證偽與化學:癥結何在?

似乎有些人對我的上一篇文章不滿意,在那篇文章中,我提出論點,認為與物理學相比,證偽作為一種哲學在化學中不太相關,尤其是在化學家制造分子時。

加入我們的科學愛好者社群!

本文發表在《大眾科學》的前部落格網路中,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


似乎有些人對我的上一篇文章不滿意,在那篇文章中,我提出論點,認為與物理學相比,證偽作為一種哲學在化學中不太相關,尤其是在化學家制造分子時。我認為這個問題足夠有趣,值得多花一些篇幅來討論。我對證偽的相對不重視主要來自羅爾德·霍夫曼,他既是化學哲學家(和詩人),也是一位獲得諾貝爾獎的職業化學家。他有一篇精彩的文章,題為“如果化學家建立科學哲學,它會是什麼樣子”?在他的文集中(我為《自然化學》這裡評論過)。

霍夫曼對化學和科學哲學的基本看法深入到化學與其他科學的區別的核心。化學的實踐包括兩個主要活動——分析合成。分析部分,即將一種物質分解成其組成原子,並推斷它們的鍵合、電荷和空間排列,類似於物理學的還原論精神,即透過分解來理解物質。化學的合成部分具有高度的創造性,包括從簡單的對應物構建複雜的分子。它不僅使化學在概念上成為科學中獨一無二的,而且還在創造我們周圍的物質世界方面為該科學的巨大效用做出了貢獻。它既是一門藝術,也是一門科學,它使化學作為一種實際的追求非常接近建築學。


關於支援科學新聞

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱,您將幫助確保關於當今塑造我們世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。


卡爾·波普爾寫了一本著名的書,名為《猜想與反駁》,其中除其他外,他闡述了他關於證偽的中心哲學。一個相關的哲學是科學方法的假設-演繹方法,其中一個提出假設並檢驗它們。這是霍夫曼在分析了一篇關於可以封裝氫分子的富勒烯分子的合成的論文後,對這種思考科學的方式的看法。我稍微改述了他的話,使其更具普遍性

“在關於合成的優秀論文中,正在檢驗(或證偽)哪些理論?真的,沒有,只是說可以構建這樣的分子。其中的理論構建與以下陳述一樣具有資訊性,即阿奇·阿蒙斯的詩歌檢驗了英語可以用來構建對世界和我們思想互動方式的新穎和有見地的見解。這首小詩的力量,合成化學家在創造分子時所做的巧妙的分子手術,只是圍繞著任何分析理論測試。”

這種合成新物質的創造性行為如何準確地進行假設和檢驗?上一篇文章中的一些評論者指出,即使是合成也用某些鍵合理論(例如分子軌道理論)來支援。當然,任何分子的合成總是存在一些隱含的假設、一些背景知識;事實上,如果電子沒有以這樣的方式流動,如果鍵沒有以這樣的方式形成,那麼分子的構建就會失敗,因此,當然,每當你製造任何分子時,你都在檢驗關於化學鍵的基本假設和理論。但是,為什麼不進一步說,每當你進行化學、物理或生物學中的任何實驗時,你都在檢驗原子假設呢?或者,如果你想進一步深入到哲學領域,你甚至可以說你正在檢驗科學背後的基本假設,即自然規律決定物質實體的行為。

顯然,這種“證偽”的定義是如此普遍和包羅永珍,以至於大大削弱了該概念的效用;下次嘗試問問合成化學家,他的合成的主要目的是否是檢驗或證偽分子軌道理論。借鑑化學和建築之間的類比,這就像說每次建築師為建築物設計新形狀時,她都在假設和檢驗萬有引力定律。好吧,是的,也不是。

事實上,這場辯論再次讓我想起了物理學家經常在關於化學、經濟學或心理學等“高階”學科的辯論中表現出的對還原論的偏愛。他們會說,分子、人和社會是由原子組成的,這意味著“原子解釋人”。我認為大多數物理學家自己都會同意這種牽強的解釋是徒勞的。事實是,一個概念只有當它與它所聲稱要解釋的現象有直接的、非平凡的關係時才有用。哲學中的理論,就像物理學中的還原論理論一樣,在某些層面上比在其他層面上更相關。

合成是一種創造性活動,雖然每一次合成都隱含地、瑣碎地試圖證偽一些根深蒂固的基本規律,但作為整體的合成的科學和藝術並沒有明確地、非瑣碎地試圖證偽任何特定的理論。這並不意味著證偽不存在或不真實,這只是意味著它相當不相關。

Ashutosh Jogalekar is a chemist interested in the history, philosophy and sociology of science. He is fascinated by the logic of scientific discovery and by the interaction of science with public sentiments and policy. He blogs at The Curious Wavefunction and can be reached at curiouswavefunction@gmail.com.

More by Ashutosh Jogalekar
© .