【科学究竟是什么/查尔默斯】读书笔记（上）

因为书中内容较多，读书笔记分为上下两篇，上篇是关于归纳主义和证伪主义的部分。

本书是A.F.查尔默斯论述当代哲学科学的代表作，较为系统地介绍了20世纪主要的西方科学哲学流派。

“主流”科学观

本书的开头，以当代对科学的“迷信”为引入——科学受到人们的称赞和尊重，但人们对自己为何称赞和尊重科学的理由却不甚了解；而一些对科学的根深蒂固的观点似乎也难寻根源：

首先，科学基于通过观察和实验获得的可靠基础；

其次，存在某种推理程序，使人们可以从这种基础可靠地推导出科学理论。”——逻辑实证主义者支持这种观点。但实际上，并没有任何方法可以证明“某个科学理论是真实的”，或者“它可能是真实的”。

得出这个结论（没有任何方法可以证明某个科学理论为真），方法之一是“从逻辑上进行推断”，方法之二是“对科学史的研究”——通过查看重大科学理论发展的过程，可以发现：为我们熟知的伽利略、牛顿、爱因斯坦的理论革新，都不是用“从实验和观察得到基础，在基础上进行可靠地推断”这种方法产生的。

而当认识到“科学并非是由以上方法产生出来的”，进一步认识到“科学理论最后并不能被证明”，对科学的态度容易走向另一个极端：全然抛弃“科学是按某些特殊方法进行的理性活动”的观点。

作者对此的评价是：这种想法将科学放在了与宗教类似的地位，是在对待科学的态度上“非理性主义的后退”——他反对这种观点，并在此书中试图证明：科学是一种特殊的理性活动 ​

归纳主义

归纳主义反驳了广泛持有的常识科学观：

1. 科学知识是已经在客观上被证明的知识——因此它是可靠的
2. 科学理论是严格地从“观察和实验得来来的经验事实”中推导出来的（科学以我们能观察到的东西为基础）
3. 科学是客观的；个人的意见、爱好、想象在科学中没有地位——这种“公认的”科学观产生于十七世纪，代表了“培根”的态度：要了解自然界，就必须向自然界（代表观察的事实）学习，而不是向亚里土多德的著作（代表经验）请教

这种观点很大程度上是源于伽利略：引起同传统（指将前人的学说作为知识源泉）决裂的，与其说是他（指伽利略）所做的观察和实验，不如说他对观察和实验的态度；对他来说，基于观察和实验的事实被当作事实来对待，而与某种先人之见无关⋯⋯重要的事情是接受这些事实，并且建立符合这些事实的理论（H.H.安东尼）

朴素归纳主义

首先，介绍朴素归纳主义者的观点：

1. 科学始于观察
2. 科学的观察者具有正常的感官，能忠实的记录观察，且不带有任何成见——这样的观察者可以将某一关于世界（或世界某一部分）的陈述用感官直接证实为正确的——这样就构成了科学知识推导的基础​

由于显然的，观察的结果是一个单称陈述，但科学知识是作为一个全称陈述出现的；因而归纳主义者必须说明，“从单称陈述中推导出全称陈述”的可能性——归纳主义者认为，从满足这些条件的单称陈述（观察）中推导出全称陈述（科学知识）是合理的：

1. 形成科学知识推理基础的观察陈述数目足够大
2. 观察可以在各种条件下重复进行（而且得出类似的结论）
3. 没有任何（已存在的）公认的观察，与从观察陈述中推导出的普遍性的科学知识产生矛盾​ ​

由此可将归纳推理的原理总结为：

如果大量的A在各种情况下，无一例外地被观察到具有B性质（有限的单称陈述）；那么，所有的A都具有B性质（全称陈述）

而这一从有限的单称陈述达到全称陈述的过程，就是归纳推理——在可靠的观察提供的基础上，科学知识被建立来，并随着观察技巧的发展、可靠观察事实的增加而“持续地成长”。

与此相对的推理被称为演绎推理：它能从普遍的定律（全称陈述）中推导出各种作为解释和预见的推断

三段论就是演绎推理的一个常见形式：

1. 定律和理论（大前提）
2. 初始条件（小前提）
3. 预见和解释（结论） ​

朴素归纳主义者认为：由于观察和归纳推理本身都是客观的，朴素归纳主义似乎也具有某种客观性——这也是一些人认为它具有可靠解释力和预见力的原因；但实则不然：归纳主义者所认为的科学的可靠性，依赖于归纳主义者对观察和归纳的看法，依赖于**“归纳原理”**：

1. 形成科学基础的观察陈述是确实的和可靠的，因为它们的真实性能够被直接运用感官确定
2. 如果正当的归纳所需要的条件得到满足的话，观察陈述的可靠性将被转移给从它们中推导出的定律和理论； 这一点由形成科学基础的归纳原理来保证

归纳问题

查尔默斯将归纳主义的缺陷总结为归纳问题。​

其一，归纳原理是不能被证明是正确的。​

归纳主义者试图通过逻辑和经验两种途径回答这个问题；但都可以被轻易反驳：
（1）逻辑上的途径：一个正确的逻辑推断，如果它的前提为真，结论必定为真；但前提和结论都为真的归纳演绎可以在逻辑上是假的。

作者引用了伯特兰·罗素用圣诞火鸡讽刺归纳主义者的例子来进一步说明：
一只归纳主义火鸡发现：在火鸡饲养场的第一天，人们上午九点钟给它喂食；
然而作为一个卓越的归纳主义者，它并不马上作出结论——它一直等到已收集了有关人们上午九点给它喂食这一事实的大量观察，而且是在各种情况下进行这些观察的：在星期三和星期四、在热天和冷天、在雨天和晴天……
最后，它进行归纳推理，得出结论：人们总是在上午九点给我喂食；
但在圣诞节前夕它被宰杀时，就证明了这个结论的错误。

（2）经验上的途径：归纳主义者试图说明：由于通过归纳原理推导出的科学定律产生了成功的预见和解释，因此它是正确的——大卫·休谟指出，这种经验的论证是循环的，因为它在论证归纳原理正确性的过程中使用了归纳原理：

1. 归纳原理在X1场合成功地起作用
2. 归纳原理在X2场合成功地起作用
3. ……（足够多的观察事实）
4. 归纳原理总是起作用

——至此，朴素归纳主义者对归纳主义正确性的证明都被反驳了；他们的失败源于“所有的知识都应该从经验中归纳出来”这一极端要求。

其二，归纳原理的表达是含糊不清的。​

例如其中，“大量”、“各种各样”的含义都是不确定的：多少观察事实才能算“大量”；而要在什么样的情况下被确认为真的观察陈述，才能说是在“各种各样”的情况下都被讨论了……这些问题显然是无法回答的，于是朴素归纳主义者不得已提出一种不那么极端的归纳主义：

如果大量的 A在各种条件下被观察到，而且所有这些观察到的A无一例外地具有B性质，那么，所有A 很可能 具有B性质​

这一形式的归纳原理具有概率的特征；似乎能回避一部分归纳问题的诘责：科学知识不是业已证明的知识，但是它的确代表着很可能是真的知识；形成归纳基础的观察数目愈大，这些观察在其中进行的条件愈是多种多样，所得概括是真的可能性就愈大。

——但事实上，这对解决归纳问题是无益的：

1. 它本质上还是一个由有限的单称命题推导出全称命题的原理。
2. 而且，对所谓“支持的观察事实增加，普遍性定律为真的成功概率就增加”的讨论进一步否定了它的正确性：根据任何标准的概率论，不管观察性证据是什么，对世界有所主张的任何全称陈述的概率等于零，即：

• 任何观察性证据都是由有限数目的观察陈述组成
• 全称陈述对无限数目的可能存在的情况有所主张
• 普遍性定律是真的概率，等于有限数除以无限数
• 所以，不管构成证据的观察陈述的有限数增加多少，普遍性定律概率仍然是0

基于以上讨论，归纳原理遭遇了无法解决的困难；但为了发展归纳原理，归纳主义者又提出了另一种思路：将讨论的目的聚焦于个别预见正确的概率；例如：估计明天日出的概率，而不是太阳永远升起的概率——这种思路一定程度上发展了一些系统，但存在缺陷：对某些科学知识的认识，将会改变对一个预见成功可能的估计

例如：是否了解“太阳系运动规律”，对“太阳明天将会升起”的这一预见成功概率的估计将是不同的。​

预见正确性的概率对普遍定律和理论的依赖，破坏了归纳主义者使个别预见具有不等于零的概率的尝试：一旦涉及全称陈述（科学定律），根据所有标准的概率论，个别预见正确性的概率将再一次有等于零的危险——归纳主义者的尝试仍未使归纳原理脱离被反驳的困境。

作为对归纳问题讨论的结尾，作者总结了对归纳问题的几种回答：

（1）怀疑论

1. 接受观点：科学是基于归纳的、归纳不能诉诸逻辑或经验来证明
2. 得出结论：科学不能用理性证明

休谟：对定律和理论的信念不过是一种心理习惯；这种习惯是作为我们反复进行有关观察的结果而获得的

（2）削弱“所有非逻辑的知识必须导源于经验”的要求——因为将某些事实看作是“显而易见”的是不合理的——并以某些更成熟的理由来论证归纳原理的合理性

1. 我们对事实的看法依赖于教育、成见、文化……
2. 基于时间或者其他前提，一些错误的结论也是显而易见的

例如在哥白尼时代前，“地球是平的”也是显而易见的

（3）证伪主义​

如果能确认科学并不包含归纳，就不必讨论归纳问题

（4）唯物主义科学观​

归纳问题是由于错误的科学概念而产生误解的问题

出于“观察事实”角度的反驳

作者从“观察事实”的角度进一步说明了归纳主义的不合理之处：

朴素归纳主义者认为：细心的、无成见的观察，可以产生一种能推导出可能是真的科学知识的可靠基础；其中涉及两个重要的假定：

1. 科学始于观察
2. 观察形成可以推导出科学知识的可靠基础​ ​

对第一个假设的反驳，可以从两个角度进行：

（1）观察陈述的客观性是不可靠的​

朴素归纳主义者要求观察者具有正常的感官和完全客观的记录能力——后者是不可能的。

作者指出：观察者在观察时得到的经验，部分依赖于过去的经验、知识和期望

他举了一个关于视错觉的例子：人们在观看视错觉的图片时，往往不同的人看到的结果时不同的；而且，即使是同一个观察者，他“第一眼”观察的结果，和观察了一段时间的结果也往往不同。

——观察者观察到的事物实际上是相同的，不同的是观察者对他们观察结果的解释；单一的、独一无二的物理世界不依赖于观察者而存在；观察同一事物的观察者，在某种意义上，并没有观察到同样的东西。

这就和归纳主义者的科学观产生了矛盾：照归纳主义的科学观，构成科学的定律和理论赖以建立的可靠基础是由公共的观察陈述组成的，而不是个别观察者的私人的主观经验。

（2）可靠的观察陈述必然依赖于某种理论前提​

退一步讲，即使能用某种方式确认观察陈述的可靠性，归纳原理也是有问题的：观察陈述本身也并非是纯经验的，它必然依赖于某种知识的前提；而观察者直接获得的是知觉经验，而非归纳主义者所认为的“观察陈述”。

观察陈述所依赖的最基本的理论前提就是构成观察陈述的语言。

例如，这样一个观察陈述：“早起煮咖啡的人说，煤气点不着”——其中“煤气”的概念就借助了某种科学知识：只有在这种科学知识产生之后，这一观察陈述才会被认为是有意义的，才是能被判断真伪的

从观察陈述对语言的依赖也可以得出一个结论：精确的、阐述清楚的理论是精确的观察陈述的先决条件。在这个意义上，理论先于观察——这同归纳主义者认为“许多基本概念的意义是通过观察获得”的论点是相反的。

作者举了一个十分巧妙的例子来说明“理论先于观察”。考虑观察者如何认识到一个简单的概念：“红”

归纳主义的论述：在观察者从视觉中产生的所有知觉经验中间，某一组知觉经验（对应于从红的物体的视觉中产生的知觉经验）会有一些共同的东西；观察者通过考查这组知觉经验，以某种方法能够辨别在这些知觉中的共同要素，并把这共同的要素理解为“红”。

——这种论述包含一个严重的缺陷：
它假定，在观察者经历的所有无限多的知觉经验中，从观看“红”的物体中产生的一级知觉经验，由于某种原因成为考查的对象；
通过考察这些“红”的对象，观察者得知了“红”的概念
——这就产生了矛盾：这个论述以概念“红”本身为前提，而“红”这个概念的获得正是这个论述所要说明的​

——由此就说明了：归纳主义要求所有的知识都来自于观察的经验显然是不正确的；理论必须先于观察。

对于第二个假定的反驳，指出了观察陈述并不能构成科学的可靠基础：

归纳主义者认为：为了确定某个观察陈述的真实性，应该求助于更可靠的观察陈述或是从更可靠的观察陈述中归纳出来的定律，而不是直接求助于理论。但事实却是：为了确定某个观察陈述的正确性，必须求助于理论；而且想确立的正确性越牢固，使用的理论知识就越必须广泛。

作者以检验观察陈述“这是一根粉笔”为例：为了说明“这个事物”的确是“粉笔”，于是举出“这个事物”满足的“粉笔”的一些特征作为证据，比如“粉笔的成分是碳酸钙，浸入酸中就应该产生二氧化碳”——在进行这个实验时，不仅包含了对实验本身的观察陈述，还依赖于某些化学的科学知识（例如酸对碳酸盐的作用、二氧化碳对石灰水的作用等）；而更进一步的论证显然会依赖更多的知识

其次，当观察陈述所依赖的先决条件（小前提）改变时，观察陈述的正确性往往不能得到保证；因此，观察陈述并不能作为科学的可靠基础。

作者以“沸腾的水已经达到了100°C”这一观察陈述为例：这个陈述隐含的条件（之一）是“在正常气压下”。

至此，作者从归纳主义的两点假定上反驳了其正确性；但他并不认为“所有的观察陈述都应该被抛弃，因为他们是容谬的”，而是认为“归纳主义者对于观察陈述作用的观点是错误的”。

精致的归纳主义

归纳主义部分的最后，作者介绍了一种“更为精致的归纳主义”：将“发现新理论的方法”和“证明新理论的方法”分开，承认新理论可以通过各种方式被构想出来，而不只是基于观察陈述；新理论既可以作为一个偶然事件的结果而发生，也可以可以在一长系列的观察和计算之后而被达到；这一观点说明：

1. 理论可能是（而且经常是）先于那些对检验它们所必需的观察而被构想出来
2. 创造性的行动是不服从逻辑分析的——最新颖和最有意义的创造性行动涉及个别科学家的心理学特征，新理论的发现和来源问题因为具有了某种偶然性，被排除在科学哲学之外

这一做法使精致归纳主义在回避了对朴素归纳主义“观察先于理论”假设的反驳；但**“观察陈述依赖于理论，因此是易谬的”的事实依旧威胁着精致证伪主义者的立场（这一事实也威胁着大多数的科学哲学）**

而且，这种把发现和证明的方式分开的做法的合理性是应该质疑的：例如，先于时代发展、并导致新现象发现的理论，与设计出来解释已知现象而并不导致新现象发现的理论相比，要更值得赞赏。

虽然并未能的对精致的归纳主义进行反驳，但作者认为：这种归纳主义也应该被摒弃；因为和其他与之竞争的更为现代的观点比较起来，它越来越不能对科学的本性提出新的和有意义的见解——这与他对科学理论价值比较和科学进步的观点是一致的。

证伪主义

证伪主义者的一些立场：

1. 乐于承认观察受理论指导，并以理论为前提；也乐于摈弃能够根据观察证据确立理论为真或可能真的观点
2. 思辨的理论一旦被提出，就要受到观察和实验的严格的，无情的检验；经不起观察和实验检验的理论必须淘汰，被进一步的思辨的推测所取代
3. 科学通过试错法，通过推测和反驳而进步；只有那最适合的理论能生存下去——虽然永远不能合理地说一个理论是真的，但能够有希望地说它是最好的，它比以前的任何理论要好
4. 通过观察和实验，能够表明某些理论是错误的：即使假定以某种方法可以得到真的观察陈述，也不可能凭逻辑推论达到普遍的定律和理论；但却可以从以单称的观察陈述作为前提开始，凭逻辑推论达到证明普遍的定律和理论的谬误

——这表明：全程陈述的谬误能够从适当的单称陈述中推导出来​

以对渡鸦颜色的观察为例：​
前提：单称陈述-“在地方x，时间t ，观察到一只渡鸦不是黑色的”​
结论：全称陈述-“所有渡鸦都是黑的”是错误的

5. 任何假说或假说的体系，要被承认具有科学定律或理论的地位，就必须是可证伪的——假说是否可证伪取决于它自身的逻辑，而与假说本身的正确与否无关。
   ——一些假说是可证伪的，例如“所有物质受热都膨胀” ——只要观察到某物质受热不膨胀就可证伪
   ——一些假说是不可证伪的，例如“天或者下雨或者不下雨”——总是真的​

可证伪性

证伪主义者要求科学的假说是可证伪的是因为：一个定律或理论只有通过排除一组逻辑上可能的观察陈述才能提供信息；反之，如果一个陈述是不可证伪的，那么， 不管世界可能具有什么性质、可能以什么方式运动，都和这个陈述没有冲突——科学的定律或理论应该含有某些有关世界事实上如何运动的信息，因而排除它（在逻辑上）可能但是事实上并非如此的可能性

证伪主义者认为：某些理论表面上似乎具有科学理论的特征，但由于是不可证伪的，所以应该被摈弃

波普尔：马克思历史理论的某些说法、弗洛伊德的精神分析、阿德勒的心理学就是不可证伪​
以阿德勒的心理学为例：

• 阿德勒理论的一个基本原则是：人的行动的动机是某种自卑感
• 考虑事件：一个小孩掉进河里的时候，另一个人正站在河岸上，他可以选择是否跳进河里去救这个小孩
• 如果他跳进水里，阿德勒派会指出这支持了他们的理论：这个人为了表明他勇敢得足以不顾危险跳进水里，这需要克服自卑感
• 如果他没有跳进水里，阿德勒派又声称，当这个小孩淹死的时候，这个人为了表明他具有强烈的意志力留在岸上不受干扰，也需要克服他的自卑感
• 因此阿德勒的理论是不可证伪的——它与任何人的行为都不矛盾；它没有提供关于人的行为的任何信息

——即，如果一个理论要有信息内容，就必须冒被证伪的危险

可证伪的程度

作者进一步区分了可证伪性的程度

从证伪主义者对真正科学定理可证伪性的要求容易推出：一个理论越是可证伪的，断言得就越多，同时它也就越好
——一个理论断言得越多，表明世界实际上并不以这个理论规定的方式运动的潜在机会就越多；即，对世界提出了广泛看法的理论是高度可证伪的

考虑这两个陈述：

1. 火星以椭圆形轨道围绕太阳运行
2. 所有行星以椭圆形轨道围绕它们的太阳（恒星）运行
   ——显然，作为一则科学的知识，2比1有更高的地位
   ——如果把”能证伪定律或理论的观察陈述“称为对应定律或理论的潜在证伪者；则1的潜在证伪者形成的类是2的潜在证伪者的一个子类

至此，可以得出证伪主义者对于科学理论价值比较的一个标准：

如果实际上没有被证伪，高度可证伪的理论应比不那么可证伪的理论更可取；而已被证伪的理论必须被摈弃。

——从这一角度，科学的发展就是“不断提出高度可证伪的假说，随之审慎而顽强地试图证伪它们”

波普尔：象我这样的证伪主义者宁愿通过大胆的推测，试图解决一个有意义的问题，即使这个推测很快被证明是假的，而不愿详述一连串无关的老生常谈……我们相信，我们能我们的错误中学习；在发现我们的推测是假时，我们将学到很多有关真理的东西，并将更加接近真理。

清晰性和精确性

“理论的高度可证伪”自然地要求“理论应该陈述清晰和精确”：如果一个理论陈述得过于模糊，那么在被观察或检验时，它总能被解释得同这些检验的结果相一致以经受住证伪。

对精确性的要求是类似的：一个理论阐述得愈精确，就愈可证伪、就越好（在未被证伪时）

作者以歌德对电的描述为反例：​ “……它是无，是零，只是一个点，然而寓于所有显而易见的存在中，同时它是原点，由此对最微弱的刺激，就呈现双重的外观，一种只是显现自己消失的外观。这种显现被激发的条件，随特定物体的本性而无限变化。”
——显然，这类陈述不能被认为是“科学”的。

证伪主义的科学进步观

（1）科学始于问题——这问题和关于宇宙某些方面行为的解释相联系。

——这一观点与“理论先于观察和观察陈述”是完全相容的；科学并不始于纯粹的观察

以“蝙蝠能在夜间灵活飞行”这一观察陈述为例，它成为问题，是基于”生物用眼睛看“这一理论

——观察构成问题，一定依赖于某个理论

（2）科学进步的大致过程：

1. 科学家提出可证伪的假说作为对问题的解答
2. 这些推测性的假说受到批判和检验；有些可能很快被淘汰，有些可能证明是较成功的——然后这些假说必须接受更加严格的批判和检验
3. 当曾经成功地经受了广泛而严格的检验的假说被证伪时，新问题出现了：这个新问题要求提出新假说

——证伪主义的科学进步观：问题——思辨的假说——对它们的批判——最终的征伪——新的问题

作者在此处继续以“蝙蝠能在夜间灵活飞行”为例：

1. 基于观察陈述进行的演绎：

• 前提1：蝙蝠能用它们的眼睛在飞行时避开障碍物，不用它们的眼睛就不能这样做
• 前提2：一系列描述实验设计的陈述（例如“这只蝙蝠被蒙住了眼睛，因此它就不能使用眼睛”）
• 提出假说： 假说1：这只蝙蝠在实验室里不能有效地避开障碍物

2. 对 假说1 的检验：把一只正常的蝙蝠放进有着障碍物的暗室里，用某种方法来测量它避开障碍物的能力；再把一只蝙蝠蒙住眼睛放进有着障碍物的暗室里，同样测量它避开障碍物的能力
3. 实验发现：两只蝙蝠都能有效的避开障碍物—— 假说1 被证伪了；
   -因此提出新的假说：假说2：蝙蝠的耳朵具有某种能力，使蝙蝠可以避开障碍物
4. 对 假说2 的检验：把一只蝙蝠塞住耳朵放进有着障碍物的暗室里，同样测量它避开障碍物的能力
5. 新的实验发现：蝙蝠避开障碍物的能力显著下降
   -因此 假说2 得到支持

6. 进一步的，证伪主义者为使他的假说变得更易被证伪，尝试提出更精确的假说：假说3：蝙蝠能避开障碍物，是因为可以听到自己的叫声从固体物体反射回来的回声
7. 对 假说3 的检验：把一只蝙蝠封住嘴巴（以使它不能发出声音）放进有着障碍物的暗室里，同样测量它避开障碍物的能力；而实验结果再一次支持了这个假说
   ——现在，证伪主义者似乎得到了一个可以被接受的解答，虽然他并不认为自己已经用实验证明了蝙蝠飞行时是如何避免碰撞的——表明他犯了错误的任何因素随时都可能出现：

• 或许，蝙蝠不是用它的耳朵而是用靠近耳朵的感变区域来检测回声的，当蝙蝠的耳朵被塞住时，这个区域的功能也受到损害
• 或许，不同种类的蝙蝠用完全不同的方法检测障碍物，实验使用的蝙蝠并不具有代表性
• ……

——科学正是通过对假说不断的证伪得以进步：这是证伪主义科学观的中心概念

更宏观意义上的“科学进步”，可以参考物理学的发展

1. 亚里士多德的物理学曾经相当成功，因为它能解释广泛的现象
2. 但后来，亚里士多德的物理学在一些方面被证伪了，例如：从匀速运动的船桅顶上掉下的石头会落在桅脚的甲板上（而不是如亚里士多德所预见的那样，落在离桅杆一些距离的地方）

3. 牛顿的物理学成为了代替亚里士多德的物理学的优越理论：
   • 牛顿的理论能够说明落体、虹吸管和升水泵的作从以及其它任何亚里士多德能够解释的东西
   • 牛顿的理论能说明对于亚里士多德的理论成为问题的现象，例如石头从运动的船上落下的问题
   • 牛顿的理论还能解释亚里士多德的理论没有接触过的现象，例如潮汐和月亮的位置之间的相关和引力随海拔高度不同而变化
4. 牛顿的理论曾经是成功的；后来被证伪了；例如它不能说明在射线管里高速运动的电子质量是可变的

5. 爱因斯坦的相对论成为了代替牛顿的物理学的优越理论：
   • 相对论能够说明证伪牛顿理论的现象
   • 相对论也能说明在牛顿理论已被证明是成功的现象
   • 相对论预见了一些壮观的新现象，例如：质量应该是速度的一个函数，质量和能量能互相转化（狭义相对论）、光线应为强引力场所弯曲（广义相对论）
6. 因此，依据证伪主义者的科学观，如果爱因斯坦的理论被证伪，物理学将迈出新的一步

(3）因此，无论一个理论多么好地经住了严格的检验，永远不能说它是真的；但可以说，现行的理论比它的前驱者优越
——“优越”是指：它能经住那些证明前驱者为伪的检验

精致的证伪主义

证伪主义者认为：一个科学的假说必须是可证伪的，越可证伪就越好；然而应该尚未被证伪

更为精致的证伪主义者提出：科学的进步是，比它所要取代的假说更可证伪。

精致的证伪主义科学观重视科学的成长，把注意力从单个理论的价值，转向若干相互竞争的理论的相对价值

——精致的证伪主义的科学观是动态的，而朴素证伪主义的科学观是静态的。

精致的证伪主义者在面对一个理论时，不是问：“这是可证伪的吗？”或者“它有多大的可证伪性？”或者“它是否已经被证伪”，而是问“这个新提出的理论是否可以取代它向之挑战的理论而存在？”

——一般而言，一个新提出的理论，如果比与之竞争的理论更可证伪，尤其是它如果能够预测一种新的、不曾为与之竞争的理论接触过的现象，那么就可以被接受而值得科学家们的考虑

精致的证伪主义者对“比较理论系列的可证伪程度”的强调，是对“科学是一种不断成长、不断演化的知识体”强调的结果

——这样就可能回避一个技术问题：如何确定单个理论有多大的可证伪性

——试图以潜在证伪者的数目作为可证伪性的度量标准的尝试是失败的：某一理论的潜在的证伪者的数目总是无限的

——但对若干定律和理论的可证伪程度加以比较却常常是可以做到的——发现两个理论的潜在证伪者之间的从属关系是可能的

例如：“一切成对物体之间的引力和它们的距离平方成反比”这一论断，就比“太阳系各行星之间的引力和它们的距离平方成反比”这一论断更可证伪；因为后一论断显然蕴涵在前一论断之中，证伪后者的假说就征伪前者，但是反之却不然。

证伪主义者的期望：

1. 构成科学历史演变的一系列理论都是可证伪的；每一个理论都比它所取代的理论更可证伪。
2. 科学的理论随着科学的进步应该越来越可证伪，并具有越来越多的内容和提供越来越多的信息。
   ——这要求拒绝仅为了“使某一理论避免被证伪的威胁”而进行的理论修改：特设性修改
   ——特设性修改：凡不具有可检验推断的假设——这些推断已不能用于检验原先未经修改的假设

作者提供了两个例子对“特设性修改”加以说明：

例 1关于法国某个村庄的毒面包

1. 考虑这个显然正常的陈述： “如果小麦以正常的方式生长，以正常的方式制成面包，由人们以正常的方式吃下去，那些人就会得到营养。”
2. 但这个陈述面临被证伪的威胁：在法国的一个农村，小麦的生长正常，面包的制作正常，但很多吃过这些面包的人却得了重病，甚至死亡
3. 为了避免这个陈述被证伪、而进行的如下的修改，被称为是“特设性的”：“除了所提到的那个法国农村所焙制的那一批面包以外，面包给人以营养。” ——这个被修改过的理论，不能以任何不同于原来理论的检验方式进行检验：“由任何人食用除了那批有问题的面包以外的面包”的检验包含在对原有理论的检验之中

例 2 关于月球表面的论辩

1. 伽利略在使用新发明的望远镜观察了月球后，得出结论：月球并不是一个光滑的球体，它的表面充满了山岭和凹坑
   ——这反驳了亚里士多德派的一些理论，例如：“一切天体全都是完美的球体”
2. 于是亚里士多德理论的支持者试图通过一种特设性假说来捍卫自己的理论：月球上有一种不可见的物质充塞着凹坑，覆盖着山岭，从而使月球呈现完美的球形
   ——但当被问及怎样才能测知这种不可见物质的存在；他们只能回答”无法测知“
3. 这一修改后的亚里士多德的理论并不能产生任何新的检验，因而是证伪主义者所不能接受的；伽利略用一种巧妙的方式对这一假说进行了反驳：他愿意承认月球上确实存在着一种不可见、也不可测知的物质；但他认为这种物质的分布并非充塞着凹坑，而是堆积在山岭的顶巅，以致于这些山岭实际上要比从望远镜里所看到的更高
   ——伽利略的辩护也是特设性的，但他的对手并不能质疑这种特设性修改，否则就会使他自己的修改也变成是无意义的

但试图克服某种困难而进行的理论修改并不总是特设性的。

例如，再次考虑法国毒面包的例子

1. 非特设性的修改： 除受特种真菌污染的麦子所制成的面包以外，凡面包都能给人以营养（并附上对于那种真菌特性的详细说明）——它将导致新的检验：

• 对用以制成有毒面包的小麦进行检验，以确定是否有那种真菌
• 在一些专门准备的小麦上培养那种真菌，并检验由这种小麦制成的面包的营养效果
• 对那种真菌进行化学分析，以检查是否存在已知毒素
• ……

2. 这些新的检验都可能导致修改后的假说之被证伪
3. 如果修改后的、更可证伪的假说未被证伪，那么就可以获得新的知识（食用使用感染了这种病毒的小麦制成的面包将会使人中毒死亡）、科学就可以进步

至此可以发现：一方面，证伪主义者为科学发展而努力的方向是“证伪某个理论”；另一方面，理论所具有的“新的知识”只有在它未被证伪时才有意义

——因此，更为精致的证伪主义者提出：把“大胆的推测被证伪”看成“科学进步”是错误的；标志着科学进步的应该是“大胆的推测被确证”、或者“谨慎的推测被证伪”。

——具体来说：

（1）大胆的推测被确证能提供信息，因为它标志着前所未闻的、或是曾被认为不可能的事物的发现

（2）谨慎的推测被证伪能提供信息，因为它证明了原本被认为是真的推测事实上却是假的

（3）与此对比：

①某种大胆的推测被证伪，只是表示：又一个疯狂的念头被证明是错误的
②某种谨慎的假说被确证，只是表示：某种立论周密、且被公认的理论得到了又一次成功应用

例如：“用某种新方法从提炼出的铁，在加热时，也象别的铁一样膨胀”，这显然没有多大用处

大胆和新颖

证伪主义者对“对被证伪理论的修改”的期待是：拒绝特设性假说；鼓励可能改进原理论的大胆假说——它们将产生原理论所不能产生的、新颖的、可检验的预见；而这一大胆假说的优越性，要求它要能作出某种新颖的预见、并得到确证。

——其中，关于假说的形容：“大胆”、“新颖”都是相对于时间的概念

（1）在科学史某一阶段被认为是“大胆”的推测，在之后的阶段并不一定仍然是“大胆”的。

（2）但是仍可以作较精确的定义：如果将“在科学史上某一阶段，得到普遍接受和完全肯定的科学理论的总和”，称为“当时的背景知识”；“大胆的”假说就是：“只要从当时的背景知识看来是未必可能的假说”。

“背景知识”是由许多谨慎的假说构成的：正是因为这种知识是得到普遍承认、且被认为是不成问题的（由于它足够谨慎），如果一个大胆的推测得到确证，势必要求据以判断此项推测为大胆的那种背景知识的某一部分被证伪

——和对于“大胆”的定义一致，判断一个假说是否“新颖”，取决于“它所涉及的现象在当时的背景知识中是否出现过”、或“它所涉及的现象是否被当时的背景知识明确排除”

对比：归纳主义和证伪主义

现在，将归纳主义者和证伪主义者的对于“确证”的观点进行对比：

证伪主义者强调科学的成长：

1. 确证在科学中起着重要的作用；但它的重要性仅仅在于：它为证明新理论的优越性提供了证据——所要取代的理论被在新理论的帮助下发现的证据证伪，而新理论则由于这种证据而得到确证；一旦新提出的大胆的理论成功地取代了原先的理论，就该轮到它自己来充当严峻检验的靶子了

2. 确证的意义在很大程度上要依确证的历史背景为转移：

（1）如果是新颖预见的确证，那就有价值——即如果从当时的背景知识看来，要确证的理论不会发生，这一确证就是有意义的。

（2）如果是既有结论的确证，那就没有意义。

例如：如果今天以抛掷石头到地上来确证牛顿的理论，这一确证对科学就并没有任何贡献；反之，如果能确证“两个物体之间的引力取决于物体温度”的理论，并因此证明牛顿的理论为伪，这对科学知识的贡献就是突出的。

3. 否认“理论能够在任何情况下被证明为真或可能真”；而认为“理论可被证明为伪并加以摈弃”

4. 科学的目的在于：证明某些理论为伪，并以更好的（即能够显示出具有更大的经受检验之能力的）理论加以代替​ ​

与之相比，归纳主义者是脱离历史背景的：

1. 确证的意义，完全取决于“得到确证的观察陈述”，和“这些陈述所支持的理论之间的逻辑关系”

2. 确证历史背景是无关紧要的：确证之所以是确证，只在于它为某一理论提供归纳上的支持

3. 确证的数目越多，理论得到的支持就越大，因而是真的可能性就越大——这似乎会产生这样一种并不动人的结果：对落下的石头、行星的位置等等所作的无数的观察，只要能够增加万有引力定律真理性的概率，就会成为值得进行的科学活动

证伪主义的困境

在对比中，可以看到证伪主义的优越性，但它同样面临一些困境：

（1）观察的易谬性和对理论的依赖性

无论是“朴素”的还是“精致”的，在证伪主义者看来，“确证”和“证伪”的地位显然不同：

1. 理论能被某个证据一劳永逸地证明为伪，却绝不可能被某个证据证明为真
2. 理论的确证只能是尝试性的，但理论的证伪却可以是决定性的

——但由于“观察陈述依赖于理论的且是易谬的”，证伪主义者的论断遭到了严重的损害：

1. 正如在归纳主义部分论证的：一切的观察陈述都是易谬的
2. 因此，如果形成理论的某一全称陈述，在和某种观察陈述相抵触时，错误的也可能是观察陈述而不是理论本身——当理论和观察冲突时，很可能被摈弃的是易谬的观察，而被保留的却是与观察相抵触的、易谬的理论

例如，当哥白尼的理论与对金星的肉眼观测发生矛盾时，哥白尼的理论被保留下来，而关于“金星在全年的过程中大小并无可看到的变化”的肉眼观测结果则被摈弃了。

——因此，如证伪主义者所期待的、直截了当、一劳永逸地证明某种理论为假实际上是困难的。

波普尔曾试图保护证伪主义免受这些责难；他认为：确实可靠的观察陈述并不能通过感性知觉直接获得；形成借以评价某种科学理论价值的那种基础的观察陈述，本身就是易谬的；一个观察陈述，只要能经得起科学发展特定阶段科学发展状况所可能作出的一切检验，在科学发展的那个阶段，就可被尝试性地接受。

他以一个生动的比喻加以说明： “客观科学的经验基础并不是绝对的；科学并不建立在坚固的岩床上。可以说，大胆的科学理论结构是建立在沼泽之上的：它像是建立在木桩上的建筑物，那些木桩由上而下地打在沼泽里，但是并没有达到任何天然的或‘确定的’基础；如果我们不再把这些木桩打得更深一些，并不是因为我们已经达到了坚实的沼泽底——我们停下手来，仅仅因为我们对于这些桩子已经牢固得足以承受、至少是暂时地足以承受那个结构而感到满意。＂

——但作者指出波普尔的辩护是不适当的：他并没有解决“理论不可能定论性地被证伪，因为形成证伪基础的观察陈述本身也有可能被证伪”这一对动摇证伪主义根本的问题。

（2）实际检验情况的复杂性​

与“证伪的发生可能是由于观察陈述的错误而不是理论的错误”类似，“实验条件和辅助假定的错误”也可能导致理论被错误地证伪：

1. 现实的科学理论往往是全称陈述的复合体
2. 关于检验初始条件的陈述是必需的
3. 如果用实验来检验这类理论，那么就需要关于实验设计的陈述；例如，“规定所用仪器使用方法的定律和理论”、“实验装置说明”等等

——由于实际检验中充斥着大量的陈述，当一种理论在被证伪时，出错的很大可能并非是它本身

（3）科学发展的历史并未维护证伪主义

回顾重大科学理论的产生过程不难发现：如果证伪主义的方法论得到科学家的严格遵守，那么，重大的科学理论根本不可能发展起来——因为它们在萌芽状态就会遭受证伪的质疑而被摈弃——而在真实的历史上，这些理论并没有被摒弃，而是在后来被重新证实并成为了科学的进步。

作者详述了哥白尼革命作为以上观点的例证：

1. 在中世纪的欧洲，普遍的认知是：地球是有限宇宙的中心；太阳、行星和恒星全都环绕地球运行——这基本来源于亚里士多德和托勒密的天文学

   简要介绍亚里士多德天文学的有关论点：

   Ⅰ 宇宙分为两个截然不同的区域：月下区从处于中心的地球一直伸展到月球轨道的内侧，标志宇宙的内部区域； 月上区则从月球轨道一直伸展到恒星天层，即包括整个有限宇宙的其余部分，标志宇宙的外部边界

   Ⅱ 月上区的一切天体全都是由一种被称为以太的、不可败坏的元素构成；以太有一种沿着正圆轨道环绕宇宙中心运动的天然倾向

   Ⅲ 与月上区秩序井然、不可败坏的性质相对，月下区的特征是变化、生长和衰退，繁殖和腐败：

   • 月下区的一切物质是气、土、火、水四种元素的混合，各种元素混合的相对比例决定着由此而形成的物质的特性
   • 每种元素在宇宙中各有其天然的位置：例如，土的天然位置在宇宙的中心； 水在地球的表面上；气在紧接着地球表面的上方区域内；火在大气层的顶端、靠近月球轨道的位置
   • 地上的一切物体由于所含四种元素的相对比例而在月下区也各有其天然位置；例如石头，由于绝大部分是土，所以天然位置接近地心；火焰，由于绝大部分是火，所以天然位置接近月球轨道
   • 一切物体都有沿直线朝它们天然位置向上或向下运动的倾向；例如，石头的天然运动是朝着地心直线向下，火焰的天然运动是直线向上、离开地心
   • 天然运动以外的一切运动，都必须有原因：例如箭必须由弓射出，而车辆必须由马匹牵引

   ——托勒密对亚里士多德观点的发展：
   由于发现“在不同时间所观测到的行星位置，无法与以地球为中心的圆形轨道概念相一致”，托勒密在他的体系中引入了“本轮”：行星沿着圆或本轮运动，本轮的圆心又沿着圆形轨道环绕地球运动——这样一些轨道又可以用诸如进一步在本轮上增添本轮的方法加以修正，由此而形成了可以和行星位置的观测结果相容的理论

2. 十六世纪上半叶，哥白尼建立了新的天文学，向亚里士多德和托勒密的体系提出了挑战：地球并不是静止不动地处在宇宙的中心，而是和其他行星一道环绕太阳运行

3. 但哥白尼在1543年首次发表他的新天文学的细节时，在当时的科学知识背景下，有许多“合理的”论据表明了对这一新天文学的证伪；而哥白尼针对这些论据为其理论所作的辩护倒不能令人满意

——反驳哥白尼理论的一些“有力”论据
①“塔”的论据：

• 如果地球象哥白尼所宣称的那样、是环绕着它的轴旋转的，那么地球表面上的任何一点，在一秒钟内都将运动一个相当大的距离
• 这时，如果有一块石头从建立在这运动着的地球上的一座塔顶上落下来，它将完成它的天然运动而向着地心落去；在它下落的过程中，由于地球的旋转，塔将随地球而运动；因此，当石头落到地面的时候，塔已经离开了它在石头开始落下时所占据的位置；所以石头就应该落在距离塔基相当远的地面上
• 但实际上石头将落在塔基的地面上；因此，地球不可能是旋转的，哥白尼的理论是错误的

②一个力学论据：

• 如果地球在旋转，为什么像石头、哲学家以及诸如此类松散地存在于地球表面上的物体，并不会（象石块从旋转的车轮边沿上被抛出去那样）被从地球表面上甩出去
• 而如果地球在自转的同时又环绕太阳运动，为什么月球没有被它留在后面

4. 但哥白尼天文学的魅力在于：

• 它能以简单的方式对行星运动的许多特征作出非常自然的解释，例如行星逆行；而对立的托勒密理论却只能以一 种矫揉造作的方式来解释它们，例如增添“本轮”这类专门为了解释逆行的、有特设性色彩的方式来对此加以解释的
• 其次，它具有简洁的数学形式；托勒密的理论中则充斥了大量复杂的“本轮”
  ——这为哥白尼理论赢得了一批具有数学才能的自然哲学家（主要是伽利略）的支持

5. 伽利略在1906年制成第一批望远镜，并使用它们观察天空；他发现那些行星正是如哥白尼理论（而非托勒密理论）所预言的方式运行的
   ——只要这一观测结果得到承认，哥白尼理论所面临的困难就减少了
   ——但这引起了一个严肃的认识论问题：为什么应该认为望远镜的观测结果比肉眼的观测结果更可靠
   ①一个回答：可以利用望远镜的光学理论来解释它的放大的特性，并对我们可能以为会影响望远镜映像的各种像差作出说明
   ——但在这方面提供支持的光学理论是后来由开普勒提出的
   ②另一个回答：用某种切实可行的办法证明望远镜的有效性；例如瞄准远处的高塔、船只以显示这种仪器是怎样放大并使得观测物清晰可见
   ——但要用这种办法来为望远镜在天文学中的应用辩护仍然是困难的：在用望远镜观察地上的物体时，要把观测物体和望远镜所造成的像差区别开来是可以做得到的；因为观测者熟悉高塔、船只之类的物体；而他并不熟悉天文学的观测的对象

一个例证是：伽利略按照他用望远镜观察到的月球，绘成的月面图就含有实际并不存在的凹坑——那些“凹坑”想必是不够完善的望远镜所引起的

——这表明，要证明“望远镜观测的优越性”并非简单易行——虽然随着望远镜的不断完善、关于望远镜作用的光学理论的不断发展，这一断言（望远镜比肉眼观测更有效）变得越来越有说服力，但这需要时间

6. 伽利略在力学上反驳了亚里士多德的某些观点；并使哥白尼理论可以应对一些异议（例如“塔”的论据）：

• 他认为自由落体运动的加速度是恒定的，而与它们的重量无关；下落的距离和下落的时间的平方成正比
• 他提出了相对运动的概念，论证了“一个系统的匀速运动如果不取得系统外的某个参考点，就不能以力学的方法把它检测出来”
• ……——这些重大发展逐渐出现的时间跨越了半个世纪，最终在伽利略的《两种新科学》 一书中达到高潮；而这部著作最初发表的时间，距离哥白尼主要著作发表的时间几乎有一个世纪之久

7. 牛顿进一步发展了伽利略的力学，哥白尼理论得到了更有力的支持：

• 对作为加速度的原因（而不是运动的原因）的力提出了明确的概念
• 提出线性惯性定律：物体在不受外力影响的情况下沿直线作匀速运动
• 提出万有引定律：使天体的领域和地上物体的领域被统一起来

8. 发展了哥白尼天文学的是开普勒：在第谷·布拉赫的更为准确的行星位置记录资料的支持下，开普勒提出了行星运动三定律，指出“每一个行星的轨道可以用一个椭圆来表示，而太阳是这个椭圆的两个圆心之一”——这就消除了那种复杂的本轮系统

——哥白尼革命的历史表明：

1. 归纳主义者和证伪主义者都没有提供一个与这段历史相符的科学观
2. 新的概念并不是作为仔细观察和实验的结果而出现的、也不是由于大胆推测的证伪和一个大胆推测为另一个所取代的持续不断的过程而出现的；新理论（包括表述不完善的新颖概念）的早期阐述是在对那些表面的、一次次证伪不予理睬的情况下，被坚持和发展起来的
3. 只有经过许多科学家在很长一段时间的智力劳动并最终创立新的物理学体系之后，新的理论才能成功地和观察与实验的结果比较完美地吻合

​ 以上就是查尔默斯《科学究竟是什么》中关于归纳主义、证伪主义部分的总结；其中有些叙述是基于自己对书中内容的理解。如果水平提高，会继续拜读波普尔《猜想与反驳》作为补充。此外，不知道是不是因为翻译的时间较早，我在网上找到的译本都有一些语义不顺的地方，因此同时参考了两个译本的内容。

​ 除了哲学上的学习，令我感受比较深的一点是：当认同自己作为某一主义/理论的支持者时，就容易失去对其优越性的客观判断。例如归纳主义者为避免归纳原理被反驳而做出的一系列努力，其中很大一部分，对于推动全人类对科学方法认知的进展是无意义的。因此要客观的评价自己和他人的观点，尤其是在学术领域。

最后

以上就是隐形悟空为你收集整理的【科学究竟是什么/查尔默斯】读书笔记（上）的全部内容，希望文章能够帮你解决【科学究竟是什么/查尔默斯】读书笔记（上）所遇到的程序开发问题。

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