刚把这篇文章看完了，感觉很受触动，作者是个牛人。以前听过一个很好的老师的课，包括听高小勇的讲座，看张五常的书，感觉科学的方法论上面是波普尔最好，其实自己对哲学基本没什么了解，都是稀里糊涂的，所以听谁的就是谁的了。今天看到这篇文章，引起很多思考，发现好像世界上没有什么绝对的理论，或者绝对的事情，换一个角度看，往往完全改变了，也开始检讨自己有时很浅薄的运用自己还不很清楚的理论去盲目的辩驳和否定别人。对别人保持尊重，保持谦虚永远是重要的。文章也还是有很多地方读的不是很懂，有好多的背景知识啊什么的。希望对大家有启迪~
转自：http://www.douban.com/note/23103916/
“证伪”与“证实”2008-12-13 02:56:50



（科技人员给科技人员的普及文，讲的是科学哲学界50年前的旧话。）几年前，曾为破除波普尔迷信，抡着大刀斧头论战数月，热劲儿过了后拍拍屁股走人，留下尸横遍野的战场也没打扫。前几天轰轰烈烈了一场“外行人给外行人讲TLP”，突然就想起从前还有那么一档子“外行人给外行人讲证伪说”，于是跑回去把满地的兵器拾掇了一下搬过来。波普尔的证伪理论自产生就在科学界非常流行，一直至今。我所认识的科技人，十之有九都对之坚信不疑，以至很多人在顺嘴说了“证实”之后，还要纠成“证伪”，这其中也包括十年前的我。说波普尔是最受科学家欢迎的哲学家，大概不过分。这一来是因为波普尔的行文清晰，通俗易懂，谈论的又是科学家们熟悉和欢喜的对象；二来也恐怕是因为他把科学捧到一个至高无上的地位，满足了科学家们隐秘的内心感受（虚荣也好，信仰也好）。（一）        科学理论真的可证伪吗？波普尔的理论认为，所谓科学“证实”是不存在的，因为解释者总可以挑选事实来凑合已有的理论，使之看起来好像被“证实”了。但是“证伪”就不一样了，在波普尔提出的“科学发现的逻辑”中，理论必须提出可被实验检验的猜想，该猜想经过实验检验，通过结果是否符合预测来判断理论是否被证伪。科学理论必须具有可证伪性，否则就不是科学。波普尔这套理论的产生，激发的原动力主要是为了攻击马克思和弗洛伊德的学说，将其与以现代物理学为代表的现代科学划一条绝对的界限。在波普尔的阐述里，马克思和弗洛伊德的学说正是不能提出可供实验检测的假设，从而被归为“伪科学”。波普尔的理论还有一些潜台词，即科学的标准（在他，这就是可证伪性这个标准）是衡量世间知识的最高标准。证伪理论与“科学发现的逻辑”乍看起来很通顺。但是问题细考起来，却要复杂一点。波普尔理论的关键处是：理论必须提出假设，假设必须可由实验检验。但是实验检验之后又如何呢？如果有一个理论的预言不幸与试验现象不符，是否表明这个理论就被证伪了呢？（波普尔在这里的回答就想当然了，他没有料到这会成为一个问题。）正如原则上总可以挑选事实来附和理论而完成对理论的“证实”，在进行“证伪”检验的时候，当实验结果与理论预测不符，原则上我们也总可以假想出一些实验中可能存在的未知的附加条件，使得实验本身不完备，从而挽救理论。以牛顿第一定律为例。第一定律说，（惯性系中）物体在不受外力作用时保持静止或匀速直线运动。（事实上惯性系的要求是一个附加条件，此处暂且按下不表）。但是如 果实验者在未知力场中实验，就会发现这个物体在似乎不受外力的条件下竟然也加速运动，那么牛顿第一定律难道就是被证伪了吗？有人也许会说，这样的实验不完备，所以实验结果不能成立。人们可以可以在各种不同的地方作同样的实验，就会发现多数情况下，牛顿第一定律成立，那样人们就会知道在那些第一定律不成立的实验中，可能有些有附加条件。但是如果这个附加条件没有被找到，怎么判断是牛顿定律失败，还是定律成立而有时候有附加条件呢？按实验与理论预测符合的次数占总实验次数的比例么？到底是50%的成功比例还是90%的成功比例还是99.9%的成功比例算数呢？在不同专业里这个比例还挺不一样的。天体物理里，一个被普遍接受的理论，其预测与观测结果的符合经常达不到90%的比例，有时候就是50%的比例而已。而凝聚态物理里经常就需要90%以上甚至99.9%以上的比例，有时候甚至一个反例就推翻理论，而不是被解释成有附加条件。附加条件可以是些什么呢？比如说自旋态（这个也可以算是当年挽救量子理论的一个附加条件，只不过后来成为量子理论的一部分）。比如说惯性系非惯性系，简单点的，比如说力场。牛顿时代的人 们不知道很多力的形式，比如强作用弱作用，而牛顿前时代的人甚至不知道万有引力。试想在万有引力出炉之前，假如就有人做了卡文迪许实验，又该如何解释“物体在不受外力时静止或匀速运动”？（看起来未受到外力的球的确是偏转了）。是否很有可能扯到惯性系的问题上去？是否甚至有可能推翻牛顿第一定律？但是否也有可能有人提出假设：第一定律仍成立但有个未知力场？即便今天，很可能仍然有一些力的形式还没被我们发现，我们怎能肯定地球、或人类目前所达到的空间、或在某种距离与尺度之下，物体不是处于某种未知力场之中呢？当我们发现某个理论与实验结果不符时，我们永远可以附加一些解释，来挽救理论，使它仍然成立。原则上，这种附加条件可以是无限的。牛顿理论在这种情况下既没有被证实也并没有被证伪，（波普尔对“证实”的反驳是成立的）。而且由于总有没被观测到的现 象，总有未被检验的未知的条件，牛顿理论从逻辑上根本就不可能被证伪。上述这些情况不仅是完全可能的，而且类似的事正发生在我们现有的理论框架中。 我们不仅还有很多尚未观测到的现象，而且在已知现象中也有不少不能得到解释。现有的理论出现问题，我们往往就发明一个附加条件（比如电子自旋态或惯性系），如果这个附加条件选取得好，往往就成为理论的一部分，使得被完善的理论可以和更多的实验结果相符。有时候实在发明不出附加条件，就只好说：可能有某些未知的附加条件，使得实验结果出现偏差，（这种词句在科学论文中屡见不鲜）。问题的关键点在于，当一个理论预测和一个实验结果发生矛盾时，我们总要进行一种取舍。或者保留理论而为观测找问题，或者相信观测而推翻理论。在这二者中的选择不是一种纯粹逻辑的选择，而是依赖于其它已知因素，如其它理论或其它实验结果的支持或反对，有时甚至是依赖于一种审美价值判断。且观测本身与理论之间存在着一种复杂的逻辑依赖，即便是其它实验结果对现有结果支持，那些其它的实验仍然是依赖于其它理论的。所以我们就走进了一个循环套。 我们可以说科学寻找一种自恰的描述世界的方式。但是没有任何一种证据能说明，能够达到这种自恰的理论构架是唯一的。而事实上是，我们的理论还还从来没有达到过完全自恰。 采用实验手段来验证自己的猜想的研究比比皆是，且远早于波普尔的出生，并没有人“运用”波普尔的理论进行猜想与验证。科研工作者根本就不是在进行任何“证伪”的 活动，而只是在不相容的理论与实验结果之间进行取舍而已。事实上，在真正的科学研究中，当实验结果与理论不符时，用附加条件解释的情况要比推翻理论的情况多得多了去。有很多时候甚至当这附加条件找不到时，实验者也在文章中写：可能是由某种未知条件导致。这很可理解，由于与现有理论关联的其它理论和实验织成一张大网，往往牵一发而动全身，很难在单一实验结果之上重建一个全新的大厦，倘若如此就是科学革命，这样的革命是不多的。波普尔认为牛顿力学的预言与微观世界实验结果中不符便是牛顿力学被证伪，但事实上，我们总可以通过加附加条件，(哪怕一时编造不出好的附加条件，也总可以说是某种未知的附加条件)，来使得牛顿力学在微观世界中适用。只不过在二十世纪初，实验物理学的大浪冲来，众多的实验结果全部无法与牛顿力学预测相适应，倘若要去加附加条件，会变得极度繁琐，（这样去做的人并非没有，爱因斯坦和普朗克都是其中分子），整个物理学就失去了那种统一性、那种美感。玻尔等科学家们才做出那样绝然的选择。普朗克死前曾经长叹：“扫罗变成保罗的例子是罕见的，更多的情形是，老一代逐渐死光，新一代就在新的概念中成长起来。”这其实正体现了库恩所提出的科学革命的“范式转换”，范式的转换是靠一种综合取舍，而不是靠“证伪”完成的。那么取舍的依据都是什么呢？非常复杂多样，比如有很多是根据简单性（奥卡姆剃刀原理）或审美原则（比如说对称性)，而并不是因 为新理论比旧理论“更接近真理”。哥白尼理论取代托勒密理论就是很好的例证：两个理论本质上是等价的，(地心或日心，运动反正是相对的)，二者上的差别在 于描述的简单性。爱因斯坦的相对论则是出发于等价性原理，即运动定律在不同参照系中不变。（在狭义相对论中仅是在不同惯性系中不变，但他还不满意，推广到在一切参照系中不变，于是导致广义相对论，那里他在引力与与惯性系之间取舍，将前者放到比后者更根本的地位上。）所有这些最简表达、对称性、等价性等等原理，都来源于直觉，并非绝对必须，也并非所谓客观实在，不同原则之间只能进行范式转化而无法被实验推翻。作为总结，我们可以说这样的话：人类的经验是有限的，而未知条件是无限的，我们能够做的任何有限的检验都无法排除无限的未知条件，从而使得一个理论被真正证伪原则上成为不可能。波普尔的“科学发现的逻辑”，正是从逻辑上失败了。（二）证伪与证实的对称性“证伪”与“证实”(之不可能性)构成一个有趣的对称。它们不能成立的本质，都在于人类经验的有限性。在波普尔以前的科学“证实”当中，不完备的是所挑选出来验证理论正确的事实，它们不是全体事实。（这里挑选不是指明知有些事实与理论不符而弄虚作假地忽略它们，而是指在寻找可能与理论相符的事实时，自然而然地只看到与理论相符合的部分——显然寻找这样的事实比寻找反例容易多了，因为理论给我们的正是识别这种事实的模式，而不是与理论相悖的模式。）但在波普尔的科学“证伪“当中，不完备的是检验方法本身：一切实验都是建立在一定条件之上的，而这些条件是无法预先都知道的。所谓不断的"证实"或者是"证伪"一个科学论段,其实是不断发现这种科学论段所暗含的新的存在或者不存在的条件的过程.也就是视野不断拓宽的过程”。正是人类经验的有限性使得神学，物理学，历史学，心理学… 总之人类的一切学问的理论都既不可能被证实又不可能被证伪。那么我们在不断追求的知识到底是什么呢？这很象一个人拽着自己的头发想把自己提起来。（三）不完全确定性（underdetermination）的形式推导上面所说的，当然都不是我的个人发明，而是在哲学界已经众所周知的事实，我仅仅是外行人给外行人做普及而已。对波普尔理论及逻辑实证主义的反驳，最著名的当是Duhem-Quine Thesis，基本根据就是前面说的：实验未知条件的无限性导致的结果的不确定性。逻辑实证主义在五、六十年代受到这个严重打击后，基本上就一蹶不振了。以下文献可供有更多兴趣的人参考，文献[4]的网页给出了Duhem不完全确定性的推导：1. Duhem, Pierre. “Physical Theory and Experiment”, In Aim and Structure of Physical Theory. New York : Atheneum ; 1974, c19542. Quine W.V.O. “Two Dogmas of Empiricism”. Reprinted in From a Logical Point of View. Harvard University Press, 19533. Bogen, J and Woodward, J. “Saving the Phenomena”. Philosophical-Review 1988; 97: 303-352.4. "Duhem on underdetermination"： http://www.trinity.edu/cbrown/science/duhem.html