科学究竞是什么？ 观点，而且描述了这一观念的历史性转折，这样做绝不是他一个人。一个有影响 的主张是，作为历史事实，现代科学产生于17世纪初，那时人们认真采纳了将 观察事实作为科学基础的战略。那些信奉和利用这个科学诞生故事的人认为，在 17世纪以前，可观察事实没有被认真当作知识的基础。这个熟悉的故事继续说， 那时是相反，知识主要建基于权威，尤其是哲学家亚里士多德的权威和圣经的权 威。仅当这种权威受到像伽利略那样一些新科学的先驱例诉诸经验的挑战，现代 科学才成为可能。下面经常讲述的有关伽利略和比萨斜塔的故事取自罗博塔姆 (1918,pp.27-29),这个故事精确地领会了这个观念： 伽利略第一次与大学教授们比试与他研究落体运动定律有关。亚里士多德一 条公认的公理是落体的速度受它们各自的重量制约：例如，重两磅的石头下落的 速度比重一磅的快两倍。在伽利略否定这条规则以前，没有人对它的正确性提出 过疑问。他宣称，重量与物质无关：两个重量不等的物体同时到达地面。由于教 授们嘲笑他的声明，伽利略决定在公开的场合进行试验。于是，他邀请大学全体 师生都来亲自目睹他要在斜塔上做的实验。在一个确定的日子的早晨，伽利略在 大学师生和市民在场下登上塔顶，他带了两个球来，一个球重100磅，另一个重 1磅。他将球在胸墙边小心放好，将它们推落：目睹两个球均匀落下，在下一个 瞬间，一声巨响，她们同时撞击地面。老传统是错误的，以青年发现者为代表的 现代科学获得了她应有的地位。 试图将认为科学知识来源于事实的这种常识科学观加以形式化的两个学派 是经验主义者和实证主义者。17和18世纪的英国经验主义者，尤其是约翰·洛 克、乔治·贝克莱和大卫·休谟认为，所有知识应该来源于观念，而观念是借助 感觉植入心中。实证主义者对事实是什么持一种更为宽泛而更少心理学导向的观 点，但也持有经验主义者认为知识应该来源于经验事实的观点。逻辑实证主义者， 1920年代起源于维也纳的一个哲学学派，继承19世纪奥古斯特·孔德引入的实 证主义，将它形式化，密切注意科学知识与事实之间关系的逻辑形式。经验主义 和实证主义均持认为科学知识应该以某种方式来源于观察事实的常识观。 -5
科学究竟是什么？ 观点，而且描述了这一观念的历史性转折，这样做绝不是他一个人。一个有影响 的主张是，作为历史事实，现代科学产生于 17 世纪初，那时人们认真采纳了将 观察事实作为科学基础的战略。那些信奉和利用这个科学诞生故事的人认为，在 17 世纪以前，可观察事实没有被认真当作知识的基础。这个熟悉的故事继续说， 那时是相反，知识主要建基于权威，尤其是哲学家亚里士多德的权威和圣经的权 威。仅当这种权威受到像伽利略那样一些新科学的先驱例诉诸经验的挑战，现代 科学才成为可能。下面经常讲述的有关伽利略和比萨斜塔的故事取自罗博塔姆 (1918, pp. 27-29)，这个故事精确地领会了这个观念： 伽利略第一次与大学教授们比试与他研究落体运动定律有关。亚里士多德一 条公认的公理是落体的速度受它们各自的重量制约：例如，重两磅的石头下落的 速度比重一磅的快两倍。在伽利略否定这条规则以前，没有人对它的正确性提出 过疑问。他宣称，重量与物质无关；两个重量不等的物体同时到达地面。由于教 授们嘲笑他的声明，伽利略决定在公开的场合进行试验。于是，他邀请大学全体 师生都来亲自目睹他要在斜塔上做的实验。在一个确定的日子的早晨，伽利略在 大学师生和市民在场下登上塔顶，他带了两个球来，一个球重 100 磅，另一个重 1 磅。他将球在胸墙边小心放好，将它们推落；目睹两个球均匀落下，在下一个 瞬间，一声巨响，她们同时撞击地面。老传统是错误的，以青年发现者为代表的 现代科学获得了她应有的地位。 试图将认为科学知识来源于事实的这种常识科学观加以形式化的两个学派 是经验主义者和实证主义者。17 和 18 世纪的英国经验主义者，尤其是约翰·洛 克、乔治·贝克莱和大卫·休谟认为，所有知识应该来源于观念，而观念是借助 感觉植入心中。实证主义者对事实是什么持一种更为宽泛而更少心理学导向的观 点，但也持有经验主义者认为知识应该来源于经验事实的观点。逻辑实证主义者， 1920 年代起源于维也纳的一个哲学学派，继承 19 世纪奥古斯特·孔德引入的实 证主义，将它形式化，密切注意科学知识与事实之间关系的逻辑形式。经验主义 和实证主义均持认为科学知识应该以某种方式来源于观察事实的常识观。 - 5 -
What is this Thing Called Science? 在科学来源于事实的主张中有两个完全不同的问题。一个问题涉及这些”事 实“的性质以及科学家如何得到这些事实。第二个问题涉及一旦获得事实后，如 何从事实导出构成我们知识的定律和理论。我们将依次探讨这两个问题，这一章 和下面两章将讨论科学赖以建立的事实的性质，第4章讨论科学知识如何从事实 导出的问题。 在常识观中，关于事实应是科学基础的立场可区分出三个成分。它们是： (1) 事实是通过感觉直接给予仔细的没 有偏见的观察者的。 (2) 事实先于，并独立于理论。 (3) 事实构成科学知识结实而可靠的基础。 我们将会看到，这些主张每一个都面临困难，只有在非常限定的形式中才能 接受它们。 2.眼见为实 部分是因为视觉是观察世界最广泛使用的感觉，部分是为了方便，我将对观 察的讨论限于视觉领域。在大多数情况下，不难了解可以将这里提供的论证重组 一下就能应用于其他感觉。一个简单的视觉观可以叙述如下。人用他们的眼晴看。 人眼最重要的成分是晶体和视网膜。来自被看物体的光线通过介质从物体到达晶 体。晶体物质使光线折射，使它们到达视网膜焦点，于是形成物体的映像。到此 为止，眼睛的功能活动类似照相机。但记录最后映像的方式有很大不同。视觉神 经从视网膜通到脑的中枢皮层。这些神经携带有关光线落到视网膜不同区域的信 息。正是脑记录这一信息使人类观察者看到物体。当然，可以在这个简单化的描 述上添加许多细节，但这里的叙述把握了总的概念。 -6
What is this Thing Called Science? 在科学来源于事实的主张中有两个完全不同的问题。一个问题涉及这些"事 实"的性质以及科学家如何得到这些事实。第二个问题涉及一旦获得事实后，如 何从事实导出构成我们知识的定律和理论。我们将依次探讨这两个问题，这一章 和下面两章将讨论科学赖以建立的事实的性质，第 4 章讨论科学知识如何从事实 导出的问题。 在常识观中，关于事实应是科学基础的立场可区分出三个成分。它们是： (1) 事实是通过感觉直接给予仔细的没 有偏见的观察者的。 (2) 事实先于，并独立于理论。 (3) 事实构成科学知识结实而可靠的基础。 我们将会看到，这些主张每一个都面临困难，只有在非常限定的形式中才能 接受它们。 2. 眼见为实 部分是因为视觉是观察世界最广泛使用的感觉，部分是为了方便，我将对观 察的讨论限于视觉领域。在大多数情况下，不难了解可以将这里提供的论证重组 一下就能应用于其他感觉。一个简单的视觉观可以叙述如下。人用他们的眼睛看。 人眼最重要的成分是晶体和视网膜。来自被看物体的光线通过介质从物体到达晶 体。晶体物质使光线折射，使它们到达视网膜焦点，于是形成物体的映像。到此 为止，眼睛的功能活动类似照相机。但记录最后映像的方式有很大不同。视觉神 经从视网膜通到脑的中枢皮层。这些神经携带有关光线落到视网膜不同区域的信 息。正是脑记录这一信息使人类观察者看到物体。当然，可以在这个简单化的描 述上添加许多细节，但这里的叙述把握了总的概念。 - 6 -
科学究竞是什么？ 刚刚结束的通过视觉观察的叙述强烈地提示两点。这两点己经被结合进常识 的科学观或经验主义科学观。第一点是，由于观看时脑记录有关世界的事实，人 类观察者多少能直接获得这些事实知识。第二点是，从同一地方观看同样物体或 情景的两个正常的观察者将会"看到”同样东西。同样组合的光线射到每一个观察 者的眼睛上，他们正常的眼晴晶体将它们集中在他们正常的视网膜上，产生相同 的映像。于是，相同的信息通过他们正常的视觉神经传到每一个观察者的脑，使 得两个观察者看到同样的东西。在后面的几节中，我们将会看到为什么这种图画 是严重误导的。 3.视觉经验不仅决定于看到的物体 最彻底的常识观认为，关于外部世界的事实是通过视觉直接给予我们的。我 可以确定，在我的书桌上有一盏灯，或我的铅笔是黄色的，因为它们就在我的眼 前。我们己经知道的关于眼晴如何工作的故事可以支持这种观点。如果这就是一 切，那么看到什么决定于我们注视的东西的性质，当观察者面对同样景象时，他 们总有同样的视觉经验。然而，有大量证据表明，情况根本不是如此。两个正常 的观察者，在同样的物理条件下从同样的地方看同样的物体，不一定获得同一视 觉经验，即使在他们各自视网膜上的映像也许确实是同一的。两个观察者不一定 ”看到"同样东西，这一点有重要意义。正如N.R.汉森(1958)指出，"看到的东 西比碰到眼球的东西更多”。有一些简单的例子将会证明这一论点。 图1 我们大多数人初次看到图1时，看到的是楼梯的素描，梯级上部表面可见。 但这不是我们能够看它的唯一方式。也不难把它看作是梯级底部表面可见的楼 梯。接着，如果人们注视这张图一段时间，人们一般会发现人们看到的东西频繁 改变，不由自主地从上面可见的楼梯变到从下面可见的楼梯，然后再变回到前者。 然而似乎可合理地假定，由于观察者看到的仍然是同一物体，视网膜上的映像并 无变化。这张图被看作从上部看到的楼梯，还是从下部看到的楼梯，取决于观察 者视网膜上映像以外的东西。我想本书读者中没有人会对我说图1描绘楼梯这一 点提出疑问。然而，对一些非洲部落（他们的文化中没有用二维透视画来描绘三 维物体，也没有楼梯这种东西)的成员进行实验的结果表明，那些部落的成员根 -7-
科学究竟是什么？ 刚刚结束的通过视觉观察的叙述强烈地提示两点。这两点已经被结合进常识 的科学观或经验主义科学观。第一点是，由于观看时脑记录有关世界的事实，人 类观察者多少能直接获得这些事实知识。第二点是，从同一地方观看同样物体或 情景的两个正常的观察者将会"看到"同样东西。同样组合的光线射到每一个观察 者的眼睛上，他们正常的眼睛晶体将它们集中在他们正常的视网膜上，产生相同 的映像。于是，相同的信息通过他们正常的视觉神经传到每一个观察者的脑，使 得两个观察者看到同样的东西。在后面的几节中，我们将会看到为什么这种图画 是严重误导的。 3. 视觉经验不仅决定于看到的物体 最彻底的常识观认为，关于外部世界的事实是通过视觉直接给予我们的。我 可以确定，在我的书桌上有一盏灯，或我的铅笔是黄色的，因为它们就在我的眼 前。我们已经知道的关于眼睛如何工作的故事可以支持这种观点。如果这就是一 切，那么看到什么决定于我们注视的东西的性质，当观察者面对同样景象时，他 们总有同样的视觉经验。然而，有大量证据表明，情况根本不是如此。两个正常 的观察者，在同样的物理条件下从同样的地方看同样的物体，不一定获得同一视 觉经验，即使在他们各自视网膜上的映像也许确实是同一的。两个观察者不一定 "看到"同样东西，这一点有重要意义。正如 N. R. 汉森(1958)指出，"看到的东 西比碰到眼球的东西更多"。有一些简单的例子将会证明这一论点。 图 1 我们大多数人初次看到图 1 时，看到的是楼梯的素描，梯级上部表面可见。 但这不是我们能够看它的唯一方式。也不难把它看作是梯级底部表面可见的楼 梯。接着，如果人们注视这张图一段时间，人们一般会发现人们看到的东西频繁 改变，不由自主地从上面可见的楼梯变到从下面可见的楼梯，然后再变回到前者。 然而似乎可合理地假定，由于观察者看到的仍然是同一物体，视网膜上的映像并 无变化。这张图被看作从上部看到的楼梯，还是从下部看到的楼梯，取决于观察 者视网膜上映像以外的东西。我想本书读者中没有人会对我说图 1 描绘楼梯这一 点提出疑问。然而，对一些非洲部落(他们的文化中没有用二维透视画来描绘三 维物体，也没有楼梯这种东西)的成员进行实验的结果表明，那些部落的成员根 - 7 -
What is this Thing Called Science? 本不把图1看作是楼梯。由此似乎可以得出这样的结论：观察者在看东西时得到 的知觉经验并不单单决定于他们视网膜上的映像。汉森(1958，第1章)曾用一些 更引人入胜的例子来说明这一点。 另一个例子是儿童看”图谜”：要在一棵树的图画里，发现树叶中间画着的一 个人脸。这里，一个看这幅画的人所体验的主观印象，起初是与一棵树及其树干、 树叶、树枝一致的。但是，一且发现了人脸，这就改变了。一度曾被看作树叶和 树枝的那部分东西，现在被看作一个人脸。情况又是这样：在这个”图谜“得到解 决以前和以后，所看到的是同一个物理客体，并且大概观察者视网膜上的映像在 找到解决图谜和发现人脸的时候并没有改变。如果在以后某个时间再来看这幅 图，一度已经解决过这个”图谜”"的观察者就很容易很快就看到人脸。这似乎意味 着，一个观察者看到的东西是受他或她过去经验的影响。 有人也许会问：”这些人为的例子与科学有什么相干？"对这个问题的回答是， 不难从科学的实践中举出一些例子来说明同样的论点，即观察者在观看物体或情 景时看到的东西，他们体验的主观经验，不仅决定于他们视网膜上的映像，而且 也依赖于观察者的经验、知识和期望。这一论点隐含在无可争议的如下认识之中： 在科学中人们不得不学会做一个胜任的观察者。无须说服一个曾经不得不学会用 显微镜观看的人相信这一点。当初学者通过显微镜注视一张老师准备的切片时， 他并不能辨认出合适的细胞结构，即使老师通过显微镜注视同样切片时毫无困难 地辨认出细胞结构来。重要的是要指出，在这种情境下使用显微镜的技术人员一 旦知道要寻找什么，他们在准备合适的条件下观察到细胞分裂不会有很大困难： 然而在发现它们以前，这些细胞分裂却观察不到，虽然我们现在知道在通过显微 镜检查的许多标本中必定会观察到细胞分裂。迈克尔·波兰尼描述了当教师教医 学学生通过检查X线片来作出诊断时，医学学生知觉经验的变化。在下面的一段 引文里，迈克尔·波兰尼(1973，p.101)描述了当教师教医学生通过检查X线片 来作出诊断时医学生知觉经验的变化。 设想一个在上肺部疾病X线诊断课的医学生。在一间暗室里，他注视着置于 -8
What is this Thing Called Science? 本不把图 1 看作是楼梯。由此似乎可以得出这样的结论：观察者在看东西时得到 的知觉经验并不单单决定于他们视网膜上的映像。汉森(1958，第 1 章)曾用一些 更引人入胜的例子来说明这一点。 另一个例子是儿童看"图谜"：要在一棵树的图画里，发现树叶中间画着的一 个人脸。这里，一个看这幅画的人所体验的主观印象，起初是与一棵树及其树干、 树叶、树枝一致的。但是，一且发现了人脸，这就改变了。一度曾被看作树叶和 树枝的那部分东西，现在被看作一个人脸。情况又是这样：在这个"图谜"得到解 决以前和以后，所看到的是同一个物理客体，并且大概观察者视网膜上的映像在 找到解决图谜和发现人脸的时候并没有改变。如果在以后某个时间再来看这幅 图，一度已经解决过这个"图谜"的观察者就很容易很快就看到人脸。这似乎意味 着，一个观察者看到的东西是受他或她过去经验的影响。 有人也许会问："这些人为的例子与科学有什么相干?"对这个问题的回答是， 不难从科学的实践中举出一些例子来说明同样的论点，即观察者在观看物体或情 景时看到的东西，他们体验的主观经验，不仅决定于他们视网膜上的映像，而且 也依赖于观察者的经验、知识和期望。这一论点隐含在无可争议的如下认识之中： 在科学中人们不得不学会做一个胜任的观察者。无须说服一个曾经不得不学会用 显微镜观看的人相信这一点。当初学者通过显微镜注视一张老师准备的切片时， 他并不能辨认出合适的细胞结构，即使老师通过显微镜注视同样切片时毫无困难 地辨认出细胞结构来。重要的是要指出，在这种情境下使用显微镜的技术人员一 旦知道要寻找什么，他们在准备合适的条件下观察到细胞分裂不会有很大困难： 然而在发现它们以前，这些细胞分裂却观察不到，虽然我们现在知道在通过显微 镜检查的许多标本中必定会观察到细胞分裂。迈克尔·波兰尼描述了当教师教医 学学生通过检查 X 线片来作出诊断时，医学学生知觉经验的变化。在下面的一段 引文里，迈克尔·波兰尼(1973，p. 101)描述了当教师教医学生通过检查 X 线片 来作出诊断时医学生知觉经验的变化。 设想一个在上肺部疾病 X 线诊断课的医学生。在一间暗室里，他注视着置于 - 8 -
科学究竞是什么？ 一个病人胸前的荧光屏上的影迹，倾听着放射学家用专门术语对他的助手评论这 些阴影有意义的特征。起初，这个学生完全迷惑了。因为他在这张X线胸片上只 能看到心脏和肋骨的阴影，在它们之间有一些蛛丝状斑。专家们似乎在信口讲述 他们想象中的虚构事物：他一点也看不见他们所谈论的东西。然后，由于他继续 倾听了几个星期，细心地查看各种不同病例的新片子，他开始有了尝试性的理解： 他逐渐忘掉肋骨，并开始看到了肺。最后，如果他聪明地坚持下去，在他面前将 会展现一幅充满有意义细节的全景：生理的变异和病理的变化，疤痕，慢性感染 和急性病的征候。他进入了一个新世界。他仍然只看到专家能看到的部分，但是 现在这些片子肯定有意义了，对片子的大多数评论也是如此。 当有经验而熟练的观察者和未经训练的新手两者面对同样境况时，他们并没 有同一知觉经验。这与认为知觉是通过感官直接给予的主张相冲突。我使用的一 些例子支持观察是人造的主张，对这一主张的通常回应是，从同样地方看同样情 景的观察者看到同样的东西，但对他们看到的东西解释有所不同，对此回应我要 争论。就知觉而言，观察者与之直接接触的唯一东西是他或她的经验。这些经验 不是独一无二地给予的，也不是不变的，而是随观察者拥有的知识和期望而不同。 我准备承认，被物理境况独一无二地给予的是在观察者视网膜上的映像：但观察 者与那个映像没有直接的接触。当常识观的维护者假定，在知觉时有某种独一无 二的东西给予我们，但可以给予各种不同的解释时，他们是在作出没有论证的假 定：在我们视网膜上的映像独一无二地决定我们的知觉经验，而将许多相反的证 据置之不顾。他们过分地使用了照相机类比。 在说了所有这一切后，我要澄清我在这一节究竟不主张什么，免得认为我实 际论证的比我想要论证的还多。第一，我肯定不是主张在我们视网膜上的映像的 物理原因与我们看到什么没有任何关系。我们不可能仅仅看到我要看到的东西。 然而，虽然我们视网膜上的映像是我们看到什么的部分原因，这个原因的另一十 分重要的部分则是我们心或脑的内在状态，它本身依赖我们的文化教养、我们的 知识和我们的期望，而并不是仅仅决定于我们的眼晴和观察到的情景的物理性 质。第二，在各种不同的条件下，我们在各种境况看到什么是相对稳定的。我们 -9
科学究竟是什么？ 一个病人胸前的荧光屏上的影迹，倾听着放射学家用专门术语对他的助手评论这 些阴影有意义的特征。起初，这个学生完全迷惑了。因为他在这张 X 线胸片上只 能看到心脏和肋骨的阴影，在它们之间有一些蛛丝状斑。专家们似乎在信口讲述 他们想象中的虚构事物；他一点也看不见他们所谈论的东西。然后，由于他继续 倾听了几个星期，细心地查看各种不同病例的新片子，他开始有了尝试性的理解； 他逐渐忘掉肋骨，并开始看到了肺。最后，如果他聪明地坚持下去，在他面前将 会展现一幅充满有意义细节的全景：生理的变异和病理的变化，疤痕，慢性感染 和急性病的征候。他进入了一个新世界。他仍然只看到专家能看到的部分，但是 现在这些片子肯定有意义了，对片子的大多数评论也是如此。 当有经验而熟练的观察者和未经训练的新手两者面对同样境况时，他们并没 有同一知觉经验。这与认为知觉是通过感官直接给予的主张相冲突。我使用的一 些例子支持观察是人造的主张，对这一主张的通常回应是，从同样地方看同样情 景的观察者看到同样的东西，但对他们看到的东西解释有所不同，对此回应我要 争论。就知觉而言，观察者与之直接接触的唯一东西是他或她的经验。这些经验 不是独一无二地给予的，也不是不变的，而是随观察者拥有的知识和期望而不同。 我准备承认，被物理境况独一无二地给予的是在观察者视网膜上的映像；但观察 者与那个映像没有直接的接触。当常识观的维护者假定，在知觉时有某种独一无 二的东西给予我们，但可以给予各种不同的解释时，他们是在作出没有论证的假 定：在我们视网膜上的映像独一无二地决定我们的知觉经验，而将许多相反的证 据置之不顾。他们过分地使用了照相机类比。 在说了所有这一切后，我要澄清我在这一节究竟不主张什么，免得认为我实 际论证的比我想要论证的还多。第一，我肯定不是主张在我们视网膜上的映像的 物理原因与我们看到什么没有任何关系。我们不可能仅仅看到我要看到的东西。 然而，虽然我们视网膜上的映像是我们看到什么的部分原因，这个原因的另一十 分重要的部分则是我们心或脑的内在状态，它本身依赖我们的文化教养、我们的 知识和我们的期望，而并不是仅仅决定于我们的眼睛和观察到的情景的物理性 质。第二，在各种不同的条件下，我们在各种境况看到什么是相对稳定的。我们 - 9 -