超越波普尔：科学方法的三种机制

卡尔·波普尔的著作《科学发现的逻辑》在科学哲学领域具有划时代的意义。这本书与逻辑实证主义有着紧密的联系，但同时也对其进行了批判。波普尔的思想根植于洛克的经验主义传统，强调通过清晰表述和严格检验来推动知识的积累。

波普尔将自己的理论称为批判理性主义。

他反对归纳法的合理性，即从特殊到一般的推理过程。

波普尔认为，无论我们观察到多少白天鹅，都不能断言所有天鹅都是白色的，这与休谟对归纳推理的质疑相呼应。此外，波普尔还反对从特殊事件的观察直接推导出理论性假设的做法，例如从观察到的力和加速度的关系，直接得出力等于质量乘以加速度的公式。

波普尔的这些观点，挑战了传统的科学方法论，为科学哲学的发展提供了新的视角。

由于波普尔对科学与伪科学的划界标准做了大量而细致的解释，有人认为他是一个“科学至上论”或“唯科学主义”的鼓吹者。这是一种非常普遍的误解。

波普尔认为，科学与非科学的区别在于其能否经受经验的检验，即是否具有可证伪性。然而，他坚决反对将此作为区分“有意义”与“无意义”的标准。在这一点上，波普尔与逻辑实证主义者存在明显的分歧。逻辑实证主义者主张，唯有逻辑命题和可经检验的科学命题才具有“意义”。波普尔则认为，科学与非科学的界限，并非“意义”的界限。

波普尔提倡，宗教、神话和形而上学等命题，虽然不属于科学范畴，但它们本身具有独特的意义和价值。这些命题有时甚至能成为科学猜想的起点。他甚至认为，一些被他称为“伪科学”的理论，如弗洛伊德心理学，尽管不具备可证伪性，无法通过经验检验，但它们可能蕴含深刻的洞察力，其观点有可能是正确的。

在波普尔的观点中，“科学”并非“有意义”或“有价值”的代名词，更不是“正确”或“真理”的同义词。科学知识并非人类唯一的智性追求。波普尔强调，科学理论本质上是暂时的、尚未被证伪的假设，这否定了将科学等同于真理的观念。因此，与普遍的误解相反，波普尔实际上是科学至上论和唯科学主义的坚定批判者。

美国国家工程院院士文卡特希·那拉亚那穆提（Venkatesh Narayanamurti）和桑迪亚国家实验室高级科学家杰夫里·颐年·曹（Jeffrey Y. Tsao）在《科技革命的本源：如何培育卓越创新与研究》中指出，科学方法不仅仅是假设验证，而是对现有事实的挖掘、阐释与概括。科学方法有以下三个机制：

“事实 - 发现”机制

“事实 - 发现”：利用技术或其前身——人类感官，来引出现象进行观察。这包括假设验证：有目的地寻找理论预测的现象。

如果找到了这些现象，则该理论更为可信；如果未找到，则该理论不太可信。但它也包括以开放的方式寻找现象，希望能发现意想不到的现象。为此，通常人们会提议将某一项技术置于一种之前未曾接触过的环境或条件中。环境越“不同”或“极端”（高压、低温、高能），发现新现象的可能性就越大。

然而，虽然可以创造条件以便更有可能看到意想不到的现象，但这些意想不到的现象是无法提前计划的。因此在大多数研究提案要求有计划表和里程碑的情况下，将意想不到的“事实 - 发现”作为研究提案的主要内容是相当困难的。

“解释 - 发现”机制

“解释- 发现”机制是对现有事实的解释。与“事实 - 发现”和尤其是假设验证相比，“解释 - 发现”常常被低估、得不到足够支持。科学研究提案通常必须是观察性的，或者提议从观察中发现新的事实，或者包含一个假设并通过观察进行验证。如果提案只包含想要解释现有观察结果，该建议方案很可能不会获得资助，因为如何找到解释存在着巨大的不确定性。正如理查德·费曼所阐述：

当你思考一些你不理解的东西时，你会产生一种可怕的不舒服的感觉，称为“困惑”。这是非常困难和不愉快的。所以大多数时候，你实际上对这种困惑感到很不高兴。你无法克服这个问题。那么，这种困惑是因为我们都是一些愚蠢的猿猴，试图搞清楚如何把两根棍子绑在一起去够到香蕉，但总是做不到吗？我一直都有一种感觉，感觉自己就像是一只试图把两根棍子绑在一起的猿猴。所以我总是感到很愚蠢。不过偶尔，这两根棍子能够绑在一起，我终于够到香蕉了。

然而，由于“解释 - 发现”非常重要，科学家们无论如何都会做这项工作，即使没有正式的资助。正如赫伯特·西蒙所阐述的：

多年来，科学哲学一直将核心关注点放在如何测试和验证科学理论是否正确以及如何在相互竞争的多个理论中做出选择。而如何首先发现理论却常常被严重忽视，有时甚至被否认属于科学哲学范畴。……在我看来，这种对验证而非发现的强调似乎是对科学实践中的真正重点的扭曲。……科学史和科学哲学过度着迷于不同理论之间竞争的戏剧性：光的波动理论与粒子理论、经典力学与相对论、燃素与氧气，等等。这种理论竞争只是偶尔发生。更常见的情况是，科学家们观察到一系列现象，但没有任何理论能够哪怕是以最低限度的可接受方式来解释它们。在这种更典型的情况下，科学任务不是验证或证伪理论，或在不同理论之间进行选择，而是发现可能有助于解释事实的新理论。

在当代物理学中，突出的例子包括分数量子霍尔效应、液氦-3的超流性以及非传统高温超导——所有这些观察都早于它们的解释。

概括泛化

将原本用于解释一组事实的理论进行推广，以预测在它最初打算解释之外的新的可能事实。如果这些预测的可能事实是已经被观察到的，那么该理论立刻获得更多可信度。如果尚未被观察到，就会形成一个假设——一个潜在的科学事实，如果能够观察到，将会给该理论更高的可信度。

例如，星光经过太阳附近时会因重力而发生特定角度偏转这一潜在科学事实是一个假设，后来亚瑟·爱丁顿在 1919 年证明了它的正确性，从而为爱因斯坦的广义相对论赋予了可信度。

然而，尽管许多假设在被发现后看起来似乎很简单，但是要找到它们并非易事。就像所有的概括泛化一样，新问题的发现是很难提前预测和计划的，因此发现新假设的工作也是很难通过计划性的项目来支持的。

所有这些并不是要反对假设验证的重要性。假设验证对于科学方法的重要性是显而易见的。有两个经典格言显示了科学方法与其他获取知识方法之间的差异。培根格言“不要相信言语”是世界上最古老的独立科学院伦敦皇家学会（Royal Society of London）的座右铭。波普尔格言断言，一种理论是否有能力通过假设验证被证伪是判断该理论是否科学的唯一真正检验。如果没有假设验证，我们就只有迷信和“货物崇拜科学”。但假设验证很重要并不意味着它是全方位地重要，也不意味着它全面定义了科学方法。科学方法包括上面讨论的三种机制，而不仅仅是代表假设验证的“事实 - 发现”机制。