《世界觀：現(xiàn)代人必須要懂的科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)史》是美國學(xué)者理查德?德威特撰寫的科學(xué)哲學(xué)著作，2018年由機(jī)械工業(yè)出版社出版。作者基于費(fèi)爾菲爾德大學(xué)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，通過圖表輔助與通俗化表述，系統(tǒng)梳理科學(xué)認(rèn)知體系的演進(jìn)歷程。

全書以科學(xué)史為主線，解析人類世界觀從亞里士多德地心說、牛頓經(jīng)典力學(xué)到相對論與量子力學(xué)的變革過程。第一部分探討科學(xué)哲學(xué)基礎(chǔ)命題，包括真理本質(zhì)與實(shí)證方法；第二部分分析古代至近代科學(xué)范式轉(zhuǎn)換，聚焦托勒密至伽利略的理論突破；第三部分評述現(xiàn)代科學(xué)對傳統(tǒng)世界觀的沖擊，揭示科學(xué)理論與認(rèn)知框架的動態(tài)發(fā)展。通過跨學(xué)科視角，闡釋科學(xué)思維如何重構(gòu)人類對世界的理解。

第4章　證實(shí)與不證實(shí)證據(jù)和推理

本章的主要目標(biāo)是探討圍繞在科學(xué)中最常見的推理模式周圍的命題。我們將研究用來支撐科學(xué)理論的證據(jù)和推理模式，也將會研究證明理論有誤的證據(jù)和推理模式。正如在本書中不斷提到的，我們將會看到這些命題實(shí)際上比它們乍看起來要復(fù)雜得多。（免費(fèi)書享分更多搜索 @雅書.）科學(xué)（和日常生活）里的發(fā)現(xiàn)、證據(jù)和推論通常都是相當(dāng)復(fù)雜的。我們的策略是，首先聚焦于兩種最為直接明確的證據(jù)和推理模式，為了便于討論，我將把它們分別稱為 “證實(shí)推理” 和 “不證實(shí)推理”。首先，我們將簡要了解每一個(gè)類型，然后探討其中的一些微妙之處。

證實(shí)推理

大約100年前，愛因斯坦提出了廣義相對論。這是一個(gè)頗具爭議的理論，它在某些方面與已被人們廣泛接受的其他理論有所沖突。值得注意的是，運(yùn)用相對論可以得出非同尋常的預(yù)言。這里說這些預(yù)言非同尋常，是因?yàn)槠渌碚摕o法給出相同的預(yù)言。舉個(gè)例子，愛因斯坦的理論預(yù)言大型物體，比如太陽，其引力效應(yīng)將會使恒星光線彎曲。在日全食的情況下，觀測到恒星光線彎曲是完全有可能的。因此，預(yù)計(jì)將于1919年5月發(fā)生的日全食為驗(yàn)證這一預(yù)言創(chuàng)造了一個(gè)機(jī)會。結(jié)果證明，這個(gè)預(yù)言是正確的，同時(shí)這個(gè)預(yù)言也被當(dāng)作證據(jù)，來支撐愛因斯坦的相對論。換句話說，愛因斯坦的理論做出了正確的預(yù)言，而且更值得注意的是，其他競爭理論并沒有做出這樣的預(yù)言，這種情況就被當(dāng)作了證據(jù)，來證明這個(gè)理論是正確的。

請注意，對科學(xué)來說，這樣的推理模式并不是特例。我們一直都在運(yùn)用這樣的推理模式。一般來說，當(dāng)我們以某個(gè)特定理論為基礎(chǔ)得出某些預(yù)言，而這些預(yù)言后來又被證明是正確的，這些預(yù)言就至少提供了某些證據(jù)，來證明這個(gè)特定理論的正確性。如果我們用字母 T 代表某個(gè)理論，字母 O 代表以理論 T 為基礎(chǔ)得出的一個(gè)或幾個(gè)預(yù)言，那么，我們可以如下示意性地來表示這個(gè)推理過程：

如果 T，那么得出 O
O（O 是正確的）
所以　T（非常有可能是正確的）

值得一提的是，前面提到的愛因斯坦的例子和如上這個(gè)示意圖，都是對證實(shí)推理模式相對簡化的描述。重申一下，在這里，我們感興趣的只是對這一推理模式的簡要了解。接下來，我們將簡要了解一下不證實(shí)推理模式，然后研究與這個(gè)推理模式相關(guān)的一些因素，正是這些因素讓這個(gè)推理模式比它乍看起來要復(fù)雜得多。

不證實(shí)推理

要理解不證實(shí)推理模式，通過一個(gè)具體的例子仍然是最簡單的方法。在20世紀(jì)80年代末，兩位頗具威望的科學(xué)家聲稱發(fā)現(xiàn)了一種可以實(shí)現(xiàn)低溫核聚變的方式，也就是所謂的冷聚變。這是一個(gè)激動人心的發(fā)現(xiàn)，但同時(shí)也頗具爭議，因?yàn)槠毡榈墓沧R是核聚變要求的是超高溫。假設(shè)我們就把這兩位科學(xué)家的主張（也就是聚變可能在低溫條件下發(fā)生，以及他們已經(jīng)掌握了如何實(shí)現(xiàn)這種聚變的關(guān)鍵點(diǎn)）稱為 “冷聚變理論”。

通常在這種情況下，以冷聚變理論為基礎(chǔ)可以得出某些預(yù)言。舉個(gè)例子，如果冷聚變理論是正確的，那么在冷聚變過程中將會有數(shù)量巨大的中子被釋放出來。然而，實(shí)際上并沒有探測到大量的中子釋放，這也被當(dāng)作證據(jù)，證明冷聚變理論不成立。同樣地，這個(gè)推理模式并不特殊。通常，當(dāng)我們根據(jù)某個(gè)特定理論提出預(yù)言，而這些預(yù)言最后被證明是不正確的，我們就會將此作為證明這一理論不正確的證據(jù)。讓我們繼續(xù)用字母 T 代表某個(gè)理論，用字母 O 代表一個(gè)或幾個(gè)以理論 T 為基礎(chǔ)做出的預(yù)言，我們可以如下示意性地來表示這個(gè)推理過程：

如果 T，那么得出 O
O 是不正確的所以
T 是不正確的

同樣需要強(qiáng)調(diào)的是，這個(gè)推理示意圖是一個(gè)高度簡化的描述，可以當(dāng)作最接近不證實(shí)推理的一個(gè)模式。現(xiàn)在，我們將探討某些與證實(shí)推理模式和不證實(shí)推理模式相關(guān)的復(fù)雜因素，第一個(gè)因素是歸納推理和演繹推理的區(qū)別。

歸納推理和演繹推理

證實(shí)推理是一種歸納推理，而不證實(shí)推理則是一種演繹推理。證實(shí)推理的歸納推理性質(zhì)和不證實(shí)推理的演繹推理性質(zhì)都具有一些重要影響。要理解這些影響，我們首先需要明確歸納推理和演繹推理的不同之處。

你可能之前就已經(jīng)聽說過 “歸納推理是從特殊到一般，而演繹推理則是從一般到特殊”。在某些情況下，歸納推理和演繹推理確實(shí)如此，但總的來說，這個(gè)說法并不準(zhǔn)確，所以并不是概括歸納推理和演繹推理特點(diǎn)的好方法。

要概括歸納推理和演繹推理的特點(diǎn)，有一個(gè)更簡明、準(zhǔn)確，也更精辟的方法。下面我們舉例說明，這個(gè)例子可以認(rèn)為是典型的歸納推理：

美國一所大學(xué)的男子籃球隊(duì)，從來沒有贏得過美國大學(xué)男子籃球聯(lián)賽冠軍。事實(shí)上，在僅有的幾次參賽經(jīng)歷中，這支籃球隊(duì)從來沒有進(jìn)入過第二輪。今年，這支隊(duì)伍的水平與以前相比并沒有多大變化，大學(xué)男子籃球聯(lián)賽賽制也沒有發(fā)生重大改變?？紤]到這些因素，這支男子籃球隊(duì)基本不可能贏得今年的聯(lián)賽冠軍。

上面這個(gè)例子是一個(gè)令人信服的歸納推理論證過程?？紤]到這個(gè)論證過程列出的前提條件，其所得出的結(jié)論是非常有可能的。然而，即使所有前提條件和證據(jù)都是正確的，也仍然有可能得出錯(cuò)誤結(jié)論，這正是歸納推理的標(biāo)志性特點(diǎn)。不管可能性有多低，這支男子籃球隊(duì)贏得美國大學(xué)男子籃球聯(lián)賽冠軍的可能性仍然是存在的。這就是歸納推理的特點(diǎn)：在一個(gè)好的歸納推理過程中，即使所有前提條件都是真的，得出的結(jié)論也有可能是錯(cuò)的。

相比之下，在一個(gè)好的演繹推理論證過程中，真的前提條件就保證了真的結(jié)論。也就是說，在一個(gè)好的演繹推理論證過程中，如果所有前提條件都是真的，那么其所得出的結(jié)論就一定是真的。請思考下面這個(gè)借鑒了電影《諜海軍魂》（No Way Out）的例子：

那天晚上，在琳達(dá)房間的男人殺了琳達(dá)。不管是誰殺了琳達(dá)，這個(gè)人都被稱為尤利。軍官法瑞爾是那天晚上在琳達(dá)房間里的男人。所以，軍官法瑞爾就是尤利。

這個(gè)論證過程與前面列舉的歸納推理論證過程之間的不同點(diǎn)非常有趣。具體來說，如果這個(gè)論證過程的前提條件是真的，那么這就保證了這個(gè)論證過程的結(jié)論是真的。這就是演繹推理論證過程的特點(diǎn)：在一個(gè)好的演繹推理過程中，真的前提條件保證了真的結(jié)論。

了解了這些，讓我們回到關(guān)于證實(shí)推理和不證實(shí)推理的討論。你應(yīng)該還記得證實(shí)推理模式是一種歸納推理。正因如此，有時(shí)證實(shí)推理模式并不能保證結(jié)論的正確性。也就是說，證實(shí)推理所能達(dá)到的最好程度就是為某個(gè)理論提供支撐，但是不管存在多少被證實(shí)了的預(yù)言，仍然存在這個(gè)理論不正確的可能性，這完全是由證實(shí)推理模式的歸納推理性質(zhì)造成的。

有時(shí)，你會聽到關(guān)于某些科學(xué)理論永遠(yuǎn)都不可能被證明（從嚴(yán)格意義上證明）的說法，其中部分原因就是證實(shí)推理模式的歸納推理性質(zhì)。大多數(shù)科學(xué)理論從很大程度上說都是由歸納證據(jù)所支撐的。正因如此，不管存在多少可以證實(shí)某個(gè)理論的證據(jù)，這個(gè)理論仍然有可能被證明是錯(cuò)誤的，這完全是由證實(shí)推理模式的歸納推理性質(zhì)決定的。在正確性方面，科學(xué)領(lǐng)域的理論都不可避免地面臨質(zhì)疑，但這并不是這些理論的瑕疵，也不是科學(xué)本身的缺陷。事實(shí)上，這種情況無非是兩方面因素造成的：一方面是證實(shí)推理模式是廣泛用于支撐科學(xué)理論的推理模式；另一方面是證實(shí)推理模式是一種歸納推理。

同樣值得強(qiáng)調(diào)的是，現(xiàn)實(shí)的理論所涉及的因素和推理，在復(fù)雜性和相互交織程度上，可能比我們截至目前的討論中所談到的要高得多。讓我們用一個(gè)例子來說明這一點(diǎn)，請?jiān)偎伎家幌聬垡蛩固瓜鄬φ搶阈枪饩€彎曲的預(yù)言。這看起來是一個(gè)相當(dāng)簡單的預(yù)言和觀察結(jié)論。人們都認(rèn)可愛因斯坦的理論預(yù)言了恒星光線的彎曲，以及日全食將為觀察這樣的光線彎曲提供一個(gè)機(jī)會。所以，下次出現(xiàn)日全食的時(shí)候?qū)嶋H去觀測一下，看看恒星光線是不是彎曲的。實(shí)際觀測可能并不那么簡單，但這聽起來確實(shí)是相當(dāng)直接明確的方法。

然而，事實(shí)上，與來自科學(xué)中的大多數(shù)實(shí)例一樣，恒星光線彎曲這個(gè)例子非常復(fù)雜。舉例來說：愛因斯坦廣義相對論中所涉及的數(shù)學(xué)非常復(fù)雜，復(fù)雜到如果不做一些簡化假設(shè)，就不可能完成為預(yù)測光線出現(xiàn)彎曲的點(diǎn)的位置所需要的計(jì)算。因此，必須進(jìn)行大量簡化假設(shè)，而大家知道這些假設(shè)都是不正確的。在1919年5月的實(shí)際觀測中，為了將所需進(jìn)行的計(jì)算控制在可操作的范圍內(nèi)，太陽被當(dāng)作了一個(gè)正球體，不進(jìn)行自轉(zhuǎn)，而且不受任何外力影響（比如地球、月球和其他行星的引力作用）。當(dāng)然，太陽并不是一個(gè)正球體，它本身有自轉(zhuǎn)，而且會受到外力影響。總之，每個(gè)人都知道這些假設(shè)是錯(cuò)誤的，但每個(gè)人同時(shí)也知道，如果不用這些簡化了的假設(shè)，就不可能進(jìn)行所需的計(jì)算。

大多數(shù)（不是全部，但確實(shí)是大部分）熟悉1919年恒星光線彎曲觀測的人，都同意這些簡化了的假設(shè)不會改變觀測整體結(jié)果，也就是說，這次觀測結(jié)果為愛因斯坦的理論提供了證實(shí)證據(jù)。盡管如此，在這里我想得出的結(jié)論是：實(shí)際用于證實(shí)科學(xué)理論的證據(jù)所涉及的因素，往往比人們通常所認(rèn)識到的要復(fù)雜得多。（也應(yīng)該指出，我只觸及了恒星光線彎曲這個(gè)例子里的幾個(gè)復(fù)雜因素，還有很多復(fù)雜因素。如果你有興趣繼續(xù)深入探討，在書后章節(jié)注釋里可以找到更多推薦閱讀內(nèi)容。）

以上所說的并不是一個(gè)特例。通常，要看一個(gè)預(yù)言能否被觀察得到，需涉及多個(gè)層次的重要理論和數(shù)據(jù)?？傊瑢?shí)際用于證實(shí)科學(xué)理論的證據(jù)通常非常復(fù)雜。所以，不僅證實(shí)推理模式的歸納推理性質(zhì)意味著這種推理模式無法證明（這里指的是最嚴(yán)格意義上的 “證明”）某個(gè)理論是正確的，而且這一推理模式中的實(shí)際證據(jù)和推理過程往往相互交織，非常復(fù)雜，從而使證實(shí)推理模式的證據(jù)通常遠(yuǎn)不像它們乍看起來那樣直接明確。

如果不可能證明（同樣從 “證明” 這個(gè)詞最嚴(yán)格的意義上來說）某個(gè)理論是正確的，那么是不是至少有可能證明某些理論是不正確的？乍看之下，答案似乎是肯定的。畢竟，不證實(shí)推理模式是一種演繹推理，而根據(jù)前面提到過的，在一個(gè)好的演繹推理過程中，前提條件保證結(jié)論。所以，你會認(rèn)為不證實(shí)推理模式可以用于證明某個(gè)理論是不正確的。然而，事實(shí)是第一印象常會產(chǎn)生誤導(dǎo)。

思考下面這個(gè)例子，我將用它來說明為什么不證實(shí)推理模式并不像可能看起來那么直接明確。只要參加過某種實(shí)驗(yàn)室課程（比如化學(xué)或生物），你可能就有過與下面這個(gè)例子相似的經(jīng)歷。假設(shè)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里，教授給了你一燒杯的乙醇，讓你找出乙醇的沸點(diǎn)。接下來，假設(shè)（當(dāng)然，在教授看不見的時(shí)候）你偷偷瞄了一眼教學(xué)參考書，發(fā)現(xiàn)乙醇的沸點(diǎn)是78.5℃。現(xiàn)在，你開始做實(shí)驗(yàn)，相信實(shí)驗(yàn)結(jié)果會表明沸點(diǎn)為78.5℃。然而不幸的是，這個(gè)樣本似乎沒有在78.5℃的時(shí)候沸騰。這時(shí)你怎么辦？

看起來，不證實(shí)推理模式似乎應(yīng)該適用于這個(gè)例子。前面提到過不證實(shí)推理模式的推理公式，根據(jù)這個(gè)公式，你會進(jìn)行以下推理：

如果燒杯里的樣本是乙醇，那么我應(yīng)該觀察到樣本在達(dá)到78.5℃時(shí)沸騰。
我沒有觀察到樣本在達(dá)到78.5℃時(shí)沸騰。
所以　燒杯里的樣本不是乙醇。

然而，實(shí)際上，這時(shí)你是否會得出 “教授搞錯(cuò)了” 以及 “燒杯里不是乙醇” 的結(jié)論？肯定不會。相反，你很有可能會考慮可以解釋 “為什么實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有顯示沸點(diǎn)為78.5℃” 的其他因素。比如，有可能是溫度計(jì)壞了，或者實(shí)驗(yàn)使用的玻璃器皿不夠干凈，或者燒杯中的樣本受到了污染，或者實(shí)驗(yàn)室里的氣壓不正常，又或者任意一個(gè)其他因素不正常。簡言之，僅以你所掌握的少量證據(jù)為基礎(chǔ)就得出結(jié)論，將是一個(gè)很不明智的做法。

下面這個(gè)敘述更準(zhǔn)確地表現(xiàn)了在這個(gè)例子中你的推理過程：

如果燒杯中的樣本是乙醇，同時(shí)溫度計(jì)正常工作，我使用的玻璃器皿很干凈，樣本沒有受到污染，實(shí)驗(yàn)室里的氣壓正常，以及任意一個(gè)其他因素都是正常的，那么我應(yīng)該觀察到樣本在78.5℃時(shí)沸騰。
我沒有觀察到樣本在達(dá)到78.5℃時(shí)沸騰。
所以　燒杯里的樣本不是乙醇，或者我的溫度計(jì)沒有正常工作，或者我使用的玻璃器皿不干凈，或者樣本受到了污染，或者實(shí)驗(yàn)室里的氣壓不正常，又或者任意一個(gè)其他因素不正常。

這里的關(guān)鍵點(diǎn)是，前面示意性地表示的不證實(shí)推理模式過于簡化。我們將會看到可以如下所示更準(zhǔn)確地表示不證實(shí)推理模式：

如果 T，且 A1，A2，A3，…，An，那么 O
O 是不正確的
所以　T 是不正確的，或者 A1是不正確的，或者 A2是不正確的，或者 A3是不正確的…… 或者 An 是不正確的。

這是一個(gè)更準(zhǔn)確的示意圖，接下來當(dāng)我談到不證實(shí)推理模式時(shí)，我腦海中出現(xiàn)的就會是這個(gè)示意圖。

在上面的這個(gè)示意圖中，A1、A2等所代表的就是人們通常所說的輔助假設(shè)。輔助假設(shè)很關(guān)鍵，但通常是不證實(shí)推理模式中隱含的部分。輔助假設(shè)很關(guān)鍵，只是因?yàn)槿绻麤]有它們，我們就不能期望得到想要研究的觀察結(jié)果。讓我們換個(gè)稍有些不同的說法，從某種程度上說，我們需要通過輔助假設(shè)從示意圖中 “如果” 的部分，得出 “那么” 的部分。也就是說，如果我們有某個(gè)理論，又有某個(gè)情況，而且所有隱含的輔助假設(shè)都正確，那么我們就可以寄希望于觀察到某種結(jié)果。

正如燒杯里的乙醇這個(gè)例子所表明的，在任何情況下，如果用來做出某個(gè)預(yù)言的理論被證明是不正確的，那么總有一種可能性（實(shí)際上，在很多實(shí)例中這個(gè)可能性非常大），那就是這個(gè)理論本身是正確的，只是一個(gè)或多個(gè)輔助假設(shè)是錯(cuò)誤的。

在冷聚變理論的例子里，也同樣出現(xiàn)了關(guān)于輔助假設(shè)的這種情況（現(xiàn)在這個(gè)情況仍然存在）。舉例來說，從冷聚變過程中應(yīng)該能觀察到大量中子釋放的現(xiàn)象，但實(shí)際上并沒有觀察到。然而，之所以預(yù)期可觀察到大量中子釋放現(xiàn)象，主要在于一個(gè)輔助假設(shè)，即 “冷聚變所涉及的過程或多或少與常規(guī)（熱）聚變所涉及的過程相似”。冷聚變理論的兩位提出者所持的觀點(diǎn)是繼續(xù)堅(jiān)持冷聚變理論，但是摒棄了 “冷聚變與常規(guī)聚變相似” 的輔助假設(shè)。是的，他們確實(shí)是這么認(rèn)為的。

在冷聚變理論的例子里，后來證明這一理論不正確的證據(jù)最終達(dá)到了一定數(shù)量，因而現(xiàn)在幾乎沒有人繼續(xù)接受冷聚變理論了（盡管如此，值得注意的是，仍然有一部分人繼續(xù)堅(jiān)持冷聚變理論，而摒棄原有的輔助假設(shè)）。然而，通常我們所面臨的問題是，在存在不證實(shí)推理證據(jù)時(shí)，在什么情況下放棄整個(gè)理論更合理，而在什么情況下摒棄一個(gè)或幾個(gè)輔助假設(shè)更合理。這個(gè)問題非常難回答，而且重點(diǎn)是，沒有什么秘訣可以幫助我們作答。

總之，現(xiàn)在我們得到了關(guān)于不證實(shí)推理模式及不證實(shí)推理證據(jù)最重要的兩點(diǎn)。第一，在面對能證明一個(gè)理論不正確的證據(jù)時(shí)，可以堅(jiān)持這一理論，同時(shí)摒棄一個(gè)或幾個(gè)輔助假設(shè)。這不僅是個(gè)觀點(diǎn)，有時(shí)確實(shí)是更合理的做法。第二，對于 “在什么情況下放棄整個(gè)理論更合理，在什么情況下摒棄一個(gè)或幾個(gè)輔助假設(shè)更合理” 的問題，沒有一刀切的標(biāo)準(zhǔn)答案。

結(jié)語

總結(jié)一下本章的主要內(nèi)容：證實(shí)推理模式和不證實(shí)推理模式是科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)外兩種常見的推理模式。

一方面，證實(shí)推理模式由于是一種歸納推理模式，因而無法在證明一個(gè)理論正確的同時(shí)保證這一正確性不受質(zhì)疑。因此，對于一個(gè)科學(xué)理論來說，不管有多少可以證明其正確性的證據(jù)，這個(gè)理論是錯(cuò)誤的這種可能性始終存在。除此之外，在實(shí)際的例子里，歸納得出的證據(jù)和歸納推理通常非常復(fù)雜且相互交織。證實(shí)推理模式及證據(jù)往往遠(yuǎn)沒有它們看起來那么直接明確。

另一方面，不證實(shí)推理模式是一種演繹推理。然而，實(shí)際上，由不證實(shí)推理模式得出的證據(jù)往往同樣很復(fù)雜。具體來說，通常不證實(shí)推理模式涉及大量輔助假設(shè)，因此，通過不證實(shí)推理模式得出的證據(jù)只能表明要么是所使用的理論不正確，要么是一個(gè)或幾個(gè)輔助假設(shè)不正確（經(jīng)常出現(xiàn)的是后者）。因此，不證實(shí)推理模式及證據(jù)同樣也遠(yuǎn)沒有它們看起來那么直接明確。

每天，在科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)外，人們都在使用證實(shí)推理和不證實(shí)推理。我們已經(jīng)看到了，涉及這兩類推理的命題十分復(fù)雜。在后續(xù)章節(jié)中，特別是在第二部分和第三部分里，我們將會看到，前面所提到的幾點(diǎn)在科學(xué)史上都扮演了重要角色，未來也將繼續(xù)扮演這樣的角色。不過，在開始這些討論之前，我們將首先在第5章中探討一些與我們前面討論過的話題緊密相聯(lián)的命題，也就是 “奎因 - 迪昂論點(diǎn)” 和圍繞在科學(xué)研究方法周圍的命題。