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科学哲学 第三章 科学中的解释
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科学最重要的目的之一就是试图解释我们周围世界中所发生的一切。有时候，我们会出于实际的目的寻求解释。例如，我们也许想知道为什么臭氧层损耗的速度这么快，从而试着对它采取一些措施。在其他情况下，我们寻求科学解释仅仅是出于猎奇心理——我们想对这个世界了解地更多。在历史上，对科学解释的追求是由这两个目标共同推进的。
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在提供解释这一目的上，现代科学常常能够成功。例如，化学家能够解释为什么钠在燃烧时变黄。天文学家能够解释为什么日食会出现。经济学家可以解释为什么日元在20世纪80年代贬值。遗传学家可以解释为什么男性秃头易于在家族内部遗传。神经生理学家可以解释为什么极度缺氧会导致大脑损伤。也许你还能想到许多其他成功的科学解释的例子。
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但是，科学解释确切地说是什么呢？说一个现象能够被科学进行“解释”究竟是什么意思？这是一个自亚里士多德开始就引起哲学家思虑的问题，但是我们将以美国哲学家卡尔·亨普尔在20世纪50年代对科学解释作出的著名阐释作为论述的起点。亨普尔的阐释被称为解释的覆盖律模型，其名称的由来在下文会有交待。
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科学哲学 亨普尔的覆盖律解释模型
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覆盖律模型背后的基本思想是直截了当的。亨普尔指出，科学解释通常是在回应被他称为“寻求解释的原因类问题”时给出的。这些问题包括诸如“为什么地球不是完全圆球形的？”、“为什么女人的寿命比男人长？”等——它们都寻求解释。给出科学解释因此就成了对寻求解释的原因类问题提供满意的答案。若能确定这个答案必须具有的本质特征，我们就会知道科学解释指的是什么。
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亨普尔认为，科学解释的典型逻辑结构和论证是一样的，即由一系列前提得出一个结论。结论断言待解释的现象实际发生了，前提则告诉我们这个结论为什么正确。这样，我们可以设想有人询问为什么糖在水中会溶解。这就是一个寻求解释的原因类问题。要回答它，亨普尔认为，我们必须构建一个论证，其结论是“糖在水中溶解”，前提则告诉我们为什么这个结论是正确的。如此一来，为科学解释提供描述的任务就变成了准确地刻画一组前提和一个结论之间必定具有的关系，从而把前者看做对后者的解释。这就是亨普尔为自己设定的问题。
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亨普尔对于这一问题的回答分三个层次。首先，前提应该保证推出结论，即论证应该是演绎推理。第二，前提应该全部为真。第三，前提应该至少包含一个普适定律。普适定律指的是诸如“所有的金属都导电”、“一个物体的加速度与它的质量成反比变化”、“所有的植物都含有叶绿素”等等；它们与诸如“这一片金属导电”、“我书桌上的植物含有叶绿素”等特殊事实相对。普适定律有时也被称为“自然律”。亨普尔承认，科学解释也会像求助于普适定律那样求助于特定事实，但是他认为至少一个普适定律总是必需的。因此按照亨普尔的观念，解释一个现象就是去表明它的出现可以从一个普适定律演绎地推出，也许还要补充其他的定律和/或特定事实，它们都必须是正确的。
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为了解释这一观点，假设我正尝试解释为什么书桌上的植物死掉了。我可能给出如下解释：我学习的地方光线太暗，阳光无法照射到植物上；而阳光是植物进行光合作用所必需的；并且没有光合作用，植物就不能制造它存活所必需的碳水化合物，因此就会死掉。这一解释完全符合亨普尔的解释模型，它对植物死亡的解释是通过从两个正确的定律（阳光是光合作用所必需的以及光合作用是植物存活所必需的）和一个特定事实（植物没有受到任何阳光的照射）进行演绎而得出的。由于这两个法则和特定事实的正确性，植物的死亡就不得不发生了；于是前者构成了对后者的一个很好的解释。
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亨普尔的解释模型可以用如下示意图来描述：
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普适定律
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特定事实
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待解释的现象
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待解释的现象被称为被解释项，用做解释的普适定律和特定事实被称为解释项。被解释项本身或者是一个特定事实，或者是一个普适定律。在上面的例子中，它是一个特定事实——我的植物的死亡。但是有时候，我们想要解释的对象具有普遍性。例如，我们会希望解释在太阳下暴晒导致皮肤癌的原因。这是一个普适定律，而不是特定事实。为了解释它，我们需要从更加基础的法则——大约是光线对皮肤细胞影响的法则——出发进行演绎，并结合关于太阳辐射能量的特定事实。因此，不管被解释项（即我们试图解释的事物）是特定的还是普通的，科学解释的结构在本质上是一样的。
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很容易看出为什么亨普尔的模型被称为覆盖律解释模型：按照这一模型，解释的本质就是表明待解释的现象是被某个自然普适定律所“覆盖”的。这种观点确实有吸引人之处。因为，表明一个现象是某个普适定律的结果确实在某种意义上祛除了它的神秘性——使它更易于理解。事实上，科学解释的确经常符合亨普尔所描述的形式。例如，牛顿解释了为什么行星在椭圆轨道上围绕太阳旋转的现象，表明这可以由他的万有引力原理以及一些次要的附加假设演绎地推导出来。牛顿的解释完全符合亨普尔的解释模型：这里对现象的解释方式是，在自然律以及一些附加事实面前，一个现象不得不如此。牛顿之后，为什么行星轨道是椭圆形的这个问题就不再神秘了。
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亨普尔知道，并不是所有的科学解释都完全符合他的模型。例如，如果你问人为何雅典总是沉浸在烟雾之中，他们可能会说：“因为汽车的尾气污染。”这是一个完全可以接受的科学解释，尽管它并没有涉及任何定律。然而亨普尔会说，如果该解释被详细地表达出来，定律就会被涉及。可能存在一个类似这样的定律：“如果一氧化碳以足够大的密度被排放到地球大气层，烟雾云层就会形成。”对于雅典为什么沐浴在烟雾中的充分解释将会援引这一定律，以及如下事实：汽车尾气中含有一氧化碳；雅典有很多汽车。在实践中，我们不会作出如此详细的解释，除非是学究气十足的人。但是一旦我们想解释清楚，它就会同覆盖律形式相当吻合。
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从他关于解释与预测之联系的的模型中，亨普尔得出了一个有趣的哲学结论。他认为，解释和预测是同一个硬币的两面。无论何时对一个现象进行覆盖律解释，我们本来都可以利用所引用的规律和特定事实预测出该现象的发生，即使我们并不知晓。为了解释这一点，我们再看一下牛顿对于行星轨道为什么是椭圆的解释。这一事实早在牛顿用他的引力理论进行解释之前就为人所知——发现者是开普勒。但是即使不为人知，牛顿本来也可以通过引力理论预测出来，因为他的理论与次要的附加假设相结合必然推出行星的轨道是椭圆的。亨普尔是通过以下说法来表达这一点的：每一个科学解释都潜在地是一个预测——它可以用来预测相关现象，即使该现象还没有被了解。亨普尔认为反过来说也是正确的：每一个可靠的预测都潜在地是一种解释。为了说明这一点，假设科学家根据山区大猩猩生活环境遭破坏的信息，预测它们将会在2010年前灭绝。假设这一预测被证明是正确的。按照亨普尔的观点，他们在大猩猩灭绝之前用来进行预测的信息将可以在灭绝发生之后被用以解释同一事实。解释和预测在结构上是对称的。
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尽管覆盖律模型很好地说明了许多现实的科学解释的结构，它仍然面临着许多棘手的反例。这些反例有两类。一方面，有一些真正科学解释的情形并不符合覆盖律模型，即使近似符合也算不上。这些情形表明亨普尔的模型太严格了——它把一些真正的科学解释排除在外了。另一方面，有一些情形确实符合覆盖律模型，但是直观上并不算真正的科学解释。这些情形又表明亨普尔的模型太随意了——它纳入了本该被排除在外的情况。我们将把焦点集中在第二类反例上。
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