科学是什么?

作者:汪婕舒 | Jieshu Wang


小时候,许多人都想成为科学家。可是,你是否想过,科学究竟是什么呢?

有人可能会说,科学不就是物理、化学和生物吗?那么,数学是科学吗?弗洛伊德的精神分析算科学吗?平行宇宙假说、宏观经济学和科学神创论算科学吗?

不瞒你说,这个问题,从蛮荒时代起,就在追寻真理的人们心中萦绕,并伴随着人类对世界的认知和科技的进步,不断变化发展着。

要定义“科学”,就必须在“科学”和“非科学”之间划一条界限。这个界限应该怎么划?人们百家争鸣,并没有达成共识。当然,有一些人认为这个问题无解,也毫无意义。

最早企图把科学和非科学区分开的人,是古希腊的自然哲学家。他们想把自己关于自然运行规律的理论与那些虚无缥缈的神话区别开。然而在那个年代,科学与神话并没有非常明显的界限。

著名的科学哲学家卡尔•波普尔(1902~1994)则认为,科学与非科学的区别在于:科学“可证伪”,而非科学“不可证伪”。“可证伪”并不是说这个理论已经被证伪了,而是说,如果它是假的,那么我们能够从观察和实验中得出这个结论。

让我们来看一个例子吧!假如有一天,有人对你说:“所有天鹅都是白色的”。你一定不会同意,你可能会说:“这不是真的,因为我昨天在动物园看到了一只黑天鹅。”没错,不管世界上存在多少白天鹅,你只需一只黑天鹅就能证明那句话是错误的,所以它是“可证伪”的。再比如说,“1万年后,外星人将从天而降。”没有人可以活1万年那么久,但是,只要有个无聊的人把这句话刻在石头上一代代传下去,1万年后,就有人能验证它是真是假。所以,这句话本质上也是“可证伪”的。

当然,从上面两个不靠谱的例子,你也可以看出,虽然科学一定可证伪,但可证伪的可不一定都是科学。如果它果真被证伪了,那么就应该由更准确的理论来取代它。纵观科学史,不管是哥白尼的日心说、牛顿的运动定律还是爱因斯坦的相对论,人类科学都是在这样的推翻与重建过程中发展着。

那么,不可证伪的一定是非科学吗?在波普尔看来,是的。举个例子,如果有人对你说“人死后会变成鬼”。你如果想反驳他,还真有点无力——你没法找到一个死后没有变成鬼的人,因为他们都死了,不可能开口跟你说话,真是连个鬼都找不到。

再比如说,神创论认为,上帝创造了世界上所有的生物。如果你告诉他们,不同的地层中发现了不同的生物化石,地层越早,生物越原始,表明生物是一步步进化成现在这个样子的。他们会告诉你,那是上帝放在那里的,用来考验人的信仰是否坚定。你是否有一种哑口无言的感觉?因为不管你提出什么假设,对方都能在他的理论范围内自圆其说,如果不能自圆其说,那就是上帝对人类信仰的考验,最终还是自圆其说了。所以,他们的说法不可证伪,不是科学。

用奥地利物理学家沃尔夫冈•泡利的话说,不可证伪的理论“不仅不正确,甚至连错误都算不上(it is not only not right, it is not even wrong)。”

当然,宗教的意义之一是寄托精神和叫人向善,但这不是科学,而是信仰。信仰本身就不可证伪,它在信徒心中永远正确。而宣称某个不可证伪的理论是“科学”的行为,就是伪科学。

在波普尔之前,传统的科学哲学认为,科学的目标是从观察数据中归纳得出结论,这种方法称为“归纳法”,即从个别性知识推出一般性结论。这类似你在数学课本上学到的“数学归纳法”:先证明n=1时命题成立,再证明如果n=m时命题成立可以推出n=m+1时命题也成立,那么就可以下结论说该命题在n为任意自然数时,都是成立的。但是波普尔认为归纳法在逻辑上行不通。例如,一个人发现了一只白天鹅,他可以向全世界宣称“我见到了一只白天鹅。”后来又有一个人见到了一只白天鹅,他也可以说“我也见到了一只白天鹅。”如果有一万个人都见到了白天鹅,是否可以归纳得出“所有天鹅都是白的呢”?波普尔认为不行,因为只要有一只黑天鹅的存在,不管之前人们发现了多少只白天鹅,哪怕有上亿只,也不能得出“所有的天鹅都是白的”。因此,他认为科学不应该基于这种归纳式推理,而应该注重于证伪。于是,证伪主义者热衷于对各种理论提出质疑,企图证明它们错误,而不是证明它们正确,因而也被称为“批判理性主义”。

上面说到,波普尔认为科学不应该遵循从个别到一般的归纳法,那他赞成什么方法呢?他赞成“演绎法”,即从一般到个别。例如,“凡人皆有一死”这是一个一般性的前提。艾丽娅•史塔克是一个凡人,那么,艾丽娅•史塔克一定会死。当然,也有许多人对其提出质疑,因为演绎式论证看似逻辑严谨,但它的结论实际上已经包含在前提中了,无法从中获得新信息;而归纳式论证则是一个获取新知识的过程。

 

波普尔的哲学使得他认为精神分析法和马克思主义都不是科学,同时他也写了很多文章来反对量子力学的哥本哈根解释。他最开始认为进化论也不可证伪,不过1977年,他公开宣称自己以前关于进化论的观点是错误的。

英国哲学家伯特兰•罗素在他的名著《哲学问题》中问了一个问题:“太阳明天会升起吗?”毋庸置疑,几乎每个人都相信太阳明天一定会升起。这是为什么呢?有人也许会说,因为在人类历史上,太阳每天都升起,而且根据物理定律,太阳和地球的运动规律在短时间内并不会出现太大变动。可是,为什么太阳在过去每天都升起,明天就一定会升起呢?太阳和地球的范围内就不会突然出现一个神秘的物体吗?再往远了说,物理定律在今天成立,明天一定会成立吗?

对这个问题,波普尔认为,你根本不可能从“过去每天太阳都升起”归纳出“太阳每天都会升起”,从而得出“明天太阳一定会升起”的结论。但是,我们可以通过过去的观察建立一个“太阳每天都会升起”的理论模型。如果太阳某一天竟然没有升起,这个理论就被证伪了,这时我们再去寻找一个更好的新理论来替代它。在这一天来临之前,我们不需要去拒绝“太阳每天都会升起”这个理论是正确的。

那么,你认为明天太阳会升起吗?

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