科學推理中的假說方法與證偽理論

楊四維

摘要：科學命題是一則假說，只要這則假說反映的信仰被證據支持、客觀、產生于反映完整性的研究，它們就越接近科學的理想，就越能被證明是正當的。假說推理最直接地應用于做出解釋，然而，情況經常是我們不能通過直接觀察做出需要的解釋。所以構造假說來弄清情況，從而指導下一步的行動。既然科學命題是假說，它必然是可證偽的。

關鍵詞：科學推理；假說方法；證偽理論

一、科學理論的特點是可證偽性

什么是科學？什么不是科學？什么是偽科學？根據科學哲學家卡爾·波普（Karl R. Popper）的證偽理論，科學研究最重要的特征是證實和證偽。波普在他重要的著作《客觀的知識》一書中，用這樣一個模式來描述科學知識的積累過程：

1. 從發現問題1，

2. 到提出假說嘗試解決（tentative solution），

3. 通過證偽來消除錯誤（error elimination），

4. 最后，產生新的問題2，如此反復循環。

科學不僅僅是要找到正確的結論，得到這個結論的過程更為重要，這個過程被卡爾·波普稱為“科學的方法”。對于科學家來說，問題在于視覺無法看見自然的結構，而且他們觀察得來的數據也不足以揭示這種結構。由于普通的常識無法為科學家提供答案，于是，他們構造了用于闡明經驗內容、從而為進一步分析提供建議的假說。

二、科學推理的開始——提出假說

無論應用于科學，還是日常生活，假說的方法一般包括4個基本步驟：

1. 問題的發生

2. 提出假說

3. 從假說中得出推論

4. 驗證推論

這4個步驟可以通過偵探破案的手法得到說明：

1. 假設一位女士在她的公寓里被謀殺。最初，公寓里的一切都是潛在的線索。

2. 為了解釋謀殺事件的原因，偵探提出假說——地毯上發現的鑰匙正是兇手的車鑰匙。

3. 通過這個假說，可以得出許多推論。假定該鑰匙僅適合最新型號的凱迪拉克，可推知兇手駕駛的是最新款凱迪拉克轎車。此外，如果這是兇手持有的唯一鑰匙，可以得出車可能停在附近的結論。第三種推論是，這位兇手的名字可能在當地的凱迪拉克特許經銷商那里有記錄。

4. 為了驗證這些推論，偵探搜尋了周圍地區的街道，聯系了當地凱迪拉克汽車商，并索要了近期買主的名單。

該例闡明了關于假說的3個附加要點：

1. 假說不是來源于相關的證據，而是由調查人員附加于證據之上的。雖然偵探的假說可能完全錯誤，但假說用于構造證據的思想，它有可能揭示事件背后的真相。

2. 第二個要點是，假說指導證據搜集工作。假說告訴調查者需要尋找什么、必須忽略什么。

3. 第三個要點與假說的證明有關。如果偵探確實發現了停在公寓樓外的最新款凱迪拉克，且鑰匙可以點火啟動，那么這些發現就使假說具有了可信性，但在任何意義上都是無法確證假說的。

進而，我們得出結論：通過發現假說的一個推論為真，而證明該假說為真，等同于做一個肯定后件式的謬誤推理。在這里，H代表假說（hypothesis），I代表推論（induction），這里的謬誤推理并不是有效的論證形式：

如果H，那么I

有I

有H

另一方面，我們假定兇手自己去警察局自首、且兇手擁有或駕駛的唯一汽車是福特。這一事實就會證明該假說為假，因為這使得兇手駕駛凱迪拉克的推論為假，這種推論的論證形式為有效的否定后件式：

如果H，那么I

沒有I

沒有H

而這是有效的論證形式。我們想要假說被證明為真，就必須既能找到與鑰匙相匹配的車，同時車主又要對犯罪事實供認不諱。

三、區分科學與迷信的證偽理論

卡爾·波普喜歡用黑天鵝效應的例子來說明證偽的重要性。18世紀以前，歐洲人沒有到過澳大利亞，并不知道世界上有黑天鵝，因此有“所有天鵝都是白色的”這一說法。但是這一說法留下證偽的可能性，因為只要找到一只黑天鵝就能證偽，雖然這個觀測在很長時間里并沒有發生。波普認為，即使你看到的天鵝都是白色的，但是如果你是堅持科學觀念的人，就不應當信誓旦旦地得出“所有天鵝皆為白色”的結論。所有的科學結論都應該存在理論上可供證偽的方法才有可能證明自身的正確性。

考慮一下“一個人偶然遇見一只黑貓會帶來厄運”這樣的迷信。做出這一斷言的人從未努力收集支撐這一假說的證據，也沒有對此展開系統的驗證或進行周密的實驗。很可能在一個偶然的情況下，他遇見了一只黑貓，之后他購買的股票就貶值了或者在一場車禍中受了傷，但可以肯定的是，相信偶然遇見一只黑貓就導致他的損失或事故顯然是毫無道理的，因為沒有證據證明其間的聯系。這樣的推理構成了一類著名的非形式謬誤——誤為因果。

在迷信假說中發現的另一個缺陷是，它們經常被制定得很含糊，以致于實際上不可能提供任何具體的結論。相反，科學假說經常被數學語言所限定，或者它們至少能被翻譯成某種用數學語言表達的精確陳述。這一事實提供了極為準確的證實，而且大體上促成了科學在過去500年所享有的非凡成就。與含糊的問題緊密聯系的是一個假說被限定的幅度。如果一個假說被制定得太過寬泛，以致于矛盾的證據也能作為它的佐證，那么這個假說并不能真正地被任何東西所確認。

1919年，波普發現了關于假說的這個問題。作為回答，他論證道，任何真正的科學假說必須被足夠嚴密地限定，以便它能避免這類問題的發生。也就是說，一則科學假說必須是能夠被證偽的。波普實際上是在要求，一條假說之所以是科學的，是因為它是能夠被否定的。畢竟，為了使證據能夠反駁它們，假說應該被足夠嚴密地限定。

【參考文獻】

1. Hurley， Patrick J.. A Concise Introduction to Logic， Eleventh Edtion （2012）. Wadsworth， Cengage Learning

2. Popper， Karl. Objective Knowledge： An Evolutionary Approach. Oxford at the Clarendon Press （1972）

3. Spangenburg， Ray. Moser， Diane K.. The History of Science from 1895 to 1945， Revised Edition. Facts On File， Inc. （2004）

（作者單位：西南大學 政治與公共管理學院 ）