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實驗有做,假說就能被驗證嗎?太天真了!——《「科學的思考」九堂課》

什麼樣的實驗和觀察能夠驗證假說?

當我們面對一個假說時,不能沒頭沒腦地做實驗和觀察。有些實驗和觀察可以恰當地驗證假說,但也有些實驗和觀察與假說的驗證關係不太大。

為了讓大家容易瞭解,我們來玩個遊戲。遊戲是這樣的:

我想好了一條排列三個自然數的規則,請你們來猜猜這條規則。

玩的時候,請隨便說出三個自然數,然後我來看看是否符合我的規則。符合的話我就說對,不符合的話我會說不對。透過這樣的問答,你們要猜對我心裡所想的排列規則。

【圖 5-1】來試著驗證看看假說吧!圖/游擊文化提供

 

先給大家一個提示:「2、4、6」符合我心裡想的排列規則。接下來,為了猜出我的規則,你們會提什麼問題呢?我想大概會像下面這樣:

——1、2、3 呢?

——對,「1、2、3」符合我想的排列規則。怎麼樣?猜出規則了嗎?

——規則是不是第一個數和第二個數加起來等於第三個數?

——這樣啊。如果要確認這個規則對不對,要拿什麼其他數列來問我?

——1、3、4。

——對,它們符合。

——那 1、4、5 呢?

——對。從這幾回問答可以準確猜出我的規則了嗎?

——嗯,不能說完全確定,但規則應該是第三個數等於第一個數加上第二個數吧?

……很可惜,照這樣下去,花幾個小時都沒辦法猜出我的規則。上面的例子都符合我心裡想的那個規則。不過,你們猜的規則並不是正確答案。為了不吊大家胃口,先公布正確答案。我想的規則是「三個不一樣的數」。我好像聽到有人在說「這什麼跟什麼嘛」!

只舉「正面例證」是猜不到的!

為什麼照剛才的方式一直問下去會得不到答案呢?提問的人聽到提示說「2、4、6」是對的,會想到 2 加 4 等於 6,而提出第一個數加第二個數等於第三個數的假說。所以後來才會一直舉像是「1、2、3」、「1、3、4」、「1、4、5」的例子。

這些例子全都符合自己提出的假說,它們稱為「正面例證」。但是只舉正面例證來問我,是無法猜到規則的。一定要舉不是正面例證的例子來問才行。

比方如果問「1、3、5」,我也會說「對」,因為這符合「三個不一樣的數」的規則。但因為 1 加 3 不等於 5,所以這個例子就反駁了提問者一開始提出的假說。

再來,提問者提出「規則應該是第一、第二、第三個數由小排到大」的新假說。要確認新假說對不對也是一樣,不能只提符合新假說的例子來問我。一定要提像「2、7、5」這種與假說不合的例子來試試看。不這樣的話,一定找不到正確答案。不符合假說的例子稱為「反面例證」。

很多人在玩這個遊戲時,會一直舉符合自己假說的例子。這說明了我們心中潛藏的一個重要傾向,稱為「確認偏誤」。

當我們想確認「應該是這樣吧」的時候,都只是找符合的例子。

當我們想確認「應該是這樣吧」的時候,都只是找符合的例子。圖/pixabay

比方有個「O 型的人穩重」的假說。當要確認這假說對不對時,找的都是穩重的 O 型的人,結果就深信血型與性格的確有關。我們必須去找血型 O 型但不穩重的人,或者去找穩重但血型不是 O 型的人。

關鍵有效的例證:驗證條件與否證條件

以上的遊戲猜的是我腦袋裡的規則。如果把我的腦袋換成自然界,那麼腦袋裡的規則就是自然定律,而提問的人就好比是找尋自然定律的科學家。科學家為了猜測自然定律,提出種種假說,而剛才遊戲裡的問答,就像是科學家從事的實驗。如果實驗只是去找符合假說的事例,就無法得知針對自然界定律的假說究竟是否正確(見圖 5-1)。

因此,如果要調查假說是不是正確,必須同時調查符合假說的例子,以及不符合假說的例子。它們分別稱為「驗證條件」和「否證條件」。

【小摘要】

.驗證條件:進行什麼樣的實驗和觀察到什麼樣的現象,可以知道假說正確的可能性增加了。

.否證條件:進行什麼樣的實驗和觀察到什麼樣的現象,可以知道假說是錯誤的。

提出假說之後首先必須做的事,是明確指出驗證條件和否證條件。用剛才的遊戲來說,如果你們提出的假說是「這三個數是偶數」,而問我「6、8、10」或「6、2、4」這些正面例證,那就是驗證條件。反過來說,如果問我「4、7、6」或「3、5、8」這些與假說不符的反面例證,就算是否證條件。

本文摘自《「科學的思考」九堂課》游擊文化, 2017 年 10 月出版。


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