What is this Thing Called Science? 重复，这些程序产生的结果与伽利略获得的结果是大体相同的。在下一章，我们 将有理由来进一步发展这个论点：科学缺乏不可错的观察基础不仅仅是由于知觉 的主观方面。 补充读物 关于科学的经验基础是经得住检验的陈述的经典讨论请阅：Popper(1972 chapter5)。强调观察的主观方面在Hacking(1983)的后半部，Popper(1979, pp.341-61)以及Chalmers(1990,chapter4)。也请参考Shapere(1982)。 -22
What is this Thing Called Science? 重复，这些程序产生的结果与伽利略获得的结果是大体相同的。在下一章，我们 将有理由来进一步发展这个论点：科学缺乏不可错的观察基础不仅仅是由于知觉 的主观方面。 补充读物 关于科学的经验基础是经得住检验的陈述的经典讨论请阅：Popper (1972 chapter 5)。强调观察的主观方面在 Hacking (1983)的后半部，Popper (1979, pp.341-61)以及 Chalmers (1990, chapter 4)。也请参考 Shapere (1982)。 - 22 -
科学究竞是什么？ 第三章实验 1不仅是事实，而且是有关的事实 在这一章，为了论证的方便我假定，仔细利用感觉能够建立可靠性。我已经 提出，不管怎么说，在与科学有关的许多境况下，这个假定是肯定能得到辩护的。 计算盖氏计数器上的滴答声，注意标尺上指针的位置，这些例子都是不成问题的。 有这些事实就解决了关于科学事实基础的问题了吗？科学知识能够从能被观察 确定的陈述所构成的事实中推导出来吗？在这一章我们将看到对这些问题的回 答都是断然的”否”。 应该指出的一点是，科学中所需要的不仅是事实，而且是有关的事实。能由 观察确立的大多数事实，例如在我的办公室里书的数目或我的邻居汽车的颜色， 与科学完全无关，科学家们去收集这些事实是浪费时间。哪些事实与一门科学有 关，哪些无关相对于那门科学的发展的目前状态。科学提出问题，并且理想地 观察能提供一个答案。这是什么组成科学有关事实这一问题的部分答案。 然而必须强调更为重要的一点，为此我要介绍一个故事。当我年轻的时，我 的哥哥和我关于怎么说明草在同一牧场上有牛粪的地方比其它地方长得更快这 一事实。我肯定这一事实不是我们第一个注意到。我的哥哥的意见是，这是牛粪 的施肥效应，而我怀疑这是一种覆盖效应，牛粪对下面的土地有保墒和抑制蒸发 的作用。我现在强烈怀疑我们都不全对，主要的说明是奶牛不大愿意吃它们自己 的粪周围的草。所有这三种效应大概都起作用，但我们兄弟所作的那种观察不可 能分辨出效应的程度。有必要进行一些干预，例如，有一个季节将奶牛不在这块 牧场上放牧，看看在牛粪上的草长得长草是否减少或消失，将粪磨细消除它的保 墒作用，但仍保留它的施肥作用等等。 -23-
科学究竟是什么？ 第三章 实 验 1 不仅是事实，而且是有关的事实 在这一章，为了论证的方便我假定，仔细利用感觉能够建立可靠性。我已经 提出，不管怎么说,在与科学有关的许多境况下,这个假定是肯定能得到辩护的。 计算盖氏计数器上的滴答声，注意标尺上指针的位置，这些例子都是不成问题的。 有这些事实就解决了关于科学事实基础的问题了吗？科学知识能够从能被观察 确定的陈述所构成的事实中推导出来吗？在这一章我们将看到对这些问题的回 答都是断然的"否"。 应该指出的一点是，科学中所需要的不仅是事实，而且是有关的事实。能由 观察确立的大多数事实，例如在我的办公室里书的数目或我的邻居汽车的颜色， 与科学完全无关，科学家们去收集这些事实是浪费时间。哪些事实与一门科学有 关，哪些无关相对于 那门科学的发展的目前状态。科学提出问题，并且理想地 观察能提供一个答案。这是什么组成科学有关事实这一问题的部分答案。 然而必须强调更为重要的一点，为此我要介绍一个故事。当我年轻的时，我 的哥哥 和我关于怎么说明草在同一牧场上有牛粪的地方比其它地方长得更快这 一事实。我肯定这一事实不是我们第一个注意到。我的哥哥的意见是，这是牛粪 的施肥效应,而我怀疑这是一种覆盖效应，牛粪对下面的土地有保墒和抑制蒸发 的作用。我现在强烈怀疑我们都不全对，主要的说明是奶牛不大愿意吃它们自己 的粪周围的草。所有这三种效应大概都起作用，但我们兄弟所作的那种观察不可 能分辨出效应的程度。有必要进行一些干预，例如，有一个季节将奶牛不在这块 牧场上放牧，看看在牛粪上的草长得长草是否减少或消失，将粪磨细消除它的保 墒作用，但仍保留它的施肥作用等等。 - 23 -
What is this Thing Called Science? 这个例子所说明的境况是典型的。在我们周围有许多种过程在起作用，它们 以复杂的方式叠加和相互作用。一片掉落的叶子受到引力吸引、空气阻力和风力 的作用，并且当它掉落时腐烂也起一些作用。当一些事件自然发生时，不可能通 过对这些事件的仔细观察而达到对这种种过程的理解。对落叶的观察并不产生伽 利略落体定律。这里学到的教训是一目了然的。为了与鉴定和说明在自然界起作 用的种种过程有关的事实，一般需要在实践中进行干预，试图将要研究的过程分 离出来，消除其他过程的效应。简言之，必须做实验。 到这一步花了我们一些时间，但是也许应该有点明显的是，如果有构成科学 基础的事实，那么那些事实表现为实验结果，而不是任何陈旧的可观察事实。可 是在最近二十年内科学哲学家才仔细注意实验的性质及其在科学中起的作用，于 是这一点才变得明显的。确实，这是本书前面几版给予很少注意的一个问题。一 旦我们集中于关注提供科学基础的实验，而不仅仅是观察，我们就会在本章其余 部分看到，我们一直在讨论的问题就有点不同的情况了。 2实验结果的产生和更新 实验结果无论如何不是被直接给予的。任何一个实验工作者，甚至任何一个 攻读科学的学生都知道，做实验不是一件容易的事。 成功地进行重要的新实验能花几个月或甚至几年的时间。在20世纪60年 代我是一个实验物理学家，对我自己经验的简要描述将清楚地说明这一点。故事 的细节对读者不重要，我的目的不过是给大家提供一个概念：产生一个实验结果 会有多复杂，会涉及哪些实践上的努力。 我的实验的目的是从分子散射出低能量的电子，以发现它们在这过程中失去 了多少能量，从而获得有关分子本身在各能量层次的信息。为了达到这个目的， 必须产生一束电子，它们全以相同的速度运动，从而具有相同的能量。必须安排 -24-
What is this Thing Called Science? 这个例子所说明的境况是典型的。在我们周围有许多种过程在起作用，它们 以复杂的方式叠加和相互作用。一片掉落的叶子受到引力吸引、空气阻力和风力 的作用，并且当它掉落时腐烂也起一些作用。当一些事件自然发生时，不可能通 过对这些事件的仔细观察而达到对这种种过程的理解。对落叶的观察并不产生伽 利略落体定律。这里学到的教训是一目了然的。为了与鉴定和说明在自然界起作 用的种种过程有关的事实，一般需要在实践中进行干预，试图将要研究的过程分 离出来，消除其他过程的效应。简言之, 必须做实验。 到这一步花了我们一些时间，但是也许应该有点明显的是，如果有构成科学 基础的事实，那么那些事实表现为实验结果，而不是任何陈旧的可观察事实。可 是在最近二十年内科学哲学家才仔细注意实验的性质及其在科学中起的作用，于 是这一点才变得明显的。确实，这是本书前面几版给予很少注意的一个问题。一 旦我们集中于关注提供科学基础的实验，而不仅仅是观察，我们就会在本章其余 部分看到，我们一直在讨论的问题就有点不同的情况了。 2 实验结果的产生和更新 实验结果无论如何不是被直接给予的。任何一个实验工作者，甚至任何一个 攻读科学的学生都知道, 做实验不是一件容易的事。 成功地进行重要的新实验能花几个月或甚至几年的时间。在 20 世纪 60 年 代我是一个实验物理学家，对我自己经验的简要描述将清楚地说明这一点。故事 的细节对读者不重要，我的目的不过是给大家提供一个概念：产生一个实验结果 会有多复杂，会涉及哪些实践上的努力。 我的实验的目的是从分子散射出低能量的电子，以发现它们在这过程中失去 了多少能量, 从而获得有关分子本身在各能量层次的信息。为了达到这个目的, 必须产生一束电子，它们全以相同的速度运动，从而具有相同的能量。必须安排 - 24 -
科学究竞是什么？ 它们仅仅在进入检波器以前撞击一个靶分子，否则就会丧失所寻找的信息，而且 必须用设计合适的检波器测量散射电子的速度或能量。这些步骤中的每一步都是 一次实际的挑战。速度选择器有两块导电的金属片，弯曲成其中有电位差的同心 圆。进入金属片之间的电子，如果它们的速度与金属片之间的电位差相匹配，它 们就会出现在环形通路的另一端。否则，它们就会在导电金属片上偏转。为了保 证电子有可能只撞击一个靶分子，就必须在一个高度真空，只含有一个靶分子样 本、压力很低的地方做实验。这就要求充分利用真空技术。测量散射电子的速度 必须用类似产生单能量束时使用的环形电极。测量以特定速度散射的电子强度可 用这样的办法：将金属片之间的电位差规定一个值，只允许具有这个速度的电子 穿过环形金属片，并出现在分析器的另一端。检测出现的电子包括要测量微小的 电流，这又要充分利用技术。 那是一般的想法，但是每一步都提出了一系列实际问题，任何人在这领域工 作的人都熟悉这些问题。使仪器摆脱用来制造仪器的种种金属发射的多余气体是 很困难的。这些分子被电子束离子化可凝结在电极上，引起虚假的电位。我们的 美国对手发现电极镀金极大地有助于将这些问题减少到最小限度。我们则发现， 在电极上镀一层以碳为基础的溶液（称为”aquadag'")有很大帮助，虽说不像镀金 那样有效，但更适合于我们的研究预算。在这项实验得出重要结果以前，我的耐 心（以及我的研究经费）早就失去了。我理解一些研究生在最终获得重要结果以前 遭了多大的磨难。30年以后的现在，低能量电子光谱仪是相当标准的技术。我 的努力以及更成功的后继者努力的细节，并不重要。我所说的应该足以说明无 可争辩的论点应该是什么。如果实验结果构成科学立足的事实，那么它们肯定不 是经由感觉直接给予的。事实的确立是必须经过努力的，并涉及相当多的实际知 识，实践中的试错法，以及利用可得的技术。 对实验结果适宜性的判断也不是直接了当的。仅当实验设置是合适的，扰乱 因素得到消除，实验才是适宜的，才可解释为展示或测量实验打算展示或测量的 东西。有关这些因素的知识不充分可导致不合适的实验测量和错误的结论。因此， 实验事实与理论之间有着重要的相互联系。如果有关实验的理论有缺陷或错误， -25-
科学究竟是什么？ 它们仅仅在进入检波器以前撞击一个靶分子，否则就会丧失所寻找的信息，而且 必须用设计合适的检波器测量散射电子的速度或能量。这些步骤中的每一步都是 一次实际的挑战。速度选择器有两块导电的金属片，弯曲成其中有电位差的同心 圆。进入金属片之间的电子，如果它们的速度与金属片之间的电位差相匹配，它 们就会出现在环形通路的另一端。否则，它们就会在导电金属片上偏转。为了保 证电子有可能只撞击一个靶分子，就必须在一个高度真空，只含有一个靶分子样 本、压力很低的地方做实验。这就要求充分利用真空技术。测量散射电子的速度 必须用类似产生单能量束时使用的环形电极。测量以特定速度散射的电子强度可 用这样的办法：将金属片之间的电位差规定一个值，只允许具有这个速度的电子 穿过环形金属片，并出现在分析器的另一端。检测出现的电子包括要测量微小的 电流，这又要充分利用技术。 那是一般的想法，但是每一步都提出了一系列实际问题，任何人在这领域工 作的人都熟悉这些问题。使仪器摆脱用来制造仪器的种种金属发射的多余气体是 很困难的。这些分子被电子束离子化可凝结在电极上，引起虚假的电位。我们的 美国对手发现电极镀金极大地有助于将这些问题减少到最小限度。我们则发现， 在电极上镀一层以碳为基础的溶液(称为"aquadag")有很大帮助，虽说不像镀金 那样有效，但更适合于我们的研究预算。在这项实验得出重要结果以前，我的耐 心(以及我的研究经费)早就失去了。我理解一些研究生在最终获得重要结果以前 遭了多大的磨难。30 年以后的现在，低能量电子光谱仪是相当标准的技术。 我 的努力以及更成功的后继者努力的细节，并不重要。我所说的应该足以 说明无 可争辩的论点应该是什么。如果实验结果构成科学立足的事实，那么它们肯定不 是经由感觉直接给予的。事实的确立是必须经过努力的，并涉及相当多的实际知 识，实践中的试错法，以及利用可得的技术。 对实验结果适宜性的判断也不是直接了当的。仅当实验设置是合适的，扰乱 因素得到消除，实验才是适宜的，才可解释为展示或测量实验打算展示或测量的 东西。有关这些因素的知识不充分可导致不合适的实验测量和错误的结论。因此， 实验事实与理论之间有着重要的相互联系。如果有关实验的理论有缺陷或错误， - 25 -
What is this Thing Called Science? 实验结果就有可能出错。 有关实验的这些一般的，在一定意义上相当平凡的特点的推断是，实验结果 是可错的，可因明显的理由而更新或代替。由于技术方面的进展，实验结果可变 得过时，由于理解方面的进展（根据这种理解认为实验设置不合适），它们可被摈 弃。这些论点及其的意义将在下一节用历史的例子加以说明。 3改变科学的实验基础：历史的例子 在19世纪后25年放电管现象支配着极大的科学兴趣。如果高电压通过插入 封闭玻璃管的每一端的金属片连接起来，就发生放电，在管内引起种种辉光。如 果大气压在管内不是太大，就会产生流光，连接带负电的金属片（阴极）和带正电 的金属片（阳极）。这些已知为阴极射线，它们的性质是当时科学家很感兴趣的问 题。德国科学家海因里希·赫兹在19世纪80年代进行了一系列实验，意图阐 明它们的性质。作为这些实验的结果，赫兹作出结论说，阴极射线不是带电粒子 束。他达到这一结论部分是由于当阴极射线受到与它们运动方向成垂直的电场影 响时它们并不像带电粒子束预期的那么发生偏转。我们现在认为赫兹的结论是错 误的，他的实验是不适宜的。在19世纪结束前J.J.汤姆逊进行的实验令人信服 地表明电磁场使阴极射线偏转，其方式与带电粒子束一致，并能测量电荷与粒子 质量的比率。 正是由于技术的改善和对境况理解的增进使得汤姆逊有可能改进实验，摈弃 赫兹的实验结果。构成阴极射线的电子可使玻璃管内的气体分子离子化，即使分 子中的一两个电子移位，使它们成为带正电荷。这些离子能聚集在仪器金属片上， 导致从实验的角度看是虚假的电场。大概正是这种电场妨碍赫兹产生汤姆逊终于 能够产生和测量的偏转。汤姆逊能够改进赫兹的工作的主要办法是得益于经过改 进的真空技术，从玻璃管消除了更多的气体分子。由于有了改进的真空状态，有 了对电极的更为合适的安排，汤姆逊能够确定赫兹宣布不存在的偏转。当汤姆逊 -26-
What is this Thing Called Science? 实验结果就有可能出错。 有关实验的这些一般的，在一定意义上相当平凡的特点的推断是，实验结果 是可错的，可因明显的理由而更新或代替。由于技术方面的进展，实验结果可变 得过时，由于理解方面的进展(根据这种理解认为实验设置不合适)，它们可被摈 弃。这些论点及其的意义将在下一节用历史的例子加以说明。 3 改变科学的实验基础：历史的例子 在 19 世纪后 25 年放电管现象支配着极大的科学兴趣。如果高电压通过插入 封闭玻璃管的每一端的金属片连接起来，就发生放电，在管内引起种种辉光。如 果大气压在管内不是太大，就会产生流光，连接带负电的金属片(阴极)和带正电 的金属片(阳极)。这些已知为阴极射线，它们的性质是当时科学家很感兴趣的问 题。德国科学家海因里希·赫兹在 19 世纪 80 年代进行了一系列实验，意图阐 明它们的性质。作为这些实验的结果，赫兹作出结论说，阴极射线不是带电粒子 束。他达到这一结论部分是由于当阴极射线受到与它们运动方向成垂直的电场影 响时它们并不像带电粒子束预期的那么发生偏转。我们现在认为赫兹的结论是错 误的，他的实验是不适宜的。在 19 世纪结束前 J.J.汤姆逊进行的实验令人信服 地表明电磁场使阴极射线偏转，其方式与带电粒子束一致，并能测量电荷与粒子 质量的比率。 正是由于技术的改善和对境况理解的增进使得汤姆逊有可能改进实验，摈弃 赫兹的实验结果。构成阴极射线的电子可使玻璃管内的气体分子离子化，即使分 子中的一两个电子移位，使它们成为带正电荷。这些离子能聚集在仪器金属片上， 导致从实验的角度看是虚假的电场。大概正是这种电场妨碍赫兹产生汤姆逊终于 能够产生和测量的偏转。汤姆逊能够改进赫兹的工作的主要办法是得益于经过改 进的真空技术，从玻璃管消除了更多的气体分子。由于有了改进的真空状态，有 了对电极的更为合适的安排，汤姆逊能够确定赫兹宣布不存在的偏转。当汤姆逊 - 26 -