提高相關科學實驗的嚴謹性，同時也有助于中醫(yī)藥理論假說的實驗驗證。

1 “證實”與“證偽”

圖1 實驗設計分組及其一般原則示意圖

證實（Verification）指得是用邏輯歸納的方法，以單稱陳述的經(jīng)驗事實對一項理論是否為真所進行的歸納性論證。邏輯實證主義把可證實性作為科學分界的標準。邏輯實證主義又稱“邏輯經(jīng)驗主義”。作為一種科學哲學，邏輯實證主義是一種科學方法論，其最大成就就是制定了經(jīng)驗的現(xiàn)代邏輯方法論。按照邏輯實證主義的標準，“凡是經(jīng)驗可以證實的命題就是科學的；反之，凡是經(jīng)驗不可證實的命題就是非科學的”[3]。隨著時間的推移，現(xiàn)代邏輯實證主義又提出了概率論，以完善邏輯實證主義的不足[1]。這種標準認為，理論不可能被事實嚴格證實，但卻可根據(jù)理論可資利用的事實證據(jù)不同而理論獲得的概率不同。獲得經(jīng)驗證據(jù)越多的理論，其概率越高，那么這個理論就越科學。但是在現(xiàn)代科學面前，邏輯實證主義僅以直接經(jīng)驗及其以單稱陳述（Singular statements/particular statements）來論證一個全稱陳述（Universal statements）科學理論的方法越來越受到人們的質疑。正如英國哲學家波普爾（Karl R.Popper）所述“從單稱陳述推論出理論，這在邏輯上是不允許的。所以理論在經(jīng)驗上是決不可證實的”[4]。

證偽（Falsification）則是用與證實相對立的方法去證明其不正確性，最終去否定理論陳述。提出了可證偽性標準，并以此來評判一種理論假設能否具有可證偽性（Falsifiability），能否進行證偽來判斷該理論的科學性，即所謂的科學劃界（Demarcation）。他認為科學的理論假說是能經(jīng)得住經(jīng)驗否定的檢驗的，也就是經(jīng)得起證偽檢驗，因此這些理論是科學的。而形而上學的認識是不能被證偽的，因此形而上學的東西是不科學的。邏輯實證主義者所使用的經(jīng)驗歸納方面試圖證實一種理論的正確性，是不可靠的。他認為“實證主義者在急于消滅形而上學的同時消滅了自然科學，因為科學定律在邏輯上也不能被還原為基本的經(jīng)驗陳述”[4]?？茖W理論只有通過檢驗或者證偽，才能確認其科學性。波普爾的科學哲學被稱為批判理性主義。他的科學方法論正是對現(xiàn)代自然科學作出的唯理主義反應。波普爾認為，一項理論當能夠被證偽時，則說明該理論是科學的。當無論用什么方法都不能被證偽或者說被否定時，則該理論不屬于科學范疇。波普爾思想里強調否定，當一種理論被否定時，在說明該理論是科學的同時該理論也將被拋棄，因為這種己經(jīng)被否定的理論己沒有實際價值。由此，波普爾提出了科學發(fā)現(xiàn)方法：運用猜想和反駁，按照可證偽度、確認度和逼真度等規(guī)定來論證一個理論假設[1]。

從科學研究本質來看，證實/證偽反應了一個問題的兩個方面。它們是一個矛盾統(tǒng)一體。一個從正面以經(jīng)驗為基礎的歸納，一個從反面以實證為基礎的演繹?？茖W不僅僅是從正向的歸納證實，也應該具有質疑精神的反駁驗證。正如有學者所說，“實證研究實質上是一個融合證偽思想于一身的過程，即面對一個命題，總試圖尋找否定它的理由，只是在還沒有足夠的證據(jù)否定它時，才暫時接受它。但保留否定它的可能性。批判才是科學進步的本質，科學及其理論都只是尚未被證偽的、暫時的假設。因而，科學的本質特點是批判的檢驗”[5]?？茖W也就是在其理論一次次被證實/證偽的論證中進步。正如英國哲學家Alexander Bird所說，“迄今為止還沒有一個理論被證明是假的。科學家總是拒絕己經(jīng)被證偽的理論，而保留未被證偽的理論；后者將被暫時的接受”[6]?！白C偽”的實質不是去一一將理論假說證偽后的否定拋棄，而是對具有科學屬性的理論假說進行可證偽性論證，即這些理論假說應該具有可證偽性，即具有科學屬性，最終接受并促進科學發(fā)展[7]。

以上便是“證實”與“證偽”的本意。長期以來，人們圍繞“證實”與“證偽”進行了熱烈的討論。其中尤其是“證偽”理論的提出，使人們對一項理論的科學性從單一的正向思維，改變?yōu)槟嫦嗨季S。其中所體現(xiàn)出來的精神內(nèi)核，正好與科學所提倡的質疑精神不謀而合。無論“證偽”思維有如何不完善，但是其所表現(xiàn)出來的反向思維和質疑精神，則是我們所要汲取的。這種證偽的思維特點體現(xiàn)在中醫(yī)藥科學實驗設計中，實質上就是對照實驗的設計。

2 “證實”與“證偽”在中醫(yī)藥科學實驗設計中的應用

2.1 證實”與“證偽”在實驗設計中應用的一般理念

一個實驗分組的設計中，對照組的設定的主要目的就是使實驗組的結果更符合實驗假設，并由此支持其背后的理論假設，避免假陽性或者假陰性結果（圖1）。這種對照組的設計就具有了“證偽”的含義，即如果對照組的實驗結果與實驗組的實驗結果一致，也就證明了實驗（理論）假設的“偽”（False）。在統(tǒng)計學中，對照組對于實驗組來說主要體現(xiàn)在對實驗條件控制的檢驗上。而從科學哲學角度來看，實驗組所得結果具有“證實”的含義。即從正向去證明實驗的假設的成立，進而證明其背后理論假設的“真”（Truth）。但由于“證實”是一個全向證明的過程，而實驗所用有限的樣本例數(shù)不等于整體樣本例數(shù)，而我們所作的理論假設往往是全稱而不是單稱陳述。所以人們對于實驗結果便借用了統(tǒng)計學的概率理論。我們通常說實驗所得的符合實驗假設的結果出現(xiàn)的錯誤概率小于0.05（P＜0.05），我們就接受這種實驗假設檢驗。這一點類似于現(xiàn)代邏輯實證主義提出的證實的概率主義。

在“證偽”方面，波普爾所提出的檢驗結果的“確認度”來說明證偽結果的準確性，即否定一個理論假設的準確性。在中醫(yī)藥科學實驗設計中，我們可以借用這一理念來衡量所設立的用于證偽的對照組設計的質量，即可以取得證偽結果的“確認”（Corroboration）和“確認度”（Degree of corroboration）的問題[8]。實際上就是對照設計對于否定實驗組結果的準確性。這種對照組設計的“確認度”也直接影響到實驗組結果的質量，進而影響到實驗假設及其理論假設的科學性。而這種具有證偽屬性的對照在該理論假設中的權重的大小，則反應了該對照的可證偽度（Degree of falsfiability）。由此可見，證偽屬性的對照設計不僅關乎到對于實驗組結果的可靠性，同時也關乎到實驗假設背后的相關理論假設的可靠性。通俗地講，就是對有關實驗結果證偽的專屬性以及在對與該實驗相關的理論假設證偽中的關鍵性。

2.2 中醫(yī)學實驗的對照設計

實驗設計中所進行的分組，大多體現(xiàn)在相對于治療組的對照上。實驗組與正常對照組大多具有“證實”的屬性，即要通過實驗證明一種理論假設存在的合理性。同時常常設另外一組陰性對照，也稱Placebo control（PC）（安慰劑對照）或Sham control（假手術對照），這種陰性對照多具有“證偽”的屬性。即本意是要證明這種實驗假設的不合理性。例如，觀察某種藥物特定治療作用，采用的空白溶劑組，或非特異性手術動物的對照組等。對動物來說，由于其沒有心理因素的干擾，因此在動物實驗設計中，PC具有較強的證偽效果。但在臨床實驗時由于心理因素的影響，有時候PC則具有證偽的屬性時，對于所驗證的實驗假設并不完全具有否定性。例如，神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)或者受此系統(tǒng)影響的臨床實驗，PC 則表現(xiàn)出了明顯的安慰劑效應（Placebo effect）[9-14]，但此時我們不能僅憑此就否定原有的實驗假設，最多只是說這種臨床實驗假設所涉及的效果中，PC是其組成部分。而這種PC有時也為我們提供了新的線索和思路[15-19]。對于一些較高級動物是否也具有PC效應，值得研究人員關注。

中醫(yī)實驗研究中一個重要的工作就是符合中醫(yī)證候標準的動物模型及其相應的病理生理變化的研究。證候動物模型的制做具有較高的難度，這主要是因為中醫(yī)的“證”的組成多是臨床癥狀主訴，缺少客觀指標，而動物不能主訴。因此中醫(yī)“證”動物模型的研究很大程度上基于臨床的基礎研究，即對于臨床確認的“證”所獲得積累的病理生理變化的客觀指標[20]。同時，在研究中醫(yī)證候動物模型中對于典型的中醫(yī)基本屬性的動物模型的研究，可以設置經(jīng)典中藥復方的對照組，以反應這種模型“證”屬性的確認度。例如，研究“寒”證動物模型，設置熱性中藥（復方）的對照，熱證動物模型，則設寒涼藥中藥（復方）的對照，這些均具有了“證偽”的屬性。與此同時我們還要意識到，由于中醫(yī)藥具有以定性描述和概率化評判的特點[21]，證候之間、各類中藥之間往往有一些交叉屬性，或者說一些界定不是特別清晰之處，因此在使用這類藥物證偽時，很可能會出現(xiàn)交叉或不完全證偽的結果，這就需要我們在進行證偽對照設計時在選擇相關檢測指標及其證偽中藥時注意其區(qū)別性，以提高證偽的確認度，提高可證偽度。

一般來說，不同層次所需要的對照設計的數(shù)量和內(nèi)容不同。例如：有關針炙的實驗研究。如果是觀察單純的針刺的作用，則僅用于針刺與非針刺對照就夠了，此時的設計多具有證實的屬性。但如果除針刺外，還要探究不同穴位的作用，則需要在針刺的基礎上加上穴位與非穴位的對照，以排除這種因針刺刺激本身所帶來的非特異性干擾，此時的設計多具有證偽的屬性，即檢測穴位作用的科學性。如果我們在穴位前再定位功能屬性的內(nèi)涵，例如調氣補血穴位。那就需要增加相應的調氣補血穴位的證偽對照，即非調氣補血作用穴位的對照組，以檢測調氣補血的科學性。

屬于證實的實驗對照，其結果通常采用統(tǒng)計學概率理論來說明其證實結果。即這種差異性出現(xiàn)的可能性概率。科學哲學中邏輯實驗證主義的證實說中所提出的“可證實性”（Verifiability）和證實的“可能性”(Verifiable)即具有此種含義[22]。

2.3 中藥學實驗的對照設計

藥理學實驗中常設置空白對照、模型對照、陽性藥對照，它們的作用所對應的層次不同?？瞻讓φ諏谀Ｐ汀６Ｐ蛯φ談t是對應于受試藥（也稱實驗組）。這種對照屬于“證實”的范疇，即要正面的說明其假說的正確性。由于“證實”的不可達到性，因此這里就引入了統(tǒng)計學概率，也就是說，這種對特定模型作用的有效的概率。但是科學是要經(jīng)受“證偽”的檢驗的。在同一個實驗里的“證偽”主要體現(xiàn)在對照組的設計。藥物研究中的“陽性藥”對照實際上體現(xiàn)的新藥研發(fā)的“優(yōu)效性”的對照設計理念。即與己知有效的藥物對比，新的受試藥的藥效如何。因此，從這一點來說，藥物研究中的“陽性藥”不屬于真正意義上的“證偽”。但是在基礎藥理研究中，針對某一特定機制造模，有時候陽性對照藥也有工具藥的含義，用于反應特定機制的模型的成功與否，而此時則又具有了一定的證偽屬性，只不過它不是要否定受試藥的實驗假設，而是否定模型的成功與否，從而進一步支持受試藥實驗結果的確證性。

藥物研究中用于證偽的對照設計應針對這一藥理實驗設計要說明的假設命題進行。例如，僅僅說明某藥對于某模型有效，則僅需設計安慰劑對照即可。通常給模型動物與藥物相同的溶劑（不含藥物）。為了進一步說明受試藥物對于特定靶點的模型有效，常常設計阻斷該靶點或利用分子生物技術干預該靶點，來進一步觀察受試藥物的作用。如果該靶點阻斷或敲除后，受試藥的作用消失，則說明該靶點就是受試藥作用的位點，而這種藥理作用機制就是受試藥作用于該靶點。通常藥理學將此稱為專屬性（特異性）（Specificity），這才是在探討藥物與效應之間的因果關系，才是真正地探討所謂藥物作用的機制。從科學哲學角度看，這種實驗的設計也屬于“證偽”的范疇。此時的藥物實驗設計中常增加一組拮抗或激動某一靶點的證偽性實驗，以說明受試藥與模型對照出現(xiàn)不同結果的確認度。使某藥對于某模型具有某種作用的科學假說具有更好的“確認性”。

中藥研究由于受中醫(yī)理論的指導，其藥理實驗常含有復雜的因素。例如，證候的動物模型，帶有中藥屬性的中藥復方藥理實驗等。這就需要設計中增加更多的對照以達到證偽和確認的效果。例如：證動物模型實驗，需增加非證動物模型對照，以證明受藥中藥對該模型作用的確認性；如具有某種特性中藥屬性的受試中藥復方藥理作用，則需增加非某種特性中藥屬性的中藥復方的對照。比如某滋陰藥對于某陰虛證動物模型的藥理實驗，則需要增加補陰藥對于非陰虛動物模型作用對照、以及非補陰藥（最好是補陽藥）對陰虛動物模型作用的對照。而后兩種對照即屬于“證偽”設計的范疇。從邏輯學角度來看，上述實驗設計基于該實驗假設的全稱陳述的內(nèi)涵和外延內(nèi)容。內(nèi)涵多的則應依據(jù)相應內(nèi)涵來設計相應的對照（圖1）。例如：滋陰清熱藥A對大鼠陰虛模型的防治作用的研究。其所涉及的科學假設是：滋陰藥A 具有防治陰虛病變的作用。其所對應的實驗假設是：滋陰藥A 對大鼠陰虛模型的防治作用的觀察。這里的內(nèi)涵涉及到：（1）陰虛證；（2）滋陰藥。因此在實驗設計上除了陰虛大鼠模型的證偽外，還要增加滋陰藥的證偽對照，即增加一組非滋陰藥治療的對照組。又由于中醫(yī)理論的陰虛內(nèi)熱之間的內(nèi)在關系，要想使研究結果更具確認性，最好還要增加清熱藥和滋陰加清熱藥的兩組對照。

藥物的研究最終常常涉及到其藥理作用的機制，中藥也是如此。對于機制研究，則需要進行專屬性或者叫因果關系確證的實驗。沒有進行這種因果關系確認的實驗研究都只能稱為相關性結果，或者說是與某種機制相關（Correlation），而不能稱為機制（Mechanism）[23]。這種因果關系確證性實驗設計實際上就是特異性的或者講是有針對性的證偽實驗設計。例如，阻斷或干擾某一受體以確認該受體對于受試藥藥理作用的關鍵性，也就是所謂的作用靶點（Target/site verification）。

總體來說，實驗設計中的給藥組與模型組的結果的差異屬于證實性質，模型組與正常組的對照行為也屬于“證實”概率性質。除此之外，其它的對照設計多屬于“證偽”性質，而后者又恰恰是影響實驗假設是否成立的關鍵，也常常能反應出研究者對于所研究命題及其背后理論的把握度及其實驗設計的水平。我們常說，對于科學研究需要大膽假設，小心求證。其小心求證在實驗設計中則主要體現(xiàn)在了“證偽”對照的設計中。

3 結語

綜上，科學哲學中的“證實”和“證偽”是哲學發(fā)展史上前后兩個時期的主要科學方法論。目的都是在于論證一個理論假設的真?zhèn)?，進而論證其科學屬性。由于“證實”以經(jīng)驗歸納的邏輯實證及其所依賴的經(jīng)驗的不可能完全涵蓋性，導致“證實”需要引入概率概念?！白C偽”則是從反面以驗證的方法來論證一個理論假設的真?zhèn)巍５恰白C偽”的真正含義不是要使之理論假設為偽，而在于經(jīng)得起“證偽”的理論假設，具有科學性。這一點也恰恰是“證實”/“證偽”能夠被借入中醫(yī)藥科學實驗的依據(jù)所在。以科學哲學的理念來豐富完善中醫(yī)藥實驗設計，注重證偽性的對照設置，使我們從另一個層面去認識實驗中的設計，提高設計水平，從而使中醫(yī)藥實驗所獲得結果具有更高的確認度。