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葉多涵/科學的界限(二):科學能發現真理嗎?

科學透過觀察自然(和社會)來尋找真理,並且會根據新的資料來修正錯誤。在不少人心目中,在「解釋自然」這個目標上,科學方法是唯一、最好、最正確的方法。本系列「科學的界限」六篇文章將從科學哲學的角度告訴各位,為什麼即使在實證研究中,科學方法仍然有其限制。

如果我現在從手中放開一枝筆,它會因為萬有引力掉到地上,而不是漂浮在空中,不是飛上天,不是變成一隻蝴蝶拍拍翅膀,讓沒有大氣層的月球下起傾盆大雨。真的嗎?我們怎麼知道的?

科學奠基在歸納法上

科學奠基在歸納法上。我們相信萬有引力存在,是因為我們從過去非常多的觀察中發現東西往下掉、發現行星繞著太陽轉。不過,我們並未觀察,是不是「所有」有質量的東西在「所有」環境下都會吸引「所有」的東西。我們只做了有限的觀察,卻由這有限的結果中,歸納出可以運用在無限多種情境下的通則,包括用「過去」觀察到的結果來推論「未來」。

科學奠基在歸納法上,但是沒有人知道為什麼歸納法有效,充其量我們只能用歸納法證明歸納法有效,說我們還沒遇到歸納法失效的情況。最早提出此問題的是十八世紀的休謨(Hume),至今仍然沒有普遍接受的解答,只能說科學家相信歸納法有效。

用最簡單的公式描述最複雜的現象

可疑的不止是歸納法。科學家希望可以用最簡單的公式描述最複雜的現象,例如把各種不同性質的分子簡化成各種元素,各種元素簡化成不同數量的電子、質子和中子,再一步步簡化成基本粒子,甚至把能量和力也納入解釋範圍 ,簡化成不同震動頻率的弦。

許多我們曾經深信不疑的理論,都因為不能最簡潔地描述最多現象而被放棄,包括燃素、周轉圓(epicycle)、以太、牛頓力學、用進廢退、無生源說、精神分析等等。科學家的這種行為叫作溯因法或最佳歸納,最先由查爾斯・皮爾士(Charles Peirce)和吉爾伯特・哈曼(Gilbert Harman)描述。

但憑什麼我們要相信最簡潔的通則就真的代表世界如何運作?我們的頭腦是演化的產物,或許我們覺得漂亮的公式,只是符合了某種有利我們生存的認知過程。為什麼不是找最難看、公式裡面有最多個42、或是最容易寫成程式碼給電腦模擬的原則?除此之外,漂亮與否也有主觀的成份,這表示科學定律可能會由少數權威學者決定。

既然科學定律是根基於歸納法和溯因法,而這兩個方法都有可疑之處,那麼各種定律,例如能量守恆、熱力學第二定律、演化論、供需法則,以及這些定律中的許多抽象概念,例如能量、熵、適應度、效益、機率、虛數時間,真的存在、真的能解釋了世界運行的根本原理嗎?

歸納法和溯因法能追尋真理嗎?

或許科學定律都只是我們想像出來,只是為了方便理解各種東西互動時會產生什麼結果的工具,而追求簡潔也只是為了讓這個工具更好用。

這就是所謂的工具論,其中有一派叫建構式經驗主義(constructive empiricism),進一步主張科學本來就只是在描述可以觀察到的部份,至於背後的原理是不是真的,根本不是科學的目標。也就是說,科學根本沒有追尋真理的功能。工具論其實也有問題,請期待下一集。

不知道歸納法和溯因法是否有效,那對我們有什麼影響呢?或許沒有,說不定基於某種我們不知道的原因,我們誤打誤撞相信的歸納法和溯因法都是真的有效,科學真的可以找出真理。也有可能雖然歸納法有效,但溯因法沒有,所以雖然我們根據科學來行動是正確的選擇,但我們不能因此相信科學原理是正確的。不管何者,我希望明天我手中的筆不會變成蝴蝶。


 

  • 文:葉多涵,在德國研究文化演化的博士後研究員。
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