《科學理解的方法論 09》

年輕時，我在科學認知論上受到波普爾的莫大影響。我對人性的理解來自叔本華，對自由在社會和道德層麵上的理解來自盧梭。從小生活在培根實證論的潛移默化之中，波普爾從現代科學中提煉出來的證偽論對我起到再啟蒙的作用。波普爾本質上仍是一個實證論者。他隻是對科學理論有了更高的要求。科學不隻是一些離散的有關現象和規律的集合，它必須是一個思想理論的體係。波普爾提出區別科學與非科學的判據。非科學理論中除了一些自明和自洽的邏輯體係和純思辯的形而上學體係之外，還有一些所謂的偽科學。偽科學的特點是理論本身無法提出預言，但是又能夠對所有的任何可能的觀察和現象提出解釋。波普爾將馬克思的辯證法，達爾文的進化論，還有弗洛伊德的精神分析法都看著偽科學（弗洛伊德是波普爾的維也納同鄉和前輩。而波普爾和老鄉經濟學家哈耶克關係很好，是一生的摯友）。一個真正的科學理論的合理性是它能提出可以檢驗的預言。勒維耶和亞當斯對海王星的成功預測證實了牛頓力學體係的合理性。水星軌道進動的預測又證實了廣義相對論的合理性。還有的例子就是狄拉克理論對正電子的成功預言。

波普爾對科學理論的定義還要更嚴苛。既然科學是在邏輯基礎上的理論，它必須有排他性。科學理論必須提出一個被檢驗否定的可能性。當年有很多駁斥批判相對論的說法。愛因斯坦不以為然，隻要有否定光速不變原理的證據，相對論就不成立。至今，相對論經受住了無數次的考驗。一個科學理論的可觀測量越具體越精確，它的可證偽性越高。波普爾不認為科學認知發展是由觀察到歸納總結，而是認為是由提出猜想到證實和證偽的過程。

我們無法對世界有真實的終極的理解。所以任何科學理論隻能部分地片麵地解釋和反映這個世界。科學理論沒有真假之分，隻有好壞之別。好的科學理論應該在可證實的基礎上具有簡單性，普適性，規範性，和可證偽性。哥白尼的地心說比托勒密的日心說好，因為前者更簡單。開普勒-牛頓的行星係比哥白尼的日心說好，因為前者更普適，並且有一個底層的動力學結構來解釋行星運行的現象。當然，這些特征都是相對而言。卡魯紮和克萊因在一個五維時空裏統一了電磁理論和萬有引力理論。但是我們仍然無法觀測到時空的第五維和新的現象。現代超弦理論也要將現在已知的所有作用統一起來，而且形式上很優雅規範。但是超弦理論無法確定這個世界。它能提供超量級的理論解，遠遠多過這個宇宙裏所有粒子的總數目。就此而言，超弦理論不具備可證偽性。所以我懷疑超弦理論的合理性，它不是一個好的理論。在這裏我要闡明一下，我堅信達爾文的進化論。同時我不認為它是一個科學理論。它是一個觀念；對我來說，幾乎於一個信仰。

現代觀的科學理論結構非常類似於數學理論，在一套基本原理和假設下演繹出來的結果命題的體係。事實上，馮·諾伊曼曾經為量子力學製定了一套前提假設。和數學理論一樣，科學理論必須是自洽的。根本上的不同之處在於科學理論的假設或者重要邏輯推論必須是可觀測的。這對科學理論的合理性以及對世界的認知至關重要。假設萬有引力常數，普朗克常數，電子質量，精細結構常數不是我們所測量的數值，現在的世界可能不存在。我們的宇宙可能在幾億年前就已經坍塌。我們可能不會有原子結構或者生命。如果人類的DNA上少了一個片段或者錯了一個堿基，我們可能就會得鐮刀型細胞貧血，或者細胞無法分裂，蛋白質無法合成。反之，因為有了這些確切的科學知識，我們可以預知世界和我們的未來。科學理論是開放的。它會不斷地被觀測檢驗，被質疑和批判。我相信終有一天光速不變原理會被打破。那時，相對論不是不成立，而是融入到一個更統一完善的理論裏。

波普爾的證偽論隻是現代科學哲學的一支。當有人問費曼科學哲學對他的研究有幫助嗎，費曼直接了當地說，沒有。同樣的問題到溫伯格那裏。溫伯格反問道：是先有科學還是先有科學哲學？問題的答案會告訴你誰在幫助誰。事實上，哲學思辯一直在科學思考裏。我們無法知道哲學思辯是如何起作用的。就像是一個人了解和分析了整個藝術發展史，但是他無法預知下一個藝術潮流。作為人類的一種活動，科學在本質上和藝術是一樣的。

--寫於2022年7月3日（圖片來自網絡）