科学推理中的假说方法与证伪理论

杨四维

摘要：科学命题是一则假说，只要这则假说反映的信仰被证据支持、客观、产生于反映完整性的研究，它们就越接近科学的理想，就越能被证明是正当的。假说推理最直接地应用于做出解释，然而，情况经常是我们不能通过直接观察做出需要的解釋。所以构造假说来弄清情况，从而指导下一步的行动。既然科学命题是假说，它必然是可证伪的。

关键词：科学推理；假说方法；证伪理论

一、科学理论的特点是可证伪性

什么是科学？什么不是科学？什么是伪科学？根据科学哲学家卡尔·波普（Karl R. Popper）的证伪理论，科学研究最重要的特征是证实和证伪。波普在他重要的著作《客观的知识》一书中，用这样一个模式来描述科学知识的积累过程：

1. 从发现问题1，

2. 到提出假说尝试解决（tentative solution），

3. 通过证伪来消除错误（error elimination），

4. 最后，产生新的问题2，如此反复循环。

科学不仅仅是要找到正确的结论，得到这个结论的过程更为重要，这个过程被卡尔·波普称为“科学的方法”。对于科学家来说，问题在于视觉无法看见自然的结构，而且他们观察得来的数据也不足以揭示这种结构。由于普通的常识无法为科学家提供答案，于是，他们构造了用于阐明经验内容、从而为进一步分析提供建议的假说。

二、科学推理的开始——提出假说

无论应用于科学，还是日常生活，假说的方法一般包括4个基本步骤：

1. 问题的发生

2. 提出假说

3. 从假说中得出推论

4. 验证推论

这4个步骤可以通过侦探破案的手法得到说明：

1. 假设一位女士在她的公寓里被谋杀。最初，公寓里的一切都是潜在的线索。

2. 为了解释谋杀事件的原因，侦探提出假说——地毯上发现的钥匙正是凶手的车钥匙。

3. 通过这个假说，可以得出许多推论。假定该钥匙仅适合最新型号的凯迪拉克，可推知凶手驾驶的是最新款凯迪拉克轿车。此外，如果这是凶手持有的唯一钥匙，可以得出车可能停在附近的结论。第三种推论是，这位凶手的名字可能在当地的凯迪拉克特许经销商那里有记录。

4. 为了验证这些推论，侦探搜寻了周围地区的街道，联系了当地凯迪拉克汽车商，并索要了近期买主的名单。

该例阐明了关于假说的3个附加要点：

1. 假说不是来源于相关的证据，而是由调查人员附加于证据之上的。虽然侦探的假说可能完全错误，但假说用于构造证据的思想，它有可能揭示事件背后的真相。

2. 第二个要点是，假说指导证据搜集工作。假说告诉调查者需要寻找什么、必须忽略什么。

3. 第三个要点与假说的证明有关。如果侦探确实发现了停在公寓楼外的最新款凯迪拉克，且钥匙可以点火启动，那么这些发现就使假说具有了可信性，但在任何意义上都是无法确证假说的。

进而，我们得出结论：通过发现假说的一个推论为真，而证明该假说为真，等同于做一个肯定后件式的谬误推理。在这里，H代表假说（hypothesis），I代表推论（induction），这里的谬误推理并不是有效的论证形式：

如果H，那么I

有I

有H

另一方面，我们假定凶手自己去警察局自首、且凶手拥有或驾驶的唯一汽车是福特。这一事实就会证明该假说为假，因为这使得凶手驾驶凯迪拉克的推论为假，这种推论的论证形式为有效的否定后件式：

如果H，那么I

没有I

没有H

而这是有效的论证形式。我们想要假说被证明为真，就必须既能找到与钥匙相匹配的车，同时车主又要对犯罪事实供认不讳。

三、区分科学与迷信的证伪理论

卡尔·波普喜欢用黑天鹅效应的例子来说明证伪的重要性。18世纪以前，欧洲人没有到过澳大利亚，并不知道世界上有黑天鹅，因此有“所有天鹅都是白色的”这一说法。但是这一说法留下证伪的可能性，因为只要找到一只黑天鹅就能证伪，虽然这个观测在很长时间里并没有发生。波普认为，即使你看到的天鹅都是白色的，但是如果你是坚持科学观念的人，就不应当信誓旦旦地得出“所有天鹅皆为白色”的结论。所有的科学结论都应该存在理论上可供证伪的方法才有可能证明自身的正确性。

考虑一下“一个人偶然遇见一只黑猫会带来厄运”这样的迷信。做出这一断言的人从未努力收集支撑这一假说的证据，也没有对此展开系统的验证或进行周密的实验。很可能在一个偶然的情况下，他遇见了一只黑猫，之后他购买的股票就贬值了或者在一场车祸中受了伤，但可以肯定的是，相信偶然遇见一只黑猫就导致他的损失或事故显然是毫无道理的，因为没有证据证明其间的联系。这样的推理构成了一类著名的非形式谬误——误为因果。

在迷信假说中发现的另一个缺陷是，它们经常被制定得很含糊，以致于实际上不可能提供任何具体的结论。相反，科学假说经常被数学语言所限定，或者它们至少能被翻译成某种用数学语言表达的精确陈述。这一事实提供了极为准确的证实，而且大体上促成了科学在过去500年所享有的非凡成就。与含糊的问题紧密联系的是一个假说被限定的幅度。如果一个假说被制定得太过宽泛，以致于矛盾的证据也能作为它的佐证，那么这个假说并不能真正地被任何东西所确认。

1919年，波普发现了关于假说的这个问题。作为回答，他论证道，任何真正的科学假说必须被足够严密地限定，以便它能避免这类问题的发生。也就是说，一则科学假说必须是能够被证伪的。波普实际上是在要求，一条假说之所以是科学的，是因为它是能够被否定的。毕竟，为了使证据能够反驳它们，假说应该被足够严密地限定。

【参考文献】

1. Hurley， Patrick J.. A Concise Introduction to Logic， Eleventh Edtion （2012）. Wadsworth， Cengage Learning

2. Popper， Karl. Objective Knowledge： An Evolutionary Approach. Oxford at the Clarendon Press （1972）

3. Spangenburg， Ray. Moser， Diane K.. The History of Science from 1895 to 1945， Revised Edition. Facts On File， Inc. （2004）

（作者单位：西南大学 政治与公共管理学院 ）