2019年8月6日 星期二

《科學哲學:理論與歷史-陳瑞麟》筆記--導論&歸納與驗證

導論

  1. 科學哲學的目標、功能與問題
    科學哲學是一們針對"科學本質"的學問,其基本問題是:科學是什麼?
    1. 四大問題群:
      1. 科學的靜態結構
        針對科學知識(理論)的結構之研究
      2. 科學的演變發展
        研究科學理論、實驗等等在歷史上的動態演變過程
      3. 科學的方法、認知與推理
        科學方法是甚麼?
        科學家如何做科學思考與推理?
        以及有什麼特別的規範、模式、程序或步驟?
      4. 科學與社會的關係和互動
        科學如何與社會互動,其之間的關係又是?
  2. 科學哲學的歷史與理論
    科學哲學作為一門專業,奠基於19世紀末、20世紀初的科學(史、哲學)家。
    來到20世紀,第一個派別-邏輯經驗論(實證論)建立完整的科學理論,而後波柏興起,稱為否證論,帶領科哲從邏輯分析取向走向歷史取向。
    80年代後,發展三個取向的科哲
    分析哲學傳統的"分析-歷史取向"
    科學社會學家主導的"社會學-歷史取向"
    應用與結合認知科學的"認知(心理學)-歷史取向"
    1. 杜恩與龐卡黑
      1. 杜恩-蒯因論題(不充分決定論題)
        主張預測包含了定律和先行條件,兩者共同演繹出待證結論,當經驗證據不符待證結論時,並不代表否證了定律,也可能是先行條件出錯了。
      2. 龐卡黑認為科學原理或定律不能被經驗證據印證或否證,因為其是科學概念的特別定義。如同科學家們一種隱然的約定。
    2. 坎貝爾、布里基曼
      1. 坎貝爾主張理論目的在於說明"實驗定律",包括兩群命題
        1. 假說-敘述說明了定律
        2. 辭典-使用實驗詞項來解釋假說中的觀念
      2. 布里基曼的操作論
        主張連結假說和經驗的辭典所描述的內容必須是"可操作的",亦即對辭典裡的每個詞項下一個操作型定義(可用實際的步驟程序去描述出來)
  3. 問題的起源:從天文學的案例談起
    1. 有用假設的五個標準
      -必須與所說明或預測的相關
      -必需可被檢驗
      -有較大的說明力與預測力
      -簡單性
      -不可輕易與既成理論牴觸,但亦不可固執既成理論
    2. 工具論-假設一個數學模型,並承認不須表徵宇宙的真實
    3. 實在論-主張數學模型也要說明真實,於15世紀後興起
  4. 假說的檢驗(略)
  5. 假說的發現與評價
    科哲的核心-理論假說的發現與評價
    1. 假說的評價
      1. 經驗導向的方法論-邏輯經驗論、否證論
        主張哲學只應討論"證成的邏輯"。認為理論假說一推出之後,其證成的標準在於能否通過經驗的檢驗
      2. 理性導向的方法論
        主張科學無法單單依靠感官經驗來決定假說能否成立,還須要一些獨立於經驗、理性的方法學標準來判斷,如說明力、新奇性、簡潔等
      3. 非理性主義
        主張評價理論的過程中,會參雜主觀與社會因素的影響
    2. 假說的發現
      1. 科學實在論
        主張理論假說是被發現且反映既存的存在
      2. 認知建構論
        主張假說是科學家的認知產品
      3. 社會建構論
        主張假說參雜社會因素

歸納與驗證-邏輯實證論與邏輯經驗論

邏輯經驗論的前身是邏輯實證論,並形塑今日的"實證科學形象"
其主張:
  • 邏輯是科學的基礎
  • 科學由科學方法加以定義,科學方法是透過經驗證據的歸納加以實證,亦即任何科學的主張都要透過經驗(實驗或調查)來予以檢驗
  • 因為科學是實證的,所以科學是客觀的,和其他不能實證的、主觀的,玄想的(形上學的)領域截然不同
  • 科學知識是累積的。由經驗所證實的知識不斷的累績成一個知識儲藏庫。科學的發展像是在穩固的地基上一層一層往上蓋房子
  • 科學是統一的,所有的科學學科都共享同一套科學方法(即歸納法、統計法、實證方法等)。使用這套科學方法來做研究就是在做科學。
  • 科學是階層性的
  • 科學是客觀的,價值中立的。科學假說的成立與否,只看它是否能被經驗證據所印證。個人的主觀情感和價值對科學假說的檢驗而言,不能產生任何效力。

  1. 邏輯經驗論的起源
    1. 18世紀休姆(David Hume)的經驗論
      三個核心觀念:
      1. 印象(impressions)
        印象是當我們在知覺或在內省時意識或覺察到的直接對象
        1. Hume反對存有論,然而其印象論卻預設存有論-預設印象的存有地位
          1. 每個印象之間是獨立且不同於彼此
          2. 上述觀點,導致Hume對普遍命題質疑:
            每個普遍命題包含有關未來經驗的述詞,然而我們無法保證過去同時出現的印象,在未來還會出現。
            →普遍定律如何被經驗證實?(How universal laws are empirically confirmed?)
            (此問題成為20世紀科哲的核心命題)
          3. Hume對因果命題的質疑(因果性的律則性概念):
            主張我們沒有邏輯必然的理由可以保證一定類型的原因和結果之間總是必然連結。
            所謂的"因"與果",只是人習慣把先出現的事物稱作"因",後出現的事物稱作"果"。亦即,因果律只是一種"心理習慣"
      2. 觀念(ideas)
        除了知覺與內省之外,其他心靈活動如反省、記憶和想像中所意識到的對象
        1. 單純觀念-印象的複本
        2. 複合觀念-由單純觀念組合而成
      3. 語言
        知識由語言表達,所有的知識都被表達成命題。而命題是語詞的結合
        對Hume而言,知識論的兩個核心命題:
        1. 如何決定一個準命題是有意義的?
          1. 意義的判準:一個語詞有一個觀念與之對應,則他是有意義的
            亦即,如果一個命題中有一個毫無意義的語詞,則此命題是一個無意義的偽命題
          2. 考慮到如數學之類的觀念沒有與之對應的印象,主張人類的知識領域有兩個意義的命題:
            1. 觀念的關係
              觀念關係的知識是先驗的(獨立於經驗的),表達觀念關係的命題的真值,可以單由反省觀念來決定,無須訴諸於印象的經驗
            2. 事實
              事實的知識則是經驗的,事實命題的知識,由參考經驗來決定,亦即參考對應的印象究竟有沒有出現來決定。
        2. 如何決定那些有意義的命題為真?
    2. 19世紀馬赫(March)的現象論
      主張現象是科學研究的對象,也是構成自然的基本元素。"現象"外在指涉環境如色彩、聲音等,內在則稱作"感覺"。
      1. 現象與科學
        1. 現象是科學的起點
          感官所直接給予的感覺是科學對象最基礎的元素
        2. 現象是科學的終點
          科學的目標-企圖發現的規律-現象彼此之間的關係
      2. Hume拆除了"因果"之間的連結,March則質疑"原因"這個概念
        因為"因"導致"果"之間的過程,是無法感覺到的,我們只能感覺兩者之間以某種方式相關而已。
    3. 20世紀初的邏輯主義
      羅素(Bertrand Russell)和懷海德(Alfred Whitehead)的《數學原理》,此書立基於弗列格的邏輯系統之上,並企圖把數學化約到邏輯上。
      當科學定律被化約為量化命題,就可以使用量化邏輯與蘊含來分析科學定律。
      邏輯經驗論同樣也認為應使用嚴謹的邏輯系統來重建經驗科學知識。
  2. 邏輯實證論與邏輯經驗論
    1. 邏輯實證論與維也納學圈
      一種嚴格的經驗論,主張"真正的知識是直接從經驗中發現的",並以符號邏輯為工具。發源於20世紀的維也納大學,反對當時德語哲學界的黑格爾風潮,自稱為"維也納學圈"
      1. 兩種研究形式:
        1. 經驗(科學的)研究
          研究大自然,仰賴自然中的經驗
        2. 科學邏輯分析
          澄清、分析與定義精確的概念,分析與重建科學命題的邏輯結構
      2. 檢證或可證性原則(檢證論)
        為判斷一命題是否有意義的標準
        1. 主張一個"偶真的命題"(contingent proposition)有意義,若且唯若,至少存在一個經驗方法可以決定它的真假值。
          其意味著一個命題總是可以發現與之對應的事態,反過來說,一個假命題也反應一個事態,一個沒有發生的事態
          1. 維根斯坦的理論
            1. 一個有意義的命題必定指稱事實或事態(state of affairs)。
              事實是經驗的基本單元
              1. 事實是一個實際發生的事態
              2. 事態是對象(東西)的組合,是邏輯可能的事實
        2. 強與弱的檢證原則
          為處理檢證論只能檢證特稱命題,而無法處理通稱命題表達的科學定律,而發展不同的檢證原則
          1. 強檢證原則
            堅持有意義的命題必定由事實或直接的感覺經驗,來直接確定地檢證
          2. 弱檢證原則(可驗證性原則)
            要求一個有意義的命題能以某種機率程度來檢證或驗證
            自此檢證與驗證概念的分別,用以區分邏輯實證論與邏輯經驗論
            1. 檢證
              發現是否有一個事實是一個特稱命題所指涉的
            2. 驗證
              有多少例子可以支持一個通稱命題
        3. 實務上的可檢證性
          意指我們目前可以在實務經驗中可直接經驗到
        4. 原則上的可檢證性
          指目前的技術做不到,然而原則上可以直接經驗到
    2. 邏輯經驗論
      與實證論不同,不著重意義的判準,而是科學的邏輯與澄清
      1. 驗證的邏輯
        邏輯經驗論的核心在於分析科學理論與觀察述句之間的驗證關係,以及科學語詞透過驗證和反證而得到他們的意義之分析
        1. 其驗證邏輯以假設演譯法來處理,首先是一個以述詞邏輯語言表達的通則
          (x)(Px→Ox)  其中P和O都是觀察的述詞
          並以三條規則來處理此通則
          1. 藉多個驗證例,即觀察到一對象a,a是P且同時為O,並表達為Pa且Oa,接著尋找b,c等對象來觀察更多的驗證例,為通則提供一個機率的驗證。
          2. 尋找一個反證例。
            否證論認為一個反例足以反證全稱語句。
            邏輯經驗論則主張一信念成立有其機率,一個反證例並未反證全稱命題。
          3. 觀察一對象a,且不是P,則與通則無關
      2. 卡納普-認為我們無法決定性的檢證任何科學命題
        1. 以"逐漸增加的驗證"觀念來取代檢證的觀念
        2. 以"觀察性的述詞"來取代實證論的感覺與料語言,並把"觀察性述詞"當成基礎,透過他來定義"可驗證的語句"
          亦即,一個可驗證語句的述詞必定是觀察的述詞,指稱可觀察的對象
          1. 感覺與料(sense-data)
            由感官接觸到外在事物或受到外在刺激而立即產生感覺,此等外在事物或刺激即是感覺與料
        3. 所有擁有理論詞的科學語句都必須被化約到有觀察詞的語句才可以驗證
        4. 觀察詞與理論詞
          延伸:https://phiphicake.blogspot.com/2008/05/blog-post_4288.html
  3. 驗證的邏輯悖謬
    1. 驗證悖謬(烏鴉悖論)
      1. 尼可判準-驗證的標準模式,用以針對傳統全稱命題的表達方式
        科學假說(定律)應表達為(x)(Px⊃Qx),其驗證與否證例為:
        1. 只有Pa,Qa是其驗證例子
        2. 只有Pa,~Qa是其否證例子
        3. 如果~Pa,則與假說無關
      2. 邏輯經驗論的驗證理論
        1. 外延性條件
          符號邏輯是外延性的邏輯,即等值的命題被認為表達了相同的意義-及外延相同。
        2. 經驗內容條件
          假說的驗證,應該只和假說的內容有關(即來自經驗),而與表達假說的命題形式無關
      3. 韓培爾指出上述兩者(驗證理論與尼可判準)搭配之後的缺陷
        1. 僅能適用於"全稱條件命題",對於存在假設無法提供印證標準
        2. (x)(Px⊃Qx)與(x)(~Qx⊃~Px)等值,此形式與驗證理論的"經驗內容條件"衝突。(上述等值意味有兩種方式可以驗證某命題,然而卻僅有一種方式是經驗支持的,另一個則沒有)
      4. 韓培爾的解決方式與引發的烏鴉悖論
        韓培爾試圖建立等值條件:只要驗證是兩個等值語句其中之一,必定也能驗證另一句。
        以"所有烏鴉都是黑的"為例,根據邏輯規則,驗證"任何不是黑色也不是烏鴉的東西"等同於驗證"所有烏鴉都是黑的"。
        顯然其中有悖論。
        1. 韓培爾
          主張此悖論是心理幻覺,並認為我們無法觀察到"方法學的虛構",才會造成此種悖謬的表象。
          "方法學的虛構"意指我們在考慮"非黑色"、"非烏鴉"時,不能考慮桌子、黃色等不相關的事物,那些在邏輯驗證上都必須被排除,如此一來,悖論就不存在了。
        2. 拒絕科學定律被表達成量化符號邏輯的條件句
          主張科學定律不適合被表達成量化符號邏輯的全稱定律。
          然而此主張違背邏輯經驗論的基本立場-以符號邏輯重建科學的邏輯
        3. 維持尼可判準與拒絕等值條件
          此主張等同拒絕經驗內容條件,進而拒絕外延。如此一來,將脫離弗列格與羅素的符號邏輯系統。
    2. 盝色悖論(綠藍悖論)
      起於"用驗證走到競爭假設的脈絡中而產生的邏輯困擾"
      根據邏輯經驗論,比較哪個假說可靠時,可比較驗證例的數目,如相同,則都可接受。
      問題:
      H1:所有翡翠都是綠色的
      H2:所有翡翠都是盝色的
      * "盝色"定義為2100年前是綠色,之後是藍色。
      兩個假說的驗證例一樣多,相同的驗證程度,然而卻無法相容。
      1. 古德曼的解決方式
        運用"可投射的述詞"此概念來解決。
        1. 可投射的述詞
          可投射意味在任何時間點都可以指涉,如"綠色",然而"盝色"不是,因為2100年前無法投射到2100年之後。
      2. 李瑞全的解決方式
        定義"盝化"為"盝色式的時間性述詞"
        並區分"區域性的盝化"與"環球性的盝化"。
        在區域性的盝化中,我們將H2改寫為
        H3:所有的翡翠在公元2100後從綠色變成藍色
        因此,我們可以發現,與H3假說競爭的其實是
        H4:所有的翡翠在公元2100後仍然是綠色的
        在"區域性的盝化"中,我們可以透過經驗證據來驗證其中一個假說。
        然而,"環球性的盝化"依然無法解決,不過其僅僅不是客觀事實,不會對現代科學造成影響。
        1. 區域性的盝化
          將我們所有知識的子集盝化
        2. 環球性的盝化
          將一切引進的新知識盝化
  4. 科學理論的邏輯結構
    科學哲學的核心任務-發現科學理論內在的邏輯結構,或說以符號邏輯系統來重建科學理論的結構。
    *補充:https://phiphicake.blogspot.com/2008/05/blog-post_4288.html 
    (觀察詞與理論詞)

    邏輯經驗論將科學理論視為一個公設系統,包含公設與對應規則
    公設:科學定律或定理,其中包含理論詞
    對應規則:將理論詞關連到觀察詞之上
    一個科學理論包含幾個公設,構成一個理論詞的網絡,有些理論詞由其他理論詞定義,有些理論詞透過對應規則連接到觀察語言上。
    至於,理論的驗證與否,由實際觀察的紀錄句來檢驗。
    1. 邏輯經驗論對科學的初步分析
      1. 科學理論是一組語言的敘述或語句,其中至少包括"理論語句"和可能有一些"觀察語句"
        1. 理論語句
          至少包含一個理論詞的語句就是理論語句
        2. 觀察語句
          完全由觀察詞組成的語句就是觀察語句
      2. 觀察詞/理論詞的二分架構
        邏輯經驗論者堅持科學知識最終必須奠基在經驗,也就是"可觀察的對象",並由此來驗證或否證理論。
        1. 觀察詞
          指稱這些可觀察對象的語詞稱作觀察詞
        2. 理論詞(非觀察詞)
          指稱那些無法直接觀察到的現象,如電子、重力等。
          而且不見得非得來自某科學理論
          1. 理論元項
            那些理論詞指稱的對象,不論是否真實存在
      3. 橋律、辭典、對應規則
        確保科學理論在經驗上可以驗證,就必須使用觀察詞來定義理論詞,或者將理論詞建立在觀察詞的基礎上。
    2. 將理論詞建立在觀察詞上的方法
      1. 等值定義
        1. 顯示定義-以觀察語句來定義理論詞
          此定義強調科學家的觀察經驗定義了一個理論概念
          如電子的顯示定義:
          所有X,所有Y;X是電子,若且唯若,X通過迴路而且Y是安培計指
          針,則Y偏轉。

          若以符號邏輯表示,令:
          Ex=x 表示電子
          Cx=x 表示通過迴路
          Ny=y 表示安培計指針
          Dy=y 表示偏轉
          則命題表示為:
          (x,y)[Ex≡(Cx.Ny)⊃Dy]
        2. 操作定義
          一個代表理論概念的理論詞,必由描述其對應的一組操作的操作型語句來加以定義。
          此定義強調科學家的測量與實驗操作,定義了一個理論概念
          1. 操作論
            主張"理論的概念只不過是一組操作;概念同義於對應的一組操作"
        3. 等值定義的困境
          1. 使科學理論失去預測力與說明力。
            無法預測新現象以及在有新資料時,無法以老觀念說明新資料。
          2. 繁冗的理論
            如果理論詞的意義是一組感覺經驗的描述或操作,那麼不同的經驗與操作,就意味不同的意義與概念。每一組不同的現象,使用不同測量的方式,發展一組新理論與概念來說明,並不符合當今科學的實際運作模式。
          3. 邏輯上的困難
            以"可溶解性"為例,並定義:
            X是可溶解的,若且唯若,無論何時,將X放入水中,則X會溶解
            以符號邏輯表示:
            Sx   表示可溶解的
            Wx 表示放入水中
            Dx  表示瓦解
            t      表示時間
            (x)[Sx≡(t)(Wxt⊃Dxt)]

            考慮(Wxt⊃Dxt)的四種情況
            根據蘊含句的規則
            Wxt    Dxt     Wxt⊃Dxt
            ----------------------
            T           T          T
            T           F          F
            F           T          T
            F           F          T
            會得出一個荒謬的結果:一物體只要不被放入水中,就會具有可溶解性。
            等值定義的符號邏輯式,會造成一個東西只要永不被觀察或永不做操作,就會具有某傾向性質。
            1. 卡納普的解決方式-以"化約句"代替"等值定義"
              化約句不把理論詞置放在被定義項的一端,而是使用蘊含句來取代等值定義。而等值號被移到蘊含句中的後件。
              1. "可溶解性"的被化約句
                (x)[Sx≡(t)(Wxt⊃Dxt)]

                (x,t)[Wxt⊃(Sx≡Dxt)] or (x,t)[Wxt⊃(Dxt≡Sx)]
              2. 化約句不會有顯示定義或操作定義的問題
                因為他的前件是測試操作或實際觀察,亦即必須先測試,才知道是否有該傾向性質

                然而化約句對一個理論詞,僅僅只能給予局部解釋,而無法給予完全的意義。
                因為化約句由檢驗條件構成,當檢驗條件或環境改變時,就會產生不同的化約句。
  5. 科學說明
    科學上提供的答案就是一個科學說明。
    科學說明提供一個科學知識。
    1. 涵蓋律模式
      1. 規律演繹模式
        1. 形式化:

          普遍定律:L1....Ln
          先行條件:C1....Cn                                  說明項
          結論:E (待說明的經驗事件之描述)     被說明項

          其中,E要邏輯地從L1....Ln和C1....Cn中演繹出來
        2. 四個適切性條件:
          1. 說明項邏輯地蘊含被說明項
          2. 說明項必定擁有普遍定律,乃是演繹被說明項時所必要地
          3. 普遍定律必須得到高度驗證
          4. 先行條件必定為真
        3. 林正弘的主張
          主張一個科學說明要涵蓋四個適切性條件為不可能之事。
          因科學的普遍定律大多在"理想狀況下",然而被說明項,也就是實際狀況,往往不是理想狀況下,違反了第一個條件
          1. 四個修正方案
            其提出四個修正方案,但都違反了涵蓋律模式的基本精神
            1.必須要有高度可靠性,才可作為說明的前提
            2.抽象概念必須要有明確的經驗內容

            四個方案:
            1. 放寬第三個適切性條件,不求高度驗證,只求不遭反例推翻
              →違反第一個精神
            2. 放寬第四個適切性條件,不要求敘述理想狀況的先行條件已知為真,只要未知其假即可
              →違反第一個精神
            3. 放寬第一個適切性條件,不要求待說明事項是普遍定律和先行條件的邏輯結論
              →違反第一與第二個精神
            4. 放寬第一與第四個適切性條件,然僅僅是第二與第三方案的統合而已,當然也違反精神。
      2. 統計歸納模式
        統計三段論:
        前提一:統計律
        前提二:先行條件
        結論:前提有一定的機率得出,而非演繹必然
    2. 科學預測
      韓培爾認為科學說明只是科學預測的一種次類。
      科學知識最根本的功能就是對可觀察現象的預測。
    3. 說明、驗證與知識
      一個現象能被某定律說明,表示該現象是某定律的一個驗證例
      驗證決定定律能否被接受,被接受的定律即是科學知識
      邏輯經驗論,主張科學知識透過說明、驗證、演繹而累積成長。

      然而回顧科學史的理論,不同的理論之間能解釋相同的現象,較優秀的理論能解釋更多的現象,然而新舊理論之間卻無法互相演繹,是否意味著邏輯經驗論應放寬對於科學理論的要求?
  6. 邏輯經驗論的定位與遺產

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