科學必須可驗證嗎？

馬西莫·皮戈劉奇

物理學家內部有關弦理論的爭斗，讓哲學對科學的作用成了焦點：科學不僅需要哲學，而且需要專業的哲學。

廣義相對論是有理有據的科學， 而“精神分析理論”是偽科學。這是幾十年前最有影響力的科學哲學大師之一卡爾·波普爾得出的結論。波普爾的興趣在于“劃界問題”，也就是如何區分科學和非科學，尤其是科學和偽科學。他經過漫長和深入的思考，提出了一個簡單的標準：可證偽性。一個理論想要被稱為科學，就必須至少從原則上能夠被證明有錯，無論最終它是不是真的被證明是錯誤的。

1919年的日全食讓愛因斯坦的理論在眾人矚目之下得到了確證。波普爾對此印象深刻，并提出將這個實例作為優秀科學的典范。在《猜想與反駁》（1963）一書中，他將愛因斯坦與弗洛伊德和阿德勒進行了區分：

愛因斯坦的引力理論明確地符合可證偽性的標準，即使當時的測量儀器無法使我們對實驗結果做出完全確信的判斷，卻明顯存在駁倒該理論的可能性。

而弗洛伊德和阿德勒分別提出的兩種精神分析理論則屬于不同的類別。它們根本無法被驗證，也無法被反駁。沒有哪種可想象到的人類行為能夠與它們相悖。我個人并不懷疑它們闡述的相當一部分具有重要意義，而且會在將來可驗證的心理科學中占據一席之地。但是它們無法被驗證的特性，意味著精神分析師認為的能夠證實他們理論的“臨床觀察”，在理論的驗證方面，比占星學家的把戲好不了多少。

事實證明，波普爾對1919年那場關鍵日食實驗的高度評價或許有些過于樂觀了：當回顧歷史細節時，我們發現愛因斯坦理論的一些早期構想中有一個數學錯誤，使得預測出的由太陽這種大型引力質量導致的光線彎曲度比實際大了1倍，卻正好與當時的觀測相符。如果這一理論在1914年接受檢驗（像最先計劃的那樣），很顯然就會被證偽。此外，1919年的觀測包含一些顯著誤差，牽頭該實驗的天文學家之一亞瑟·艾丁頓實際上很可能對數據進行了擇優挑選，好讓它們看上去是對愛因斯坦理論的最恰當證明。而實際上，科學和生活一樣，都是復雜的。

這些聽上去都很不錯，但是為什么20世紀初的一位哲學家撰寫的內容——無論多么卓越——在今天仍然受到關注呢？或許你聽說過弦理論。為了對被諾貝爾獎得主、物理學家斯蒂芬·溫伯格稱為“萬有理論”的追求，基礎物理學家在弦理論上已經花費了幾十年的心血。其實萬有理論并沒有囊括一切，而且實際上，弦理論甚至并不是一個理論，因為理論意味著具有成熟的概念結構，例如進化論，或者大陸漂移學說。實際上，弦理論更像是一個總體框架，具有現今最高的數

學復雜度，用來解決現代物理學中的一個基礎問題：廣義相對論和量子力學是高度成功的科學理論，然而當運用到某些問題上時，例如黑洞或者宇宙起源的奇點問題，它們就會給出尖銳對立的預測。

物理學家承認這意味著兩種理論都有謬誤或者不完整。弦理論試圖將兩者包含在一個更為寬泛的理論框架內，但是存在一個問題：雖然一部分基礎物理學家滿懷信心地認為弦理論不僅僅是非常有前途的科學理論，而且差不多是目前唯一的候選者，其他人卻輕蔑地回應道，弦理論甚至不能算作科學，因為它無法獲得實驗證據。振動的超弦、多維折疊的時空，以及該理論的其他特點均無法通過實驗驗證，它們是形而上學推測的數學等價物，而形而上學并不是一個贊美性的科學用語。出人意料的是，對弦理論逐漸公開化和尖酸刻薄的持續抨擊，通常集中在卡爾·波普爾

的理論上。這到底是為什么？

我曾經參與過一輪這種可以被稱為直率的討論，當時我被邀請到慕尼黑，參加一個有關基礎物理學現狀，特別是被一些人稱為“弦理論戰爭”的研討會。會議的組織者——斯德哥爾摩大學的理查德·達維德——是一位具有扎實理論物理學背景的科學哲學家。他也是一種高度推測性認識論的支持者，該認識論支持弦理論學家的工作，并且致力保護他們免受脫離真實科學進行數學幻想的指責。我的責任就是確保參會者——一個由科學家和哲學家組成的群體，其中包括一位諾貝爾獎獲得者——能夠弄清一個我在哲學導論課上教給學生的常識：波普爾究竟說了些什么，他為什么會這么說。因為其中一些物理學家對他們愛挑剔的同行加以指責，大聲宣揚要踢開科學實踐中的證偽理念。

在研討會之前的幾個月里，為了爭取或者保持對當代基礎物理學靈魂的控制，該領域里的一部分重要人物利用各種方式，開展了一場無限制的公共關系活動：從在享有聲望的《自然》雜志上刊登宣言式文章，到利用推特發表觀點。讓我列舉部分評論以饗讀者：

“令人擔憂的地方在于，將這種‘科學和科幻進行區分將變得困難。”喬治·埃利斯這樣責備支持弦理論的一方。薩賓·霍森菲爾德補充道：“后經驗科學是一種矛盾修飾。”彼得·加里森非常明確地闡述了風險：“這是一場關于物理知識本質的辯論。”然而另一方，例如天文學家肖恩·卡羅爾在推特上寫道：“我對可證偽原則的真正意見在于，我們不應該搶先評判哪種理論能對世界進行正確描述。可證偽性僅僅是一個被沒有經過哲學訓練的科學家揪著不放的簡單口號。”最后（當然此類言論還有很多），萊納德·蘇斯凱恩德嘲諷性地使用新詞“波普爾狗仔”，給在他看來極度幼稚的這種理解科學的方式貼上標簽。

享有聲望的學者在公開場合直率到令人驚訝的討論，反映了科學家習慣按照自己的理解來進行沒有經過充分思考的哲學注釋，或者相反，直截了當地拒絕哲學注釋的做法。這場討論中的哲學注釋，就是波普爾的科學哲學理論，以及它在“劃界問題”中的應用。對我這種以進化生物學起家，在一場建設性中年危機之后轉攻哲學的人來說，這件事的諷刺在于，當今很大一部分科學家，尤其是物理學家，不再認同哲學的重要作用。就在幾年之前，斯蒂芬·霍金宣稱哲學已經死亡，而勞倫斯·克勞斯則嘲諷說“哲學讓他想起伍迪·艾倫的一個玩笑：行動力差的人當老師，當不好老師的人做體育老師”。像尼爾·德格拉斯·泰森以及比爾·奈這樣的科普人物都大聲質疑為什么年輕人要在大學里把時間浪費在學習哲學上。

瓦西里·康定斯基（1866-1944），現代抽象主義繪畫作品，1910年特寫，克拉斯諾達爾藝術博物館藏。

社交網絡以及科普媒體上的辯論，體現了公眾對物理學的接納程度。

這種態度在物理學家當中還是相當新的，并且絕對不普遍。與上面這種輕蔑截然不同的是，1944年愛因斯坦在一封給他的朋友羅伯特·索頓的信中寫道：“我完全贊同你對方法論、科學哲學和科學歷史的重要性和教育價值的看法。今天的很多人，甚至專業的科學家，在我看來都只見樹木不見森林。歷史和哲學知識背景會讓他們獨立于這一代人的偏見，大多數科學家都受到這些偏見的影響。在我看來，這種由哲學洞察力產生的獨立性，是將真正的追尋真理者與技工和專家

區分開來的標志。”按照愛因斯坦的標準，在今天的物理學家當中，技工很多，而追尋真理者相對較少！

當然，如果全面來看，愛因斯坦對于哲學的觀點即使在當時或許也不具有代表性，而且現代弦理論學家在物理學家群體里也只是一個小團體，用推特的弦理論學家更少，他們的哲學發聲很可能并不代表物理學家整體的想法。但是正因為他們如此突出，他們的觀點依然具有重要性。那些在社交網絡以及科普媒體上的大聲辯論，體現著公眾對物理學的接納程度，甚至是物理學家對自身領域重大問題的認知水平。

即使如此，物理學家群體中面向公眾的這一部分目前還是分裂成了兩組，一組公開排斥哲學，另一組認為他們對相關哲學有著正確的理解，是他們異想天開的對手搞錯了。目前面臨風險的不僅僅是小范圍內的學術爭論，而是公眾對人文和科學的欣賞與尊重，更不要提數百萬美元的科研經費（這一點是對物理學家來說的，哲學家跟科研經費沒什么關系）。因此，現在是認真看一

看波普爾哲學理論的含義，以及為什么它與科學仍然密切相關，對它進行正確理解的時候了。

如前所述，波普爾的理論表面看來非常簡單，甚至可以用一條推文概括，因此迷惑了許多聰明的評論者，讓他們低估了該理論背后復雜的哲學。如果有人把該哲學理論變成標語，看上去可能會是這樣的：“不能證偽就不是科學，別浪費時間和金錢了。”

但是，好的哲學無法用一條標語來概括，因此，就此打住、裝作再無話可說是錯誤的。波普爾在職業生涯當中也多次改變對很多與證偽和劃界問題相關的議題的看法，任何一位深思熟慮的思想家在面對批判和同事提供的反例時都會這樣做。例如，最初他拒絕承認在建立科學理論的過程中證明能夠扮演角色，認為如果主動尋找確證的證據，證明一個理論就是一件過于簡單的事。事實上，現代心理學家將這種傾向命名為“證實偏見”，它對普通人和科學家都會產生影響。

后來，波普爾承認了證明在科學研究方法中的合理作用，尤其是在非常大膽和新穎的預測當中。畢竟，愛因斯坦在1919年日全食實驗之后一夜成名的原因，恰恰是因為世界各地的天文學家證明了他的理論做出的預測，發現愛因斯坦的預測和實驗數據圓滿吻合。對波普爾來說這并不意味著廣義相對論是“真的”，而是說它目前還能站得住腳。誠然，今天我們并不認為該理論是真理，因為前面提到過，在一定領域當中，廣義相對論和量子力學之間存在沖突。但是它在20世紀

經受住了足夠多的、高風險的挑戰，而且最近一次對該理論的證明就發生在2015年，人類第一次檢測到引力波的時候。

科學假設需要在各種不同條件下進行重復檢驗，我們才能對結果有相當的信心。

波普爾同樣改變了對達爾文進化論的看法：最初他對該理論持懷疑態度，錯誤地認為進化論的理念建立在無謂的重復上。他承認哪怕是最好的科學理論也經常因為輔助假設和背景設定而難以證偽。當使用天文望遠鏡和照相技術對愛因斯坦的理論進行驗證時，實際上同時檢驗的是焦點理論、設計天文望遠鏡的光學理論、用于分析數據的數學計算的相關假設，以及科學家想當然認為正確的其他背景假設。他們的注意力只集中在受過訓練的主要理論上。如果受檢驗的理論和相關觀測之間出現誤差，這并不足以立刻否定該理論，因為很可能是某項輔助假設出了問題。這就是為什么科學假設需要在各種不同條件下進行重復檢驗，我們才能對結果有相當的信心。

波普爾基本上憑一己之力確立了劃界問題的地位，促使哲學家對什么是科學、什么不是科學發展出一套可靠的哲學解釋。這一過程一直持續到1983年。這一年，拉里·勞登發表了一篇具有高度影響力的文章，叫作《劃界問題的死亡》。在這篇文章當中，他提出對哲學家來說，研究劃界問題實際上是在浪費時間，其中一條理由是，任何人都不太可能提出一套“必要并且聯合可充分”的條件來定義“科學”、“偽科學”以及其他相關概念。如果沒有這樣的一套條件，任何尋找它們之間原則性區別的努力都只是無可救藥的空想。

“必要并且聯合可充分”是邏輯哲學術語，不過搞清楚勞登的意思很重要。他認為波普爾和其他人一直在嘗試對科學和偽科學提供一套精確定義，就像初等幾何學使用的定義那樣：例如，一個三角形是內角和為180°的幾何圖形。這一性質既是必要的（因為不滿足它的圖形就不是三角形），也是充分的（因為只要滿足這一條就能確認一個圖形是不是三角形）。勞登正確地指出，在劃界問題上，永遠不可能找到這樣的解決方案，因為“科學”、“偽科學”的概念是復雜的、多維度的，具有內在的模糊性，不容許清晰界限的存在。在某種意義上，抱怨“波普爾狗仔”的物理學家和勞登的看法一致：波普爾關于可證偽性的標準，對區分科學和偽科學（本來應該相對簡單）來說過于生硬了;但是，對在一個像理論物理學這樣的高級領域內區分可靠和不可靠的科學來說，卻是錦上添花。

然而波普爾沒有勞登、卡羅爾、蘇斯凱恩德以及其他人認為的那樣天真，劃界問題也并不是如此不可救藥。這也就是為什么一些作者——包括我和我的長期合作者馬爾滕·布德里——認為勞登對劃界問題拒絕得太早了，推特或許并不是討論微妙科學哲學問題的最佳場所。

我們的看法是，如果排除連波普爾本人都沒有嚴格強調過的必要并且聯合可充分條件的要求，研究劃界問題就依然有路可走。那么，另外一種選擇在哪里？用維特根斯坦式的“家族相似性”理念來看待科學和偽科學。路德維希·維特根斯坦是20世紀另一位具有高度影響力的哲學家，和波普爾一樣也來自維也納，然而兩個人在社會經濟學背景、性情和哲學興趣上的差異非常大。（如果你想了解兩人的差別到底達到什么程度，可以閱讀新聞記者大衛·艾德蒙斯撰寫的《維特根斯坦的撲克》。）

維特根斯坦從來沒有寫過關于科學哲學的內容，更不要提基礎物理學了。但是他對語言、語言邏輯及其應用非常感興趣。他指出，我們似乎能有效利用許多概念，這些概念并不具有勞登所指的清晰定義。他最喜歡的例子是“游戲”這一表面看上去非常簡單的概念。如果你試圖給游戲尋找一個類似于三角形那樣的定義，那你的努力就會永遠徒勞無功（試試看，這是一種不錯的休

閑，哦，游戲）。維特根斯坦寫道：“我們該怎樣向別人解釋什么是游戲？可以向他描述游戲的過程，或許還可以加一句‘類似這樣的活動就是游戲。但是我們對游戲是什么又有什么樣的認識？我們僅僅是無法向別人描述游戲到底是什么嗎？……但是這并不是無知。我們不知道界限是什么，因為它從來沒有被界定過……我們可以為了某種特殊的目的來劃定界限。但是只有這樣才能讓一個概念可被使用嗎？完全不是！”

關鍵在于，很多情況下我們并不是“發現”預先存在的界限，仿佛游戲和科學是在永恒形而上維度里存在的柏拉圖式理想形態。我們為了具體目的而“劃定”界限，然后檢驗這種界限對我們的目的是否確實有用。我們認為科學和偽科學之間有重大差異，所以試圖畫出一條邊界來強調它們。毫無疑問，讓一個人拒絕兩個概念之間具有基礎性差異的強烈直覺，例如占星術和天文學之間的差異，這有些過分了;問題在于這種差異到底大概在什么地方。

與其在原始的術語上相互攻擊，科學家還不如相互合作，這不僅僅是為了打造更好的科學， 還是為了反擊真正的偽科學。

許多參加慕尼黑研討會的學者，或者寬泛來講，這場弦理論戰爭的參與者，都切實感受到了大眾了解到的基礎物理學和弦理論學家提議的基礎物理學之間有著重要的區別。理查德·達維德反對使用“后經驗科學”這一術語（無可否認會輕易讓人嘲笑），偏向于使用“非經驗的理論評估”。但是無論怎么稱呼，他都意識到他和他的同事在鼓吹一種和伽利略時代以來的科學研究嚴重背離的方法。誠然，伽利略也參與了很多理論爭論以及思想實驗（他很可能從來沒有從比薩斜

塔上往下扔過球），但是他的理論確實是可以證偽的，并且多次在實驗驗證當中被證偽了（最引人注目的一次是大衛·斯科特的“阿波羅1 5”號登月）。

那么更寬泛的問題就是;我們是處在一種全新科學的邊緣，還是會被將來的歷史學家看作科學進程的短暫停滯？或者說，會不會是基礎物理學已經到達了盡頭，而且并非是因為我們已經找到了所有的答案，而是因為我們受到了腦力和技術的限制？這些嚴肅的問題不僅僅應當引起科學家和哲學家的關注，還應該引起公眾的廣泛關注（基礎物理學以及其他領域的科學研究，正是由

公眾資助的）。

弦理論戰爭以及隨之而來的對科學哲學的使用和誤用的奇怪之處在于，為了人類社會，科學家和哲學家有著更加重要的需要共同達成的目標，如果他們能停止爭吵，將注意力集中在他們的聰明才智聯合起來能夠達到什么樣的成就就好了。與其在原始的術語上相互攻擊，科學家還不如相互合作，這不僅僅是為了打造更好的科學，還是為了反擊真正的偽科學，比如順勢療法和靈媒這些通過騙人來牟取大量錢財、損害他人身心健康的把戲。這些才是值得進行批判性思維和對話的目標。公眾知識分子以及學者，無論是科學家還是哲學家，都有道義上的責任，竭盡全力來盡量提升這個讓他們有機會進行艱澀難懂的認識論或者基礎物理學探討的社會。