科学，客观性的丧失
2015-02-12
科学，客观性的丧失
——读《科学史与科学哲学导论》有感
一个人的世界观被颠覆的那一刻会是什么样的感受？那些看似与日月同辉的信念突然外强中干，风一吹就土崩瓦解；那些从来就天经地义的常识顷刻地动山摇，手一碰便崩分离析。当事人却并不甘心接受这一现实，仍旧幻想着挽狂澜于既倒，扶大厦之将倾。左冲右突，一番挣扎过后，最终却只剩下满目疮痍，一地废墟。旧的世界倒塌了，新的世界在哪里？重建将是一个更为艰难的过程。
这就是我——一个从未怀疑过自然科学客观性的化学毕业生——在读完舒斯特教授的《科学史与科学哲学导论》时的感受。
最初买来这本《科学史与科学哲学导论》时，我希望找到的是关于一些科学研究方法的普适性真理，我期待看到的是例如实验、数据、逻辑、演绎、归纳、推理、统计等研究方法的描述与分析。可是才翻开第一章，作者就告诉我：普适的科学方法根本就不存在！
作者一开篇就否定了在人们印象中三个根深蒂固的观点：
1、存在一套科学研究的方法。通过这个方法，人们发现事实，从事实中推导出理论并对理论进行检验；
2、科学存在独立性。人们认为科学研究必须不偏不倚地开展，远离各种社会影响，例如偏见、意识形态、宗教。
3、科学在不断地进步。科学家通过科学研究，不断观察事实，发现理论，当这些知识不断积累起来时，我们就称之为进步。
在作者那里，它们成了谬论，而且还被安上了三个名字——方法的神话、独立的神话、进步的神话。而这三大神话之所以存在，都根源于一点：事实崇拜。接下来舒斯特教授从根子挖起，先把事实崇拜打翻在地，然后再将三大神话逐一击破。
一、问题的根源：事实崇拜
什么是事实？现代汉语词典对于事实的定义是：“事情的实际情况；实有的事情。”科学研究中我们还会更进一步强调客观、中立地反映事情的本来面目。但舒斯特教授很抱歉地告诉我们：不存在纯净的，无污染的事实。“事实”一诞生就已经被理论渗透。
舒斯特教授先把历史学中的“事实”拉出来游街。这个观点并不新鲜，我向来就认为社会科学中的“事实”不如自然科学中的“事实”那么“纯粹”。但在“历史中的事实”崩溃之后，很快就轮到自然科学的“事实”受审了。指控涉及三个方面：看（观察）、说（报告）、检测。
1、观察。要了解事实就要做观察，这也是第一手资料的来源。可是舒斯特教授举了两个视错觉图的例子就说明了我们的观察结果并非那么纯粹，而是由视网膜或其他感官输入的信息和业已先验存在的经验、理论等共同作用而成。如若不是我们大脑中已有兔子和鸭子的概念，我们如何知道我们看见的这只长着长耳朵的动物是兔子而不是鸭子呢？
难道仅仅因此就可以认定观察结果被主观渗透吗？我虽找不出作者逻辑上的错误，但总觉得仅仅因此就做结论太过草率。可是科学家发现的过程不常常就是留意到了一些别人从来不曾留意过的东西吗。而后续伽利略望远镜的故事也再次证明了这一结论。伽利略通过望远镜观察月亮时，月亮看起来像是装在了一个管子里的物体；开普勒也曾经报告说开到过方形的彩色行星，而这只不过是望远镜观测时的一些色散边缘；伽利略曾两次主持过望远镜聚会，请与会者进行木星卫星的观测，有一次却除了伽利略之外没有任何人能够看到木星卫星。
2、报告。观察完之后我们需要通过语言交流。这就形成了第二手的资料来源。而科学家在使用语言报告其所观察到的结果时，使用的描述语言是受其先验知识所决定的。不同的语言造成了不同的“事实”。例如我们说：“这是个红色的物体。”表面上这是一个纯粹的事实，但实际却并非如此简单。
这个物体发出了红色的光，光线进入我的眼睛，使我看见红色；（发射说）
这个物体反色了红色的光，光线进入我的眼睛，使我看见红色；（反射说）
这个物体将吸收了其他各个颜色的光，仅将红色光反射出来，光线进入我的眼睛，使我看见红色；（色散理论）
物体由原子组成，原子有吸收和重发射电磁波谱（光是一种电磁波）特定波长部分的独特方式。这个物体面层的原子吸收了某些波长的电磁波，继而重发射某些波长的电磁波，这些电磁波进入我们的神经系统后，我们就看到了红色。所以我们看到的红色是人、物体、电磁波共同作用的结果。（电磁学理论）
以上四种描述都在说一件事情，但明显又不是一回事，它们在各自的理论体系中都是“事实”。因此报告的事实也被理论渗透了。那我不要理论可以吗？我说：“我看见了白色”，这总没有问题吧！这句话对个人而言倒是足够纯粹的“事实”了，可是却变成了一个完全个人体验的描述，科学是以公开的观察报告为基础，而不是建立在私人感觉的基础上的。
3、检测。事实来自自然，但是并非所有事实都能够通过直接观测。时间、距离、质量、成分、密度……所有的这些测量都需要仪器，仪器测量的结果我们也将其视为自然界给出的事实，但仪器不是自然之物，而是由人类在一定的理论指导下所制造的。因此仪器检测带来的“事实”已被理论渗透。仪器是有偏见的，并非绝对客观实在的反映。
日晷的诞生源于对光学的原始经验，水钟的诞生源于对重力的初步认识，而没有单摆原理就没有摆钟，没有放射元素半衰期的原理就制造不了原子钟。这些仪器测出来的都是时间，但是不同的理论所制造出来的“事实”却各不相同。因此当人们对理论存疑时，观测数据和观测结果这些“事实”自然也就不可靠了。
“客观中立的事实”就这样崩溃了。我们不得不承认：所谓事实不过是我们的感官和我们的先验知识、信念共同作用的结果，所谓“纯粹的事实”根本就不存在。
二、神话1：科学方法
破除一个神话首先要清楚这个神话是什么。舒斯特教授用一幅图勾勒了方法神话的样子：
科学方法的神话包含主体和客体。主体是运用科学方法的人，要求必须是无偏见的，不受制于个人经历、社会的、政治的、意识形态的。客体是自然，即一个提供客观事实的系统。
研究就是科学家致力于捕捉自然给出的各种事实。然后通过归纳的方式对各种事实进行概括，总结出规律，然后提出一个假说，用以说明这种规律性背后的原理。
假说产生后，使用演绎法做出一个预测，并对预测结果进行检验，即把预测结果和观察所获得的自然事实进行对比。如果相匹配，那么检验通过，多次通过的话，假说可以升级为定律，从而其他的科学家可以在这个定律的基础上开展进一步的工作。如果不匹配，则检验不通过，假说不成立，需要收集事实以作进一步总结，或者对已有假说进行修正。
舒斯特教授用地心说（托勒玫理论）和日心说（哥白尼理论）的争论历程来摧毁了科学方法的神话。全书的论证非常精彩，我仅能在此叙述其中一二。首先，让我们回到那个争论的年代，从那个年代的角度来看问题。看看地心说和日心说之争是如何让上述科学方法神话破产的。
日心说产生后，在半个多世纪中所获得的支持者寥寥无几。而之所以不支持它就是因为按照科学方法，日心说的预测与检验结果不符！
预测一：恒星视差。简单来说，当我们把手指放在眼前，然后交替眨眼，我们就会看到手指在背景上左右交替移动。如果地球是移动的，那么也会观察到这种现象。可是很遗憾，那个时代的人们无法观测到任何的恒星视差。
预测二：万物飞离地球。地球如果围绕太阳旋转的话，赤道的速度将是1600公里/小时，依照我们的常识，这足以使所有未经固定的物体全部飞离地球。但是很遗憾，我们没有看到任何东西飞起来。
预测三：刮起大风。我们都有过在快速移动的时候感觉到迎面来风的经历。地球如果围绕太阳旋转的话，我们应该感觉到相当强劲的风，可是，这也和实际不相符。
结论：日心说错误，或者至少存在很明显的缺陷。
当然，运用当代的知识和工具，我们可以观测到极其细微的恒星视差，可以用惯性原理说明为什么不会万物飞离地球以及为什么不会刮起大风。但是在那个时代，科学家们无法运用这些知识和工具。哥白尼也不可能说：“200年后我的理论终将被证明是对的！”况且就算他说了，当时的科学界和整个社会都会把他当成怪物。就如同今天如果有人说“500年后我的海水变汽油的理论终将被证明是对的！”那么在我们看来，他不是骗子就是疯子。
当日心说无法回答那些与人们直观感受不一致的观测结果的时候，哥白尼是怎么做的呢？按照“科学方法”，他应该修正理论以匹配“事实”，应该毫不犹豫地放弃那些与“事实”不相符合的假说。可是哥白尼没有（幸亏他没有）。他的做法是：
1、恒星视差观测不到，好吧，那是因为恒星们距离我们太遥远了。遥远到超过我们所有人的想象，所以观测不到。
2、万物飞离地球和刮起大风的问题哥白尼的处理更加干脆：不做理会。
3、当然，除了反驳和解释之外，哥白尼也为自己的理论做了更进一步的辩护：为什么说我的理论是对的呢？因为我的理论更加优美，更加简洁！
地心说与日心说之争的历史让我们看到：所谓的科学方法，根本就是个神话。本书中还介绍了十九世纪波普尔对方法神话的挽救，可是他也失败了，方法神话完全破产。因为：
1、从假说到预测并非直接的结果，因而检验不通过≠假说不成立。
方法神话将假说与预测的关系视为下图的直接关系。
但实际上假说与预测的关系实际上是各种假说和理论的综合结果。
所以当日心说做出万物飞离地球和刮起大风的预测时，出问题的不是日心说本身，而是在做出这一预测时所使用的辅助理论出了问题，即当时尚未诞生牛顿三大定律，物理学还在沿用亚里士多德的观念：物体是静止的，除非施加外力使其运动。
由于从假说到预测并非直接结果，因此当预测的检验不通过时，科学家们既可以质疑假说，也可以说辅助假设或者简化方法出了问题。就像哥白尼为恒星视差辩护时使用的手法：问题不是我的假说错了，而是恒星的距离实在太远，远到超出我们所有人的想象。就像化学系学生做实验时常常发生的情况那样，实验结果与理论不匹配的时候，我们常常做的解释就是实验仪器问题，实验试剂问题，实验条件问题……总之不是理论有问题。
结果客观性成了泡影，剩下一群科学家在打嘴皮子官司。质疑假说本身还是质疑辅助假设或者简化方法成了一场博弈，各个具体学科的学术圈子形成了一个微观生态圈，而学界权威在其中影响力巨大……
2、方法是用来“讲故事”（说服他人）的工具，其本身并不创造或者验证科学知识。
亚里士多德和牛顿都能够用方法神话来讲各自的故事，却都是在自说自话而已。
亚里士多德：苹果向下坠落（观察）→重物有落向地球中心的特性（假说）→只要重物失去支撑，就会向地球中心坠落（预测）→无数次扔出重物，无数次向下坠落（检测通过）→重物确实有落向地球中心的特性（假说成立）
牛顿：苹果向下坠落（观察）→万有引力定律（假说）→地球的引力使得物体受力，如果失去外力，物体会在地球引力的作用下落向地面（预测）→无数次抛出物体，无数次在地球引力作用下落向地面（检测通过）→万有引力定律正确（假说成立）
上面的两种说法都在使用方法神话讲故事，但是其本身更多的是在说服读者相信其观点。两个说法基于不同的理论，因而在不同理论的引导下形成了不同的“事实”。方法神话无法对这两种说法做出孰是孰非的判断，因为要做出判断必须有一种且只有一种“事实”，而纯粹的“事实”又已经因为理论的渗透而崩塌，因此方法神话也就灰飞烟灭了。
三、神话2：科学独立性
科学一向被人们认应该远离诸如意识形态、宗教之类的各种社会影响，这种观念被称之为科学的独立性。为了批判这一观点，舒斯特教授在刚才论证过的“事实是理论渗透的”基础上又加了一点——理论是形而上学渗透的。形而上学背景影响了：理论的意义，与理论相关的事实，以及理论研究中的目标和策略。
作者举了一个观点：“所有天鹅都是白色的。”作为例子。
1、形而上学背景影响了理论的意义：
基督教背景：“所有天鹅都是白色的”隐含的意义为天鹅为上帝所造，上帝所造之物是不可变的，所以天鹅都是白色的。
马尔萨斯的经济学背景（即进化论的形而上学背景）：“所有天鹅都是白色的”隐含的意义为天鹅由于物种繁衍的压力和随机变化共同作用，最终使得天鹅成为现在的样子。
2、形而上学背景影响了与理论相关的事实和理论研究中的目标和策略
事件：一块部分像天鹅，部分像鸭子的石头（化石）挖了出来。
在基督教背景下：
事实：这是一个又像天鹅，又像鸭子的怪物。
研究目标及策略：我们需要研究一下上帝为什么会创造出这样的怪物，上帝希望告诉我们什么，是否需要寻找更多这样的怪物。
在马尔萨斯的经济学背景下：
事实：这是一个又像天鹅，又像鸭子的物种。
研究目标及策略：这个物种可能是现在的鸭子和天鹅的共同祖先，我们需要研究这个已经灭绝了的物种和现有物种之间的关系。
于是，形而上学渗透理论，理论渗透事实。事实变得越来越面目全非了。但更让人纠结的是：形而上学背景的正确与否和理论的对错并不存在必然关系，正确的形而上学背景未必产生正确的理论，错误的形而上学背景也未必就导致错误的理论。
新柏拉图主义并非正确，但在这一形而上学背景下产生了哥白尼的日心说；17世纪的机械论自然哲学也是错误的，但这个错误的形而上学背景却产生了“正确”（与旧理论相比）的理论。
因此所谓的科学独立性根本不存在，即便科学家去到太空中开展研究，他大脑中所具有的各种政治、宗教、社会观念也都会对他的研究及理论产生影响，而这种影响更是潜移默化，无孔不入的，甚至可能连科学家本人也没有意识到这种影响的存在。而知道这一点，就是提醒我们必须从历史的、政治的、经济的角度去理解为什么当时的这个历史人物会采用这种形而上学背景，从而更好地理解科学及其发展历史。
四、神话3：科学进步
我们常常将新的理论替代旧的理论称为科学进步。例如亚里士多德的物理学体系被牛顿体系所替代，牛顿体系又被爱因斯坦体系超越。仿佛新的理论因为更科学，更合理，更符合“事实”，所以替代了旧的理论，从而形成了科学进步。
真相果真如此？历史告诉我们，所谓的进步并不是因为新的理论更有逻辑，更符合“事实”，而是事后人们使用了科学之外的价值标准进行判断的结果。即进步是因为理论被接受了，而非理论看起来更加正确。
让我们再回到地心说和日心说的争论中来。日心说比地心说进步还是退步呢？在两个学说并立的年代，日心说并不明显更加正确，因为按照一般理论被接受的四个标准而言，日心说并不占优。简洁性、准确性、与公认知识的符合性和能做出新颖的预测。
1、 简洁性。日心说并不比地心说简洁多少，保留了本轮、均轮的概念，复杂度相近；
2、 准确性：日心说和地心说都能解释行星逆行现象，都能预测天体运行的情况；
3、 与公认知识的符合性：日心说与那个时代的常识相违背，包括违背《圣经》，违背亚里士多德的物理学理论，无法解释为何并未出现万物飞离地球的情况。而地心说很好地契合了这些常识。（我们必须记住：每个时代有每个时代的常识）；
4、 能做出新颖的预测：日心说预言了恒星视差，但是却观察不到（在当时的科技水平下观测不到）。
因此，在日心说诞生后的半个多世纪里，并没有多少人接受这一理论，更遑论做出日心说更进步这一价值判断了。
但是更需要引起我们注意的是，上诉所说的“一般理论被接受的四个标准”其实也是我们现在所构建出来的标准。哥白尼在当时就提出以“宇宙和谐”作为标准来论述其理论的正确性。让我们假象下面这样一个问答的过程：
问：什么叫做进步？
答：正确的理论替代错误的理论就是进步。
问：那如何知道一个理论“正确”而另外一个“错误”？
答：与事实相符的理论就是正确的理论。（使用客观标准）
问：所谓“存粹”的事实已经不存在，形而上学渗透理论，理论渗透事实，每个理论都有各自的事实，而每个理论又都与各自的事实相符，那又如何知道哪个是正确的？
答：建立理论被接受的判断标准。（使用主观标准）
问：理论被接受的判断标准并不确定，就此问题科学家可以各自建立对各自有利的标准，这样的标准只会让争论变成口水仗。
所以，所谓科学进步的概念只不过是一个新的理论取得了统治地位之后，人们建构出来的一种说法。进步是因为理论被接受了，而非理论看起来更加正确。 因为对于怎样的理论才是“正确”，科学家们并无统一的标准。这一情景让我想起了苏轼的那首《题西林壁》：横看成岭侧成峰，远近高低各不同，不识庐山真面目，只缘身在此山中。“进步”不过是后人对过往科学发展史的一个充斥着后人价值判断的概括罢了。
自此，科学的三大神话全部崩塌了，这一崩塌都源自于“事实”不再“纯粹”。当“事实”的地基不再稳固，科学也就失去了那引以为傲的客观性。