自然科学的哲学(PDF)提要

亨普尔《自然科学的哲学》提要（孙永平，北京大学哲学系，2002年）第一章一、关于科学的两个区分：1、经验科学和非经验科学两者的最重要区别是经验科学的陈述的有效性或可接受性依赖于经验证据，而非经验科学（逻辑和数学）则不是。2、自然科学和社会科学这两者的区分没有清晰的标准，通常认为自然科学包括物理学、化学、生物学等，而社会科学则包括社会学、政治学、经济学等，但这种划分并不必然意味着两者在内容、目标、方法和预设上有根本的区别。二、科学与科学哲学1、科学的实践和理论意义（科学的目的：控制和理解）科学在今日世界所占据的地位主要是由于其在实践应用上（技术上）的成功。许多经验科学分支为技术及其应用提供了基础，而技术和技术的应用反过来又为科学提供了新数据、新问题和新的研究手段。控制世界是科学的主要目的和动力，认识和理解我们生活的世界也是科学的另一主要目的和动力。2、科学哲学试图考察科学的这些目标如何达到，科学知识如何获得，如何得到支持及如何变化；科学理论何以能够说明（解释）经验事实，这种说明又给了我们什么样的理解；还有，科学研究、科学知识和科学理解有什么样的预设，又有什么样的局限（如果有的话）。第二章科学研究：发明和检验一、检验假说的基本步骤科学解决问题的基本手段是提出假说，然后将其诉诸经验（包括实验）的检验。这里，有两方面的问题，一方面是假说的提出或发明，一方面是对所提出的假说的检验，首先考虑的是假说的检验，然后考察假说的提出。1、直接检验如果所提出的假说与已经确立的事实明显冲突，那么，这个假说就应该被拒斥。在这种情形下，假说的检验是直接的。2、间接检验但在通常情况下，假说的检验不是简单和直接的，而是间接的。也就是说，无法将假说直接与经验相对照，从而判断该假说的正确与否，而必须要借助逻辑的方法，从该假说中推出可以直接诉诸经验检验的后果，从而间接地对假说的正确性作推断。3、拒斥假说的基本逻辑形式用H表示所提出的并将受检验的假说，I表示可以从H中推出的可直接检验的陈述，称I为假说H的检验蕴涵。（说从a可以推出b和说a蕴涵b是一样的意思。）那么，拒斥假说的基本逻辑形式是：2a]如果H是真的，那么I是真的。但是（证据表明）I不是真的。---------------------------------------------H不是真的。这种形式的论证或推理，在逻辑上被称为否定后件推理（modustollens），是一个演绎上有效的推理形式或规则。所谓一个演绎上有效的推理形式就意味着，如果推理的前提是真的，那么依据这个推理形式作出的结论也肯定是真的。上面的推理规则说明，如果证据表明从一个假说中推出的检验蕴涵是假的，那么我们可以合乎逻辑地、确定地推断，该假说是假的。（换个说法，该假说被证伪了。）4、对假说的确证只能是归纳的，而不能是演绎的如果证据表明检验蕴涵I是真的，我们是否可以象上面的证伪那样，确定地推断，假说H是真的呢？不能，否则，我们就犯了肯定后件的谬误的逻辑错误。检验的有利结果，即从假说推出的检验蕴涵是真的这一事实，并不能证明假说是真的，即使假说的许多蕴涵被经验所证实，该假说仍然可能是假的。检验的有利结果仍然有两方面的意义：1、检验过程本身是有意义的，因为在检验中，假说可能被拒斥。检验的有利结果至少表明，我们迄今还没有与该假说相冲突的证据，因此，还没有理由拒斥这个假说；2、检验的有利结果尽管不能确定地证明假说是真的，但至少对它提供了一定程度的支持。二、演绎和归纳演绎和归纳是逻辑推理的两种而且也是仅有的两种形式。所谓推理，就是从一个或几个陈述（前提）推出另一个陈述（结论）的过程。逻辑就是要弄清楚哪些推理形式是合法的或有效的。在一个有效的演绎推理中，前提真必定能保证结论的真，而在归纳推理中，前提真未必能保证结论的真。三、对狭隘归纳主义的批评1、事实的神话认为科学必须首先在没有任何假说或理论的引导（或污染）下，无偏见地收集事实，然后对事实作分类，并认为这是“客观的”科学的基础批评：1）事实不可能收集完全；2）事实的相关性是由假说或理论决定的。一个事实，只有当它是有利于或不利于我们所采用的假说时，才能说它是相关的，否则就是无关的；3）对事实的分类的相关性也是取决于假说的。2、科学方法的神话认为归纳法是一种可以从上面的那些“客观”事实中总结或推导出科学理论的可以机械地应用的方法。批评：1）新概念的形成没有机械方法；2）即使在特定情形下，可以有某种机械的方法来确立假说，那么实际上也是以更一般的假说为前提的。科学假说和理论不是从观察事实中引伸出来，而是为了说明观察事实而发明出来的。3、发现的过程和检验的过程不存在科学发现的机械的程序，发现的过程可以千变万化。科学的客观性不取决于发现的过程，而取决于检验的过程。逻辑规则不能告诉我们如何构建一个有意思的假说或理论，却能够告诉我们已经构建好的假说或理论是否正确。第三章本章对假说检验的逻辑作更深入的探讨，尤其是通过对辅助假说在假说检验中的作用的说明，表明假说检验的逻辑并不象初看起来那样的简单和是非分明。一、假说、检验蕴涵以及实验的和非实验的检验1、假说：个别事实或一般定律“假说检验”中的假说可以指任何付诸检验的陈述，这个陈述所表达的既可以是某个个别或特殊的事实，也可以是某一一般定律或其他的更复杂的命题。2、检验蕴涵的条件句形式我们知道，检验蕴涵就是从假说中推导出来的可以直接诉诸经验检验的命题，在通常情形下，检验蕴涵本身就是一个条件句，也就是说，检验蕴涵本身说的往往就是：在指定的检验条件下，某种类型的结果会出现。3a]如果类型C的条件实现或满足，那么类型E的事件就会出现。因此，检验蕴涵是在双重意义上的蕴涵：它是所要检验的假说的蕴涵，同时它本身又具有“如果那么”的语句形式，这类语句在逻辑中被称为条件句或实质蕴涵。3、实验检验和非实验检验如果指定的检验条件C是可以人为地（技术上可能）实现的，那么，这种类型的检验蕴涵就为实验检验提供了基础；如果条件C的实现涉及到某些不可人为控制的因素的，那么该检验蕴涵就只能以非实验的方式检验。一般来说，实验地实现检验条件C涉及到对某一因素的控制，而这一因素是对所研究的现象有直接的影响的。定量的科学假说：某一变量作为其他变量的函数。在科学实验中，能够人为控制的只能是个别和少数的变量，而且也只有这些变量是需要控制的，因为只有它们是与所研究的现象相关的。实际上，无数其他的变量在随时变化着，科学家们既不可能也不认为有必要控制所有这些其他变量，因为这些变量是无关的。显然，这种关于因素的相关或无关的认识是依赖于当时的科学认识的水平的，因而是可能发生变化的。实验方法是近代自然科学的主要特征之一（另一特征是数学方法），但实验方法并不构成自然科学和社会科学的分解线；实验的范围是随着技术的进步而不断扩大的。其次，也并非所有的自然科学假说都是可以用实验方法检验的（如天文学中的一些假说）。二、辅助假说的作用我们说，检验蕴涵是从被检验的假说中“推导”出来的，但在绝大多数情形下，该假说要与其他的陈述相结合，才能推出可以直接检验的蕴涵，我们把这些其他的陈述称为辅助假定或辅助假说（auxiliaryassumptionorauxiliaryhypothesis）。无需辅助假说的情形：如果H单独就蕴涵I，而经验检验表明I是假的，那么，依照否定后件推理，H必定也是假的：2a]如果H是真的，那么I是真的。H→I但是（证据表明）I不是真的。¬I-----------------------------------------------------------------H不是真的。¬H需要辅助假说的情形：如果检验蕴涵是从H以及一个或几个辅助假说A中推出，那么上述图式就要修改为：3b]如果H和A两者都是真的，那么I是真的。(H&A)→I但是（证据表明）I不是真的。¬I-------------------------------------------------------------------------H和A不都是真的。¬(H&A)在此情形下，检验的否定结果并不能表明H必定不是真的，也可能是辅助假说或其中之一出了问题。三、判决性检验设想，H1和H2是关于同一现象的互相对立的假说，迄今为止都得到了大量的经验证据的支持，因此，仅根据现有的证据，无法对谁对谁错作判断。如果，现在我们安排这样一个实验，在这个实验中，H1和H2会给出互相矛盾的结果或预测，那么，实验的结果似乎就能够帮助我们决定哪个假说是正确的。这样的实验被称为判决性实验或检验。但由于辅助假说的存在是一个普遍的现象，因此，通常这类所谓的判决性实验在逻辑上并不真正具有判决的作用。四、特设性假说（Adhochypotheses）由于辅助假说的存在，某一假说的不利的检验结果不能决定性的表明该假说是假的，我们总是可以通过修正或增加辅助假说的方式来挽救该假说。这种单纯为了挽救某个假说而作的辅助假说被称为特设性假说。通常认为特设性假说不是一种好做法，但实际上我们并没有区分特设性或非特设性假说的一个明确的标准。第四章确证和可接受性的准则本章主要讨论科学假说或理论的证据所具有的性质，以及科学假说和理论应该具有什么样的特点才会增加其确证或可接受的程度。一个科学假说或理论接受经验检验，如果结果是正面的，那么，这个检验会给假说或理论带来一定程度的支持，或者叫做确证。但是，无论一个假说和理论经受多么广泛和严酷的检验，这些检验也不能确定的证明假说或理论的正确性。经验证据对科学假说或理论的支持永远只能是具有一定强弱程度的支持，永远也不能证明假说或理论肯定是真的。但是，并非所有证据给假说或理论带来的支持都是一样的。由于不同的证据所具有的性质不同，它们给予假说或理论的支持也会不同。那么，证据的哪些性质会影响它对假说或理论的支持呢？一、证据的量、多样性和精度证据的量：一般来说，证据越多，假说或理论所获得的支持或确证也就越强。证据的多样性：证据越多样，那么它们给予假说或理论的支持也就越强，这是因为证据越多样，假说或理论所得到的支持也就越全面。一个假说或理论得到多种多样证据的支持就意味着它接收了多种多样的检验。检验越多，类型越不同，那么假说或理论所经受的考验也就越严酷，因此，如果这些检验都能通过，就意味着这个假说或理论为真的可能性就越大。证据的精度：上面关于证据的多样性的说法也同样适用于证据的精度。二、“新”证据问题所谓“新”证据，就是在假说或理论提出之后发现的，而在提出假说或理论时还不知道的证据。科学家们普遍都认为，新证据对于假说或理论的确证具有特殊的意义。如果一个假说或理论获得新证据的支持，那么这个假说或理论的可接受度就会大大增加。如何解释新证据的这种作用？似乎从逻辑的角度很难解释新证据的这种特殊性。因为从逻辑角度来看，证据给予假说的支持只取决于假说和证据本身是什么样的，而应该与证据是什么时候发现的无关。这或许表明单纯从逻辑的角度看待假说和证据的关系是有缺陷的。三、理论支持经验证据是决定一个假说或理论是否获得支持和接受的最重要的但不是唯一的因素，还有其他因素影响假说或理论的确证或可接受的程度。一个假说或理论与其他假说或理论的关系就会影响这个假说或理论的可接受度。这种关系主要有两种类型：1、这个假说或理论与上层理论的关系。如果一个假说是可以从上层理论中推导出来的，而这个上层理论又得到其他独立的证据的广泛的支持，那么这个假说也会具有相当的可接受度。2、这个假说或理论与其他相关假说或理论的关系。如果一个假说或理论与现有的已被接受的假说或理论相矛盾，那么这种矛盾显然会对这个假说或理论的接受产生不利的影响。四、简单性科学家们在选择假说或理论时经常会使用简单性原则，也就是，在同样的证据支持的条件上，一个假说或理论越简单，就越可接受。这是一个直觉上相当可信的原则，但要说清楚到底什么样的假说或理论是简单的，以及我们凭什么要接受简单性原则却是一件很不容易的事情。第五章定律及其在科学说明中的作用一、科学说明的两个基本要求说明或解释自然现象是自然科学的主要目的之一。科学不仅要观察和记录事实，还要说明和解释事实