科学说明说明什么?

有人说,科学的目的是提供说明,这大概没错,因为科学源于求知,求知源于“惊奇”,科学和哲学的共同起源是人类对这个世界的“好奇心”。因为追究“问什么”,才有了科学,而科学的最初目的确实是试图说明各种现象如何是可理解的。

科学说明的对象是“被说明句”——“为什么……”。那么,被说明句有哪些不同的类型呢?

有一种区分是将被说明句分为必然事件和概然时间,对前者采用D-N模型进行说明,对后者采取I-S模型进行说明。但这种分法有其不足之处,因为现实中的事件往往很难罗列出保证其必然以这样而不是以那样的形式发生的全部原因,所谓必然与概然,之间的界线是模糊的。

我认为,讨论科学说明时,首先需要注意的是被说明句的句式类型。首先就是必须分辨对单一事件的说明与对普遍现象的说明之间的区别。

所谓单一事件的,比如“这块冰浮在水上”、“张三得麻疹”、“今天下午在某地出现了彩虹”等等;而普遍现象例如“冰总是浮在水上”、“与麻疹病人亲密接触过的人90%会被感染”、“彩虹时而出现”等等。

对这两类问题的说明是截然不同的!

普遍的现象,例如“冰总是浮在水上”,本身就可以称作“规律”。对某规律的说明,可以利用比其更“基本”的规律,而最基本的规律便是所谓的“科学定律”。普遍规律与科学定律在句法上并无实质区别,都是“在某情况下,某某总是(经常、可能)发生”,只不过科学定律更基本、更可靠、适用更普遍等等。

对单个事件的说明,并不一定要追究到最根本的科学定律,使用相对基本的规律就能够令人满意。比如“为什么这块冰浮在水上”,可以用“冰总是浮在水上”来说明,当然这样还不够令人满意,但是用“密度比水轻的物体总是浮在水上”来说明就差不多了。进一步地,可以将水换成一般的液体,用密度的比例来量化地说明物体浮于液体之上的具体状态,但对于提出“为什么这块冰浮在水上”这一问题的人来说,大概不需要过于繁琐。

另外,对于单个事件的说明,通常并不要求提供必然性的论证,只需要说明该事件的发生是“合理的”、“合规律的”即可,例如对“为什么张三得麻疹”,只需要给出一个令人相信这一事件的发生是合情合理的说明就够了。追究“为什么张三必然(以这种而不是那种方式)得了麻疹”——这种要求经常是过分的。尤其是对于概然性事件而言,例如科学永远不可能说明“我刚才抛硬币得到正面”的必然性,只能说明抛硬币得到正面这一事件是合理的。

对于普遍现象的说明则完全不同。许多人说科学说明总是同时既是“论证”、又是“预测”,我觉得,这种看法至多只是在对普遍现象的说明中适用。

普遍现象本身作为“规律”,经常在对单一事件的说明中出现,例如用“冰总是浮在水上”来说明“这块冰浮在水上”。但如果这条规律本身不够基本,或者说如果提问“为什么这块冰浮在水上”的人真正想问的是“为什么冰总使浮在水上”,那么这样的说明就不足以令人满意,我们便需要寻求对“规律”的说明。一般而言,科学通过寻找更基本的规律来说明规律,至于需要追究到多么基本,则视提问者的要求来定。

可以认为只要采取较为基本的规律进行有效的演绎论述,就算是完成了说明——尽管不一定足以令人满意。但是,如果认为采用“冰总是浮在水上”来说明“这块冰浮在水上”,或者用“密度较轻的物体总是浮在水上”来解释“冰总是浮在水上”这些解释不够令人满意,这时提问者实质上是在进行“追问”。也就是说,需要说明的已经不再是最初的那个问题,而是提出了进一步的要求。但是仅就“为什么冰总是浮在水上”这一问题而言,“密度较轻的物体总是浮在水上”已经完成了一次完整的说明。

在这里,我放弃了“令人信服”作为科学说明的必要条件。事实上,科学说明经常不能令人满意,甚至某些情形下还不如类比说明甚至童话故事。那么,不妨对何谓科学说明给一个较低的要求——只要采用更“基本”的规律去说明规律,或者以“规律”说明具体事件,都可以称作是“说明”;附加条件是如果说明时采用的规律和方法都是“科学的”(这里的用词是暧昧的,探讨究竟什么是科学不可能在几段话内完成,这里姑且可将“科学的”理解为“被科学共同体承认的”),那么这一说明就是“科学说明”。

我们说到科学说明总是利用“更基本”的(也就是更可靠的、更普适的)规律去说明规律,那么,追究到底的话,便将涉及到“最基本”的规律,即科学定律。当然,究竟哪些规律是“科学定律”,其界线并不清楚,而且,或许在社会科学中间简直不存在所谓的“定律”,暂且仅就自然科学中一些明显是基本定律的案例来考察——例如能量守恒定律。

对于“能量守恒”这样的基本得不能再基本的定律又是如何可能进行科学说明的呢?我
认为,正所谓物极必返,对于这些基本定律的有效而合理的说明方式只能是反过来利用具体的现实事件!即利用大量的“单一事件”去说明基本定律。事实上也只能是如此,除非是“哲学说明”、“宗教说明”,否则若要说明“为什么能量守恒”,科学能说的只有:“因为大量的实验、长期的经验,都强有力地支持了能量守恒不能违反。”——恐怕再找不到对最基本的科学定律的更好的说明方法了。

综上所述,我认为科学说明的各种对象间的关系如下:

┏→定律—(说明)→规律—(说明)→规律—(说明)→具体事件┐

↑___________(说明)______________↓

如果在组说明中能够完成一次从定律到事件的循环——也就是说既通过从定律开始的演绎推导以说明事件的发生是合理的,同时现实发生的事件与推测的吻合程度又反过来印证了定律和推演的正确性,那么这一组说明就是最成功的。当然,许多时候我们并不需要那一整套的说明,而往往只需要做到令人相信“该事件的发生是合理的”或者“该定律或规律是有效的”就足够了。另外,在社会科学中,一般跳过基本定律这一环,直接在具体事件与普遍规律之间互相说明。

在大科学时代,科学本身形成了一套庞大的系统,它拥有一些较为固定的基本定律,并且定律之间互相支持和协调、众多观测结果和现实事件与定律十分吻合——至少较少矛盾。正是这一巨大的体系的有效和可靠确保了科学说明的有效和可靠。

2006年3月27日

关于 古雴

胡翌霖,清华大学科学史系助理教授。本站文章在未注明转载的情况下均为我的原创文章。原则上允许任何媒体引用和转载,但必须注明作者并标注出处(原文链接),详情参考版权说明。本站为非营利性个人网站,欢迎比特币打赏:1YiLinDDwvBLT19CTUsNHdiQhXBENwURb

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