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许多人相信，最终科学将能够解释这类事实。这似乎是一个相当合理的观点。分子生物学家们正致力于研究生命起源，只有悲观主义者才会说他们永远不会解决这一问题。诚然，问题并不简单，特别是，我们想要了解的是40亿年前地球上的环境条件。但即便如此，我们也没有理由认为生命的起源将永远无法解释。孤僻儿童的超强记忆力的例子也是这样。记忆力科学的研究仍处于初期，关于孤僻症的神经学基础仍有大量问题有待发现。显然我们不能保证这些问题最终一定可以得到解释。但是鉴于现代科学已经提出了大量成功的解释，认为今天许多有待解释的事实最终也能得到解释，必定是一个明智的判断。
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但是这意味着原则上科学能够解释一切吗？或者说存在着某些一定永远能避开科学解释的现象吗？这不是一个容易回答的问题。一方面，断言科学能够解释一切似乎过于自负。另一方面，断言某个特定现象永远不能被科学地解释又似乎过于目光短浅。科学的发展和变化太迅速，从今天科学的观点来看似乎完全无法解释的现象，也许在明天就很容易解释了。
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按照某些哲学家的观点，科学之所以永远不能解释一切，这有着纯逻辑学上的原因。为了解释某件事，无论它是什么，我们需要援用其他的事情。但是为第二件事提供解释的是什么呢？为了说明的需要，我们来回顾一下牛顿使用引力定律解释不同领域现象的例子。引力定律自身如何得到解释呢？如果有人问为什么所有的物体彼此都会产生引力作用，我们将如何作答？牛顿没有回答这一问题。在牛顿的科学中引力定律是一个基本原则：它解释其他事物，但自身无法得到解释。这一点给出的启示具有普遍意义。无论未来的科学能够解释多少事情，它给予的解释将不得不利用特定的基本定律和原则。任何事情都不能解释其本身，因此至少这些定律和原则中的一部分其自身无法获得解释。
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无论怎样看待这种论证，无疑它都非常抽象。它意味着指出有些事情永远不能被解释，但并没有告诉我们它们是什么。然而，有些哲学家对于在他们看来科学永远不能解释的现象提出了具体的看法。其中一个例子就是意识——人类和其他高等动物这类会思考、能感知的生物所具有的典型特征。许多对意识之本质的研究已经并正在陆续由脑科学家、心理学家以及其他学者推进。但是近来的许多哲学家认为，无论这种研究探索到了什么，它将永远无法全面解释意识的本质。他们坚称，意识现象存在着固有的神秘，它们是再多的科学探索也不能去除的。
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这种观点的根据是什么呢？基本的理由是：意识经验与世界上的其他任何事物都有根本的不同，它们有一个“主观层面”。例如，思考一下观看恐怖电影的经验。这是一种带有特殊“感受”的经验；在现代的术语中，拥有这种经验“似是而非”。也许有一天，神经科学家能够对使我们产生恐惧之感的复杂大脑活动给出一个详细的解释。但是，这将会解释为什么看恐怖电影就会产生这种感受，而不是其他某种感受吗？许多人认为不会。按照这种观点，对大脑的科学研究最多可以告诉我们哪些脑部程序是与哪些意识经验相联系的。这的确是使人感兴趣并有价值的信息。但是，它并没有告诉我们为什么带有特殊主观“感受”的经验由大脑的纯生理行为引发。因此，意识，或者至少它的一个重要方面，在科学上是无法解释清楚的。
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尽管相当引人注目，这种论点还是非常有争议，并且不是所有的哲学家都认可，更不用说所有的神经科学家了。的确，1991年出版的哲学家丹尼尔·丹尼特的一本闻名于世的著作就富有挑战性地冠名为《意识的解释》。支持意识在科学上无法解释这一观点的人有时就被斥为缺乏想象。即使当今的大脑科学不能解释意识经验的主观层面，难道我们就不能想象出现另一种完全不同的大脑科学，它拥有完全不同的解释工具，的确可以解释为什么我们的经验感受如此表现？一种源于哲学家的悠久传统试图告诉科学家，什么是可能的以及什么是不可能的，而后来科学的发展经常证明哲学家是错的。是否同样的命运也在等待着那些认为意识必定无法接受科学解释的人，我们将拭目以待。
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科学哲学 解释和还原
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不同的科学学科是为了解释不同种类的现象被划分出来的。解释橡胶为什么不导电是物理学的任务，解释乌龟为何有如此之长的寿命是生物学的任务，解释较高的利率为什么可以削弱通货膨胀是经济学的任务，等等。总之，在不同学科之间有一个分工：每一科都致力于解释本领域的特定现象。这就解释了为什么学科之间通常不是互相竞争的关系——例如，为什么生物学家并不担心物理学家和经济学家会侵占他们的地盘。
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尽管如此，人们却普遍认为科学的不同分支在地位上并不同等：有些分支要比其他分支更为根本。物理学通常被看做所有科学中最为根本的。为什么呢？因为其他学科所研究的对象最终都是由物理微粒构成的。以生物体为例。生物体是由细胞构成的，细胞本身是由水、核酸（如DNA）、蛋白质、糖、脂类（脂肪）组成的，所有这些都是由分子或长分子链结合在一起构成的。而分子是由原子构成的，原子是物理学上的粒子。所以，生物学研究的对象最终就是非常复杂的物理学实体。同样的情况也适用于其他科学，甚至社会科学。以经济学为例。经济学研究的是市场上企业和消费者的行为，以及这种行为的后果。然而消费者都是人并且企业也是由人组成的；人是生物体，因此也是物理学实体。
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这是否意味着物理学原则上能够包含所有更高层次的科学？既然一切都是由物理学微粒构成的，如果我们有一门完整的物理学，它可以让我们精确地预测宇宙中每一个物理微粒的行为，那么其他所有的科学就一定会变得多余吗？大多数哲学家都反对这种思路。毕竟，认为物理学有朝一日也许能够解释生物学和经济学所解释的事情，这似乎过于不切实际。直接从物理学规律推导出生物学和经济学规律的前景似乎太黯淡。无论未来的物理学有何进展，似乎都不可能预测经济的低迷。诸如生物学和经济学这样的科学非但不能被还原为物理学，而且似乎在很大程度上独立于它。
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这导致了一个哲学上的难题。一门科学所研究的实体最终是属于物理学的，怎么会无法还原为物理学呢？即使承认高阶的科学事实上独立于物理学，这种独立又是如何可能的呢？按照一些哲学家的观点，问题的答案在于高阶科学研究的对象在物理学层面上是“被多重实现的”。为了解释多重实现的思想，我们不妨设想一个烟灰缸的集合。每一个个别的烟灰缸显然都是一个物理学实体，像宇宙中其他的每一个物体一样。但是烟灰缸的物理学组成却大不相同——有些也许是由玻璃做的，另一些也许是用铝做的，还有一些可能是塑料做的，等等。它们的尺寸、形状和重量可能也是不同的。烟灰缸可能具有的物理学属性在范围上实际上没有限制。因此不可能用纯物理学方式来定义“烟灰缸”这一概念。我们不可能找到一个正确的表达方式即“x是一个烟灰缸当且仅当x是……”（空处由一个取自物理学语言的表达来填充）。这就意味着烟灰缸在物理学层面是被多重实现的。
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哲学家经常援引多重实现来解释为什么心理学不能被还原为物理学或化学，而在原则上这一解释适用于任何高阶的科学。例如，我们来考察一下神经细胞比皮肤细胞寿命更长的生物学事实。细胞是物理实体，所以有人可能认为这一事实有一天会被物理学所解释。但是，细胞在微观物理学层面几乎肯定是被多重实现的。细胞虽然最终由原子构成，但是原子的精确排列在不同细胞中却会大不相同。所以，细胞的概念不可能用源自基础物理学的表达来定义。不存在这样的正确表达方式，即“x是细胞当且仅当x是……”（空处由一个微观物理学语言的表达来填充）。如果这是正确的，就将意味着基础物理学永远不能解释为什么神经细胞比皮肤细胞寿命更长的问题，或者说事实上不能解释其他任何关于细胞的事实。细胞生物学词汇与物理学词汇并不能够以我们要求的方式一一对应。我们因此拥有了一个关于细胞生物学为什么不能还原为物理学的解释，尽管细胞是物理实体。并不是所有的哲学家都喜欢多重实现理论，但是该理论的确能够提供一种独立于高阶科学的巧妙的解释，从物理学方面和相互关系的方面来说都是如此。
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科学哲学 第四章 实在论与反实在论
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在哲学上被称为实在论和观念论的两种对立的思想流派之间一直存在着亘古的争论。实在论认为物理世界是独立于人的思维和感知而存在的。观念论否认这一点，认为物理世界以某种方式依赖于人的意识活动。对大多数人来说，实在论看似比观念论更为合理，因为实在论很好地契合了人们的常识看法，这种看法认为关于世界的事实是“在那里”等待着我们去发现的，而观念论却不以为然。的确，乍一看观念论好像相当可笑：既然人类消亡之后石头和树木大概仍将继续存在，在什么意义上能说它们的存在依赖于人的心智呢？事实上，实在论和观念论的争论要比这复杂得多，今天的哲学家们仍在继续讨论着。
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传统的实在论/观念论论题属于一种被称为形而上学的哲学领域，但实际上这一论题和科学之间并没有任何特别的关系。本章我们所关注的是一种更为现代的争论，它与科学特别相关并且在某些方面类似于传统的论题。这一争论发生在一种被称为科学实在论的立场及其对立面反实在论或工具论的立场之间。从现在开始，我们将使用“实在论”一词指称科学实在论，用“实在论者”指称科学实在论者。
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科学哲学 科学实在论与反实在论
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像大多数哲学“主义”一样，科学实在论[1]是以不同的版本出现的，我们很难用一种完全精确的方法对其加以定义。但其基本观点却是显明的。实在论者认为科学的目的就在于为世界提供一种正确描述。这听起来像是一种无关紧要的学说，因为当然没有人会认为科学意在提出一种关于世界的错误描述。但是，这却不是反实在论者所思考的。相反，反实在论者认为科学的目的在于对世界的某个特定的部分——“可观察”的部分——提供一种正确描述。至于世界“不可观察”的部分，按照反实在论者的观点，科学所描述的是真是假都无关紧要。
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对于世界的可观察部分，反实在论者确切指称的是什么呢？他们指称桌子、椅子、树木和动物、试管和本生灯、雷雨和下雪等等的日常世界，诸如此类的事物都是可以被人们直接感知的——这也就是我们称之为可观察的意思。科学的一些分支就是专门处理可观察对象的，古生物学，或者说对化石的研究，就是一个例子。化石是容易观察到的——任何具有正常视力的人都能够看到它们。但是，其他的一些科学分支却是探究不可观察的实在领域的，物理学就是一个明显的例子。物理学家们不断提出关于原子、电子、夸克、轻子以及其他奇异粒子的理论，所有这些粒子在常规世界中都不能被观察到。这种类型的实体已经超出了人类观察能力的可及范围。
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关于古生物学之类的科学，实在论和反实在论之间并没有意见分歧。就化石的研究而言，因为化石是可观察的，实在论者关于科学意在真实地描述世界的论题和反实在论者关于科学意在真实地描述可观察世界的论题显然是一致的。但是涉及到物理学一类的科学时，实在论和反实在论就出现了分歧。实在论者认为，当物理学家提出关于电子和夸克的理论时，他们是在试图提供对于亚原子世界的真实描述，就像古生物学家试图提供对于化石世界的真实描述一样。反实在论者不同意这种观点，他们在亚原子物理学和古生物学理论之间看到了一种根本的区别。
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