2014.09.26 認知科學(二) Scientific Realism vs. Anti-relismˇ
"科學能給出真理嗎？"
科學實在論(scientific realism)
- 科學理論往往假定有人類感覺器官無法直接知覺的事物，例如病毒、引力等。藉此以說明或是推測人類感覺器官可以直接知覺到的經驗現象，例如出現在雲霧室(cloud chamber)中的軌跡、人類身上出現的紅色斑點、鬆手後朝地面烙下的粉筆等。
- 科學實在論的主張：科學的目標是揭露物質實在的真相。成功的科學理論中所假定的不可觀測的事物確實存在，並且科學理論對於這些事務之性質與作用機制的描述近乎為真。
- 科學反實在論主張：科學理論並非揭露物質背後之真相，僅用於預測我們所觀測的物理現象。
- 科學果真能接露隱於經驗現象背後的真相嗎？
- 伽利略被迫宣示放棄地動說時候，仍喃喃自語："可是他在動呀"
- 其不僅相信地球確實在轉動，也相信海水潮汐是地球自轉的結果；然而，潮汐無法用以證明地球自轉
- 愛因斯坦在廣義相對論之研究尚未完成前，曾寫信告知友人"無論研究是否成功，都不影響我對理論的信念"
- 愛因斯坦認為量子力學將被更完善的理論所取代，且後悔引進宇宙常數。然，實際上，量子力學至今尚未被取代，而宇宙常數也成為新穎的研究方向。
- 悲觀歸納論證(Pessimistic induction argument)
- 歸納：少數經驗、事實、案例，推測出整個系統的通則。
- 如看到10隻烏鴉都是黑色，而推論烏鴉是黑的
- 科學史：是科學理論的墳場，舉凡那些過去風光、極具影響力的知識架構均在此。由此可歸納出"當今的最好的科學理論，在未來也會走入歷史"。不僅無法相信現今的理論為真，反而可以合理推測現今所相向的東西為"假"
- 悲觀歸納支持反科學實在論立場之論證
- 定律：為一種規律性，使人們得以解釋並推測現象。定律是科學家的資產，協助其功成名就、解釋現象。
- 論證：在一些理由的前提假設下，支持(或反對)所欲達成的觀點。
- 證據：支持或反對特定論述的證據，即為哲學引用之論證。
note2： 論證依性質可分為歸納論證與演繹論證
演繹論證：屬於前提為真，則結果必然為真的論證。如(1) 所有人都會死，(2) 我是人|所以我會死(單線代表前提為真，結果必為真)。
歸納論證：如(1)看到烏鴉個體A，他是黑色的，(2)看到烏鴉個體B，他是黑色的，(3)看了很多烏鴉個體A~OO，他是黑色的||烏鴉是黑色的(雙線代表這些足以成為證據支持，但不包含前提必為真) ==> 歸納論證不夠理想，但也不失為一個可應用的論證 - 實驗無法判斷理論的真假嗎？ (實驗是否具有決斷理論之效力？)
- 宣稱：科學理論的命題，包含假說(hypothesis)在內，均可用經驗之方法決定是否接受之。如當科學家對個論或假說有所懷疑，認為該假說無法成立時，其只需按照下列方式執行即可驗證之：
- 首先，他設法根據假說去演繹、推導出得以訴諸經驗判斷(或稱為實驗)之結果。
- 其次，他執行實驗以觀察假說預測之結果是否為真。
- 若實驗結果不符假說之預期，則該假說便遭棄絕。
- 若上述的流程可被接受，則下一個問題是"實驗的方法可作假說之否決依據？"
- 當上述條件被接納時，表我們已接受"光憑該單獨的假說，便足以推導出可供實驗觀察測驗的結果"
- 然而，實際上並不存在單一理論假說就可推導出實驗可觀察測量之經驗結果。其仍諸多周邊、研究方法與器材之"輔助假說"，方能對該實驗結果有所詮釋。
- 由於可經驗之測量結果須由一群(主要假設包含諸多輔助假說)合併而來，因此，若實驗結果不符預期(假說)，亦無法找出單一影響之原因。
- 另外一種實驗方式來決斷理論的真假："關鍵實驗 or 決斷實驗"
- 既存二種假說彼此競爭(如光的粒子說與波動說)
- 粒子說：光子衝擊造成之結果
- 波動說：光為乙太震盪，不同震盪型態而有不同顏色(感官結果)
- 判斷理論之結果(如粒子說倒出的結果與波動說相左，十分理想，因可藉由結果判斷哪一個理論為真，此稱"判決")
- 粒子說預測：光從空氣中進入水中，其速率將變快
- 波動說預測：光從空氣中進入水中，其在水中之行徑速率將變慢
- 實驗結果發現，光進入水中之速度變慢，則"波動說"被接受
- 判決實驗的效力？
- 群體驗證：帶有諸多輔助假說，無法驗證哪個環節出錯。
- 第三可能：比二假說不能同時為真，但無法排除其同時為假的狀況。此稱為contrary(矛盾)，而非對立(contradictory)
- 解決之道？
- 找出所有的可能性：驗證所有可能的假說，直到沒有其它可能性後，方可驗證之
- 然而，窮盡一生無法證明所有假說均已提出，故實務上無法達成
- 承上可知，實驗無法協助我們驗證假說[反科學實在論的論證]
- 實驗之意義？ 科學實在論的價值？
note：論證之應用，可分為破壞性與建設性二種：破壞性 與 建設性
(1)破換性：攻擊一個論證之前提，造成論證結果垮台。
(2)建設性：使用一群前提假設建構另外一群論種，而支持或反對另一論證。如反科學實在論則以科學史之經驗，建構反對科學實在論之理論。 - 上述對於實驗結果與假設檢定之關係，由法國哲學家P. Duhem所提出。換言之，光憑經驗事實來確認假說真偽，均無法確認之。
- 或許，單就實驗來做為科學接露真相之方法，有點過於高尚而難以達成。
成功的科學理論
- 科學理論具有精神的預測力
- 如Poisson Spot
- 1818年，法蘭西科學院位勉勵光的繞射現象之研究，將論文競賽主題訂為"以精確實驗來測定光的繞射效應，或是以數學推倒出光的繞射現象"
- 考核論文的評審委員均為當時赫赫有名的大人物，其中包含支持光之粒子說的P.S. Laplace, J.Biot & S.D. Possion
- 當時不知名的學者A.J. Fresnel假設光是乙太的橫波震盪(波的行進方向與介質帳盪垂直)，圓滿的推倒出光的偏振現象，以及通過圓板形狀之後在螢幕上所出現的繞射條文
- Possion是粒子說的支持者，其企圖使用數學歸謬法(欲證明其為假，先假設其為真並且進行推導而得出一個矛盾之結果，經驗證過程均無問題的狀況下，藉此間接證明假設為假)駁斥Fresnel之推導，而引導出圓盤繞射之令人難以置信之結果(光照射一不透光圓盤，其在後方屏幕所投射之結果出現諸多光點之陰影，並且其中心存在一光點，亮度等同無遮蔽物)
- Arago卻以實驗證明此點存在，支持Fresnel之預測，而使其獲得本次論文之獎項(此點命名為Poisson Spot)
- 又如愛因斯坦的廣義相對論
- 1919年5月29日，在南半球發生日蝕。A,Eddington率眾，分為二組進行星光觀察，結果證實廣義相對論之預測
- 星光通過太陽重力場時，會受到重力引響造成光線偏折，而愛因斯坦推論其偏折角度為1.75。此結果為上述研究所支持。
- 無奇蹟論證(Non-miracle argument)：
- 科學理論在說明經驗現象上是如此的成功，甚至能夠準確預測不太可能出現的驚人事實
- 要是科學理論為假，那麼他們的成功便是出於巧合或者奇蹟
- 然而，將科學理論的成功歸因於奇蹟，並沒有說明理論何以成功
- 相較之下，理論近似為真則是理論之所以成功的極佳解釋
- 有鑑於此，成功的科學理論為真
note："在成功的科學理論之下，其所定義之名詞確有其物。且在成功的科學領域之下，其所定義的名詞近似為真" - 無奇蹟論證之表述：
- 科學事業的成功無法用巧合解釋
- 對此成功之唯一解釋，說明科學理論為真(或者近似為真)
- 因此，我們應該成為科學實在論者
- 對無奇蹟論證之質疑
- 近似為真不能說明科學理論為何成功
- 近似為真，指的是理論的主要語詞(central terms)所指涉的理論事務(theoretical entities)確實存在；並且理論對於理論事務的種種描述大多為真
- 成功的理論未必都是盡速為真(回顧科學史，可見諸多的成功理論的案例，其主要語詞所指涉的理論事物並不存在，如燃素說、熱質理論等等)
- 燃素說：物質燃燒是釋放燃素之過程，當燃素釋盡即無法點燃
- 近似為真的理論未必成功(因真的理論會取得經驗上的成功；我們無法推論近似為真的理論可以得到相同的成功經驗，因即便是近似為真的理論，也可能由於其中的小錯誤，而造成推論上的錯誤
- 回顧歷史，在諸多成功的理論中，近似為真的理論微乎其微。可見二者的關係並不緊密
- Laudan結論：近似為真之理論不能說明何以科學經驗之成功
- 即便近似為真可說明科學理論的成功，其說明既非唯一，也非最佳的證明
- 對於理論成功的達爾文式的說明，優於近似為真的說明(解釋非唯一也非最佳)
- 達爾文式的說明：物種如無法對抗天敵則無法存活，故僅有得以對付天敵之物種方能存活。目前之科學理論均非奇蹟，因所有理論均在高競爭的環境中，而留下的論均成功。[何以理論成功？ 不成功的均被淘汰爾]
- 總之，科學理論的競爭激烈。保留下來的理論均為成功，而無需使用近似為真來解釋
- 即使近似為真是科學理論之成功的最佳且唯一的說明，這也並不代表我們可以接受科學論證之成功
- 從說明的最佳，推論說明為真，此預設最佳說明推論(Inference to the Explanation)是可靠的
- 最佳說明推論：針對一群現象，可能存有多種解釋。如找到一個假說可充分解釋其現象(具有高度解釋力)，則我們相信此假說為真。[是否接受解釋力是判斷理論是否為真的一種指標，稱為IBE]
- 然而，IBE並不可靠(反實在論者質疑IBE之可靠性)
- 科學實證論者試圖說服非科學問實證者時，常引用無奇蹟論證作為支持，然而無奇蹟論證包含了IBE的假設，此IBE為非科學實證論者無法接受之方法。因此，科學實證論者的作法稱為丐題(begging the question)
- 無奇蹟論證之應對？ 以及解決之道？
反實在論者之"不足決定論"(理論為真不足以被經驗證據所決定)
- 給定任何一組證據，必可找到二個理論可同時被這些證據所支持。因此，證據不足以支持理論為真
- 假設一群生物活在二度空間的半球面上，且任何個體均無法離開
- 此生物欲了解自己的生活空間，而使用剛性量尺測量其表面上的距離，也使用三角測量得知三角形之內角大於180度
- 因此，他們認為自己所居住的地方為球面而非平面
- 然而其中一個反對意見，相信他們所居住的地方是"平面"
- 其認為世界存有一種力作用在剛性量尺上，靠近世界中心時尺會最短、遠離世界中的尺則較長
- 此時，這二個說法依循現有的所有證據，該生物族群無法辨別何者為真
van Fraassen's 的建構經驗論(constructive empiricism)
- 科學實在論：科學之目標應給予世界字面上為真的描述，以描繪世界真實的圖像(如墊子對應電子理論)。
- 建構經驗論：科學應找到經驗上適切的描述，而此論述是否為真不在考慮之列。(只須找到可以良好預測的理論，而不論這個理論是真是假)
- 科學家也不用討論理論是否為真，而其是否能適切描述之真實現象
- 對科學家而言，超出經驗適切描述而相信其為乃多此一舉。
- 科學家無須深信自己的理論為真(僅須確保在過去、現在、未來之經驗法則描述適切)
- 所有能支持理論為真，或者理論為假的證據，都可以支持理論是現實導向的判讀(以是否貼近觀察現實而定)
- 科學實驗之最低限度，乃與觀察經驗相符與否之證據。超過此層級的相信，實乃多餘
- 一個理論為真，則其經驗上適切；經驗上適切的理論，未必是真的
- 經驗上適切的可能性必高於理論為真的可能性
- 建構經驗論者[屬於反實在論者]，似比科學實在論更為貼近適用
Nancy Cartwright's entity realism (How the laws of physics lie)
- 多數的基本定律應用來解釋現象
- 定律為真，必須排除、控制其它因素，而有前提假設
- 然真實世界的現象複雜，不可能排除其它因素。因此，使用物理定律解釋時其定律必為假
note：合力與分力僅以一個為真，如假定二者均為真，則將受到二倍力量作用。
note2：分力並非合力的部分，合力的部分為相同方向且小於合力述職的力。 - 整理：
- 物理學有很多基本定律
- 基本定律用來解釋經驗現象
- 解釋現象的時候，基本定律不包含前提假設
- 不包含前提假設的定律為假(即使使用假的定律解釋)
- 故，為真與解釋之功能僅能選擇一個
- 大多數的物理學家使用定律來解釋(因此書名由此而來)
- 半實在論
- 不必相信科學理論為真
- 科學理論中僅有entity可藉由實驗驗證之
- 得以操弄並且發生影響力的eneity，可相信之
- 單純為數學、方程式推導的可不相信
- 另一半實在論
- 可寫成數學方程式者為真，可相信之
- entity則不可相信
問題討論：(擇一即可)
- 你是科學實在論者嗎？ 你可以提出甚麼論證支持你的立場(不可與課堂重複)？ 你如何反駁對手的論證？
- 以你研究的學科為例，有哪些理論？ 有哪些theoretical entities？ 你有甚麼理由相信你所研究之學科中的theoretical entities為真？
note：現實客觀可觀察的東西，容易以觀察判斷真假。然而，科學理論中的那些無法直接觀察的名詞(theoretical entities)，方為上述論證所爭議之處。
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