科學發現的邏輯
第四章 可證偽性


    關於是否存在可證偽的單稱陳述(或者「基礎陳述」)的問題,將在以後考察。
這裡我假定對這個問題采取一個肯定的回答;我將考察我的劃界標準可以在何種程
度上應用到理論系統上來——假如可以利用的話。對一種通常稱作「約定主義」的
立場進行批判性討論,首先會提出若干方法問題,我將采取一定的方法論決定來對
付這些問題,其次,我將試圖表徵那些可證偽的理論系統的邏輯性質——可證偽的,
即假如采用我們的方法論決定的話。
    19.約定主義的若干反對意見
    對於我采取可證偽性作為我們判定一個理論系統是否屬於經驗科學的標準的建
議,一定會有反對意見。例如,那些受約定主義這一學派影響的人們就會提出反對
意見。在第6、11、17節裡我們已經接觸到某些這種反對意見,現在要稍微詳細一些
加以考察。
    約定主義哲學的根源似乎是,對物理定律中顯示出來的世界樸素優美的簡單性
感到驚奇。如果我們不得不與實在論者一起相信,自然定律給我們揭示了在外表豐
富的多樣性下面世界內在的結構的簡單性,約定主義者卻似乎感到,這種簡單性是
不可能理解的,實在是神秘的。Kant的唯心主義沒法解釋這種簡單性,說:是我們
自己的知性把它的定律賦予自然。同樣地,甚至更加大膽地、約定主義者把這個簡
單性看作我們自己的創造。然而,他們認為,這種簡單性並不是由於我們的知性把
定律加於自然,因而使得自然成為簡單的;因為他們並不相信自然是簡單的。僅僅
「自然定律」是簡單的。約定主義者還認為,這些自然定律是我們自己的自由創造,
我們的發明,我們的任意決定和約定。對於約定主義者來說,理論自然科學不是自
然界的圖景,只是邏輯建構。決定這種建構的不是世界的性質;相反,正是這種建
構決定著一個人工世界的性質:一個概念的世界,這些概念由我們選擇的自然定律
隱含給予地定義。科學所談論的只是這個世界。
    按照這個約定主義的觀點,自然定律不能為觀察所證偽;因為需要這些自然定
律來決定觀察,特別是科學的測量是什麼。正是這些我們制定的定律為鐘的調節和
所謂「剛性」量桿的校正形成必不可少的基礎。僅當用這些工具來測量的運動滿足
我們決定采用的力學公理時,才能稱鐘是「準確的」,量桿是「剛性的」。
    約定主義哲學幫助我們澄清理論和實驗的關係是很值得稱讚的。它認識到,在
進行和解釋我們的科學實驗時,按照約定和演繹推理設計的我們的動作和操作所起
作用的重要性,這種重要性歸納主義者是很少注意到的。我認為約定主義是一種獨
立完整的可加以辯護的系統。想從其中發現矛盾大概不能得到成功。但是不管所有
這些,我發覺它是完全不能接受的。它的基礎是一種關於科學、關於科學的目的和
功能的觀念,這種觀念是和我的觀念完全不同的。我並不向科學要求任何最終的確
定性(因此我也沒有得到),而約定主義者在科學中追求「基於最終根據的知識系
統」,這是Dingler的用語。這個目的是可以達到的;因為把任何給定的科學系統解
釋為隱定義的系統是可能的。在科學發展緩慢的時期,很少機會引起傾向於約定主
義的科學家和贊成與我類似觀點的科學家之間的沖突,除非是純學術性的沖突。在
科學危機時期,情況就完全不同了。每噹噹時的「經典」系統受到新的實驗結果的
威脅(按照我的觀點,這可以解釋成為證偽)時,約定主義者都認為這理論系統是
不可動搖的。他們會把這些已出現的矛盾解釋過去,也許歸咎於我們對這系統沒有
掌握,或者他們會特設性地建議采用某些輔助假說,或者對測量工具作某些校正,
以此來消除上述的矛盾。
    在這種危機時期,關於科學目的的這個沖突變得尖銳起來。我們以及同意我們
態度的人們,希望作出新的發現;我們希望新建立的科學系統會幫助作出新發現。
因此我們對起證偽作用的實驗有著最大的興趣。我們將歡呼它的成功,因為它開闢
新的遠景,進入一個新經驗的世界,即使這些新經驗供給我們新論據來反對我們自
己的最近才提出的理論,我們也要歡呼它。但是約定主義者卻把這個新出現的結構
(我們贊美這個結構的大膽)看作「科學總崩潰」的紀念碑。正如Dirgler所說的那
樣,在約定主義者的眼裡,只有一個原理能夠幫助我們從所有可能的系統中選出一
個這當然實際上是指目前的「經典」系統:這就是選擇最簡單的系統——最簡單的
隱定義的系統的原理;當然這實際上就是當時的「經典」系統(關於簡單性問題,
參看第41-45節,特別是46節)。
    因此,我和約定主義者的沖突不是可以僅僅用超然的理論討論所能最終解決的。
然而我想從約定主義者的思想方式中抽出若干反對我的劃界標準的有趣論據來,這
是可能的;例如下面所說的論據。一個約定主義者可能這樣說:我承認自然科學的
理論系統是不可證實的,但是我認為它們也是不可證偽的。因為總是有可能……使
任何合意的公理化系統達到所謂它「和實在相符」;可以用多種方法達到這一點
(前面已經建議過幾種方法)。例如我們可以引進特設性假說,或者我們可以修改
所謂「直指定義」(或者修改「顯定義」,如在第17節所表明的,它們可以代替
「直指定義」)。或者我們可以對實驗者的可靠性采取懷疑態度,我們可以把威脅
我們系統的實驗者的觀察從科學中排除出去,根據這樣的理由:這些觀察的根據不
充分、不科學,或者不客觀,甚或根據這樣的理由:實驗者是一個說謊者(這是物
理學家有時對所謂神秘現象所采取的那種正確態度)。作為最後的手段,我們總能
對理論家的才智表示懷疑(例如,假如一個理論家如Dingler那樣不相信電的理論將
來有一天從Newton的引力理論中推導出來)。
    因此,按照約定主義的觀點,把理論系統分為可證偽的和不可證偽的是不可能
的;或者更確切地說,這樣一種區分是模糊的。結論就是,我們的可證偽性標準作
為劃界標準必定證明是無用的。
    20.方法論規則
    我認為,一個想象中的約定主義者的這些反對意見,正如約定主義哲學本身那
樣,是無可爭辯的。我承認我的可證偽性標準並不導致一個毫不模糊的分類。的確,
不可能靠分析一個陳述系統的邏輯形式來判定,它是一個由不可反駁的隱定義組成
的約定系統還是一個在我的意義上是經驗的也就是可以反駁的系統。然而,這不過
說明我的劃界標準不能直接應用到陳述系統上去——這個事實我已經在第9、11節中
指出過。因此,一個給定的系統本身應該被認為是一個約定主義的系統還是一個經
驗的系統問題是錯誤的。只有參照應用於理論系統的方法才可能問,我們處理的是
約定主義的還是經驗的理論。避免約定主義的惟一方法是采取一個決定:決定不應
用它的方法。我們決定,假如我們的理論系統受到威脅,我們將不用任何種類的約
定主義策略來挽救它。因此我們將防止利用那總是存在著的剛才提及的可能性:
「……使任何合意的……系統達到所謂它『和實在相符』」。
    在Poincare之前一百年,Black表達了約定主義方法的得失的清楚理解。他寫道:
「巧妙地適應條件,能使得幾乎任何假說和現象相符合。這個將滿足我們的想象,
但是不能推進我們的知識。
    為了表述防止采取約定主義策略的方法論規則,我們必須熟悉這些策略可能采
取的各種形式,以便針對每種形式采取適當的反約定主義的對抗手段。而且,我們
應該決定,每當我們發現一個系統為約定主義策略所挽救時,我們就要重新檢驗它,
假如情況需要,就擯棄它。
    在前一節的末尾,已經列舉了四種主要的約定主義策略。這個列舉並不完全,
必須讓研究者,特別是在社會學和心理學領域裡的研究者(物理學家不大需要這樣
的警告),經常保持警惕,不受使用新的約定主義策略的誘惑——例如,心理分析
家常常屈從於這種誘惑。
    關於輔助假說,我們建議規定這樣的規則:只有那些引進以後並不減少,反而
增加該系統的可證偽度或可檢驗度的輔助假說才是可接受的(如何計算可證偽度,
將在第31-40節中說明)。如果可證偽度增加了,那麼引進假說真正加強了這理論:
這系統比以前排除更多的東西,禁止更多的東西。我們也可以這樣說:輔助假說的
引進總應被看作構建新系統的嘗試;然後這個新系統總是應該根據它被采用後,能
否構成我們對世界的認識的一個真正的進展來判斷其優劣。一個在這個意義上能被
接受的輔助假說的突出例子是,Pauli的不相容原理(參看第38節)。一個不能令人
滿意的輔助假說的例子是,Fitzgeralid和Lorentz的收縮假說,它沒有可證偽的推
斷,只是為了恢復理論和實驗——主要是Michelson和Morley的發現——的一致。在
這裡進展只有靠相對論才獲得的,它預見了新推斷,新的物理效果,因而開闢了檢
驗和證偽理論的新的可能性,我們的方法論規則可以用下列的話來加以限制:我們
不需要把每一個不能滿足上述標準的輔助假說都當做約定主義的而加以擯棄。特別
是,有一些單稱陳述實際上根本不屬於理論系統。它們有時被稱作「輔助假說」,
雖然它們被引進來幫助理論,它們是完全無害的。(一個例子是這樣的假定:一個
不能重複的觀察或測量可能是由於錯誤所致。參看第8節注あ,第27、68節)。
    在第17節裡,我提到過顯定義。憑著這種定義,我們用一個普遍性水平較低的
系統來給出一個公理系統的概念的意義。假如有用,改變這些定義是可以允許的;
不過他們必須被認為是系統的修改,以後就必須重新審查這個系統,彷彿它是新的
系統一樣。關於未定義的普遍名稱,必須區別兩種可能性:(1)有某些未定義的概
念只出現在普遍性水平最高的陳述中,它們的使用是基於這樣的事實:我們知道其
他概念和它們處於什麼樣的邏輯關係中。在演繹過程中,它們能被取消掉(一個例
子是「能」)。(2)其他的未定義的概念也出現在普遍性水平較低的陳述中,它們
的意義是由慣用法確定的(例如,「運動」、「質點」、「位置」)。與此相聯繫,
我們要禁止慣用法的偷偷改變,而在其他方面就如前面說的那樣按照我們的方法論
決定來行事。
    關於我們列舉的其他兩點(涉及實驗家或理論家的能力),我們要采用類似的
規則。可以接受或根據相反的實驗拒絕一個可主體間相互檢驗的實驗。去訴諸要在
未來被發現的邏輯指導可以不予考慮。
    21.對可證偽性的邏輯考察
    只是在(如按照我們的經驗方法規則處理它)可證偽的系統的情況下,才需要
注意防止約定主義的策略。讓我們假定,我們已經用我們的規則成功地禁止了這些
策略,現在可以要求說明這種可證偽的系統的邏輯特徵了。我們將試圖以理論和基
礎陳述類之間的邏輯關係來說明理論的可證偽性的特徵。
    我稱作「基礎陳述」的單稱陳述的性質,還有它們是否也是可證偽的問題,將
在下一章中作更充分的討論。這裡我們假定:存在可證他的基礎陳述。必須記住:
當我講到「基礎陳述」時,我並不是指已接受的陳述系統。毋寧說我使用基礎陳述
系統這一術語時,它包括具有一定邏輯形式的所有自相一致的單稱陳述——可以說
是關於事實的所有可設想的單稱陳述。因此,由全部基礎陳述組成的系統包含著許
多互不相容的陳述。
    作為第一次嘗試,每當單稱陳述能從某一理論演繹出來時,人們也許會稱該理
論為「經驗的」。然而,這個嘗試失敗了,因為,為了從一個理論中演繹出單稱陳
述來,我們總是需要其他的單稱陳述——初始條件,它告訴我們用什麼去替代理論
中的變量。作為第二次嘗試,假如依靠作為初始條件的其他單稱陳述的幫助可以演
繹出單稱陳述來,人們就稱這個理論是「經驗的」。但是這樣也不行,因為,即使
非經驗陳述,例如重言陳述,也允許我們從其他的單稱陳述中演繹出某些單稱陳述
來(例如,按照邏輯規則,我們可以例如說:從「2×2=4」和「這裡有一只黑渡鴉」
的合取中,除了別的以外,可以得出「這裡有一只渡鴉」)。即使要求從和一些初
始條件在一起的理論中,我們應該能夠演繹出比我們僅僅從這些初始條件中能演繹
出的更多的陳述,也是不夠的。這個要求的確排除重言的理論,但是它並不排除綜
合的形而上學陳述(例如,從「每一事件都有原因」和「這裡發生一場災難」,我
們能演繹出:「這個災難有原因」)。
    這樣就引導我們得出這樣的要求:大致說來,理論應該允許我們,演繹出比我
們單單從初始條件中能演繹出更多的經驗的單稱陳述。這意味著:我們必須把我們
的定義建築在特殊的單稱陳述類上;而這正是我們需要基礎陳述的目的。由於要詳
細地說出一個複雜的理論系統是如何幫助演繹出單稱陳述或基礎陳述是不很容易的,
因此我建議采用下面的定義。一個理論應被稱作「經驗的」或「可證偽的」,如果
它把所有可能的基礎陳述類明確地分作下面兩個非空的子類。第一,所有那些和理
論不一致的(或理論排除的、禁止的)基礎陳述組成一類,我們稱這類為這個理論
的潛在證偽者類;第二,那些和理論不矛盾的(或理論「允許」的)基礎陳述組成
一類。我們可以更簡短地說:一個理論是可證偽的,如果它的潛在證偽者類不是空
的。
    還可作這樣的補充:理論只作出關於它的潛在證偽者的斷言(它斷言它們的謬
誤)。關於「允許的」基礎陳述,它什麼也沒有說,特別是,它不說它們是真的。
    22.可證偽性和證偽
    我們必須清楚地區別可證偽性和證偽。我們引進可證偽性只是作為陳述系統的
經驗性質的標準。至於證偽,必須引進特殊規則來決定一個系統在什麼條件下應被
看作已被證偽。
    我們說一個理論已被證偽,只有當我們已經接受和理論相矛盾的基礎陳述時
(參看第11節,規則2)。這個條件是必要的,但不是充分的,因為我們知道,不能
複製的個別偶發事例對於科學是沒有意義的。因此少數偶然的與理論矛盾的基礎陳
述不會促使我們把理論作為已被證偽而擯棄。只有當我們發現一個反駁理論的可復
制的效應時,我們才認為它已被證偽。換句話說,只有當描述這樣一種效應的一個
低水平的經驗假說被提出和確認時,我們才接受這個證偽。這種假說可以稱作證偽
假說。證偽假說必須是經驗的因而是可證偽的,這一要求的意思只是,它必須和可
能的基礎陳述具有一定的邏輯關係;因此,這個要求只與假說的邏輯形式有關。這
假說應該得到驗證,這一個附加條件是指它應該通過檢驗——使它面對著已接受的
基礎陳述的檢驗。
    因此,基礎陳述有兩個不同的作用。一方面,我們使用所有在邏輯上可能的基
礎陳述的系統,是為了借助它來得到我們正在探求的經驗陳述形式的邏輯特徵。另
一方面,已接受的基礎陳述是假說得到驗證的基礎。如果已接受的基礎陳述和理論
相矛盾,那麼我們就認為僅當它們同時驗證了一個起征偽作用的假說時,它們就為
理論的證偽供給了充足的理由。
    23.偶發事件和事件
    可證偽性的要求在開始時有一些模糊,現在已經分裂成兩部分。第一,方法論
的公設(參看第20節)不大可能把它搞得很精確。第二,邏輯標準,一旦我們弄清
楚了哪一些陳述應被稱作「基礎的」,它是非常確定的(參看第28節)。這個邏輯
標準迄今已經以某種形式的方式表達為陳述之間的邏輯關係——理論陳述和基礎陳
述之間的邏輯關係。假如我現在用更「實在論的」語言來表述我的標準的話,也許
會使它更清楚、更直覺。雖然這是和形式的言語方式等價的,但是可能比較接近於
日常用法。
    在這個「實在論的」言語方式裡,我們可以說,一個單稱陳述(基礎陳述)描
述一個偶發事件。因此我們不說被理論排除或禁止的基礎陳述,而是說理論排除某
些可能的偶發事件,並且說假如這些可能的偶發事件事實上發生了,理論將被證偽。
    使用這個模糊的詞「偶發事件」也許會遭到批評。有時有人說,像「偶發事件」
或「事件」這種詞應從認識論的討論中全部驅除出去,我們不應該說「偶發事件」
或「非偶發事件」或者「事件」的發生,而應該說陳述的真或偽。不過,我贊成保
留「偶發事件」這種詞。很容易將它的用法加以定義,使之不會引起反對。因為我
們可以這樣來使用它:每當我們說到一個偶發事件時,我們也能說出與之相應的某
個單稱陳述來代替它。
    給「偶發事件」下一定義時,我們可以記住這樣的事實:說兩個邏輯上等價的
(就是說,可以相互演繹出來的)單稱陳述描述同一偶發事件,這是很自然的。這
提示下列定義:設Pk為一單稱陳述(下標「k」指發生在Pk裡的個別名稱或坐標)。
則我們稱所有與Pk等價的陳述類為偶發事件Pk。例如,現在這裡正在打雷,我們說
這是一個偶發事件。我們可以認為這個偶發事件是下列陳述類:「現在這裡正在打
雷」;「1933年6月10日下午5時15分,在維也納第13區,正在打雷,」還有所有其
他與這些陳述等價的陳述。因此實在論的表述「陳述Pk代表偶發事件Pk」可以被認
為與有點繁瑣的陳述「陳述Pk是所有與它等價的陳述的Pk類的一個元素」有相同的
意義。同樣,我們認為陳述「事件Pk已經發生」(或者「正在發生」)的意義和
「Pk和所有與它等價的陳述是真的」的意義相同。
    這些翻譯規則的目的不是說,不管誰以實在論的言語方式使用「偶發事件」這
個詞都在想到一類陳述;它們的目的只是為了給出一個實在論言語方式的解釋,這
個解釋使得有些說法容易理解,例如說:一個偶發事件Pk和一個理論t相矛盾。現在
這個陳述的意思不過是:每一個與Pk等價的陳述和理論t相矛盾,因而是這理論的一
個潛在證偽者。
    現在要引進另一個術語「事件」來表示什麼是一個偶發事件的典型的或普遍的
東西,或者在一個偶發事件中什麼東西可以用普遍名稱來加以描述。(因此,我用
並不根據事件來理解複雜的或者也許長時間的偶發事件,不管這些詞的日常用法提
示什麼。)我們定義:設:Pk,P1,……為偶發事件類的元素,這些偶發事件只在
有關個體(時空位置或區域)方面是不同的;則我們稱這個類為「事件(P)」。遵
循這個定義,例如,關於陳述「一杯水剛剛在這裡被打翻」,我們要說,和這陳述
等價的陳述類是事件「一杯水的打翻」的一個元素。
    說到代表偶發事件Pk的單稱陳述Pk,我們可以以實在論的言語方式說:這個陳
述述說事件(P)在空時位置k的發生。我們認為這個說法的意義和「等價於Pk的單
稱陳述類Pk是事件(P)的一個元素」相同。
    現在我們要將這個術語應用於我們的問題。我們說,一個理論,假使它是可證
偽的,它就不僅排除或禁止一個偶發事件,而且總是至少排除或禁止一個事件。因
此,被禁止的基礎陳述類,也就是理論的潛在證偽者類,假如它不是空的,總是包
含無限數量的基礎陳述;因為理論並不指個體本身。我們可以把屬於一個事件的單
稱基礎陳述稱作「同型的」(homotypic),以表示描述一個偶發事件的等價的陳述,
與描述一個(典型的)事件的同型的陳述之間的類似。因此我們可以說理論的潛在
證偽者的每一個非空類至少包含同型基礎陳述的一個非空類。
    現在讓我們想象,一個圓形面積代表所有可能的基礎陳述類。這個圓面積可以
被看作代表經驗的所有可能的世界或所有可能的經驗世界的總體。我們進一步想象,
一條半徑(更精確地說,沿著一條半徑的一個很窄的面積,或者說一個很窄的扇形)
代表每一個事件,並且想象具有相同的坐標(或個體)的任何兩個偶發事件的位置
和圓心的距離相等,因而在同一個同心圓上,然後我們可以這樣來用圖說明可證偽
性這一公設:要求每一個經驗理論在我們的圖形裡必須至少有一條理論禁止的半徑
(或很窄的扇形)。
    這個圖解可以證明,在討論我們的各種問題時是有用的,比如關於純粹存在陳
述的形而上學性質問題(在第15節裡曾簡短地涉及過)。顯然,一個事件(一條半
徑)屬於每一個這種陳述,因而屬於這個事件的各種基礎陳述,每一個都將證實這
個純粹存在陳述。然而,它的潛在證偽者類是空的;所以,從純粹存在陳述那裡,
不能得出任何關於可能的經驗世界的知識(它不排除或禁止任何半徑)。相反,從
每一個基礎陳述中得出一個純粹存在陳述,這個事實不能用來作為支持後者的經驗
性質的一個論據。因為每一個重言式也可從每一個基礎陳述中得出,由於重言式可
從任何陳述中得出。
    在這裡我也許可以說一說自我矛盾的陳述。
    雖然可以說重言式陳述,純存在陳述以及別的不可證偽的陳述對於可能的基礎
陳述類斷言太少,而自我矛盾的陳述則是斷言太多。從一個自我矛盾的陳述中,任
何陳述都可以正當地演繹出來。因此,它的潛在證偽者類就等於所有可能的基礎陳
述類:它為任何陳述所證偽。(也許人們可以說:這個事實是我們的方法的一個優
點的例證,就是說,考慮可能的證偽者不考慮可能的證實者的方法。因為假如人們
能以一個陳述的邏輯推斷的證實來證實這個陳述,或者以這種方式僅僅使它成為可
幾的,那麼,人們就可以期望,不管接受何種基礎陳述,任何自我矛盾的陳述就會
成為被確證的,或成為被證實的,或者至少成為可幾的陳述了。)
    24.可證偽性和無矛盾性
    在一個理論系統或公理系統必須滿足的各種要求中間,無矛盾性要求起著特殊
的作用。它可被看作每一個理論系統,不論它是經驗的還是非經驗的,都要滿足的
第一個要求。
    為了說明這個要求的基本重要性,只提到明顯的事實,即必須擯棄自相矛盾的
陳述,因為它是「偽」的,這樣做是不夠的。我們經常和這樣一種陳述打交道:它
雖然實際上是偽的,然而產生適合於一定目的的結果(一個例子是Nernest關於氣體
平衡方程式的近似)。但是,如果人們認識到,自相矛盾的陳述不傳達任何信息,
無矛盾性要求的重要性就會得到認識。它所以不傳達任何信息是因為,我們喜歡的
任何結論都能從它推導出來。因此,不能挑選出或作為不相容的或作為可推導的任
何陳述。因為所有的陳述都是可推導的。在另一方面,無矛盾的陳述把這組所有可
能的陳述分為兩種:與它相矛盾的陳述和與它相容的陳述在後者中間,是能從它推
導出來的結論。這就是為什麼無矛盾性對一個系統來說是最一般的要求,不論它是
經驗的還是非經驗的,如果它想有任何用處的話。
    在無矛盾性以外,經驗系統必然滿足進一步的條件:它必須是可證偽的,這兩
個條件在很大程度上是類似的。不滿足無矛盾性條件的陳述,不能在所有可能的陳
述的總體中區分任何兩個陳述。不滿足可證偽性條件的陳述,不能在所有可能的經
驗的基礎陳述的總體中區分任何兩個陳述。
 
    ------------------
  素心學苑  收集整理

上一頁    下一頁