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TED死都不該讓你看的兩個演講?

Gene Ng_96
・2014/07/14 ・4999字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 566 ・九年級

知名部落格王大師有篇文章〈TED死都不想讓你看的兩個演講!〉,實在太多人分享了,所以不得不出來說點話。

裡頭提到原本被TED官方刪除的演講分別是「葛瑞姆·漢卡克-意識之戰」和「羅伯特·謝爾德雷克-科學的迷妄」。

8911-3

我完全反對王大師的立場,我並不認為TED不推廣兩個演講的消音有何問題,因為TED的標語就是「Ideas worth spreading」,看懂了沒?「Ideas WORTH spreading」,「值得推廣的點子」,不是所有點子都值得推廣,就是有「Ideas NOT WORTH spreading」。那什麼樣的「Ideas NOT WORTH spreading」?為什麼有些包裝成科學的理論就是「Ideas NOT WORTH spreading」?

科學是很有趣的,如果你要學科學,在過程中就得要先學會一堆有標準答案的知識,例如數學的各種公式、符號和定理等等,不是隨便你來的,一加一等於二,你就不能寫成三;物理學也是,一堆公式、原理、定律等等;化學也是,反應方程式不是隨便可以亂寫的;生物學可能彈性一些,可是還是有一堆標準答案。乍看之下, 科學似乎比人文和社會科學僵化死板。有些人文學者甚至批評科學搞得像是宗教,擁有一堆堅不可破的教條教義!可是科學界明明就有一大堆新發現,有些發現還能改寫教科書等等。要討論這點,就要來討論科學研究是怎麼一回事?

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首先,什麼是科學理論?英國科學哲學家波普(Karl Popper,1902–1994)建立否證或證偽(falsification)的觀念,以「可否證性」(falsifiability)來區分科學或非科學,只有可否證的理論,才佔有科學的地位。科學理論的標準在於它的可證偽性、可反駁性、或可測試性。科學是由假設和推測組成,並不等同真理。可否證性避免了模棱兩可的狀況,像星座算命不能當作科學,就是因為星座算命的辭彙往往模棱兩可,要怎麼解釋都行,可是科學理論不行;可否證性也排除了套套邏輯 (tautology),例如「男人是男的」、「白馬是白的」也不能算是科學理論。

波普的否證論開創了科學哲學新天地。波普提出的「否證論」有嚴格的否證精神,科學理論,其存在只是還未被否證,只要假說被否證了,科學家就要服從事實,放棄該假說。可是,波普的嚴格否證論有個大問題,就是如果這麼理想,那麼全世界大學生不是早就在普物、普化、普生實驗室中把物理、化學、生物學基本定律證了成千上萬次了?為何每當我們在普物、普化、普生做不出預期結果,助教和老師都迷信基本定律要認定我們是錯的?而從來是沒有毫不懷疑地把那些定律否證掉?

這個問題,美國科學哲學家孔恩(Thomas S. Kuhn,1922-1996)就提出典範說來解釋。孔恩是哈佛大學的物理學博士。他在其經典著作《科學革命的結構》The Structure of Scientific Revolutions)提出了典範、常態科學(Normal Science)和不可共量性(incommensurability)等觀念。此書問世已超過卅年了,雖然其中學說備受挑戰,但其魅力仍只能用方興未艾來形容。而看看他是怎麼說的吧!

自孔恩以降,科學哲學家傾向與科學史、科學社會學結合,不再提供「理性方法」的軌範,而是在描述「真實科學」是如何運作的,提供一個描述性的圖像,雖然科學家們本身並不一定知道, 或喜歡這個圖像。也就是說孔恩拋棄了維也納學圈(Vienna Circle)和波普重視的「邏輯性」,轉而重視「歷史性」的研究。孔恩的結論是建立在探尋革命家當時身處的時代裡,他的觀點與其團體人們的觀點間的互動關係,而非以今天常態科學界對革命家的典範的看法來評斷科學革命家的事業。

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作為一個「群體承諾型態」(the constellation of group commitments)的典範是一組有序的「學科結構」(disciplinary matrix):一、符號式的通則,如公式、定律等;二、形而上學式的信念與模型圖像,如原子論、機械論式的最高原則;三、共享的價值和美學取向,如「精確預測」、「和諧」、「簡潔」、「太陽中心」、「天上完美的圓形」等;四、共享的具體例子,或「範例」(exemplar),如何從「範例」發展成具有 「家族類似性」(family resemblance)的新例子。

在前典範時期,涉及了沒有理論指導的「歸納法」,如培根 (Francis Bacon,1561–1626)關於熱、色、風、礦等的自然史中的觀察資料往往只是部份的,不合後來的理論,往往是條件沒說清楚,今天我們無法重覆當時的觀察。而且各學派之間存在著極大的方法論差異,互相難以溝通。進入典範時期後,可以明顯觀察到的現像是協立一致的學刊、學會的成立,科學家們努力地探討更具體而內行的問題,他們逐漸地把研究成果用論文形式發表給同行參考,而不再寫給一般知識階層看的書。

在典範指導下的「常態科學」(Normal Science)所做的收集事實的活動的研究方向有:第一、下工夫把事實定得更精確,以及了解在各種變化下這些事實的變化情形,如各種物理常數等;第二、量化定律的形成,即尋找自然和理論之間的數學關係式;第三、向潛在的新領域做探討,例如接受牛頓典範後,繼續完成牛頓未完成的月球軌道等問題,而另外許多新領域也「應該」能夠以類似的方法來探討。還有為了解決問題的新數學之發展、為了美感、清晰量化而進行大量的公式重組與重設 (reformulation)之工作。若非典範之支持與承諾,則深入、專注而集中的研究不可能做成。這三類問題──決定重要事實、使理論與事實相吻合和精煉典範──己涵蓋了常態科學中理論與實驗工作所欲解答的所有問題 。

常態科學的活動在孔恩看來是一種「解謎的活動」(puzzle-solving),就像拼圖、詰棋、猜字和謎語等遊戲一般。當科學社群接受了一個典範之後,它也同時接受了一個判準,并以之來選擇研究的問題,那就是:在典範的保證下,它們必然有答案。大致而言,只有這種問題社學社群才會承認是科學的問題,才會鼓勵其成員來研究。這使得科學家能夠專心致志,這也就是為何常態科學能夠進展神速 。

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如果,「解謎活動」並不想解決「沒有預期」的問題、並不想大肆創新,為什麼科學家仍然不斷地有新的「未預期」的重要發現?今人驚訝的「科學新發現」如何可能?「常態科學」是保守的科學思想,還是對「促進」 改變典範的創新也特別有功能?孔恩本身在書中解答了「常態科學」是保守還是「促進」改變的問題。

常態科學愈發展,對自然的「預期」就愈清楚和全面、對現象的「預測」也就愈精密,如也就愈容易發覺「異例」、或理論與自然的「不合」之處。「創新」,通常是被那些很「精準」的知道自己「預期」的是什麼的人所發現──但要能「精準預期」,卻預設了常態科學的存在。反之,沒有典範的預期下,對自己要什麼並不清楚,何謂正常、何謂異例的區別也不明,故很難發現什麼「新事物」。「異例」只有在「典範背景」前才會顯現 。

除了孔恩的典範論的挑戰,波普的否證論後來讓匈牙利的科學哲學家拉卡托斯(Imre Lakatos,1922–1974)提出的「科學研究綱領方法論」(Research programmes)給修正。拉卡托斯認為科學研究有其研究綱領,理論有內核,外部有邊界條件、輔助假設。一個理論經過檢驗,若未通過,其內核是不輕易放棄的,可以改變邊界條件、輔助假設再接受檢驗,實在不行才放棄。允許幾個理論相互競爭,看哪個能夠解釋較多事實、能夠預測新的事實。相互競爭下,好的理論就會保留下來。

基本上,以孔恩的學說,就能很清楚地指出,為何主流科學界無法接受魯伯特.謝爾瑞克(Rupert Sheldrake)和漢克(Graham Hancock)的學說了。因為他們的理論一來是在常態科學運作良好的情況下提出的,也沒有更強的解釋力,而且對解決科學家關心的問題也好,異例也好,也都無助。用拉卡托斯的學說來解釋,他們倆的理論也沒有更有預測力。

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就算完全不以波普、孔恩和拉卡托斯的學說來吊書袋,我也能充分地解釋為何他們的理論根本不科學,現今頂多有用來寫科幻小說的價值而已。文中指出「比方說牛頓式的物理學,在相對論與量子力學問世後,這個物理宗派就顯現不足處,科學祭司們則被剝奪權力法杖。」這就是因為王大師不是學科學的吧,不曉得科學的發展。相對論與量子力學的出現,是因為當時已經無法用牛頓力學解釋的現象愈來愈多了,於是就出現了相對論和量子力學,而不管相對論還是量子力學,都是建立在嚴謹的數學推導之下產生的,並不是科學家憑想象力硬拗出來的!王大師似乎把科學當作想象力的純粹產物。

而相對論和量子力學為何成為主流,是因為權力或經濟上的運作嗎?還是符合即得利益者的利益?都不是,是因為相對論和量子力學的基礎,可以讓科學家推導出更多更多理論,而每個理論都有實驗數據來驗證!例如上帝粒子,就是用數學推導出來的,而科學家也花了卅幾年才在實驗室驗證出其真身。相對論和量子力學成為主流科學,不是因為某大師感興趣或者爽而已,而是要經得起許許多多帶批判性的科學家一而再、再而三地利用理論和實驗來檢驗和修正才成立的!

另外,科學上有個現象稱作「突現」(emergence),簡單來說就是原子的行為不能單純用電子加中子再質子之行為來完全解釋、分子的行為不能單純用各別組成的原子之行為來完全解釋等等;在生物學上,細胞的性質不能單純用組成的胞器之性質來解釋、組織的特性不能單純用組成細胞之性質來完全解釋、器官的性質不能單純用組成組織之性質來完全解釋等等。不同階層有各自的性質。因為有突現這回事,所以才有不同的學科,例如理科最基礎的物理學、化學和生物學。生物學的基礎是化學和物理學,可是生物現象無法單純用化學和物理學來解釋。

儘管有突現這回事現象,基本上一個學科的知識還是不能違背其基礎學科,例如物理學不能違背數學、化學不能違背物理學、生物學不能違背化學和物理學。請問 「『形態發生場』(morphogenetic field)所組成,生物的結構並不受限於內在的基因排列,而是從外在的「型態場域」(morphic field)中經由型態場域振動(morphic resonance)」或者「人類可打開自己的第三眼,並與地球母靈(mother spirit)溝通」這些事,究竟是建立在多少化學和物理學的基礎上啊?如果說現今的化學和物理學無法用來當其基礎,那麼它要建立多少基礎學科,全面改寫多少教科書,才能解釋「型態場域」這回事?而且不管建立多少科學和改寫多少教科書,裡頭的理論全都要通過成千上萬的科學家能夠重覆與再現支持的實驗哦!

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謝氏也好、漢氏也好,他們的理論似乎是異軍突起,可以和其他更基礎的學科毫不關連,甚至和大多數的科學知識及發現違背了也沒關係,所以真的不科學啊。其中有啥是純唬爛的嘴砲,也沒有人(包括他們自己)分得清楚,因為他們過於依賴證言、軼事證據、個人經歷,而且含糊不清,缺乏具體的度量衡。也沒有在限定範圍 上定義清晰,明確指出預測現象在何時何地適用,何時何地不適用。

scivspseudosci3 A Pseudoscience Fair with James Randi

並不是使用了科學名詞,或者看來像科學的名詞,就是科學。學習和研究科學,要先學會一大堆主流科學認可的理論、知識和事實等等,還要能重覆再現先人的各種實驗,乍看之下科學界似乎是有一堆框框架架的僵化的體制,和創新相差甚遠。事實上,就是因為科學有很多「教條」,科學研究的新發現才迷人!因為在即有知識的框架中還能尋找到科學界認可的題目有多難呢?基本上就是定一個科學家在學術界的起落!有人說,大學生是以為教授啥都懂,碩士生是發現教授有些東西不懂, 博士生是驚覺教授什麼都不懂 XD

如果沒有框框架架的限制,可以任意天馬行空,那有什麼難的?如果不在乎框框架架,也不想要有任何即有知識的限制,那麼去寫虛構的科幻小說不就更好嗎?如果連所有物理、化學、生物的限制都可以不要,然後要充分發揮想象力,那麼去找三歲小娃不就行了嗎?幹嘛從小學、中學、大學,學科學理論、知識和邏輯得這麼辛苦呢?如果說喝了「死藤水(Ayahuasca)」就能有大發現,看來嗑大麻、海洛英、可卡因、安非他命就能當科學家了,元素周期表也甭背了,皆大歡喜 了?如果喝了死藤水,遇到的地球母靈和漢氏的不同,那怎麼辦?找評審來喝了再仲裁?

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漢克或者謝爾瑞克,並非不能提出他們的理論,但他們可以在科幻小說中暢所欲言啊。著名科幻小說作家阿西莫夫(Isaac Asimov,1920-1992)在其作品基地系列中提出「心理史學」(Psychohistory)的學說,揉合了歷史學、數學、社會心理學、社會學、氣體動力學及統計學,用於統計和預測巨大人口的未來活動,在基地系列中該學科被用於預測銀河帝國的命運和人類的未來。科幻小說大師阿西莫夫也是有生物化學博士的,在科幻小說裡天馬行空看來不是啥丟臉的事啊~

說漢克和謝爾瑞克的理論「Ideas NOT WORTH spreading」也不完全對啦,只是他們找錯了場合,他們或許是優異的小說家,寫成了科幻小說就是「Ideas WORTH spreading」了。因此,我真心建議大家把漢克和謝爾瑞克的理論當科幻小說來看就好,太認真就輸了。

續集:〈為何倡導偽科學是犯賤?〉

 

本文原刊登於The Sky of Gene

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Gene Ng_96
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來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋

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人體吸收新突破:SEDDS 的魔力
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/05/03 ・1194字 ・閱讀時間約 2 分鐘

本文由 紐崔萊 委託,泛科學企劃執行。 

營養品的吸收率如何?

藥物和營養補充品,似乎每天都在我們的生活中扮演著越來越重要的角色。但你有沒有想過,這些關鍵分子,可能無法全部被人體吸收?那該怎麼辦呢?答案或許就在於吸收率!讓我們一起來揭開這個謎團吧!

你吃下去的營養品,可以有效地被吸收嗎?圖/envato

當我們吞下一顆膠囊時,這個小小的丸子就開始了一場奇妙的旅程。從口進入消化道,與胃液混合,然後被推送到小腸,最後透過腸道被吸收進入血液。這個過程看似簡單,但其實充滿了挑戰。

首先,我們要面對的挑戰是藥物的溶解度。有些成分很難在水中溶解,這意味著它們在進入人體後可能無法被有效吸收。特別是對於脂溶性成分,它們需要透過油脂的介入才能被吸收,而這個過程相對複雜,吸收率也較低。

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你有聽過「藥物遞送系統」嗎?

為了解決這個問題,科學家們開發了許多藥物遞送系統,其中最引人注目的就是自乳化藥物遞送系統(Self-Emulsifying Drug Delivery Systems,簡稱 SEDDS),也被稱作吸收提升科技。這項科技的核心概念是利用遞送系統中的油脂、界面活性劑和輔助界面活性劑,讓藥物與營養補充品一進到腸道,就形成微細的乳糜微粒,從而提高藥物的吸收率。

自乳化藥物遞送系統,也被稱作吸收提升科技。 圖/envato

還有一點,這些經過 SEDDS 科技處理過的脂溶性藥物,在腸道中形成乳糜微粒之後,會經由腸道的淋巴系統吸收,因此可以繞過肝臟的首渡效應,減少損耗,同時保留了更多的藥物活性。這使得原本難以吸收的藥物,如用於愛滋病或新冠病毒療程的抗反轉錄病毒藥利托那韋(Ritonavir),以及緩解心絞痛的硝苯地平(Nifedipine),能夠更有效地發揮作用。

除了在藥物治療中的應用,SEDDS 科技還廣泛運用於營養補充品領域。許多脂溶性營養素,如維生素 A、D、E、K 和魚油中的 EPA、DHA,都可以通過 SEDDS 科技提高其吸收效率,從而更好地滿足人體的營養需求。

隨著科技的進步,藥品能打破過往的限制,發揮更大的療效,也就相當於有更高的 CP 值。SEDDS 科技的出現,便是增加藥物和營養補充品吸收率的解決方案之一。未來,隨著科學科技的不斷進步,相信會有更多藥物遞送系統 DDS(Drug Delivery System)問世,為人類健康帶來更多的好處。

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討論功能關閉中。

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「薛丁格的貓」悖論,是遺產還是危機?——《一生必修的科學思辨課》
天下文化_96
・2021/08/22 ・1993字 ・閱讀時間約 4 分鐘

  • 作者/江才健
埃爾文·薛定諤(Erwin Schrödinger,1887 – 1961)。 圖/Wikipedia

一九四三年二月裡的冬天,物理學家薛丁格在愛爾蘭都柏林市做了一系列演講,演講的主題是由物理科學概念出發,希望給當時生命科學中的遺傳問題帶來新解。

薛丁格的科學成就早在十多年前已經得到肯定,當時已是地位崇隆的諾貝爾獎得主。由於生命科學研究曙光乍現,加上他自己對於哲學甚至東方宗教出名的好奇與思索,因此,一年後以他演講內容集結成的一本小書《生命是什麼》(What is Life?),成為二十世紀讓許多人議論的名著。有人說,這本書對現在蔚為主流的分子生物學,可謂啟蒙之作。

二〇一八年九月初,為回應薛丁格七十五年前的演講,在薛丁格當年演講的愛爾蘭三一學院舉行一個討論會,主題是「生物學的未來」,討論會踵續薛丁格演講的調子,當然要瞻望未來。

薛丁格當年演講,主調是以分子基礎來討論染色體遺傳,他提出猜想,認為遺傳物質是「不規律晶體」,由原子的一種無序但特殊有序結構形成。對於遺傳物質在生物體中的運作,薛丁格借用了物理的熱力學概念,熱力學第二定律是說整個體系的熱熵會持續增加,生物遺傳物質運作則選擇反其道而行。簡單說,薛丁格就是希望用物理學思維,來替生物學解惑。

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一九四三年薛丁格五十六歲,他最輝煌的物理工作是一九二六年提出的波動方程,那奠定了量子力學或然律表徵的問題,也奠定他在物理科學上的不朽地位。有一個說法指薛丁格做出波動方程後表示,有了波動方程,化學家的工作變得沒有意義了。

二維波動方程式的一個解。圖/Wikipedia

薛丁格會做《生命是什麼》演講,當然也有物理科學燦然大備、顧盼自雄的味道,但是一些人看他的演講內容,覺得既沒有特別的原創性,也不是領先群倫之作,原因是薛丁格所說的遺傳分子的不規律性,遺傳學家穆勒(Hermann Muller)早在一九二二年已經提出。後來得到諾貝爾獎的穆勒在六〇年代曾寫信給記者,指薛丁格的說法只是錯誤揣測,因為一九四四年埃弗里(Oswald Avery)完成細菌轉化實驗後,DNA 才確定為遺傳分子,之前認為最有可能的遺傳分子角色是蛋白質。

但是薛丁格的影響確是毋庸置疑。十年後做出重要工作而開啟分子生物學的代表人物,由物理學家克里克(Francis Crick)、威爾金斯(Maurice Wilkins)和班澤(Seymour Benzer)到動物學家華生(James Watson),都聲稱他們受到薛丁格思想的啟發,原因除了薛丁格有思想創新的名聲,也來自一個絕佳時機;因為生物學已經由主要是描述性的有機體科學,轉變成為機械性的微觀科學。因此,由物理或化學觀點來探究生命現象,自然而然是順理成章。

一九五三年克里克與華生大膽猜測出 DNA 的核酸氫鍵結構,不但標誌著二十世紀生物科學的一個歷史躍進,也開啟了往後迄今的分子生物學新紀元,過去整體組織視野的生物科學,化約為微觀結構的分子與基因生物學,這個傳承的未來何去何從,事實上還在未定之天。

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薛丁格雖說在物理科學的量子力學貢獻卓著,以新的數學方法解決了微觀粒子行為不能確定的或然率問題,但是他心知肚明,這些美妙玄奧的數學理論,到底如何能在真實客觀現象中展現,也還未可知。因此他曾經提出一般稱之為「薛丁格的貓」的悖論,這是一個想像的實驗,一隻貓與一個放射物質源共處於密閉空間,實驗設計如果放射物質源發生輻射反應,會觸動放射探測器,然後引發機關釋出致命氰化物殺死貓。

以巨觀世界來看,貓只可能是活的或是死的,但是在這個密閉空間的實驗中,貓的生死卻取決於一個或然率判定的微觀放射現象,因為根據量子力學的理論,微觀現象在觀察前,只是一個或然率,只在觀察時才確定,因此貓的生死也只能在觀察的當下決定。

通過 Manifest Destiny Down: SPACETIME 在 GIF 上學習

薛丁格的貓悖論說明的,就是數學解釋合理的微觀現象,在巨觀世界是有矛盾的,因為巨觀的真實世界裡沒有既生又死的貓。

這麼多年以來,一些物理實驗學家在實驗室裡的努力,確實創造出在特定控制條件下,一個微觀粒子「既生又死」的「雙重狀態」,這樣的實驗就以「薛丁格的貓」為名。

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但是這種物質的微觀現象只能在控制條件中存在,還無法同樣產生於一般的外在世界,更惶論用以來描摹更為多樣和難以預測的生命現象。

——本文摘自《一生必修的科學思辨課》,2021 年 9 月,天下文化

天下文化_96
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天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。

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粒子是真實存在的嗎?——科學哲學是在搞什麼
活躍星系核_96
・2015/11/12 ・4632字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 560 ・八年級

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via.faungg's photos
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作者:阿捷〈捷學的哲學

日常生活中,我們談及或接觸到的事物,譬如自然景物、生物、人造的物件……我們都會承認它們存在。它們的存在是那麼顯然,我們幾乎不會懷疑它們是否真實存在、只是腦裡虛構的事物。

為什麼?這很大可能源於我們可以直接觀察到(可以直接看到、摸到)它們。但科學理論裡,許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呢?

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有人可能說:我們還是可以觀察到它們啊!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,你並非真正見到有電荷在流動,你只是見到安培計裡的數值,然後才報告那裡有多少電流。

當代科學理論提到的許多東西都是不可直接觀察,雖然科學報告裡描述到它們像是可被直接觀察似的,譬如「兩個粒子現在正碰撞」、「不同的基因在重新組合中」……但嚴格而言,這些報告有誤導成份,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如何活動。

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),譬如粒子、力、波、電子、場等等。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。

科學實在論:理論存有物真的存在嗎?

現在問題來了:我們能否用證明日常事物存在的原則,證明這些理論存有物存在?答案似乎否定。因為這些理論存有物無法直接觀察,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──推論它們存在。

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雙縫實驗中電子真的像子彈般真實存在嗎?via universe-review.ca
雙縫實驗中電子真的像子彈般真實存在嗎?via universe-review.ca

假如你開始懷疑理論存有物的真實性,恭喜你,你已正式踏入科學哲學的領域。

有些科學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,那麼我們應該很自然地相信它們存在才對。譬如,我們相信電子理論為真,那麼我們應該很自然相信電子存在,否則一方面相信電子理論為真,另一方面卻否定電子存在,豈非矛盾?

上述的想法可以寫成如下的論證:

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  • (1)    如果某個科學理論為真,則這理論所假設的理論存有物是真實存在。
  • (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),即使科學理論為真,也不代表理論存有物真實存在。哲學家羅素就反對(1),他的進路是: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存在的理論,變成不再需要這些假設。

譬如,現假定電子理論為真。羅素認為,我們可以把理論裡假設電子存在的描述或內容全部進行改寫。改寫後的新理論,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,但它只是某種形式定義,並無真正指涉事物(如電子)。羅素相信,通過這種重寫,即使科學理論為真也好,它根本不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。

羅素的任務:重寫科學理論真的可能嗎?via pinterest
羅素的任務:重寫科學理論真的可能嗎?via pinterest

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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,這變相承認它描述了世界的真貌,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,電線裡便真的有電荷流動。

但反對(2)的哲學家認為,無論這些理論多麼有用,預測多麼準確、可以透過各種實驗去保證它們有某種合理性也好,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表述這想法: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),但不代表它反映事物的真實圖象。

這就是說,科學理論只是我們的模型工具,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?

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基因只不過是模型? via kastglows.ca
基因只不過是模型? via kastglows.ca

我們可以嘗試用以下例子回答: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,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。

伊恩·哈金論兩種科學實在論

通過上面的討論,哲學家伊恩·哈金(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,它們只是某種形式的邏輯建構,或是科學家的工具。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。

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理論的實在論則主張,科學理論至少是以真理為目的,而真理則是反映世界的真象。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,理論頂多只是實用、可接受它有某種合理性,但絕不反映世界真實的一面。

哈金提到,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,我們可以看到四項選擇:

  • (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),哈金認為也是有可能的,譬如,雖然我們沒有完備的電子理論描述電子,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貌,或者正確地描述了電子的特性;但無論如何,電子的確存在。哈金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。

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這本書是非常好的科哲書 via cnstrctvsm
哈金這本書是非常好的科哲書 via cnstrctvsm

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,也對科學完全沒有影響,如同理查·費曼(Richard Feynman)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)

我自己對這問題的回應是:不全對,也不全錯。科學哲學的問題確實只有哲學家會關注,科學哲學也對科學發展沒有影響。不過,即使如此,這也不代表科學哲學只是一種「無聊的玩意兒」。當我們嚴肅、認真地看待我們的知識,並作出最根本的反省──即使這是瑣碎無用的哲學反省也好──我們還是可以問「原子是否真的存在?」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。

其實,科學界裡都會有實在論與反實在論的討論,不過主要針對的是個別理論,並非所有科學理論。譬如,在哥白尼時期,天文學家不願意相信哥白尼的日心說,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,物質主義者(materialist)主張存在的事物都是由微小的物質所構成,他們相信原子存在,卻反對非物質的力場存在。到了現代,量子力學詮釋的討論中,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,哈金提醒我們,這些個別理論的反實在論問題都可以藉由科學解決。譬如統計力學發明者之一詹姆斯·克拉克·馬克士威(James Clerk Maxwell),曾認為氣體並非真的由那些很細小、像軟皮球的東西所組成,這些東西只不過是模型,方便我們解釋溫壓效應。但當這個模型愈來愈能解釋物理現象,他便傾向實在論。在科學界,某種理論或理論存有物的反實在論者,最後因理論成果愈來愈出色而逐漸成為實在論者的情況十分普遍。

有些人可能因此主張,所有反實在論的問題都可以通過科學的發展解決。譬如,當弦論、黑洞理論變得愈來愈成熟,最後懷疑這些理論的反實在論者都必定要閉嘴和投降。不過,我認為,科學家和哲學家討論「實在論v.s.反實在論」,是兩種完全不同的層次。科學家討論的是某個科學理論是否足夠成熟、有很高的可信度、比其他理論為佳;假如答案是肯定的,它就屬實在論。哲學家討論的則是退一步的問題(後設問題):我們是否應該視科學理論為反映世界真貌的真實理論?

如果我們的立場傾向工具主義,便會認為科學理論再成熟也好,我們仍是無法確定它們是否反映世界真貌、沒法確定這些理論所假設的理論存有物是否真實存在。或者,我們應該更進一步地問,何謂「真實性」(reality)、「真理」(truth)、「真實存在」(really exist),如何回答這些問題,也將令我們遊走於實在論與反實在論之間。

我對科學哲學有興趣,是因為我中學時,從科普書裡認識到霍金理論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。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?假如你對這些問題有興趣,那就表示你可能有興趣踏入科學哲學的討論裡。

  • Reference
    Ian Hacking:Representing and Intervening: Introductory Topics in the Philosophy of Natural Science, Cambridge University Press, 1983

這幅圖簡介了幾個科學哲學的重要理論 via thumblr
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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia