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Ian Hacking 論科學實在論 (Scientific Realism)

2015/2/23 — 13:54

via cnstrctvsm

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最近在讀 Ian Hacking 的 Representing and Intervening 。這本書的內容非常豐富有趣而且深入淺出,其中作者將科學實在論細分為不同範疇的方式,更是值得向大家分享,讓沒有科學背景知識卻有興趣的人,也可以窺見一下科學哲學到底在探討什麼。

科學理論與理論存有物 (theoretical entity) 

在我們的常識裡,日常生活之中我們接觸到、談及的東西,我們都會承認它們存在,譬如筆、手指、書、火山等等。它們的存在是那麼顯然的,我們幾乎不會懷疑它們是否真實存在、不會懷疑它們是否只是腦裡虛構的物件。為什麼?這很大原因取決於我們可以直接觀察到(可以直接看到、摸到)它們。

但在科學理論裡,有很多科學家提及的東西,譬如基因、電子、力場、光子等等,我們都不可以直接觀察到它們。那麼,我們如何肯定它們真正存在?有人可能會說:我們還是可以觀察到它們,譬如電荷,我們可以從安培計裡看到有多少電荷在流動。但請想清楚,當你在實驗室裡用過安培計測試電流,透過安培計報告那裡有多少電流通過時,你並不是真正見到有電荷在流動,你只是見到安培計裡的數值,然後才報告出「那裡有多少電流通過」的說法。

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而事實上,當代科學理論提到的很多東西都是不可直接觀察,雖然科學家的報告裡好像提到它們是可直接觀察似的,譬如「兩個粒子現在正碰撞」、「不同的基因在重新組合中」……等。但只要你想深一層,這些報告似乎是有誤導的,科學家不可能真的觀察到兩個粒子在碰撞,他們只是透過各類儀器、數據,間接地推測這些東西(譬如粒子)如何活動。

在此,讓我們把這些科學理論所假設的,卻無法直接觀察的物件,稱為「理論存有物 (theoretical entity) 」,當中包括粒子、場、過程、結構、狀態等等。同時,我們把稱謂這些理論物件的名詞稱為「理論名詞」,例如「粒子」這詞是理論名詞,它稱謂粒子這理論存有物。

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由於這些理論存有物無法直接觀察,因此,我們不能用相同的原則──如果我們能夠直接觀察到某個東西,則這個東西是真實存在──推論這些不可直接觀察的理論存有物存在。

科學實在論的一個論證

在此,你已經踏入科學實在論的其中一個討論裡:到底理論存有物是否真實存在?

有些哲學家認為理論存有物是真實存在。他們的想法是:如果我們相信科學理論為真,而理論存有物是科學理論所假設的東西,那麼我們就很自然地應該相信這些理論中所假設的東西存在。譬如,假如我們相信電子理論為真,那麼我們很自然應該相信電子是存在的,否則一方面相信電子理論為真,另一方面卻否定電子存在,這豈不是矛盾?

我們可以把這想法寫成如下的論證:

(1)    如果假設了某些理論存有物的科學理論為真,那麼這些理論存有物真實存在。
(2)    這些科學理論為真。
(3)    所以,這些理論存有物真實存在。(根據 1,2)

這個論證是確當的 (valid) ,我們質疑這個論證,只可以質疑它的前提。

有些哲學家反對(1),認為即使科學理論為真,也不代表理論存有物真實存在。Ian Hacking提到羅素就反對(1)。羅素的進路是:我們可以透過某種重寫的方式,使得這些本來需要假設理論存有物的理論變成不需用假設理論存有物的理論。

譬如,現假定電子理論為真。羅素認為,我們可以把這理論裡所有需要假設電子存在的描述或內容,都通過邏輯重構理論。在新的理論中,或是完全不需要使用到「電子」這理論名詞,或是理論裡照樣有「電子」這理論名詞,但它只透過某種邏輯形式定義,並不真正指涉電子這個事物。因此,羅素認為通過這種重寫,即使這些科學理論為真,由於它不再需要假設這些理論存有物存在,因此也就不能推論出它們真實存在。

有些哲學家反對(2)。當這些哲學家反對(2)時,他們關注的是科學理論是否反映著世界的真實面貌。他們大多認為,當我們說一個科學理論為真,這表相說這個科學理論描述了世界的真實面貌,譬如電磁學理論告訴我們有多少電荷在電線裡流動,假如電磁學理論為真,那麼那電線裡真的有多少電荷在流動。

但反對(2)的哲學家認為,無論這些理論多麼有用,在預測事情時多麼準確、可以透過各種實驗去保證這些理論有它的合理性也好,這些理論只不過是人類理智的工具,它們並不描述世界的真實面貌。我們可以用一個誇張或嚴厲的說法就是:科學理論並不配有「真」或「真實」的名號。

譬如基因工程逐漸變得和製造鋼鐵一樣普遍平凡,但這些哲學家會說:不要被騙了,不要以為真的有一串串很長的胺基酸分子在串連一起。當生物學家用金屬線或彩色球建構基因的模型,這些模型可以幫助生物學家更仔細思考生物學的問題,去發展更新更有用的微型科技(microtechnology),但不代表它反映著事物的真實圖象。

這就是說,科學理論只是我們理智的模型工具,我們可以建構各式各樣的模型工具去解釋、預測、發展科技,但我們不能說這些模型工具真實地描繪世界。也許,讀者會問:這種說法有道理嗎?

我們可以嘗試用以下例子作出回答:我們能夠用滑輪、槓桿、滾球軸承、法碼等,做個經濟模型。重量代表貨幣供應量、角度傾斜度代表通貨膨漲率,而天平盤上的滾球軸承代表失業工人的數量。當貨幣供應的重量減少,通貨膨漲率的角度便會降低,而天平盤上代表失業工人量的滾球軸承便會增加。在這個模型裡,我們可以有正確的輸入與輸出,但它只是經濟模型,幫助我們思考經濟是什麼回事,但我們不會說通貨膨漲率就真的是那些角度的傾斜度。同理,一串串很長的基因模型只是幫助我們思考生物學上的問題,不代表真的有像模型般一串串很長的基因分子結構存在。

兩種實在論

通過上面的討論, Ian Hacking 認為我們可以區分兩種科學實在論:存有物的實在論與理論的實在論。

存有物的實在論主張,許多理論存有物確實存在。存有物的反實在論則認為,理論的存有物都是虛構的,它們只是邏輯的建構,或是思考世界的理智工具。又或者,比較不獨斷地說,我們沒有任何理由假設它們真正存在。

理論的實在論則主張,科學理論至少是以真理為目的,而真理則是世界的真象。當一個理論為真,就表示它反映了世界真實的一面。理論的反實在論則認為,理論頂多只是可以保證、實用、可接受,但並不反映世界真實的一面。

Ian Hacking 提到,理論的實在論與存有物的實在論並沒有必然的邏輯關係,你可以接受其中一者,但反對另一者。現在,我們可以看到有四個選擇:

(一)    同時接受理論的實在論與存有物的實在論
(二)    同時反對理論的實在論與存有物的實在論
(三)    接受理論的實在論,反對存有物的實在論
(四)    接受存有物的實在論,反對理論的實在論

(一)可以算是堅實的科學實在論者。通常有一班稱為「工具主義者」的人支持(二),這些工具主義者認為科學理論只是思考世界的理智工具,所以理論中假設的理論存有物同樣是工具,並非真實存在。(三)是有可能的,譬如上述提到的羅素,他就是一個理論實在論者,但存有物的反實在論者。

至於(四), Ian Hacking 認為也是有可能的,譬如,雖然我們對電子沒有完備的描述理論可說明電子是真的,但我們有很好的理由相信電子存在。我們的理論常常被修改,而且為了不同目的,我們可以使用不同的電子模型理論,這些電子模型理論都不應被理解為反映了世界的真相,或者正確地描述了電子的特性;但無論如何,電子的確存在。 Ian Hacking 更提出了一個宗教上屬(四)的有趣例子,他認為很多神父都相信上帝存在,但同時認為任何人類所構造出來描述上帝的理論都不可能是真的,因為人類無法真正了解上帝。

科學實在論只是哲學家的玩意兒嗎?

有些人聽到這裡,可能認為這樣的討論很無聊,只是哲學家的玩意兒。尤其是一些科學家,他們認為整個科學實在論與反實在論都是虛假的問題,沒有實質的意義,也對科學家完全沒有影響,如同 Richard Feynman 就有這樣的名言:

科學哲學對於科學的用處,如同鳥類學對於鳥的用處。 (Philosophy of science is as useful to scientists as ornithology is to birds)

不過,即使科學家不關心實在論的問題,即使科學哲學對科學沒有用也好,當我們嚴肅地、認真地看待我們的知識,並作出最基本的反省──即使這是瑣碎無聊的哲學反省也好──我們還是可以問「原子是否真實存在的嗎?」,這樣的問題並沒有錯誤,即使問得愚蠢也好,它也是人類愚蠢得來最深刻、最漂亮的反省。

而且,在自然科學之中,科學家或學者都會有實在論與反實在論的討論,或有某種特殊的實在論或反實在論的傾向。譬如,在哥白尼時期,舊時的天文學不願意相信哥白尼的理論,他們堅信宇宙的中心是地球,雖然他們承認太陽中心系統有助於運算,但這不代表世界的真象。在一些時期,唯物論者 (materialist) 主張存在的事物都是由微小的物質所構成,因此,他們相信原子存在,卻反對非物質的力場存在。到了現代,量子力學的詮釋討論之中,也掀起了一些實在論的討論:我們應該說粒子的確有確定的位置和動能卻無法測知,還是我們應該說波包塌縮 (Wave packet collapse) 是它和人腦的某種活動效應。

不過, Ian Hacking 也特別提醒,有些特殊的反實在論的問題似乎可以藉由科學去解決。譬如統計力學發明者之一 James Clerk Maxwell ,曾認為氣體並不是真的由那些很小的像軟力球的東西所組成而產生溫壓效應,這些東西只不過是模型。但當這個模型組織了愈來愈多宏觀的現象,他愈來愈傾向於實在論。在科學之中,某種特殊理論或其理論存有物的反實在論者,最後因科學成果愈來愈出色逐漸成為實在論者的情況十分普遍。

Ian Hacking 提到有些人可能因此主張所有反實在論的問題都可以通過自然科學的發展去解決,譬如當光子、電子、黑洞等理論變得愈來愈成熟,最後懷疑光子、電子或黑洞的反實在論者都必定要閉嘴與投降。 Ian Hacking 並沒有提到我們可以怎樣回應這些人,他只是說哲學家是從哲學入手處理一般性的實在論問題。

不過,在我看來,即使有些存有物的實在論的討論可以通過自然科學的發展去解決,但也不表示所有關於科學實在論都可以解決,譬如,我們是否應該視科學理論為反映世界真象的真實理論。如果我們從根本就是工具主義者,那麼科學理論愈漸成熟也好,我們也是無法確定這些理論反映世界真象,同時沒法確定這些理論所假設的不可直接觀察的存有物是否真實。或者,更進一步地問說,何謂「真實性 (reality) 」、「真理 (truth) 」、「真實存在 (really exist) 」,如何回答這些問題也將令我們遊走在實在論與反實在論之間。

最後,對於我個人而言,真正令我意識到科學實在論的問題,是在看科學普及書時,書裡提到霍金理論裡有所謂虛時間的東西。數學家用√-1 定義虛數,虛數似乎沒有任何物理意義,但如果說宇宙中存在著虛時間,它到底是什麼東西?它只是一個數學模型,可以方便我們進行預測、應用,還是反映了世界(時間)的真實一面?假如你對這些問題產生了興趣,那就表示你可能有興趣踏入科學哲學的討論之中。

原刊於捷學的哲學

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