科學的特徵,科學方法及科學精神

何宗陽編輯整理

科學的特徵

對於科學的核心特徵或者說所謂科學精神,隨著人類的進步,有不同的觀點,目前一般認為科學具有如下特徵(維基百科, 科學, 29/Jan/2010):

 理性客觀:從事科學研究一般不以「神」、「鬼」、「上帝」為前提(一些科學家仍會信仰宗教,但是"科學"本身是理性思維的結果),一切以客觀事實的觀察為基礎,通常科學家會設計實驗並控制各種變因來保證實驗的準確性,以及解釋理論的能力。

 可證偽:這是來自卡爾·波普爾的觀點,人類其實無法知道一門學問裡的理論是否一定正確,但若這門學問有部份有錯誤時,人們可以嚴謹明確的證明這部分的錯誤,的確是錯的,那這門學問就算是合乎科學的學問。

 存在一個適用範圍:也就是說可以不是放之四海皆準的絕對真理。例如:廣義相對論在微觀世界失效,量子理論在宏觀世界失效。不過科學家們仍然努力尋找與探索是否有某種理論可以囊括所有自然現象(至少在物理界,將相對論與量子力學合併是一至少延續數十年的野心)。

 普遍必然性:科學理論來自於實踐,也必須回到實踐,它必須能夠解釋其適用範圍內的已知的所有事實。(維基百科, 科學, 29/Jan/2010)

科學方法 

科學方法是進行科學研究,描述科學調查,根據證據獲得新知識的模式或過程。

即使科學領域涉及廣泛,任何研究方法要被視為科學方法,則必須是客觀的。科學家們不能對於科學方法下產生的單一結果有不同的解釋或不能去改變結果的發生。 另一項基本期待,則是必須有完整的資料文件以供佐證,以及研究方法必須由第三者小心檢視,並且確認該方法可以重製。如此也才能進行統計上的可性度分析。科學方法也包含了意圖去掌控或質問在科學研究中,因人為操縱因素所導致的後果。(維基百科, 科學方法, 29/Jan/2010)

科學方法包括以下步驟的迭代(Iteration)和遞歸(Recursion):

  1. 觀察 – 用感應器官去注意自然現象或實驗中的種種轉變,並記錄下來。涉及的活動包括:眼看、鼻嗅、耳聞和手的觸摸。
  2. 解說 – 將從觀察得的事實,加以解釋。
  3. 預測 – 根據假說引申出可能的現象
  4. 確認 – 透過進一步的觀察和實驗去證實預測的結果
  5. 評估 – 根據經驗和結果主觀地評比或下結論。
  6. 發表 – 公佈成果。發表有很多形式,像是投稿或是發表會。

(維基百科, 科學方法, 29/Jan/2010)

以下摘錄方舟子所談科學精神不可分割的四個方面:探索、懷疑、實證、理性(方舟子, 什麼是科學和科學精神,中國青年報,05/Dec/2005)

 

 

科學精神:  

  1. 探索精神: 其實這不過是與生俱來的對未知事物的好奇心。許多動物也有好奇心,為了適應環境也很有“探索精神”。兒童對新事物同樣很好奇,喜歡尋根問底,也很富有探索精神,因此有人說每一個兒童都是科學家。不過,兒童雖然熱衷於探究新事物,喜歡問各種各樣的問題,但是也容易輕信荒唐的解釋,接受無理的答案。他們所缺乏的,是科學精神的另一個方面:懷疑。

 

2. 懷疑精神:懷疑意味著科學絕不相信權威,也絕不無條件地寬容。如果不具有懷疑精神,就失去了分辨是非的基礎,所有的觀念,不管是合理還是荒唐,都可以被全盤接收,科學將成為垃圾場。偽科學人士也會說,他們很富有懷疑精神。的確,他們很有懷疑科學主流的勇氣,比如說,相信“神創論”的人懷疑進化論,研究“特異功能”的人懷疑物理定律,等等。反過來,我們則懷疑他們的懷疑。這兩種懷疑有什麼區別呢?我們將如何處理探索與懷疑這二者之間的矛盾,既避免良莠不分、全盤吸收,又避免心靈閉塞、懷疑一切呢?我們必須為科學精神增添新的內涵:實證和理性。

3. 實證精神: 實證並不是說有證據就可以了,而是要求有確鑿的證據。被科學研究所接受的證據,必須是客觀存在的,而不是主觀臆想出來的;必須是符合嚴格控制的條件的,例如有對照和採取雙盲原則(研究者和被研究對象互相不知情);必須是可重複、可獨立驗證的;還必須符合概率統計規律。只有在嚴格控制的條件下,用嚴密的方法,重複、獨立得到的觀察和實驗結果,才能算是確鑿的證據。控制條件、重複性、獨立性和概率統計,這些是實證的特徵,是偽科學的死敵。

4. 理性精神: 實證離不開理性,也就說,用嚴密的邏輯對證據進行分析和推導,在各種可能的解釋中選擇最合理、最可能的一種。在缺乏證據時,也能夠排除那些不合理、不可能的解釋。 

 休謨公理 

 18世紀英國哲學家休謨在《人類理解力研究》一書中,提出了理性思維的一條總原則,有時候被叫做休謨公理:
“沒有任何證言足以確定一個神蹟,除非該證言屬於這樣的情形,其虛假比它力圖確立的事實更為神奇。”
這句話很拗口,不過,通過舉例,並不難理解。休謨舉了一個例子,如果有人告訴他看到一位死人復活,他會比較以下情形,看看哪一種可能比較大:這個人在騙人或受了別人的矇騙,還是死人真的複活了?除非前者虛假的可能性低於後者,否則不應該接受他的證言。顯然,這實際上是在比較正反兩種可能性的大小,並拒絕可能性小的那種。這並不是斷然否定可能性小的神秘事件沒有發生的可能,而是說,在沒有足夠的證據時,我們不應該傾向於接受它。死人真正復活、自然規律不成立的可能性,遠遠小於一個聲稱看到死人復活的證言是謊言,或證人受欺騙的可能性,因此我們不應相信前者是的確發生過的。同樣,人體特異功能是真實的、物理定律不成立的可能性,遠遠小於“特異功能大師”是在玩騙人的把戲的可能性。

 奧卡姆剃刀 

 中世紀英國哲學家奧卡姆的威廉曾經寫下一句被稱為奧卡姆剃刀的簡短格言:“不應無必要地增加實體。”這後來也被當做科學研究和理性思維的一條原則,但是在具體應用時有多種表述。其中一種是:不應加入無必要的假設,在兩種等價的結論中,應選擇簡潔的、假設最少的一種。例如有以下兩種結論:一、生物經過進化而來。二、上帝創造了進化的準則,生物經過進化而來。這兩種結論說明的是同一個事實,即“生物經過進化而來”,但是後者的假設“上帝創造了進化的準則”對說明這一事實沒有任何必要,因此是個多餘的假設,在科學上應該用奧卡姆剃刀將它剪掉。奧卡姆剃刀的另一種表述方法是:在多種可能性中,應選擇最簡單的那種。這並不是在否認複雜可能性的存在,而只是說,在沒有證據時,應該首先接受、試驗最簡單的一種可能。

休謨公理和奧卡姆剃刀說的都是在沒有足夠證據時,應該如何做出選擇。最初的選擇有可能是錯誤的,但是這必須靠證據才能證明。那麼取證的責任在誰?很簡單:誰主張,誰舉證。比如說,如果有誰要證明外星人的確到過地球,那麼他就有責任列舉正面的證據。我們要反駁他,只要驗證他所提供的證據是否可靠就夠了。如果這些證據都不成立,我們就可以否認這種現象的存在,沒有必要為此去提供反面的證據。實際上在法庭上也是在應用這條原則。你要指控某個人殺了人,就必須由你來出示對方殺人的證據,而不能沒有根據地隨便逮著一個人說他殺了人,要對方自己去找證據證明自己沒有殺人。要一個人證明自己沒有殺過某個人,還有可能(例如不在場證明),但是要向別人證明自己一輩子沒有殺過任何人,那就是不可能的了。 

 要舉證到什麼程度才會讓人滿意呢?這要看你提出的是什麼樣的主張了。平常的主張不需要太多的證據,甚至不需要什麼證據,但是非常不平常的主張需要非常確鑿的證據。

 比如說,假定我今天遲到了,我跟大家說聲“對不起,路上堵車了”,大家也就都信了,因為北京堵車是常有的事,這是個很平常的說法,大家很容易接受,不會猜疑我是不是說了假話。如果我說我遲到的原因是因為遇到了車禍,這個說法就有點不尋常了,大家就會將信將疑,我可能需要出示一點證據(比如傷口)才能讓大家都相信。

 但是如果我說我遲到的原因是因為在路上被外星人劫持了,這就是個非常不平常的主張了,如果我不能出示非常確鑿的證據,比如說錄像啦,來自外星的禮物啦,來證明這一點,那麼大家肯定要把我當成是騙子或者瘋子。

 再舉一個科學上的例子。當達爾文提出現代進化論時,他是主張者,而且這是一個會徹底改變生物學研究的不平常的主張,因此他及其追隨者羅列了無數非常確鑿的證據。現在,進化論已被生物學界所一致接受,接受進化論的人已不再是主張者,但是如果有誰要推翻進化論,他就成了主張者,而且是一個將要推倒生物學大廈的不平常的主張者,他本人有責任提出進化論不成立的種種證據,讓科學界驗證這些證據是否能夠成立。建立在無數證據基礎上的進化論絕不會因為存在某些紕漏而被推翻,更何況反對進化論的人所指出的所謂紕漏不過是一些謊言和謠言。

 
 

 

探索、懷疑、實證、理性,是科學精神不可分割的四個方面。正是在這四面旗幟之下,科學研究不斷地觀察、檢驗,拋棄錯誤的觀念,增添新的知識,從而持續地進步。但是與偽科學者所宣揚的相反,科學的進步並不是推翻一切重來的大革命,而是在原有基礎上的演化。科學的進步是連貫的進步。被認為是現代科學最大的兩場革命也是如此:達爾文的進化論並沒有推翻了博物學、地質學的一切成果,而是保留了其中絕大部分數據和理論,但是做了重新解釋。和許多人說的相反,愛因斯坦相對論其實並沒有推翻牛頓力學,而是它的擴展、深化。

因此,科學研究必須抱著懷疑的態度,以證據為基礎,以邏輯為工具,不輕信任何新奇的說法,不輕易接受任何大膽的結論,對越是聳人聽聞的主張,越要追問一聲:證據何在?是否合乎邏輯?

Advertisements