證偽及其不滿

對於Edge.org提出的問題“哪個科學觀點可以退休?”的其中一個答案是物理學家肖恩·卡羅爾提出的。卡羅爾挑戰了一個通常被認為是理所當然的科學哲學觀點:證偽。

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


對於Edge.org的問題“哪個科學觀點可以退休?”的其中一個答案是物理學家肖恩·卡羅爾提出的。卡羅爾挑戰了一個通常被認為是理所當然的科學哲學觀點:證偽。我基本上同意卡羅爾的看法,儘管其他人似乎不太高興,主要是因為卡羅爾似乎在假設,缺乏證偽不應真正影響諸如多元宇宙和絃理論之類的觀點。

我認為證偽是那些很好的指導方針之一,但不能照字面理解並隨意應用於每個科學正規化或領域。這也是一個很好的例子,說明科學哲學中的觀點可能與真正的科學無關。任何事物過多都不好,尤其是當任何事物被認為是不可侵犯的真理時。

瞭解證偽的創始人有助於理解這個觀點的問題。就像他的繼任者托馬斯·庫恩一樣,卡爾·波普爾也沉浸在物理學中。他在該學科的全盛時期長大,並在維也納學派周圍繞圈子,後者的成員(主要是數學家、物理學家和哲學家)從未真正接納他為該團體的一員。就像庫恩一樣,波普爾也深受 1920 年代和 30 年代物理學革命性發現的影響,這影響了他的科學哲學。


支援科學新聞報道

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,您正在幫助確保關於塑造當今世界的發現和思想的具有影響力的故事的未來。


波普爾和庫恩都是我最喜歡用來說明科學哲學如何偏向物理學和物理學家的例子。證偽的起源很簡單:波普爾意識到,任何數量的資料都無法真正證明一個理論,但即使是一個關鍵的資料點也可能推翻它。當時占主導地位的兩個科學正規化——量子力學和相對論——肯定符合他的理論。當時的物理學擅長對各種現象做出非常精確的定量預測,從電子的電荷到水星的近日點。當應用於這些理論時,證偽確實效果很好。波普爾明智地提倡將其作為區分科學與非科學(以及無意義)的工具。

但在 2014 年,證偽已變得不那麼可靠,更加複雜。讓我們回顧一下它的侷限性和失敗之處。首先,波普爾認為,任何數量的資料都無法證實一個理論,這一觀點根本不被世界上大多數科學家所遵守。在實踐中,大量資料確實提高了對理論的信心。科學家通常不需要百分之百地證實一個理論才能信任和使用它;在大多數情況下,一個理論只需要足夠好即可。因此,僅僅因為我們不能百分之百確定一個理論的有效性就聲稱對其缺乏信心,這是一種哲學上的恐懼,更多的是被徘徊在學術殿堂的陰沉教授所思考,而不是被在日常世界中進行實驗的實際科學家所思考。

而且,在許多科學家看來,波普爾提出的一個決定性的資料點殺死一個理論的說法也站不住腳。無論是出於對他們創造的自豪感還是出於簡單的謹慎,大多數科學家都不會在出現一個與他們的主要結論不一致的實驗時就拋棄一個理論。也許儀器有缺陷,或者也許你的統計資料有問題;總有一些東西可以拯救一個理論免於死亡。但最常見的是,簡單地調整理論就可以拯救它。例如,CP 破壞的出乎意料的發現並沒有要求物理學家拋棄粒子物理學的理論框架。他們可以透過引入一些解釋異常現象的進一步原則來輕鬆地拯救他們的量子宇宙。如果科學家在實驗與理論不一致時就開始放棄理論,科學就會陷入困境。當然,在某些情況下,一個實驗實際上可以成就或破壞一個理論,但幸運的是,為了從業者的理智,科學中這樣的情況很少。

證偽變成一個模糊實體的另一個原因是,許多現代尖端科學都基於模型而不是理論。模型比理論更簡單、更不嚴格,它們適用於無法從第一性原理解決的特定複雜情況。可能存在多個模型可以解釋同一組資料。作為一名分子建模師,我充分了解如何調整模型以適應資料。有時這是合理的,有時這是避免承認失敗的一種狡猾方式。但無論如何,事實是,模型的證偽幾乎不會立即殺死它,因為模型本質上應該或多或少是一種虛構的結構。當資料與它們之前的版本不一致時,氣候模型和分子模型都可以被操縱以與資料一致,這一事實讓許多氣候懷疑論者感到擔憂。這裡的問題不是這種操縱是否合理,而是證偽實際上是一種判斷此類模型有效性的鈍工具。隨著科學變得更加複雜和以模型驅動,證偽在區分競爭模型方面的失敗將變得更加普遍。

證偽的最後一個問題是,由於它深受波普爾的物理學訓練的影響,它根本不適用於科學家在其他領域(例如化學)中從事的許多活動。諾貝爾獎獲得者羅爾德·霍夫曼在他的新書中指出,證偽對於許多主要活動是合成的分子的化學家來說幾乎無關緊要。當您正在製造一種治療癌症的新藥或一種檢測有毒環境化學物質的新聚合物時,您究竟在證偽什麼假設?現在您可以變得非常模糊和籠統,並聲稱每個科學實驗都是一個證偽實驗,因為它隱含地基於對某些科學原理的信念。但俗話說,一個解釋一切的理論什麼也解釋不了,因此對證偽的這種包羅永珍的定義就不再有用了。

話雖如此,毫無疑問,證偽是進行科學研究的普遍有用的指導方針。像其他一些評論者一樣,我驚訝於卡羅爾用他對證偽的批評來為弦理論和多元宇宙等領域的工作辯護,因為在我看來,這些領域恰恰是由於缺乏成功而迫切需要可檢驗和可證偽的預測的領域。也許卡羅爾只是在說,任何事物(包括證偽)過多都是不好的。對此我表示非常贊同。事實上,我會更進一步,認為過多的哲學對科學總是不利的;俗話說,科學哲學太重要了,不能留給科學哲學家。

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
© .