什么是科学？兼谈非科学／伪科学和反科学(上)

　　近期因为屠呦呦获得诺贝尔医学奖的事情，网上再度出现关于中医的口水战。俺发现很多参与口水战的人，没有搞清楚“科学的定义”。还有一些网友，虽然知道“可证伪性”，但是对“何为科学”的理解，依然存在偏差。

　　所以，借着诺贝尔奖的机会，今天发一篇博文聊聊这个话题。

★写在前面的话

★预备知识（这节很重要哦）

　　首先要介绍预备知识。只有当你清楚这些预备知识，后续的内容才能看懂。

　　如果你已经知道这些，请直接略过本章节；反之，如果你不了解这些，请仔细看完本章节。

◇普遍概念、个别概念

　　关于这两个词汇，完备且严密的定义，会比较冗长枯燥。所以俺通过“举例子”的方式，来通俗地说明这两个词汇。

　　比如说：“国家”属于“普遍概念”；“中国”属于“个别概念”。

　　比如说：“独裁者”属于“普遍概念”；“毛泽东”属于“个别概念”。

　　上面的例子好理解，再来说一个稍微容易混淆的。

　　思考一下“这一届政治局的成员”属于哪种？——是“个别概念”。

　　俺个人是这样理解这两种概念的区别：“普遍概念”是无法逐一枚举其包含的实体；而“个别概念”要么是单一实体，要么其包含的实体是可以逐一枚举的。

　　有人可能会反驳说：可以逐一列举出历史上的“独裁者”，为啥还把“独裁者”当成“普遍概念”。

　　因为“独裁者”一词，既可以用来表示过去和现在的独裁者，也可以表示未来的独裁者。而未来的独裁者尚未出现，你不可能进行逐一枚举。

◇全称陈述、单称陈述、存在陈述

　　这三个概念，还有另一种说法叫做：全称命题、单称命题、存在命题。

　　同样用“举例子”的方式，来辅助大伙儿理解。

全称陈述——所有人（任何人）的身高都小于3米

单称陈述——姚明和郭敬明的身高都小于3米

存在陈述——至少存在一个人，其身高小于3米

　　请注意，“全称陈述”对应的主体（主语）就是前面提及的“普遍概念”；“单称陈述”对应的主体就是前面提及的“个别概念”。

　　为了巩固你对“普遍概念”的印象，再来做一个练习：

“这一届政治局的成员，身高都小于3米”——这句话是哪一种陈述？

如果你【误以为】这句话是“全称陈述”，请你回过头重新复习前一个小节（普遍概念 VS 个别概念）。

◇客观陈述、主观陈述

　　“客观/主观”这两个概念是哲学领域的常见词汇，而且对这俩的定义，可说是五花八门。

　　由于本文聊的是“科学哲学”，所以这里只给出波普尔用于科学哲学的定义（这个定义是比较简洁，而且【不】牵扯到“形而上学”）。

　　波普尔说：陈述句（命题）的客观性在于——它们能通过不同的主体间进行相互检验。（出处：《科学发现的逻辑》第1章）

　　因此，无法做到上述这点的，就是主观的陈述。

◇经验、理性

　　（本文所说的“经验”是“经验主义”相关的；本文所说的“理性”是“理性主义”相关的。【不要】用日常的含义来理解）

　　哲学有一个很重要的领域叫做“认识论”（有时也称为“知识论”）。“经验主义”和“理性主义”是该领域的两大流派。

　　“经验主义”所说的“经验”，通俗地说就是：用人的感官通过外界进行认识。“理性主义”所说的“理性”是跟前面的“经验”相对的——也就是说，不依赖于人的感官，单靠自我思考而进行认识。

　　举例：

　　对“数论”的研究，属于“纯理性”的范畴——不需要依赖外部客观世界，也可以思考数论的问题。

　　相对的，物理学和化学的研究，需要依赖“经验”——需要通过做实验，研究外部客观世界，从而进行认识。

◇可验证性、可重复性、可操作性

　　“可验证性”指的是某个命题可以通过【经验】的方式进行检验。（何为“经验”，参见前一个小节）

　　为了便于大伙儿理解，俺来举一个“不可验证”的例子——隐身精灵。

　　假设某人声称地球上存在某种“隐身精灵”。这种精灵非常牛逼，你用任何技术手段都无法探知其存在。

　　那么，这种所谓的“不可知的精灵”，就是不可验证的。（下面俺会聊到—不可验证的命题，在科学上是没有意义的）

　　“可重复性”指的是，对某个命题的验证，必须是“对多人可重复的”。

　　说个反面教材：

　　去年（2014）科学界出了一个重大丑闻（STAP细胞），关注科技动态的同学应该都听说了。日本理化所的研究员小保方晴子号称搞定了“人工多能干细胞”（轰动了干细胞研究领域）。但是她论文中的实验方法，无法被任何一个生物学同行重现。后来日本理化所进行内部调查，认定她的论文造假。之后小保方的指导教授笹井芳树上吊自杀。

　　在上述案例中，小保方的学术成果被质疑，关键原因在于：其他同行无法复现其实验结果——在科研领域中，这是非常致命的。

　　“可操作性”指的是对命题的验证要能够通过切实可行的、有限的技术步骤来完成。

　　举例：

　　如何判断某个软件是否具有智能？

　　普通人可能会说：只需要让这个软件跟人比一下智力，看它是否跟人一样聪明。

　　但是，上述这种说法，【不具备】可操作性——首先，“聪明程度”是很难量化的；其次，如何进行“比智力”，也很难化解为可操作的步骤。

　　再来看计算机领域的绝对大牛图灵，他就给出了一个【可操作的】判定过程——叫做“图灵测试”（具体介绍参见“维基词条”）

　　“图灵测试”的优点就在于其“可操作性”。

◇证伪、证实

　　通过检验，判定某个命题为“真”，称之为“证实”；反之，判定该命题为假，称之为“证伪”。

◇演绎法、归纳法

　　关于这两个词汇，完备且严密的定义，会比较冗长枯燥。所以俺通过“举例子”的方式，来通俗地说明这两个词汇。

　　“演绎法”在某些学术文章中也被称为“分析的”。通俗的说法是“推理”。下面是一个演绎推理的三段论：

　　大前提：人都是会死的。

　　小前提：哲学家都是人。

　　结论：哲学家都是会死的。

　　“归纳法”在某些学术文章中也被称为“综合的”。通俗的说法是“总结”。下面是举例：

　　因为每天都看到太阳从东边升起，于是就总结出（归纳出）：太阳永远都会从东边升起。

　　古代的欧洲人只看到过白天鹅，于是就总结出（归纳出）：天鹅全都是白色的。

　　“演绎法”和“归纳法”具有本质上的差异。

　　“演绎法”是严密的——如果“大前提和小前提”都成立，则结论【必定】成立。

　　反之，“归纳法”是【不严密】的——因为归纳法企图通过“有限次”观测来得到一个普适的结论。

　　用逻辑学的术语：“归纳法”企图通过 N 次“单称陈述”，推导出一个“全称陈述”。这必定是不严密的（始终存在例外的可能性）

★啥是“科学哲学”？

　　“科学哲学”顾名思义，是哲学的一个分支，用来研究“科学”。

　　它研究的内容包括：科学的定义（划界问题）、科学研究的方法论、科学知识的结构、科学的目的性......

★“划界问题”及其流派

　　关于“科学的定义”也称为“划界问题”。意识是说：划一条边界，把“科学”与“非科学”区分开。

　　（请注意，此处说的是“非科学”，而不是“伪科学”。“非科学”是“伪科学”的超集。关于这两个概念，后面还会聊到）

　　为了解决“划界问题”，历史上出现多个不同的流派。下面大概描述一下：

　　逻辑实证主义 / 逻辑经验主义

　　这玩意儿洋文叫做“logical positivism”或“logical empiricism”。

　　这个流派统治了“科学哲学”很长时间。其代表人物包括“马赫、维也纳学派”等。

　　关于该流派，简而言之就是：以【可证实性】作为划界标准。

　　（实际上该流派的理论有一大砣。比如对“分析命题”和“综合命题”的区别对待......诸如此类的。因为该流派不是本文的重点，所以俺就一笔带过。）

　　证伪主义 / 批判理性主义

　　这玩意儿洋文叫做“falsificationism”或“critical rationalism”。

　　（为了避免歧义，本文后续部分一律采用“证伪主义”一词）

　　该流派由大名鼎鼎的卡尔·波普尔开创。关于这位大牛，俺在之前的博文有多次提及（当时主要是聊：他对马克思理论体系的批判）。

　　关于该流派，本文后续会详述。这里先大致说一下——其核心观念是：以【可证伪性】作为划界标准。

　　（请注意，该理论同样有一大砣，“可证伪性”只是最关键的要素，而【不是】唯一要素）

　　波普尔不但用“证伪主义”创立了一个新的划界理论，而且他也指出了“逻辑实证主义”的致命缺陷。从那之后，“逻辑实证主义”的理论体系逐渐地破产。如今提及“逻辑实证主义”，大都是拿来当反面教材进行批判。

　　“逻辑实证主义”的根本缺陷是啥捏？这个问题如果详述的话，又是一篇长博文。因为本文已经很长了。为了照顾某些阅读障碍的读者，这里俺长话短说。

　　假设某理论包含如下命题——天鹅都是白色的（这是一个全称命题）。

　　“逻辑实证主义”强调的是“证实”，它可以对这个命题做许多许多次的验证（观察许多许多的天鹅），发现果然都是白色的。但是无论你观察的次数有多么大，你都无法 100% 担保这个命题为真。因为你不可能穷举所有的天鹅。哪怕你把当今世上所有活着的天鹅都检验一遍，也不够。因为出生在未来的天鹅，你无法检验。

　　这就是“逻辑实证主义”的根本性缺陷——永远无法证实“全称命题”。

　　波普尔之后的划界理论

　　波普尔之后，又有若干哲学家提出其它的划界理论。简要列举其中几个：

　　托马斯·库恩提出了基于“释疑”的划界标准。

　　夏佩尔提出了基于“合理性”的划界标准。

　　萨伽德提出了“多元划界标准”，包括了“思维方式、经验验证、理论简单性、进步性”等判定标准。

　　这些人里面，以库恩的影响力最大，其代表作是《科学革命的结构》。他与波普尔生活的年代大致重叠，两人都批评对方的划界标准有缺陷。

　　对“划界问题”的消解

　　在波普尔之后，还有一批哲学家改换思路来解决划界问题——他们没有提出新的划界理论，而是致力于论证“划界问题”无意义（或者论证它是一个“伪问题”）。

　　这里面的代表人物包括“威拉德·蒯因、费亚阿本德、劳丹”等人。

★为啥只讲波普尔的“证伪主义”？

◇举例1——理论物理大牛对波普尔的认可

　　波普尔开创了“证伪主义”之后，不但在哲学界造成轰动，甚至在理论物理领域也造成很大反响。

　　要知道，理论物理学界的风气，通常是看不起其它学科的，尤其看不起哲学家。下面插几段理论物理学家的八卦。

　　那个聪明绝顶的费曼（Feynman，创立路径积分与费曼图）有次给朋友写信，其中提到：最近一切都好，就是我儿子让我担心——他居然想当个他妈的哲学家。

　　看过美剧《生活大爆炸》的同学，还可以回顾一下男主角谢耳朵（Sheldon Cooper）的形象。据说谢耳朵的原型是长期执教加州理工的盖尔曼（Murray Gell-Mann，创立夸克理论）。这个盖尔曼，不但鄙视哲学，而且鄙视其它自然科学以及实验物理学。

　　甚至连口碑极好的玻尔（Bohr，哥本哈根学派的精神领袖）也曾经发过一句牢骚：我发现了，哲学家们都是在胡扯！。

　　因为这种传统，你很难找到某个哲学家，能被同时代的多个理论物理大牛认可。而波普尔恰恰做到了这一点。

　　有一年，波普尔到美国普林斯顿大学演讲，包括“爱因斯坦、玻尔、薛定谔”在内的多位理论物理学家，亲自到场听他讲演。（请注意：俺列的这3位，都是大师级的；而且他们不是光去捧场的，是真的去听讲的）。

　　理论物理学家邦迪（Hermann Bondi，创立稳态理论）甚至说过这么一段话：科学中，方法是最重要的；而科学方法中，波普尔的科学方法是最重要的。

◇举例2——当前的心理学权威教材依然使用“证伪主义”

　　俺的网盘上曾经分享过一本《对伪心理学说不》（洋文名： How to Think Straight about Psychology）。

　　作者基思·斯坦诺维奇是权威的心理学家，发了200多篇论文，而且论文引用率很高。此书被全球几百所高校（包括一流高校）用作教材。

　　而这本书中，用大量的篇幅讲述“证伪主义”。

　　科学理论中的命题/陈述，必须是“【客观】陈述”。

　　（对“客观”一词，采用波普尔的定义，详见前面的“预备知识”章节）

　　如果你仔细阅读某些宗教理论，其命题/陈述不满足这条标准。

◇理论中的命题必须是【全称陈述】

　　科学理论中的命题/陈述，必须是“【全称】陈述”。

　　因为“全称陈述”才有价值，“单称陈述”和“存在陈述”，几乎没有价值。

　　（数学理论中虽然会有“存在陈述”，但这些“存在陈述”都是基于“纯理性”来验证的。等到下一个小节说到“可验证性”，俺就会提到科学理论是基于“经验”来验证的——这是科学理论与数学理论的主要差异之一）。

　　下面以牛顿第二定律举例（俺博客的读者至少都上过中学吧，应该知道这玩意儿）

任何物体都符合 F=ma（这是全称陈述）

编程随想这个人符合 F=ma（这是单称陈述）

至少存在一个物体符合 F=ma（这是存在陈述）

　　很显然，第一句话最有价值。因为该陈述指明的是【任何物体】，不管这个物体是大是小、是天然还是人造、是固态还是液态还是气态......总之都符合 F=ma

　　因此，牛顿定律可以被广泛运用到多个不同领域（比如“机械工程、空气动力学”等）。

　　反之，后面两个命题，就没啥价值——包含的信息量（知识量）太少。

◇基于【演绎法】建立理论体系

　　“科学理论”必须是基于“演绎法”来建立整个理论体系的。

　　说得更具体一点：

　　要建立科学理论，首先提出若干前提，这些前提是不言自明的（有点类似数学公理）。然后基于这些前提，进行演绎推理。得出各种各样的推论。

　　举例：

　　爱因斯坦建立“狭义相对论”主要是基于两个原理：“狭义相对性原理”和“光速不变原理”。然后由这俩推导出理论的其它内容（比如“尺缩效应”和“钟慢效应”）

◇科学理论中的命题必须是【可验证】的

　　关于“可验证”，俺强调几点：

1. 此处所说的验证，必须是“可重复”验证。

2. 此处所说的验证，是基于“经验”的验证，而【不是】基于“理性”的验证。（关于“经验、理性”二词，不要望文生义，请仔细看“预备知识”）

◇科学理论中的命题必须是【可证伪】的

　　前面已经说了——“不可验证”的理论，不能算科学理论。下面来讨论“不可证伪”。

　　“不可证伪”包括如下几种：

1. 因为“不可验证”，所以无法证伪

（关于这种，参见前一个小节）

2. 恒真命题、重言命题、套套逻辑

为了通俗化，俺举几个例子，都是【永远为真】的命题：

菱形有4条边（基于“定义”的恒真句）

直角三角形的三条边，要么是直角边，要么是斜边（基于“定义及枚举”的恒真句）

任何人的身高，要么比我高，要么不比我高（基于“排中律”的恒真句）

3. 存在命题/存在陈述

前面的“预备知识”中已经介绍了何为“存在命题”。

“存在命题”是不可能证伪的。

◇命题的【可证伪程度】越高，则理论越好

　　聊完“可证伪性”，再来聊聊“可证伪”的程度。

　　先看如下两个命题：

命题1：所有三角形的内角和必定等于180度

命题2：所有三角形的内角和必定大于90度

　　假设有人找到一个三角形，其内角和是150度——那么就可以推翻第1个命题，但却无法推翻第2个命题。

　　因此，咱们就说：这两个命题中，第1个命题更容易被推翻。用行话就是：第1个命题可证伪的程度更高。

　　如果你稍微聪明一些，自然就明白：某理论可证伪的程度越高，说明该理论给出的预测越丰富和详细；因此，该理论包含的信息量（知识量）也就越大。用通俗的话来说就是：越容易被推翻的命题，知识量越大。

　　所以，那些看起来好像很容易被推翻，但是又迟迟没有被推翻的理论，那才是真正的牛B理论。（广义相对论和量子力学，就属于此类）

◇只允许某种类型的【特设性修正】

　　早在波普尔写《科学发现的逻辑》的时候，他就料到有些人会采用“特设性修正”来规避理论的反例，因此也就可以让理论逃避“被证伪的命运”。

　　上述这句话比较抽象，俺第 N 次举例：

比如俺给出一个全称陈述：“所有的人，身高都小于3米”

假如有一天，利用基因工程让某人的身高突破3米，那么俺上述那个命题，就被证伪了（找到反例了）。

为了补救上述命题，俺可以给命题加上一个定语，变成如下：

“所有未经过基因改造的人，身高都小于3米”

　　在上述这个例子中，俺玩的把戏，波普尔称之为“利用特设性修正逃避证伪”。

　　为了防范这种下三滥钻空子的行为，波普尔在他的“证伪主义”理论中加了一个约束条件，大意如下：

对理论进行“特设性修正”应该要【提高】理论的“可证伪程度”。只有这样，才算是科学理论；否则的话，就不是科学理论。

　　前面说了：“可证伪程度”越高，则理论的价值越高。正派的科学家，应该不断完善理论，于是理论的“可证伪程度”会上升（也就是越来越容易被推翻）；而如果通过“特设性修正”让理论的“可证伪程度”越来越低，那就相当于耍无赖了，同时理论也变得越来越没价值。

◇上述每一个要求，单独只构成“必要条件”

　　本来写到这里，这个章节就结束了——把上述这些条件汇总起来，就是判定“科学理论”的【充分条件】。

　　但是考虑到很多人犯了一些低级错误，俺再多费点口水。

　　本章节提到了很多判定“科学理论”的依据/标准。这里面的每一个标准，【单独】都只构成【必要条件】，而不是【充分条件】。

　　再来举例：

　　比如很多占星术的理论，也具有可检验性和可证伪性。然后那帮占星术的粉丝就跳出来说，这玩意儿也是科学。他们的谬误在于——错把“必要条件”当成“充分条件”。实际上大部分占星术理论（甚至有可能是全部的占星术理论），都缺乏“演绎体系”——也就是说，他们不是基于演绎法建立起来的。

　　具备上述某个单一标准的理论，【不一定是】科学。但是不具备的，就【一定不是】科学。

★“证伪主义”的积极作用

　　俺觉得大致有如下几条：

1. 破除了“科学理论是绝对真理”的观念

2. 强调了基于经验证伪的重要性（“证伪”比“证实”更重要）

3. 由于鼓励了对科学理论的证伪，促进科学理论更快更好地发展

4. 提供了一种指导思想来建立科学理论（比如前面提及的：越容易“被证伪/被推翻”的理论，越有价值）