《科学哲学》习题:第二章(科学说明)

第二章习题:

1、捍卫或者批评:“D-N模型或者覆盖律模型并不能阐明说明的本性。如果某人想知道在条件y下x为什么发生,当被告知在条件y下它总是发生的东西,这并没有阐明什么。”

科学始于惊奇,科学寻求说明,以满足这种惊奇。(见教材第26页)科学说明与“人类的其他行当”的说明的分别在于其方法和规范上的,而不在于说明的对象。所谓科学说明,针对的是“惊奇”,即寻求对“为什么”的回答。

因此,我们不妨首先关注提出“问题”的方式——而不是急于制定回答的规范。

例如本题所说“想知道在条件y下x为什么发生”,这并不是一种现实的、合乎情理的提问方式。现实中提问者在提问时往往是不知道条件y的,所谓“在条件y下总是发生”的这种y,先不论是否能够找到,即便可能找到,罗列条件的任务是提供说明者而不是寻求说明者的。究竟哪些边界条件y是与x的发生相关的或必须的,这必须有科学的分析,而提问者在得到满意的科学说明之前,只是对“x为什么发生”有疑惑。这道题目的表述是有圈套的——“某人想知道在条件y下x为什么发生”只是科学说明的一种情形,但并不见得对所有被说明句都必须罗列其充足条件。

因此,在讨论D-N模型的应用之前,有必要对科学说明的对象的不同情形进行考虑。

有一种区分是将被说明句分为必然事件和概然事件,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。更关键的是,在提出“为什么”时,我们何以得知某一现象的原因是概然的还是必然的?

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。也就是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,即“为什么x发生”,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,即“为什么(在条件y时)x(或类似x的现象)总是(或经常)发生”,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。

而所谓“为什么在条件y下x必然发生”,这是一则非法的提问句。因为提出“为什么x”时,x总是我们已经验、感知的事情,正如在我们并未论证上帝存在之前,提问“为什么上帝存在”是不合适的,当我们只是“相信”存在着某种“必然性”但尚未论证它时,就询问为何它是必然的是不合理的。

需注意,问“为什么x发生而不是其它任何事发生”看来是个合法的问题,但这一问题仍不包含对“必然性”的要求。另外,充足理由律只是一则信念,正如只有相信存在全善的上帝的人才会对“为什么这个世界充满恶”这一问题感到疑惑,也只有无条件地虔信着充足理由律的人才可能问“使这件事这样而不是那样发生的充足理由是什么”。但既然按照经验论者的逻辑,我们能确知的只有我们经验到的现象,那也只有对经验事实的提问才是合法的,而对信条本身的质疑是哲学的事,而带着信条为预设再来提问则是宗教的方式。

因此,对“说明某事在条件y下必然发生”的要求并不是提问者合理地给出的。而顶多是提供说明者给自己提出的额外要求,而这项要求明显是过高的。

提问者是在“发问”,而不是在“出题”,开个玩笑说,中学的数学试题间有一则“元定律”——“要证的总是对的”。因为题目都是老师已设计好论证的,但这则“定律”显然不能用到科学说明的问题上。只有当我们已经找出了一条令人满意的科学说明之后,才好说“……必然……”(尽管这也是有疑问的),而我们现在需要讨论的正是科学说明如何才是令人满意的,在我们没有给出科学说明时,不可能合理地提出“为什么在条件y下x必然发生”这样的问题来。因此,论证x为何必然发生固然是说明x为何发生的一种方式,但这不是必需的要求。

提问者的要求首先是现实的,而对待提出了不同要求的问题的说明策略是不同的!

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。

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”——这种要求是过分的。即便是有些得到了论证的“必然事件”,如果对其“边界条件”为何如此进一步地追问,也迟早总是要求助于偶然性。何况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,甚至往往不能说明它是个大概率事件,而只能说明抛硬币得到正面这一事件是合理的。对“为什么我投十次硬币都是正面”这一问题,无论是D-N模型还是I-S模型,恐怕都无能为力。但这些小概率事件仍需要科学的说明,一旦科学放弃了对它们的说明,神秘主义的说明便有机可趁,科学需要给出比“这些巧合是因为魔鬼的诅咒”更合理地说明,这就要求科学说明放低对自己的过高要求。

对于普遍现象的说明则有所不同。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)______________↓

如果在一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。

总结地说:D-N模型阐明了在某种情形下的科学说明的可取思路,但并不足以满足提问者的各种要求。科学说明针对的是对“现实的”“问题”,而不是自己给自己设计问题然后寻求解答。

2006年4月7日

最新评论


  • 2006-04-12 16:37:38 [回复]

    自我补注:
    准确地说,能量守恒定律或许还可以由更基本的东西中推论。事实上,在量子力学中,三大守恒律都与时空的某些性质有关。例如时间平移不变性——即无论我在什么时候开始做实验结果都是一样的——导致能量守恒定律;空间平移不变性——即无论在这边还是那边做实验结果都是一样的——导致动量守恒定律;而旋转不变性——即把仪器整个转一个角度做实验结构是一样的——导致角动量守恒定律。另外,当考虑到时-空的相对性,而更细致地考察时-空上的平移时,就得到了洛伦兹变化下的不变性,而这条不变性导致相对论,以及其中的质-能守恒等等。

  • 2006-04-12 16:45:15 

    再说两句:
    这些最基本的时空不变性再不能用更基本的东西说明了,除非是循环说明。它们看起来是如此正确无疑,但确实并非绝对可靠的!事实上,还有一条直观上显然成立的不变性——镜像不变性,即将仪器整个翻转成镜像的,实验结果也是与原来的产物镜像对称的。而这条不变性导致的将是传说中的“宇称守恒定律”,但正如人们所知,这条定律已被杨振宁、李政道和吴健雄他们证明在弱相互作用下不成立。那么其它的三条是否也会有偶尔不成立的时候呢?谁也无法保证。 

  • yellow86

    2010-02-20 22:08:45 匿名 121.5.20.2

    呵呵
    这章的其他题做了吗?

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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