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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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当反实在论者们谈论不可观察的实体时，他们会认为物理学家正在研究什么呢？通常，他们会认为这些实体仅仅是顺手虚构的，是物理学家们为了预测可观察的现象而提出的。例如，来看一下气体动力学理论，这一理论认为任何体积的气体都包含了大量处于运动中的微小实体。这些实体——分子——是不可观察的。通过动力学理论，我们能够推知关于气体可观察行为的各种结论。例如，如果气压保持不变，加热标本气体就会导致气体膨胀，这一点可以通过实验证实。按照反实在论者的观点，在气体动力学理论中假定不可观察实体的唯一目的就是推出这类结论。气体是否的确包含了运动的分子，这一点并不重要；动力学理论的要义不在于真实描述隐藏的事实，而在于提供一种预测观察数据的方便途径。我们可以看出为什么反实在论有时被称为“工具论”——它认为科学理论是有助于我们预测观察数据的工具，而不是描述实在之潜在本质的努力。
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由于实在论/反实在论的争论涉及到科学的目标，人们可能会认为这一争论仅仅靠询问科学家本人就可以得到解决。为什么不在科学家当中做一个民意测验问问他们自己的目标呢？然而这一建议并未切中要义——它过于从字面来理解“科学的目标”一词。当我们问什么是科学的目标时，并不是要问各个科学家的目标。确切地说，我们是要问如何最好地弄清科学家所说的和所做的——如何解释科学事业。实在论者认为我们应该将所有的科学理论解释为对实在的尝试性描述；反实在论者认为这一解释对于谈论不可观察的实体和过程的理论来说是不恰当的。揭示出科学家们自己对实在论/反实在论之争的看法肯定是一件有趣的事，然而，这一问题终究还是一个哲学问题。
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反实在论的许多动机都来源于如下信念：我们实际上不能获得关于实在的不可观察部分的知识——这种知识超出了人类的知识视域。按照这一观点，科学知识的界限是由我们的观察能力设定的。所以，科学能够给予我们关于化石、树木、冰糖的知识，但是不能给予我们关于原子、电子和夸克的知识——后者都是不可观察的。这一观点并非完全不合情理。没有人会真正怀疑化石和树木的存在，但是却可能去怀疑原子和电子的存在。正如我们在本书最后一章将要看到的，19世纪后期的许多重要科学家都怀疑原子的存在。如果科学知识限于可被观察的范围内，那么所有接受这一观点的人，显然都必须解释为什么科学家会提出关于不可观察的实体的理论。反实在论者给出的解释是，这些理论都是顺手虚构的，是为了预测事物在可观察世界中的表现而提出的。
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实在论者不认为科学知识受限于我们的观察能力。相反，他们认为我们已经切实了解了不可观察的实在，因为存在着种种理由认为我们最好的科学理论都是正确的，而最好的科学理论都在探讨不可观察的实体。例如，来看一下物质的原子论，这一理论声称所有的物质都是由原子构成的。原子论能够解释有关世界的大量事实。按照实在论者的说法，这是表明这一理论正确的很好的证据，也就是说，物质的确是由如这一理论所描述的以某种方式表现的原子构成的。尽管存在着支持该理论的明显证据，该理论当然可能仍是错误的，但所有的理论都可能是这样。仅仅因为原子不可观察，还没有理由不将原子论解释成一种对实在的尝试性描述——多半是一种成功的描述。
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严格来说我们应该区分两种反实在论。根据第一种反实在论，根本不能从字面上去理解对不可观察实体的讨论。因此，（例如）当一位科学家提出一种关于电子的理论时，我们不应该认为他是在宣称被称为“电子”的那种实体的存在。相反，他谈论电子是比喻性的。这种反实在论在20世纪上半叶非常流行，但是现在已经很少有人提倡了。它主要是受到语言哲学中的一种学说的推动。按照这种学说，对原则上不可观察的事物作出有意义的断言是不可能的——当代很少有哲学家还接受这一学说。第二种形式的反实在论承认，关于不可观察的实体的探讨应该从字面来理解：如果一个理论认为电子带负电荷，当电子存在并且带负电荷时这一理论为真，反之为假。但是反实在论者声称，我们将不会知道到底是哪一种情形。因此，对待科学家关于不可观察的实在所提出的主张，正确的态度应该是一种彻底的不可知论。这些主张要么正确要么错误，但是我们不能辨别其正误。现代的大多数反实在论都属于第二种形式。
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