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魔鬼理论16号
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出于直觉我们知道,“所有绿宝石都是绿色的”是一个合理的假说,而“所有绿宝石都是绿蓝色的”是一个多少有缺陷的假说。问题在于,我们如何分辨合理的假说和不合理的假说。也许你会说:“当然是通过实验!”这确实是一个办法,但是科学家不可能检验每一个假说,不管它是合理的、不合理的还是介于两者之间的。
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生物学家马斯顿·贝茨(Marston Bates)说过一个笑话:“研究无非是一个走进一条小巷、看看它是不是死胡同的过程。”然而,漫无目的的研究所起到的作用是相当有限的。科学哲学家普特南(Hilary Putnam)用他所谓的“魔鬼理论”说明了这一点。这个理论(其实是假说)表述如下:如果你头项一袋面粉,迅速而连续地在桌子上敲16下,一个魔鬼(也许就是笛卡儿的邪恶天才)将在你眼前现身。当然,这个假说看起来挺傻,但它确实是一个假说,而且很容易被检验——与大多数科学假说相比检验这个假说太容易了。
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以上是魔鬼理论16号。此外还有魔鬼理论17号,它与16号相同,但是要求敲17下桌子;还有魔鬼理论18号、魔鬼理论19号,等等。这个系列包括无穷多的魔鬼理论。普特南说,科学家在对假说进行检验时,显然必须进行挑选。否则,你可能把一生的时间都耗费于检验那些垃圾性的理论而一无所得。在推进到实验检验的阶段以前,先对“可能为真”的假说和“不值得考虑”的假说进行甄别是非常重要的。
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大多数假说是由经验激发的——与普特南的魔鬼理论不同。一片雪花落在你的袖子上,它是六边形的。一个合理的假说是“所有雪花都有六条边”。但是,为什么不提出这样的假说:“所有在星期二落下的雪花都有六条边”“所有物体都有六条边”“所有能融化的物体都有偶数条边”“所有六边形的物体都有六条边”?更重要的是,为什么我们会认为某些有关雪花的形状的东西是可归纳的?“雪花”这个词的存在本身就说明我们对一类对象的存在有共识:这类对象形态微小、冷、呈白色、从空中落下,它们也许还有其他共性。如果脱离以上由“雪花”这个词暗含的线索,我们也许会尝试提出如下假说:“我袖子上的这个白色的东西、维多利亚女王、烤宽面条和所有南半球的海滨大充气气球都有六条边。”
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任何事证实任何事
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不合理的假说有混淆证据的功能。一个通常被称为“任何事证实任何事”的悖论即为一例。这个悖论比本书所讨论的其他悖论更常见,不过很可能呈现为一种似是而非的推理形式。
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如果某事证实一个假说,则此事可证实这个假说的任一必然推论——这种想法是有道理的。如果人是从猿进化来的,那么无可置疑,达尔文是从猿进化来的。如果一块化石证实人是从猿进化来的,那么这块化石也可证实达尔文是从猿进化来的。到现在为止,一切正常。
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考虑这样一个复合句:“8497是质数,月球的另一面是平的,并且英国女王伊丽莎白一世在某个星期二加冕。”(这个例句出自古德曼。)为了检验这个假说,我们检查8497的因数,发现它确实是质数。这个发现证实了这个复合句,而从这个复合句可以推出一个结论:月球的背面是平的。于是,8497是质数证实月球的背面是平的!
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当然,这个复合句可以由任何两个命题拼凑而成。你可以自己选择一些命题,构成自己的悖论。任何事都可以装扮成证实任何事的样子。
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用逻辑符号把诸假说连接起来,显然比确定联系这些假说的有效推理确实存在要容易。为了得到有效的证实,确实的联系是至关重要的。古德曼的例句显然是一个大杂烩,但是,它使我们联想到所有功能强大的理论所推出的包罗万象的结论。许多伪科学的支持者应用“任何事证实任何事”的推理方式。下面是一个流行的例子:
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假说:第六感存在,而且,大量物理学家不了解的因果关系可能是第六感存在的原因。
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证据:贝尔不等式实验。这个实验看起来显示了亚原子粒子之间的瞬时通讯。
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结论:贝尔不等式实验证实原假说,于是,贝尔不等式实验支持第六感的存在!
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奥卡姆剃刀
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在科学中有一条美学标准。在很大程度上,一个理论的“美”取决于其简单性。一个可以给出大量解释的简单理论优于一个给出少量解释的复杂理论,即使事实上也许没有任何具体的理由令我们相信,复杂理论的正确性逊于简单理论。
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这个重要原则被称为“奥卡姆剃刀”。这个名称源自威廉·奥卡姆(William of Ockam, Ockam也写作Occam和Ockham),此人生于1285年,是圣方济各会的修道士。[更早的邓斯·司各脱(Duns Scotus)和奥多·利伽尔德(Odo Rigaldus)也提出过类似学说。]奥卡姆是一个好争辩的人物,曾卷入教皇和伪教皇之间的纷争。他是最有影响力的中世纪思想家之一,死于1349年,而且很可能死于瘟疫。
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奥卡姆因一句他未曾说过的话而广为人知:“Entia Non Suntmultiplicanda Sine Necessitate”,翻译过来即“如无必要,勿增实体”。原话不是他说的,但思想是他的。他的意思是,除非必要,我们不应求助于新的猜想或假设(实体)。例如,我们在雪地上发现一个脚印,这可以用熊来解释,也可以用某种以前尚未发现的、与人相似的生物(雪人)来解释,但前一种解释更好。
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这个原则可能被误解。它不是说,我们要选择不那么耸人听闻的解释。我们倾向于熊的解释而非雪人,其前提是证据(例如一个残缺的脚印)非常匮乏,使得熊的解释和雪人的解释具备同等的解释力。
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奥卡姆剃刀会有谬误,它经常选择错误的假说。地球是圆的吗?微生物是致病的原因吗?现在我们知道这些假说可以很好地解释我们观察到的一些结果,但是在某些时候奥卡姆剃刀的原则拒斥这些假说。一个误用怀疑精神的著名例子是,法国科学院曾经长期拒绝承认陨石的真实性,欧洲的博物馆根据最“科学”的建议把许多陨石当作迷信的糟粕抛弃了。信奉鬼怪、飞碟和其他目前未被接受的信念的人经常念叨这个例子。
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我们遇到了证实理论中最麻烦的问题之一。每一个科学发现都会经历这样的阶段:两个相互竞争的理论对观察结果提出同样好的解释。其中一个比较简单,大家长期以来相信它,用A表示;另一个是新理论,需要假定新的实体(用奥卡姆的术语说),用B表示。例如,理论A代表地球是宇宙的中心,理论B代表哥白尼的日心说。这个例子明显对B有利,换一个对B不那么有利的例子:A代表飞碟不存在,B代表飞碟存在。在什么情况下证据支持新的实体呢?
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很难给出一个严格而固定的答案,因为我们总是在微弱的证据的基础之上建立许多观念。如果你在超市里扫一眼小报,看见一条消息说某个著名女星私奔了,你很可能把这当作一个事实;下一周,同样是这家小报,同样大的版面,如果一条消息说有飞碟在亚利桑那州绑架了一位妇女,你很可能不相信。正如天文学家卡尔·萨根(Carl Sagan)指出的,关于证实有一条非常重要但通常我们意识不到的规则在起作用:一条假说越是令人惊异,证实它所需的证据就越多。
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之所以这样,原因在于,一个平凡的假说已经部分地被我们先前的、关于相似事件的知识所证实,而一个离奇的假说则不然。然而,我们必须面对这样一种可能性:我们错误地接受了一连串平凡但不正确的假说,却抛弃了不那么平凡的真理。(正如法国科学院对陨石的拒斥。)例如,有大量证据支持鬼的存在。数以千计的人报告说他们见到了鬼,他们并不都是傻瓜,他们甚至有一些模糊的照片来支持自己的说法。这些报告迄今尚未得到明确的解释(除主张鬼不存在的解释以外)。反对者坚持说,这些现象总是有“合乎逻辑的解释”。但是,所谓的解释在一个场合是树枝刮玻璃,在一个场合是幻觉,在一个场合是阁楼上的老鼠,在另一个场合是恶作剧。终于又有一个场合,以上解释都不能奏效,可是反对者还是坚持说,一定有与超自然存在无关的原因。
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就绝对数量来说,支持鬼的存在的证据很可能多于支持磷火存在的证据。磷火是在沼泽上可以见到的奇怪的光亮。然而,科学家相信磷火却不相信鬼。最后,一种理论之所以破产,最常见的原因不是反面证据的出现,而是自身证据的疑点。如果一种理论拥有大量的支持性“证据”,但是每个证据都是可疑的,那么此理论一定有一些错误。鬼的存在就是这种情况。反之,磷火在某些时候所有人都看得见。
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