第三十六章 从错误中学习 卡尔·波普尔和托马斯·库恩
1666年，一位年轻的科学家正坐在花园里，突然一个苹果掉到了地上。这让他开始思考为什么苹果会往下掉，而不是往一边或者往上飞。这位科学家是艾萨克·牛顿，这件事启发他提出了万有引力理论。这个理论不仅解释了苹果为什么会落地，而且可以解释行星的运动。但接下来发生了什么呢？你认为牛顿在离开花园后，收集了确凿的证据来证明他的理论是正确的吗？卡尔·波普尔（1902—1994）可不这么认为。
跟我们所有人一样，科学家也是从错误中学习的。当我们明白了某种对现实的理解是错误的，科学就取得了进步。卡尔·波普尔认为，这就是人类认识世界最好的办法。在他之前，大多数人都相信科学家对世界的理解是从直觉开始，然后收集证据来证明这种直觉是正确的。
波普尔认为，科学家所做的是试图证明自己的理论是错误的，如果需要对一个理论进行检验，就要看它是否能被证伪（即被证明是错误的）。科学家进行研究的典型过程从大胆的猜想开始，然后试图在一系列实验或观察中推翻这一猜想。科学是一项富有创造性和令人兴奋的事业，但并不能证明什么事情是真的，所做的只能是推翻错误的观点，并因此向真理迈进一步。
波普尔1902年出生于维也纳。虽然他的家人已经皈依基督教，但仍是犹太人后裔。当希特勒在20世纪30年代上台时，波普尔明智地离开了奥地利，先是去了新西兰，后来在英国定居，并在伦敦经济学院（London School of Economics）任职。年轻时，他对科学、心理学、政治和音乐有着广泛的兴趣，但哲学才是他的真爱。他的一生对科学哲学和政治哲学都做出了重要的贡献。
在波普尔对科学的研究方法做出论述之前，许多科学家和哲学家都认为，进行科学研究的方法是寻找证据支持提出的假设。如果你想证明所有的天鹅都是白色的，可以对天鹅进行大量的观察。如果观察到的天鹅都是白色的，那么“所有天鹅都是白色的”假设便似乎是合理的。这种推理方法是从“我见过的所有天鹅都是白色的”推断出“所有的天鹅都是白色的”。但很明显，在你没有观察到的天鹅中，可能有一只是黑色的，例如在澳大利亚和世界各地的许多动物园里都有黑天鹅。因此，根据现有证据并不能推断出“所有的天鹅都是白色的”这一结论。即使你观察了成千上万只天鹅，并且它们都是白色的，这个结论也可能是错误的。要想最终证明所有天鹅都是白色的，唯一的方法就是观察所有的天鹅。如果有一只黑天鹅存在，“所有天鹅都是白色的”这一论点就被证伪了。
这个例子是“归纳法问题”（Problem of Induction）的一个版本，休谟在18世纪就讨论过这个问题。归纳法与演绎法（Deduction）有很大不同，这就是问题的根源。演绎是一种逻辑论证，如果前提（premise，即起始假设）为真，那么结论必然为真。举一个经常提到的例子：“人皆有一死”和“苏格拉底是人”是两个前提，从这两个前提可以得出“苏格拉底会有一死”的结论。如果你同意苏格拉底是一个人，但是否认苏格拉底会死，那么你就自相矛盾了，因为这好像就在说“苏格拉底既是人又不是人”。你可以这么来理解演绎法：结论已经包含在前提之中，演绎法不过是将之表述出来。下面是另一个演绎的例子：
前提一：所有的鱼都有鳃。
前提二：约翰是一条鱼。
结论：因此约翰有鳃。
如果说前提一和前提二皆为真，而结论为假，那将是荒谬的，因为那完全不合逻辑。
归纳法则大不相同。归纳法通常必须从一批观察结果中得出一个普适的结论。如果你注意到连续四个星期都在星期二下雨，你可能由此推断星期二总是下雨，这就是归纳法的一个例子。但是只要有一个星期二不下雨，就可以否定星期二总是下雨的说法。连续四个下雨的星期二是一个小样本，但是，即使你做了大量的观察，就像上面“白天鹅”的例子那样，你的论点仍然可能被一个例子推翻，比如一个没有下雨的星期二或者一只不是白色的天鹅。这就是“归纳法问题”，即当归纳法显得如此不可靠时，如何证明依靠归纳法是合理的。你怎么知道自己喝的下一杯水不会让你中毒？理由是你过去喝过的水都没让你中毒，所以你假设下一杯水也不会。这是我们一直在用的一种推理方法，然而，我们似乎并不应该如此信赖这种方法。我们对自然界的一些假设，可能是对的，也可能不是。
你也许认为科学发展是通过归纳法实现的，许多哲学家也曾这么认为。如果是这样，你就必须面对“归纳法问题”：科学发展怎么能建立在这样一种不可靠的推理方法之上呢？波普尔关于科学如何发展的观点巧妙地避开了这个问题。在他看来，科学研究并不依靠归纳法。科学家根据现有的知识对自然界的某个问题提出一个假设，比如说“所有的气体在加热时都会膨胀”。这个假设很简单，但在现实生活中，科学家提出假设的过程五花八门，有时候简直可以说是天马行空。例如，化学家奥古斯特·凯库勒（August Kekulé）曾梦见一条咬着自己尾巴的蛇，让他想到苯分子的结构可能是一个六边形环，迄今为止，这个假设都经受住了科学家的证伪。
回到“所有的气体在加热时都会膨胀”这个例子。这个假设提出后，科学家会寻找一种方法来对此进行验证，在这个特定的例子中，采用的验证方法是找到大量不同种类的气体并对其加热。但是这里所说的“验证”并不是寻找证据支持这一假设，而是通过证伪的尝试看能否推翻这一假设。在理想情况下，科学家将试图找到一种不符合这一假设的气体。在天鹅的例子中，只需要一只黑天鹅就可以推翻“所有天鹅都是白色的”这个说法。同样，只要发现一种气体在加热时不膨胀，就能够推翻“所有气体在加热时都会膨胀”的假设。
当科学家驳倒一个假设的时候，也就是说证明它是错误的，一个新的知识点就随之产生：知道这个假设是错误的，我们学到了新的东西，人类因此进步了。观察大量的气体在加热时膨胀不会给我们带来新的知识，只不过让我们对这一假设多了一点信心。但是找到一个反例能够实实在在教会我们新的知识。在波普尔看来，所有的假设都有一个关键特征：必须是可证伪的。他从这一点出发来解释科学与他所称的“伪科学”之间的区别。科学假说是可以被证伪的，凭借这个假说所做的预测是可以被证明是错误的。如果我说“不留痕迹的隐形小仙子让我打这个句子”，那么就没有任何观察手段可以证伪：仙子既然是隐形的，又不会留下任何痕迹，那么就没有任何办法证明他们不存在。这一说法是不可证伪的，所以不是一个科学的陈述。
波普尔认为，许多关于精神分析的陈述（见第三十章）都是不可证伪、无法测试的。例如，如果有人说，每个人的行为都是受潜意识驱动的，那么就没有测试可以对此进行检验。任何一项证据，包括人们否认他们的行为是由潜意识驱动的，都可以被精神分析论当作是支持自己的证据。精神分析学家会说：“你否认潜意识存在，这表明你有挑战父亲的强烈潜意识。”这个陈述无法被证伪，因为没有任何可想象的证据能够证明它是错误的。因此，在波普尔看来，精神分析不是一门科学，不能像科学那样给我们带来新的知识。波普尔以同样的方法抨击了马克思主义者（Marxist）的历史观。他指出，每一个可能的结果都可以被马克思主义者用来证明人类历史是阶级斗争的历史，所以，这一理论的基础是不可证伪的假设。
相比之下，爱因斯坦提出的光线会被太阳吸引的理论是可以证伪的，因此是一个科学假设。在1919年一次日食期间，科学家对一些恒星位置的观测结果可以成为证伪这一假设的材料，但是观测结果却未能对其证伪。来自这些恒星的光线通常是看不见的，但是在罕见的日食条件下，科学家能够看到这些恒星，并且它们的位置正是爱因斯坦理论所预测的位置。如果它们出现在不同的地方，就将推翻爱因斯坦关于光线是如何被质量非常大的物体吸引的理论。波普尔认为，这些观察结果并不能证明爱因斯坦的理论是正确的，但是这个理论的可检验性，以及科学家一直无法证明它是错误的这一事实，都支持这一理论是正确的。爱因斯坦做出的预测可以被证伪，但尚未被证伪。
许多科学家和哲学家都极为赞赏波普尔对科学方法的描述。例如，诺贝尔医学奖获得者彼得·梅达瓦（Peter Medawar）就说过：“我认为卡尔·波普尔是有史以来最伟大的科学哲学家，无与伦比。”科学家特别欣赏波普尔将研究活动描述为富有创意和想象的一个过程，他们认为波普尔真正理解科学家是如何开展工作的。哲学家则对波普尔绕过“归纳法问题”这一难题感到高兴。然而，在1962年，美国科学历史学家和物理学家托马斯·库恩（Thomas Kuhn）出版了《科学革命的结构》（The Structure of Scientific Revolutions）一书，他对科学发展的总结跟波普尔很不一样。他认为波普尔对科学发展的描述是错误的，原因是波普尔对科学研究史的研究不够仔细，如果他的研究足够仔细，就会看到一种模式。
库恩认为，科学研究在大部分时候属于他所称的“常规科学”（normal science），即科学家在一个大部分同行都认同的框架或“范式”（paradigm[1]）下从事研究。例如，在人们意识到地球绕着太阳转之前，太阳绕着地球转就是一种范式，天文学家会在这个范式下进行研究，并且试图解释任何似乎不符合这个范式的证据。在这种范式下，像哥白尼（Copernicus）这样提出地球绕着太阳转的科学家可能会被认为在计算中犯了错误。按照库恩的说法，不存在什么正在等待我们发现的真理，相反，当前的框架或范式在某种程度上决定了我们如何进行思考。
有意思的是，当库恩所称的“范式转换”（paradigm shift[2]）出现时，会发生什么样的情况？范式转换是全面颠覆对某件事情的理解的一个事件。当科学家发现事实与证据无法用现有的范式来解释时，就会发生范式转换，比如，当天文学家的观测结果再也无法用太阳绕地球转这一范式来解释的时候。但即便如此，人们也需要很长时间才能抛弃旧的思维方式。那些终其一生都在一个范式下工作的科学家通常不会想要用不同的方式看待世界。当他们最终转换到新的范式下之后，一个“常规科学”期就再次开始，大部分科学家开始在新的范式下从事研究，如此不断反复，科学因此得以进步。当地球是宇宙中心的观点被推翻时，即为如此。一旦人们开始以这种范式来思考太阳系，就会有更多“常规科学”来解释行星绕太阳运行的路径。
毫不奇怪，波普尔不同意对科学史的这种诠释，尽管他同意“常规科学”的概念是有用的。他属于不愿意脱离一个过时范式的科学家，还是在不断的证伪中比库恩更接近真理？这是一个有趣的问题。
科学家通过真实的实验进行研究，而哲学家则倾向于以思想实验对他们的论点进行锤炼。哲学家菲利帕·福特（Philippa Foot）和朱迪斯·贾维斯·汤姆逊（Judith Jarvis Thomson）开发了一系列精心构建的思维实验，揭示了道德思维的重要特征。
[1]又译为“典式”。——译注
[2]又译为“典式转移”。——译注