科學界最大的敵人【科學哲學系列7：托馬斯·庫恩】

科學哲學系列文章目錄（系列文章互相聯繫，推薦按順序閱讀）：

• 前言
• 科學與哲學的聯繫
• 死循環
• 先驗
• 神之一手
• 邏輯實證主義
• 波普爾的奮力一擊
• 托馬斯·庫恩
• 反可證偽
• 科學方法的演變
• 完美之法？
• 動態方法論
• 多倫多大學5星級教授

科學哲學界爭議最大的人將在本期出現。科學的權威性因為他產生了動搖。

可證偽性的可證偽性？

上一期我們講到了大家都非常熟悉的概念——可證偽性。不少人將這個概念奉為金科玉律，好像沒有可證偽性，任何科學理論都不能成立一樣。但是如我在上一期所說，可證偽性的歷史相對於科學史顯得太微不足道了一點。並且，可證偽性其實也有可能存在問題——即便它是我們現在所接受的方法之一。

可證偽性理論是怎樣區分哪個科學理論更好的呢？如上期所說，波普爾使用了「經驗內容」的概念。他認為，一個理論的經驗內容越多越好。也就是說，如果一個理論的信息量越細節、越具體，這個理論就越好。原因在於，當一個理論更加具體的時候，它就更容易被證偽，在可證偽性的方法框架下，它顯然是應該更受歡迎的。當然，前提條件是這個理論更細節的部分不能是錯的，這點當然不必多說。

於是，波普爾的可證偽性一經面世，就好像可以用來解釋科學史上的一切。例如，從亞里士多德到牛頓，牛頓的理論顯然更為具體（因此也更容易被證偽）：亞里士多德的理論可以解釋蘋果為什麼會往地下掉；牛頓的理論不僅可以解釋蘋果下落，還能算出下落時間和加速度等。同時，牛頓物理在更具體的前提下還保證了沒出現錯誤，因此牛頓的理論更好。

乍一看，可證偽性好像無懈可擊……

科學界的敵人

20世紀40年代，哈佛大學的托馬斯·庫恩正在準備他的博士論文。作為一個馬上要成為物理學博士的學生，他一定想不到自己和費耶阿本德馬上就要成為「科學界最大的敵人」了。庫恩和費耶阿本德的理論有極大的重合，因此在這篇文章中，我們主要以庫恩的視角來講述科學的發展。

1947年，作為一名物理學家，庫恩被邀請到了一個社會學科學家舉辦的物理學發展講座。在那裡，庫恩系統地了解了亞里士多德和牛頓等人的理論，以及這些理論的發展過程。這個了不起的講座從此拉開了庫恩和整個科學界的戰鬥……

根據庫恩自己描述，他當時研讀了亞里士多德的著作後發現了一個問題：亞里士多德的物理學完全沒道理，但是如此偉大的學者怎麼可能提出這麼莫名其妙的理論？（Kuhn 2000 [1989], 59–60）於是庫恩潛心研究，發現了並不是亞里士多德莫名其妙，而是因為他的對概念的定義已經和我們有極大的不同了。進一步來說，整個亞里士多德的理論系統不同於牛頓系統。

為了講清楚什麼是系統的不同，以及這對可證偽性方法的打擊，我們先來看一張圖片：

在上面這幅畫中，你可以同時看到一個大鼻子老頭和一個少女的背影。如果你看到的是一個大鼻子老頭，你可以說「這個人的鼻子很長，有5厘米。」但如果你看到的是一個少女的背影，你得出的結論會是「她的馬尾有個捲兒，卷長5厘米。」

試問，這兩種理論哪個更對？

「大鼻子老頭」和「少女背影」可以分別看作兩個系統，這兩個系統之間顯然是沒辦法分出高下的。庫恩將這種現象稱為系統間的「不可通約性」。意思是兩者之間根本無法交流，更別說比較它們誰更好了。

那麼這對可證偽性有什麼影響呢？大家要注意一點，可證偽性要求比較兩個理論誰包括的經驗內容更多，但是對於兩個連互相交流都無法實現的系統，它們之間顯然是無法做出任何比較的。

舉例來說：牛頓物理作為一個系統包括時間、質量、速度、加速度、力等概念；相對論則包括質量、時空（spacetime）等概念。而時空這個概念在牛頓物理中是沒有出現過的，既然沒出現過，別說用可證偽性方法中的經驗內容來比較它們了，用任何方法這兩者都無法比較。

波普爾的反擊

這時候可證偽性理論的波普爾本人出來了，他說，呵呵。誰說兩個系統無法比較了？亞里士多德和牛頓雖然用的概念不同，但他們兩人的理論明顯是可以比較的，比較如下：

• 問題是：樹上的蘋果怎麼到地上的？
• 亞里士多德說：由於蘋果含有4大元素里的重元素，因此蘋果會掉到地上。
• 牛頓說：由於萬有引力，蘋果會以某種加速度掉到地上。
• 結論：雖然兩者都認為蘋果會掉在地上，但牛頓的理論里包含了加速度，因此他的理論更為具體，所以更好。

但是庫恩也呵呵了。他說，你這個說法，沒什麼卵用啊……因為亞里士多德從來沒說過「蘋果會掉到地上」，他的原話是「由於蘋果包含重元素，它會向宇宙的中心移動，而地球恰好是宇宙的中心，所以蘋果到了地面上。」

一個講的是地面，一個講的是宇宙的中心，這兩者明顯是不一樣的系統，怎麼能比較呢？

對科學的挑戰

如果僅僅是這樣，庫恩還不至於成為科學界的公敵。但是庫恩接下來的一個證明，讓科學本身的價值產生了動搖……我們好像不能確定科學是否向著真理前進了。

我們首先來看看為什麼我們認為科學在朝著真理前進：

如果波普爾的可證偽性是正確的，那麼科學理論明顯有好有壞。好比說，牛頓物理比亞里士多德物理包含的信息量（或者經驗內容）更多，更容易被證偽，而且這些多出來的信息量都被證實了，所以牛頓顯然更厲害。同理，愛因斯坦比牛頓厲害。科學就是這樣一點一點變得越來越具體，從而實現進步的。

庫恩說，好像並不是這樣的……

庫恩將科學的發展分為兩種：正常科學和科學革命。在正常科學的演變中，每一個範式（paradigm）都在自己的框架下進行發展。這時候的科學在發展是沒有問題的。而範式可以粗略地理解為各個科學系統，例如牛頓範式、亞里士多德範式。在牛頓範式下，任何新理論的提出和舊理論的取代都有跡可循，因此即便是庫恩也認為在這樣的背景下，科學確實是在發展的。

但是科學革命就不一樣了。當科學革命出現時，科學系統會被某個完全不能互通的系統所取代。庫恩將這個過程成為範式轉移（paradigm shift）。例如，亞里士多德範式被牛頓範式所取代。但是由於庫恩認為兩者從根本上不能互相交流，所以這種取代好像並不是有邏輯的。

這就像是前文的那個大鼻子老頭-馬尾少女圖，好比說近100年來我們都認為這張圖是個大鼻子老頭，於是我們發明了各種工具測量他的鼻子，最後得出了一些理論。而隨著工具的完善，我們對於他鼻子的測量也越來越準確，這是沒有任何問題的。可是100年後，人們突然覺得這其實是個馬尾少女了，於是徹底推翻了之前的一切測量結果。這便是科學革命。但是，我們為什麼要推翻之前的測量結果呢？這之間好像沒有任何理由，難道我們只是因為厭倦了這個老頭才開始認為這張圖其實是個馬尾少女嗎？

如果真是這樣，我們怎麼能說科學在朝著真相發展呢？

從此，庫恩成為了科學界的公敵……可證偽性的判斷標準，也在他的攻擊下岌岌可危。

覺得好看的話千萬不要吝惜手中的贊啊！

那麼科學真的沒有進步嗎？敬請關注下一期：《反可證偽》。

參考資料

http://www.gettingsmart.com/wp-content/uploads/2016/08/Paradigm-Shift-Feature-Image.jpg

The Incommensurability of Scientific Theories

http://i.dailymail.co.uk/i/pix/2016/10/20/10/398B5AFC00000578-3854638-Hidden_within_this_illustration_are_two_different_designs_the_ba-a-7_1476955010642.jpg

https://www.baseformula.com/wordpress/wp-content/uploads/2010/11/4-elements.jpg