《科学理解的方法论 09》

年轻时，我在科学认知论上受到波普尔的莫大影响。我对人性的理解来自叔本华，对自由在社会和道德层面上的理解来自卢梭。从小生活在培根实证论的潜移默化之中，波普尔从现代科学中提炼出来的证伪论对我起到再启蒙的作用。波普尔本质上仍是一个实证论者。他只是对科学理论有了更高的要求。科学不只是一些离散的有关现象和规律的集合，它必须是一个思想理论的体系。波普尔提出区别科学与非科学的判据。非科学理论中除了一些自明和自洽的逻辑体系和纯思辩的形而上学体系之外，还有一些所谓的伪科学。伪科学的特点是理论本身无法提出预言，但是又能够对所有的任何可能的观察和现象提出解释。波普尔将马克思的辩证法，达尔文的进化论，还有弗洛伊德的精神分析法都看着伪科学（弗洛伊德是波普尔的维也纳同乡和前辈。而波普尔和老乡经济学家哈耶克关系很好，是一生的挚友）。一个真正的科学理论的合理性是它能提出可以检验的预言。勒维耶和亚当斯对海王星的成功预测证实了牛顿力学体系的合理性。水星轨道进动的预测又证实了广义相对论的合理性。还有的例子就是狄拉克理论对正电子的成功预言。

波普尔对科学理论的定义还要更严苛。既然科学是在逻辑基础上的理论，它必须有排他性。科学理论必须提出一个被检验否定的可能性。当年有很多驳斥批判相对论的说法。爱因斯坦不以为然，只要有否定光速不变原理的证据，相对论就不成立。至今，相对论经受住了无数次的考验。一个科学理论的可观测量越具体越精确，它的可证伪性越高。波普尔不认为科学认知发展是由观察到归纳总结，而是认为是由提出猜想到证实和证伪的过程。

我们无法对世界有真实的终极的理解。所以任何科学理论只能部分地片面地解释和反映这个世界。科学理论没有真假之分，只有好坏之别。好的科学理论应该在可证实的基础上具有简单性，普适性，规范性，和可证伪性。哥白尼的地心说比托勒密的日心说好，因为前者更简单。开普勒-牛顿的行星系比哥白尼的日心说好，因为前者更普适，并且有一个底层的动力学结构来解释行星运行的现象。当然，这些特征都是相对而言。卡鲁扎和克莱因在一个五维时空里统一了电磁理论和万有引力理论。但是我们仍然无法观测到时空的第五维和新的现象。现代超弦理论也要将现在已知的所有作用统一起来，而且形式上很优雅规范。但是超弦理论无法确定这个世界。它能提供超量级的理论解，远远多过这个宇宙里所有粒子的总数目。就此而言，超弦理论不具备可证伪性。所以我怀疑超弦理论的合理性，它不是一个好的理论。在这里我要阐明一下，我坚信达尔文的进化论。同时我不认为它是一个科学理论。它是一个观念；对我来说，几乎于一个信仰。

现代观的科学理论结构非常类似于数学理论，在一套基本原理和假设下演绎出来的结果命题的体系。事实上，冯·诺伊曼曾经为量子力学制定了一套前提假设。和数学理论一样，科学理论必须是自洽的。根本上的不同之处在于科学理论的假设或者重要逻辑推论必须是可观测的。这对科学理论的合理性以及对世界的认知至关重要。假设万有引力常数，普朗克常数，电子质量，精细结构常数不是我们所测量的数值，现在的世界可能不存在。我们的宇宙可能在几亿年前就已经坍塌。我们可能不会有原子结构或者生命。如果人类的DNA上少了一个片段或者错了一个碱基，我们可能就会得镰刀型细胞贫血，或者细胞无法分裂，蛋白质无法合成。反之，因为有了这些确切的科学知识，我们可以预知世界和我们的未来。科学理论是开放的。它会不断地被观测检验，被质疑和批判。我相信终有一天光速不变原理会被打破。那时，相对论不是不成立，而是融入到一个更统一完善的理论里。

波普尔的证伪论只是现代科学哲学的一支。当有人问费曼科学哲学对他的研究有帮助吗，费曼直接了当地说，没有。同样的问题到温伯格那里。温伯格反问道：是先有科学还是先有科学哲学？问题的答案会告诉你谁在帮助谁。事实上，哲学思辩一直在科学思考里。我们无法知道哲学思辩是如何起作用的。就像是一个人了解和分析了整个艺术发展史，但是他无法预知下一个艺术潮流。作为人类的一种活动，科学在本质上和艺术是一样的。

--写于2022年7月3日（图片来自网络）