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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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科学哲学 “无奇迹”说
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许多假设不可观察实体存在的理论在经验上是成功的——它们对可观察世界中物体的表现作出了准确的预测。上面提到的气体动力学理论就是一个例子，还有许多这样的例子。此外，这类理论通常还具有重要的技术用途。例如，激光技术所依据理论的基础，就与一个原子中的电子从高能状态转变为低能状态过程中发生的情况相关。激光技术不断发挥作用——使我们能够矫正视力、用导弹袭击敌人，以及做其他很多事。因此奠定激光技术之基础的理论在经验上是高度成功的。
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假设不可观察实体存在的那些理论在经验上的成功，是支持科学实在论的一种最有力的论点，被称为“无奇迹”说。按照这种说法，如果一个探讨电子和原子的理论精确预测了可观察的世界，那么，除非实际上电子和原子真的存在，否则这一理论就将是一种罕见的巧合。如果不存在原子和电子，怎么解释理论与观察数据的紧密相符？类似地，除非假设相关理论是正确的，我们又该怎样去解释理论推动了技术的进步？如果正如反实在论者所言，原子和电子仅仅是“顺手虚构的”，为什么激光能有效地发挥作用？按照这一观点，成为一个反实在论者就等于相信奇迹。既然在存在非奇迹的替代情形时显然最好不要相信奇迹，我们就应该成为实在论者而不是反实在论者。
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“无奇迹”说并不是想证明实在论是正确的而反实在论是错误的。确切地说，它是一个合理性论点——一种最佳解释推论。待解释的现象是这样一种事实，即许多假设不可观察实体存在的理论在经验上高度成功。“无奇迹”说的倡导者们声称，对于这一事实的最佳解释就是这些理论是正确的——相关的实体的确存在，正如理论所说的那样以某种方式表现出来。除非接受这种解释，否则我们的理论在经验上的成功就仍是一个无法解释的谜团。
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反实在论者用不同的方式回应“无奇迹”说。其中一种回应诉诸关于科学史的某些事实。在历史上有许多理论，我们现在认为那些理论是错误的而在当时它们在经验上却相当成功。在一篇著名的文章中，美国科学哲学家拉里·劳丹从不同科学门类和科学时期中抽取、列举了不下30种这类理论。燃烧的燃素说就是一个例子。这一理论直到18世纪末还广泛流行，它主张任何物体燃烧时都会释放一种叫做“燃素”的物质进入空气中。现代化学告诉我们这一理论是错误的：不存在类似燃素的物质。相反，燃烧发生于物体在空气中与氧气发生化学反应时。尽管燃素是不存在的，燃素说在经验上却相当成功：它非常恰当地符合当时能获取的观察数据。
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这类例子表明，支持科学实在论的“无奇迹”说有些操之过急。“无奇迹”说的支持者们将当今科学理论的经验性成功看做是证明了这些理论的正确性。但是科学史表明，在经验上成功的理论通常被证明是错误的。所以我们如何知道同样的命运不会降临今天的理论？例如，我们如何知道物质的原子论不会和燃素说一样？反实在论者声称，一旦对科学史投入应有的关注，我们就能看到从经验性成功到理论正确性的推导是不可靠的。因此，对待原子论的理性态度应是一种不可知论——它可能正确，也可能不正确。反实在论者说，我们反正无从得知。
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这是对“无奇迹”说的一个强有力的反击，但不是决定性的一击。一些实在论者通过稍微修正这一说法来加以回应。按照改进后的说法，一种理论的经验性成功证明的是：理论就不可观察的世界所述的内容是近似为真，而不是准确地为真。这一弱化的陈述更容易抵御来自科学史上反例的攻击。同时它也更为温和：它允许实在论者承认今天的理论在某个细枝末节上可能不正确，但仍坚称今天的理论大致是正确的。另一种修正“无奇迹”说的方法是改进经验成功这一概念。一些实在论者认为，经验成功不仅仅是与已知的观察数据相符的问题，它还能使我们去预测新的尚属未知的观察数据。与经验成功的这一更严格的标准相比较，找出在经验上成功、后来却被证实为错误的史例就更不容易了。
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尚不确定这些改进能否真的挽救“无奇迹”说。它们当然减少了历史上的反例数量，却没有完全消除。仍旧存在的一个反例是1690年首次由克里斯蒂安·惠更斯提出的光的波动理论。按照这一理论，光是由“以太”这种不可见的介质中的波状振动构成的，而以太被认为充满着整个宇宙。（波动说的竞争理论是牛顿支持的光的微粒说，微粒说坚持光是由光源放出的极小微粒构成的。）直到法国物理学家奥古斯丁·菲涅耳在1815年用公式表示了光的波动理论的数学形式，并将其用以预测一些令人惊奇的新光学现象，这一理论才被广为接受。光学实验证实了菲涅耳的预测，并且使许多19世纪的科学家相信光的波动理论是正确的。然而，现代物理学又告诉我们这一理论并不正确：并不存在类似以太这样的物质，所以光并不是由以太中的振动组成。我们再次碰到一个错误的但在经验上成功的理论。
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这一例子的重要特征是，即使是改进后的“无奇迹”说，同样可以被推翻。菲涅耳的理论的确作出了新颖的预测，所以即使就经验成功的更为严格的标准来说，它也有资格被认为是经验上成功的。而且很难理解，既然菲涅耳的理论建基于并不存在的以太概念之上，它如何能被称做“近似为真”。无论声称一个理论近似为真的确切所指是什么，一个必然条件一定是这一理论所谈论的实体的确存在着。简言之，即使按照一种严格的对经验成功概念的理解，菲涅耳的理论在经验上也是成功的，但却不是近似为真的。反实在论者说，这一例子的寓意是我们不应该仅仅因为现代科学理论在经验上如此成功就假设它们大致正确。
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因而，“无奇迹”说对于科学实在论来说是否是一个好的论点，这一点尚不确定。一方面，正如我们看到的，这一论点面临着相当严肃的反对意见。另一方面，关于这一论点也存在着一些在直觉上引人注目的东西。当人们考虑到那些假设了原子、电子等实体存在的理论令人惊异的成功时，就很难接受原子和电子不存在。但是正如科学史所表明的，无论当今的科学理论如何与观察数据相符，我们都应该对认为这类理论正确的假设持谨慎态度。过去许多人都曾作过上述假设，却被证明是错误的。
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科学哲学 可观察/不可观察的区分
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实在论和反实在论之争的核心是可观察事物和不可观察事物之间的区分。到目前为止，我们只是认为这一区分是当然的——桌子和椅子是可观察的，而原子和电子是不可观察的。然而，这种区分在哲学上其实是有问题的。事实上，科学实在论的一种主要观点认为，以一种原则性的方式在可观察/不可观察之间作出区分是不可能的。
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