《科学究竟是什么》

 

第二章、归纳问题

 


1.归纳原理能被证明是正确的吗?

照朴素归纳主义者看来,科学始于观察,观察提供科学知识能够赖以确立的可靠基础,而科学知识是用归纳法从观察陈述中推导出来的。在这一章,将通过对第三个假定提出疑问来批判归纳主义科学观。将对归纳原理的正确性和可证明性提出疑问。以后在第三章,将对头两个假定提出挑战和反驳。

我对归纳原理的表述是:“如果大量的A在各种各样条件下被观察到,而且如果所有这些被观察到的A都无例外地具有B性质,那末,所有A都有B性质”,如果接受朴素归纳主义的观点,那末,这个原理或者十分类似的原理就是科学确立于其上的基本原理。鉴于这一点,归纳主义者面临的一个明显的问题是:“归纳原理如何能被证明是正确的?”就是说,如果观察给我们提供了一组可靠的观察陈述作为出发点(我们姑且承认这个假定以便于本章的论证),为什么正是归纳推理导致可靠的、甚或是真正的科学知识呢?归纳主义者在试图回答这个问题时可以通过两种途径。他可以试图诉诸逻辑来证明这个原理,我们完全允许他这样做;或者他可以试图诉诸经验来证明这个原理,这是他对待科学的整个态度的基础。让我们来依次考查这两种途径。

正确的逻辑论证具有下述特征:如果论证的前提是真,那末,结论必定是真。演绎论证具有这种特征。假如归纳论证也具有这个特征,归纳原理就一定会得到证明。但是它们不具有这个特征。归纳论证不是逻辑上正确的论证。情况并非如此:如果归纳推理的前提是真,那末,结论必定是真。有可能的是:归纳论证的前提是真,而结论是假,然而这并不包含矛盾。举例来说,假设直到今天,我在各种各样的环境中观察了大量渡鸦,并且观察到它们都是黑的,我在这个基础上得出结论:“所有的渡鸦都是黑的。”这是一个完全合理的归纳推理。推理的前提是大量的这类陈述:“在时间t观察到渡鸦x是黑的,”并且我们认为所有这些陈述都是真的。但是并没有逻辑上的保证,我观察到的下一只渡鸦不会是粉红色的,如果这点被证明是事实,那末,“所有渡鸦都是黑的”就是假的。这就是说,最初的归纳推理,就它满足了归纳原理所规定的一些准则而言是合理的,但却引导到一个错误的结论,尽管这个推理的所有前提都是真的。说所有被观察的渡鸦都已证明是黑的,又说不是所有的渡鸦都是黑的,这并不包含逻辑上的矛盾。归纳不能单纯根据逻辑得到证明。

一个更有趣但又相当可惜的例子是伯特兰·罗素所说的关于归纳主义者火鸡的故事。这只火鸡发现,在火鸡饲养场的第一天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上午九点给它喂食这—事实的大量观察。而且,它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。它每天都在它的表中加进另一个观察陈述。最后,它的归纳主义的良心感到满意,它进行归纳推理,得出结论:“总是在上午九点给我喂食。”哎呀,在圣诞节前夕,当没有给它喂食,而是把它宰杀时就毫不含糊地证明这个结论是错误的。一个具有真的前提的归纳推理导致一个错误的结论。

归纳原理不能光靠诉诸逻辑得到证明。假使结果是这样,按照归纳主义者自己的观点,他现在就被迫要表明归纳原理如何能从经验中推导出来。这是怎样推导出来的呢?可能是这样。已经观察到归纳在许多场合起作用。例如从实验的结果中归纳出来的光学定律已经用于光学仪器设计的许多场合,而且这些仪器的性能令人满意。又如,从行星位置等的观察中得出的行星运动定律已经被成功地用来预测蚀的发生。这些因通过归纳推导出的科学定律和理论使之成为可能的成功的预见和解释,还可以列出很多。用这种方法归纳原理得到了证明。

正如大卫·休谟早在十八世纪中期就已经定论性地论证过的那样,上述对归纳的证明是完全不能接受的。意在证明归纳的论证是循环的,因为它运用的正是其正确性应该需要证明的那种归纳论证。这种证明的论证形式如下:

 

归纳原理在X1场合成功地起作用。

归纳原理在X2场合成功地起作用,等等。

归纳原理总是起作用。

 

断言归纳原理正确性的全称陈述在这里是从一些记录这原理过去成功运用的单称陈述中推论出来的。所以这个论证是一个归纳论证,因而,不能用来证明归纳原理。我们不能用归纳来证明归纳。与归纳的证明联系在一起的这个困难传统上称之为“归纳问题”。

因此,看来执迷不悟的朴素归纳主义者已陷入困境。所有的知识应该从经验中归纳出来这种极端要求排除了作为归纳主义观点基础的归纳原理。

除了包含在证明归纳原理的试图中的循环论证以外,如我业已陈述的那样,这个原理还有其他的缺点。这些缺点导源于在“各种各样的”情况下进行“大量”观察这个要求的含混和不确定。

要有多少观察才算是“大量”?在我们能作出金属棒受热后必定膨胀的结论之前,一根金属棒应该受热十次,一百次,或者多少次,对这样一个问题无论作什么回答,都可以举出一些怀疑是否一定需要“大量观察”的例子。为了说明这一点,我要提到第二次世界大战快结束时在广岛投了第一颗原子弹以后公众对原子战的强烈反应。这种反应是根据这样的了解:原子弹造成广泛的死亡、破坏和人类的极端痛苦。然而这个普遍持有的信念仅仅根据一次戏剧性的观察。再说一例,一个非常固执的归纳主义者在作出“火烧灼人”的结论之前,会把他的手放进火中许多次。象在这些情况下,要求大量观察是不适宜的。在其他情况下,这个要求似乎比较合理。例如,我们理所当然地不愿仅仅根据一个正确的预言就认为算命者有超自然的力量。仅仅根据一个重度吸烟者患肺癌的证据就作出吸烟和肺癌之间有着因果联系的结论,也是不正确的。我想,从这些例子可以看得很清楚,如果归纳原理要成为合理的科学推理的指南,那末,“大量”这一条款需要加以详细规定。

当仔细审查观察必须在各种各样的情况下进行这一要求的时候,朴素归纳主义者的立场进一步受到威胁。情况的哪些变异才算是有意义的呢?例如,当我们研究水的沸点时,是否有必要去改变水的压力,纯度,加热的方法和时间,对前两点的回答是:“是”,后两点的回答是:“否”。但是这些回答的根据是什么呢,这个问题是重要的,因为变异的单子可以通过添加种种进一步的变异,诸如改变容器的颜色、实验者的身分、地理位置,如此等等而无限扩展。除非能够排除这些“多余的”变异,否则使归纳推理成为合理的所必需的观察数目将是无限的大。那末,根据什么理由认为大量的变化是多余的呢,我认为回答是够清楚的。把有意义的变异与多余的变异加以区别就要诉诸我们关于情况和各种起作用的物理机制的理论知识。但是,承认这一点就是承认在观察之前理论起着极重要的作用。朴素归纳主义者不可能作出这种承认。然而,继续讨论这一点将导致我留待下一章的对归纳主义的批判。这里我仅仅指出,在归纳原理中的“各种情况”这一条款,给归纳主义者提出了严重的问题。

 

2.向概率退却

有一个相当明显的方法可以使得在上一节受到批评的极端的朴素归纳主义者的立场冲淡一些,以便试图反对某种批评意见。捍卫一种较为冲淡的立场可论证如下:

我们不能仅仅因为许多次每天观察到日落,就百分之百地确定,太阳将每天落下。(确实,在北极和南极,有些太阳是不落的。)我们不能百分之百地确定,下一块坠落的石头不会往上“掉”。然而,虽然借合理的归纳所达到的概括并不能保证完全是真的,它们却很可能是真的。根据证据,很可能的是:在悉尼,太阳总是落的,当石头坠落时总是向下掉的。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。

假如采用这种修改形式的归纳,那末,归纳原理也将被代之以如下表述的一种概率形式的归纳原理:“如果大量的A在各种条件下被视察到,又如果所有这些观察到的A无例外地具有B性质,那末,所有A很可能具有B性质。”这种重新表述并没有克服归纳问题。重新表述的原理仍然是一个全称陈述。它的意思是,在有限数量的成功的基础上,对这原理的所有应用将导致一个很可能是真的一般结论。试图诉诸经验来证明概率形式的归纳原理必定试图证明归纳原理原有形式同样的缺陷。这种证明运用的论证就是被认为需要证明的那种论证。

即使概率形式的归纳原理能被证明,我们更加谨慎的归纳主义者仍面临着进一步的问题。这些进一步的问题与这样一些困难联系在一起:当我们试图准确地知道,根据特定的证据定律或理论有多大可能时就遇到这些困难。当普遍定律所受到的观察性支持增加时,它是真的概率也就增加,这在直觉上似乎是有理的。但是这个直觉经不起检验。大家知道,根据任何标准的概率论,对世界有所主张的任何全称陈述的概率等于零,不管观察性证据是什么。不用专门术语来立论,即:任何观察性证据都是由有限数目的观察陈述组成,而全称陈述对无限数目的可能存在的情况有所主张。于是普遍性概括是真的概率就等于有限数除以无限数,不管构成证据的观察陈述的有限数增加多少,概率仍然是零。

这个问题,连同根据一定的证据将概率赋予科学定律和理论的尝试一起,已经引起了一个详尽的专门的研究计划,这个研究计划在最近几十年里,已为归纳主义者所顽强地实行和发展。业已创立的人工语言,有可能使普遍性概括具有独一无二的、不等于零的概率,但是这些语言受到如此的限制,以致它们并不包含普遍性概括。这些语言离科学语言很远。

另一个挽救归纳主义者计划的试图是放弃将概率赋予科学定律和理论的想法。代之以注意个别的预见的正确性的概率。按照这种方法,例如,科学的目的是估计明天日出的概率,而不是太阳永远升起的概率。我们期待科学能提供保证设计的某座桥梁能耐受各种压力而不倒塌,但并不保证那种设计的所有桥梁都令人满意。沿着这些思路发展了某些系统,使得个别的预见能够具有不等于零的概率。这里要提到对它们的两点批评。第一,科学与一组个别预见的产生有关.而不是与表现为全称陈述总和的知识的产生有关,这种思想至少可以说仅是直觉的。第二,即使当我们将注意力限制在个别的预见上时,也可以争辩说:科学理论,因而全称陈述,不可避免地要涉及对一个成功的预见的可能性的估计。例如,在“可能的”这个词的某种直觉的非专门的意义里,我们可以断言,一个重度吸烟者将死于肺癌,在某种程度上是可能的。支持这个断言的证据大概是可以得到的统计材料。但是,如果有一个说明吸烟和肺癌之间因果联系的言之有理和有充分根据的理论,这种直觉的概率就将大为增加。同样,一旦考虑到支配太阳系运动规一律的知识,对太阳明天将会升起的概率的估计将会增加。但是预见正确性的概率对普遍定律和理论的这种依赖,破坏了归纳主义者使个别预见具有不等于零的概率的试图。一旦明显涉及全称陈述,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。

 

3.对归纳问题的可能回答

面对归纳问题和有关问题,归纳主义者试图把科学解释为能够根据已知证据确立为真的或可能真的一组陈述,业已陷入一个接一个的困难。他们在后卫战中的每一个巧计都使他们进一步离开象科学这种激动人心的事业的直觉观念。他们的专门研究计划导致概率论内的有趣进展,但是,这没有产生对科学性质的新的见解。他们的计划已经退化。

对归纳问题有一些可能的回答。其中之一是怀疑论的回答。我们能够接受科学是基于归纳的,同时又接受体谟的论证:归纳不能诉诸逻辑或经验来证明,因而得出结论:科学不能用理性证明。休谟自己采取了这样一种立场。他认为对定律和理论的信念不过是一种心理习惯,这种习惯我们是作为反复进行有关观察的结果而获得的。

第二种回答必定会削弱所有非逻辑的知识必须导源于经验这一归纳主义的要求,并以某些其它理由来论证归纳原理的合理性。然而,把归纳原理或者类似的某种东西看作“显而易见的”,是不能接受的。我们把什么东西视为显而易见的,过于依赖于和关系到我们的教育,我们的成见和我们的文化,因而不能把“显而易见的”作为可靠的指南来判定什么东西是合理的。在各个不同的历史阶段,对许多文化来说,地球是平的这点是显而易见的。在伽利略和牛顿的科学革命之前,这是显而易见的:如果一个物体要运动,那末它就需要力或者某种原因去使它运动。对于没有受过物理学教育的本书的某些读者来说,这一点也许是显而易见的。但是这是错误的。如果要把归纳原理作为合理的原理来捍卫,那就必须提供某种比诉诸显而易见性更为成熟的论证。

对归纳问题的第三种回答包含着否认科学基于归纳。如果能确认科学并不包含归纳,归纳问题就可避免。证伪主义者,尤其是卡尔·波普尔试图这样做。我们将在第四、第五、第六章中详细地讨论这些试图。在第十二章中简述的唯物主义科学观中也避免了归纳问题。从那种观点看来,归纳问题是由于错误的科学概念而产生误解的问题。或许未来的一本论述科学性质的入门书能将这一章中曾考虑过的这些乏味的问题作为历史的怪事来处理,并限于在一个脚注中提到它们。

在本章,我的口气太象一个哲学家。在下一章,我将对归纳主义作出更有趣、更有力、更有成效的批判。

 

阅读文献

休谟论归纳问题的史料在D.休谟的《论人的本性》(伦敦 1939年,邓特出版社)第3篇。B.罗素的《哲学问题》(牛津1912年,牛津大学出版社)第6章对这个问题作了另一经典性的讨论。一个归纳主义的同情者对休谟论证结果十分透彻而专门的研究和讨论是 D.C.斯托夫的《概率和体模的归纳怀疑论》(牛津1973年,牛津大学出版社)。波普尔关于已解决了归纳问题的主张总结在K.P.波普尔的《推测性知识:我对归纳问题的解决》中,此文载于他的《客观知识》(牛津1972年,牛津大学出版社)第1章。从一个证伪主义同情者的观点对波普尔立场所作的批评是I.拉卡托斯的《波普尔论分界和归纳》载P.A.施尔普编:《卡尔·R.波普尔的哲学》(伊利诺州拉萨尔 1974年,欧本·克特出版社)第 241273页。拉卡托斯在他的《归纳逻辑问题的变化》一文中写了引人议论的归纳主义纲领发展史,此文载于I.拉卡托斯编:《归纳逻辑问题》(阿姆斯特丹1968年,北荷兰出版公司)第315417页。从不同于本书的观点对归纳主义所作的批评见下列经典著作,P.杜恒的《物理学理论的目的和结构》(纽约1962年,艾瑟尼姆出版社)。

 


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