科学必须可验证吗？

马西莫·皮戈刘奇

物理学家内部有关弦理论的争斗，让哲学对科学的作用成了焦点：科学不仅需要哲学，而且需要专业的哲学。

广义相对论是有理有据的科学， 而“精神分析理论”是伪科学。这是几十年前最有影响力的科学哲学大师之一卡尔·波普尔得出的结论。波普尔的兴趣在于“划界问题”，也就是如何区分科学和非科学，尤其是科学和伪科学。他经过漫长和深入的思考，提出了一个简单的标准：可证伪性。一个理论想要被称为科学，就必须至少从原则上能够被证明有错，无论最终它是不是真的被证明是错误的。

1919年的日全食让爱因斯坦的理论在众人瞩目之下得到了确证。波普尔对此印象深刻，并提出将这个实例作为优秀科学的典范。在《猜想与反驳》（1963）一书中，他将爱因斯坦与弗洛伊德和阿德勒进行了区分：

爱因斯坦的引力理论明确地符合可证伪性的标准，即使当时的测量仪器无法使我们对实验结果做出完全确信的判断，却明显存在驳倒该理论的可能性。

而弗洛伊德和阿德勒分别提出的两种精神分析理论则属于不同的类别。它们根本无法被验证，也无法被反驳。没有哪种可想象到的人类行为能够与它们相悖。我个人并不怀疑它们阐述的相当一部分具有重要意义，而且会在将来可验证的心理科学中占据一席之地。但是它们无法被验证的特性，意味着精神分析师认为的能够证实他们理论的“临床观察”，在理论的验证方面，比占星学家的把戏好不了多少。

事实证明，波普尔对1919年那场关键日食实验的高度评价或许有些过于乐观了：当回顾历史细节时，我们发现爱因斯坦理论的一些早期构想中有一个数学错误，使得预测出的由太阳这种大型引力质量导致的光线弯曲度比实际大了1倍，却正好与当时的观测相符。如果这一理论在1914年接受检验（像最先计划的那样），很显然就会被证伪。此外，1919年的观测包含一些显著误差，牵头该实验的天文学家之一亚瑟·艾丁顿实际上很可能对数据进行了择优挑选，好让它们看上去是对爱因斯坦理论的最恰当证明。而实际上，科学和生活一样，都是复杂的。

这些听上去都很不错，但是为什么20世纪初的一位哲学家撰写的内容——无论多么卓越——在今天仍然受到关注呢？或许你听说过弦理论。为了对被诺贝尔奖得主、物理学家斯蒂芬·温伯格称为“万有理论”的追求，基础物理学家在弦理论上已经花费了几十年的心血。其实万有理论并没有囊括一切，而且实际上，弦理论甚至并不是一个理论，因为理论意味着具有成熟的概念结构，例如进化论，或者大陆漂移学说。实际上，弦理论更像是一个总体框架，具有现今最高的数

学复杂度，用来解决现代物理学中的一个基础问题：广义相对论和量子力学是高度成功的科学理论，然而当运用到某些问题上时，例如黑洞或者宇宙起源的奇点问题，它们就会给出尖锐对立的预测。

物理学家承认这意味着两种理论都有谬误或者不完整。弦理论试图将两者包含在一个更为宽泛的理论框架内，但是存在一个问题：虽然一部分基础物理学家满怀信心地认为弦理论不仅仅是非常有前途的科学理论，而且差不多是目前唯一的候选者，其他人却轻蔑地回应道，弦理论甚至不能算作科学，因为它无法获得实验证据。振动的超弦、多维折叠的时空，以及该理论的其他特点均无法通过实验验证，它们是形而上学推测的数学等价物，而形而上学并不是一个赞美性的科学用语。出人意料的是，对弦理论逐渐公开化和尖酸刻薄的持续抨击，通常集中在卡尔·波普尔

的理论上。这到底是为什么？

我曾经参与过一轮这种可以被称为直率的讨论，当时我被邀请到慕尼黑，参加一个有关基础物理学现状，特别是被一些人称为“弦理论战争”的研讨会。会议的组织者——斯德哥尔摩大学的理查德·达维德——是一位具有扎实理论物理学背景的科学哲学家。他也是一种高度推测性认识论的支持者，该认识论支持弦理论学家的工作，并且致力保护他们免受脱离真实科学进行数学幻想的指责。我的责任就是确保参会者——一个由科学家和哲学家组成的群体，其中包括一位诺贝尔奖获得者——能够弄清一个我在哲学导论课上教给学生的常识：波普尔究竟说了些什么，他为什么会这么说。因为其中一些物理学家对他们爱挑剔的同行加以指责，大声宣扬要踢开科学实践中的证伪理念。

在研讨会之前的几个月里，为了争取或者保持对当代基础物理学灵魂的控制，该领域里的一部分重要人物利用各种方式，开展了一场无限制的公共关系活动：从在享有声望的《自然》杂志上刊登宣言式文章，到利用推特发表观点。让我列举部分评论以飨读者：

“令人担忧的地方在于，将这种‘科学和科幻进行区分将变得困难。”乔治·埃利斯这样责备支持弦理论的一方。萨宾·霍森菲尔德补充道：“后经验科学是一种矛盾修饰。”彼得·加里森非常明确地阐述了风险：“这是一场关于物理知识本质的辩论。”然而另一方，例如天文学家肖恩·卡罗尔在推特上写道：“我对可证伪原则的真正意见在于，我们不应该抢先评判哪种理论能对世界进行正确描述。可证伪性仅仅是一个被没有经过哲学训练的科学家揪着不放的简单口号。”最后（当然此类言论还有很多），莱纳德·苏斯凯恩德嘲讽性地使用新词“波普尔狗仔”，给在他看来极度幼稚的这种理解科学的方式贴上标签。

享有声望的学者在公开场合直率到令人惊讶的讨论，反映了科学家习惯按照自己的理解来进行没有经过充分思考的哲学注释，或者相反，直截了当地拒绝哲学注释的做法。这场讨论中的哲学注释，就是波普尔的科学哲学理论，以及它在“划界问题”中的应用。对我这种以进化生物学起家，在一场建设性中年危机之后转攻哲学的人来说，这件事的讽刺在于，当今很大一部分科学家，尤其是物理学家，不再认同哲学的重要作用。就在几年之前，斯蒂芬·霍金宣称哲学已经死亡，而劳伦斯·克劳斯则嘲讽说“哲学让他想起伍迪·艾伦的一个玩笑：行动力差的人当老师，当不好老师的人做体育老师”。像尼尔·德格拉斯·泰森以及比尔·奈这样的科普人物都大声质疑为什么年轻人要在大学里把时间浪费在学习哲学上。

瓦西里·康定斯基（1866-1944），现代抽象主义绘画作品，1910年特写，克拉斯诺达尔艺术博物馆藏。

社交网络以及科普媒体上的辩论，体现了公众对物理学的接纳程度。

这种态度在物理学家当中还是相当新的，并且绝对不普遍。与上面这种轻蔑截然不同的是，1944年爱因斯坦在一封给他的朋友罗伯特·索顿的信中写道：“我完全赞同你对方法论、科学哲学和科学历史的重要性和教育价值的看法。今天的很多人，甚至专业的科学家，在我看来都只见树木不见森林。历史和哲学知识背景会让他们独立于这一代人的偏见，大多数科学家都受到这些偏见的影响。在我看来，这种由哲学洞察力产生的独立性，是将真正的追寻真理者与技工和专家

区分开来的标志。”按照爱因斯坦的标准，在今天的物理学家当中，技工很多，而追寻真理者相对较少！

当然，如果全面来看，爱因斯坦对于哲学的观点即使在当时或许也不具有代表性，而且现代弦理论学家在物理学家群体里也只是一个小团体，用推特的弦理论学家更少，他们的哲学发声很可能并不代表物理学家整体的想法。但是正因为他们如此突出，他们的观点依然具有重要性。那些在社交网络以及科普媒体上的大声辩论，体现着公众对物理学的接纳程度，甚至是物理学家对自身领域重大问题的认知水平。

即使如此，物理学家群体中面向公众的这一部分目前还是分裂成了两组，一组公开排斥哲学，另一组认为他们对相关哲学有着正确的理解，是他们异想天开的对手搞错了。目前面临风险的不仅仅是小范围内的学术争论，而是公众对人文和科学的欣赏与尊重，更不要提数百万美元的科研经费（这一点是对物理学家来说的，哲学家跟科研经费没什么关系）。因此，现在是认真看一

看波普尔哲学理论的含义，以及为什么它与科学仍然密切相关，对它进行正确理解的时候了。

如前所述，波普尔的理论表面看来非常简单，甚至可以用一条推文概括，因此迷惑了许多聪明的评论者，让他们低估了该理论背后复杂的哲学。如果有人把该哲学理论变成标语，看上去可能会是这样的：“不能证伪就不是科学，别浪费时间和金钱了。”

但是，好的哲学无法用一条标语来概括，因此，就此打住、装作再无话可说是错误的。波普尔在职业生涯当中也多次改变对很多与证伪和划界问题相关的议题的看法，任何一位深思熟虑的思想家在面对批判和同事提供的反例时都会这样做。例如，最初他拒绝承认在建立科学理论的过程中证明能够扮演角色，认为如果主动寻找确证的证据，证明一个理论就是一件过于简单的事。事实上，现代心理学家将这种倾向命名为“证实偏见”，它对普通人和科学家都会产生影响。

后来，波普尔承认了证明在科学研究方法中的合理作用，尤其是在非常大胆和新颖的预测当中。毕竟，爱因斯坦在1919年日全食实验之后一夜成名的原因，恰恰是因为世界各地的天文学家证明了他的理论做出的预测，发现爱因斯坦的预测和实验数据圆满吻合。对波普尔来说这并不意味着广义相对论是“真的”，而是说它目前还能站得住脚。诚然，今天我们并不认为该理论是真理，因为前面提到过，在一定领域当中，广义相对论和量子力学之间存在冲突。但是它在20世纪

经受住了足够多的、高风险的挑战，而且最近一次对该理论的证明就发生在2015年，人类第一次检测到引力波的时候。

科学假设需要在各种不同条件下进行重复检验，我们才能对结果有相当的信心。

波普尔同样改变了对达尔文进化论的看法：最初他对该理论持怀疑态度，错误地认为进化论的理念建立在无谓的重复上。他承认哪怕是最好的科学理论也经常因为辅助假设和背景设定而难以证伪。当使用天文望远镜和照相技术对爱因斯坦的理论进行验证时，实际上同时检验的是焦点理论、设计天文望远镜的光学理论、用于分析数据的数学计算的相关假设，以及科学家想当然认为正确的其他背景假设。他们的注意力只集中在受过训练的主要理论上。如果受检验的理论和相关观测之间出现误差，这并不足以立刻否定该理论，因为很可能是某项辅助假设出了问题。这就是为什么科学假设需要在各种不同条件下进行重复检验，我们才能对结果有相当的信心。

波普尔基本上凭一己之力确立了划界问题的地位，促使哲学家对什么是科学、什么不是科学发展出一套可靠的哲学解释。这一过程一直持续到1983年。这一年，拉里·劳登发表了一篇具有高度影响力的文章，叫作《划界问题的死亡》。在这篇文章当中，他提出对哲学家来说，研究划界问题实际上是在浪费时间，其中一条理由是，任何人都不太可能提出一套“必要并且联合可充分”的条件来定义“科学”、“伪科学”以及其他相关概念。如果没有这样的一套条件，任何寻找它们之间原则性区别的努力都只是无可救药的空想。

“必要并且联合可充分”是逻辑哲学术语，不过搞清楚劳登的意思很重要。他认为波普尔和其他人一直在尝试对科学和伪科学提供一套精确定义，就像初等几何学使用的定义那样：例如，一个三角形是内角和为180°的几何图形。这一性质既是必要的（因为不满足它的图形就不是三角形），也是充分的（因为只要满足这一条就能确认一个图形是不是三角形）。劳登正确地指出，在划界问题上，永远不可能找到这样的解决方案，因为“科学”、“伪科学”的概念是复杂的、多维度的，具有内在的模糊性，不容许清晰界限的存在。在某种意义上，抱怨“波普尔狗仔”的物理学家和劳登的看法一致：波普尔关于可证伪性的标准，对区分科学和伪科学（本来应该相对简单）来说过于生硬了;但是，对在一个像理论物理学这样的高级领域内区分可靠和不可靠的科学来说，却是锦上添花。

然而波普尔没有劳登、卡罗尔、苏斯凯恩德以及其他人认为的那样天真，划界问题也并不是如此不可救药。这也就是为什么一些作者——包括我和我的长期合作者马尔滕·布德里——认为劳登对划界问题拒绝得太早了，推特或许并不是讨论微妙科学哲学问题的最佳场所。

我们的看法是，如果排除连波普尔本人都没有严格强调过的必要并且联合可充分条件的要求，研究划界问题就依然有路可走。那么，另外一种选择在哪里？用维特根斯坦式的“家族相似性”理念来看待科学和伪科学。路德维希·维特根斯坦是20世纪另一位具有高度影响力的哲学家，和波普尔一样也来自维也纳，然而两个人在社会经济学背景、性情和哲学兴趣上的差异非常大。（如果你想了解两人的差别到底达到什么程度，可以阅读新闻记者大卫·艾德蒙斯撰写的《维特根斯坦的扑克》。）

维特根斯坦从来没有写过关于科学哲学的内容，更不要提基础物理学了。但是他对语言、语言逻辑及其应用非常感兴趣。他指出，我们似乎能有效利用许多概念，这些概念并不具有劳登所指的清晰定义。他最喜欢的例子是“游戏”这一表面看上去非常简单的概念。如果你试图给游戏寻找一个类似于三角形那样的定义，那你的努力就会永远徒劳无功（试试看，这是一种不错的休

闲，哦，游戏）。维特根斯坦写道：“我们该怎样向别人解释什么是游戏？可以向他描述游戏的过程，或许还可以加一句‘类似这样的活动就是游戏。但是我们对游戏是什么又有什么样的认识？我们仅仅是无法向别人描述游戏到底是什么吗？……但是这并不是无知。我们不知道界限是什么，因为它从来没有被界定过……我们可以为了某种特殊的目的来划定界限。但是只有这样才能让一个概念可被使用吗？完全不是！”

关键在于，很多情况下我们并不是“发现”预先存在的界限，仿佛游戏和科学是在永恒形而上维度里存在的柏拉图式理想形态。我们为了具体目的而“划定”界限，然后检验这种界限对我们的目的是否确实有用。我们认为科学和伪科学之间有重大差异，所以试图画出一条边界来强调它们。毫无疑问，让一个人拒绝两个概念之间具有基础性差异的强烈直觉，例如占星术和天文学之间的差异，这有些过分了;问题在于这种差异到底大概在什么地方。

与其在原始的术语上相互攻击，科学家还不如相互合作，这不仅仅是为了打造更好的科学， 还是为了反击真正的伪科学。

许多参加慕尼黑研讨会的学者，或者宽泛来讲，这场弦理论战争的参与者，都切实感受到了大众了解到的基础物理学和弦理论学家提议的基础物理学之间有着重要的区别。理查德·达维德反对使用“后经验科学”这一术语（无可否认会轻易让人嘲笑），偏向于使用“非经验的理论评估”。但是无论怎么称呼，他都意识到他和他的同事在鼓吹一种和伽利略时代以来的科学研究严重背离的方法。诚然，伽利略也参与了很多理论争论以及思想实验（他很可能从来没有从比萨斜

塔上往下扔过球），但是他的理论确实是可以证伪的，并且多次在实验验证当中被证伪了（最引人注目的一次是大卫·斯科特的“阿波罗1 5”号登月）。

那么更宽泛的问题就是;我们是处在一种全新科学的边缘，还是会被将来的历史学家看作科学进程的短暂停滞？或者说，会不会是基础物理学已经到达了尽头，而且并非是因为我们已经找到了所有的答案，而是因为我们受到了脑力和技术的限制？这些严肃的问题不仅仅应当引起科学家和哲学家的关注，还应该引起公众的广泛关注（基础物理学以及其他领域的科学研究，正是由

公众资助的）。

弦理论战争以及随之而来的对科学哲学的使用和误用的奇怪之处在于，为了人类社会，科学家和哲学家有着更加重要的需要共同达成的目标，如果他们能停止争吵，将注意力集中在他们的聪明才智联合起来能够达到什么样的成就就好了。与其在原始的术语上相互攻击，科学家还不如相互合作，这不仅仅是为了打造更好的科学，还是为了反击真正的伪科学，比如顺势疗法和灵媒这些通过骗人来牟取大量钱财、损害他人身心健康的把戏。这些才是值得进行批判性思维和对话的目标。公众知识分子以及学者，无论是科学家还是哲学家，都有道义上的责任，竭尽全力来尽量提升这个让他们有机会进行艰涩难懂的认识论或者基础物理学探讨的社会。