Nhật Nguyệt

Knowledge / Western

科学哲学

Karl Popper 的可证伪性:一个不可能错的猜测也说明不了任何问题

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Khả năng phủ chứng của Karl Popper: một lời đoán không thể sai thì cũng không nói được điều gì
TL;DR: 可证伪性是 Karl Popper 于 1934 年提出的标准:一个理论只有在其逻辑结构允许指出一个可能与其矛盾的观察时,才被视为科学。Popper 以占星术和精神分析为例,说明这些能解释一切的系统因此不可能错,也因此无法提供有用的预测信息。这一标准影响深远,但也因忽略实际检验中的背景假设而受到批评。

可证伪性是什么?

可证伪性(falsifiability)是评价科学陈述(包括理论和假说)的标准。如果一个陈述所属的语言或逻辑结构能够描述一个与其矛盾的经验观察,那么它就具有可证伪性。对于一个理论而言,可证伪性要求:给定初始条件后,理论必须在理论上排除某些观察,也就是说,它必须给出形式化的预测。

这一概念由科学哲学家 Karl Popper 在《科学发现的逻辑》(The Logic of Scientific Discovery, 1934)一书中提出。Popper 强调,矛盾就存在于逻辑结构之中,无需借助该结构之外的方法论考量。他提出可证伪性,作为同时解决归纳问题和划界问题(demarcation problem,即科学与非科学之间的界限)的支柱方案。

为什么 Popper 以占星术为例?

Popper 讲述了他 1910 年代接触精神分析的经历,尤其是与 Alfred Adler 的接触。无论人们给出什么观察,精神分析都能解释。它能解释一切的原因,就在于它不排除任何东西。Popper 认为这是一种失败,因为这意味着该标准无法引出任何预测。

占星术属于同一类:它可以被调整以吻合任何结局。一个错误的预言可以通过援引未考虑的行星、不准确的出生时间或另一种解读方式来挽救。正因为没有任何观察被事先排除,这个系统不承担风险,因此不携带信息。

从逻辑角度看,观察与一条定律不矛盾,并不意味着该定律正确。一次确认本身没有价值。但如果一个假说给出了有风险的预测,而这些预测得到了加强,Popper 说,这就是优先选择该假说而非那些给出较少风险预测或完全不给出预测的假说的理由。

逻辑机制:modus tollens 与不对称性

归纳问题通常被称为休谟问题。David Hume 研究了人类如何获得超出已知定律和观察的新知识。他明白演绎逻辑无法解释这一学习过程,并主张一种不需要演绎逻辑的心理学习过程。Popper 接受 Hume 的论证,因此将科学进步视为一种近乎归纳的结果,即没有推理规则的归纳,他也称之为「科学之路」。

Popper 解决这一问题的想法是:虽然无法证实所有天鹅都是白的,但找到一只黑天鹅就表明并非所有天鹅都是白的。这样的证伪使用有效的 modus tollens 推理:如果从定律 L 可以演绎出 Q,但观察到 ¬Q,那么 L 就是错的。

更具体地说,可演绎出 Q 的陈述可以拆分为初始条件和预测,形式为 C ⇒ P,其中 C 是「这里的物体是一只天鹅」,P 是「这里的物体是一只白天鹅」。如果观察到 C 为真而 P 为假,即 C ∧ ¬P,那么根据 modus tollens,该定律就是错的。

这里的不对称性非常明显:证实一个全称陈述如「所有天鹅都是白的」需要观察所有天鹅,这在现实中不可行;而只要一只黑天鹅就足以反驳。Popper 将可证伪性与当时逻辑实证主义中盛行的可证实性(verifiability)概念进行了对照。

划界与意义:科学与非科学在哪里不同?

Popper 说,维也纳学派的一些哲学家混淆了两个问题:意义问题和划界问题。他们在证实理论中提出一个同时解决两者的方案:一个无法被证实的陈述被视为无意义。Popper 则认为,存在有意义但非科学的理论,因此意义标准与划界标准并不重合。

在方法论上,Popper 建议选择经过最多检验的假说:「在我们批判性讨论的照耀下,迄今为止看起来最好的假说」。据他说,因为只有否定的进路才得到逻辑的支持,Popper 采用一种否定的方法论,以防止「我们的理论对证伪的免疫化政策」。

关键概念对照表

概念对内容后果
可证伪性与可证实性证伪:一个矛盾观察就足以反驳。证实:必须观察所有情况才能肯定证伪在逻辑上可行;全称证实在实际中不可行
逻辑标准与方法论可证伪性是经验语言中的逻辑标准。证伪主义(falsificationism)是一种方法论进路Popper 说不应将可证伪性与证伪主义混为一谈
证伪与经验反驳证伪指出允许矛盾的逻辑结构。经验反驳涉及背景假设Duhem–Quine 论题认为决定性的经验证伪是不可能的
科学与非科学科学给出有风险、可能错的预测。非科学能解释一切按 Popper 的说法,占星术、精神分析属于后者

Duhem–Quine 论题如何反驳?

Duhem–Quine 论题认为,决定性的经验证伪是不可能的,而且没有任何科学假说本身能够给出预测,因为对假说的经验检验需要背景假设。接受这些背景假设,在 Lakatos 的证伪主义中属于方法论决定。

Popper 的回应是:可证伪性是一种逻辑标准。经验研究存在 Duhem 问题和其他问题,例如归纳问题,但按 Popper 的说法,逻辑归纳是一种谬误,而统计检验只有在理论具有可证伪性时才可行,在批判性讨论中是有用的。

Popper 对逻辑与方法论的区分,并不能使可证伪性摆脱一些针对方法论的批评。例如,Popper 以马克思学说抵抗负面证据为由将其斥为非科学,这是一种方法论立场,但该立场的问题仍被呈现为可证伪性的局限。

归纳、概率与另一种归纳观

在实践中,一些基于观察的步骤可以在某些假设下得到辩护。例如,贝叶斯归纳逻辑通过明确假设的定理得到辩护。这些定理是用演绎逻辑获得的。它们有时被呈现为支持归纳步骤,因为它们援引概率定律,尽管它们并未超出演绎逻辑。这是另一种归纳观,按其所支持的意义与演绎逻辑相重叠。Hume 的论证并未反驳存在一种基于假说的通用程序来解释科学进步的可能性,但它说,选择初始假说并证明其正确性的问题会产生一个无限倒退的链条。

Philip N. Johnson-Laird 同意 Hume 的观点,即不可能有对归纳的通用辩护方法,但归纳不需要辩护。相反,这些步骤使用归纳模式,这些模式并不被期望具有通用辩护:它们可能适用也可能不适用,取决于语境。Johnson-Laird 认为,「归纳只是动物(包括人类)为了让生活成为可能而做的事情」。

Popper 接受对学习过程存在心理学解释的可能性,尤其当心理学被视为生物学的延伸时,但他认为生物学解释不属于认识论的范围。他提出一种进化机制来解释科学的成功,但不把它视为自己认识论的一部分,并将相反的观点称为心理主义(psychologism)。

实际应用与多标准标准

可证伪性作为区分科学与非科学、伪科学的关键概念,在许多辩论和应用中都有突出表现,甚至曾被用作法律先例。在《斯坦福哲学百科全书》的「科学与伪科学」条目中,区分科学与伪科学的问题被置于确定哪些信念在认识论上具有正当性这一更大的任务之中。

需要这一标准的实际领域包括:气候政策,其中关于人为气候变化的科学共识已不容合理怀疑;医疗保健,其中伪科学导致无效甚至有时危险的干预;环境政策;法庭上的专家证词;科学教育,尤其是在试图将神创论引入课程的背景下;以及新闻业,其中需要区分正当的科学辩论与将伪科学观点当作科学来推广的行为。

由于提出了许多标准,一些作者倾向于多标准方向,即使用一组标准而非单一标准。值得注意的是,在具体案例上,人们的分歧比在判断所应依据的通用标准上要小。

Popper 把可证伪性放在整体图景的什么位置?

需要明确区分:可证伪性不同于证伪主义,后者是一种方法论进路,其中科学家主动寻找证据来反驳理论。它也不同于 Lakatos 的证伪主义。可证伪性的目的是使理论具有预测性、可检验并在实践中实用。

换句话说,Popper 并不要求每个科学家都不断试图反驳自己的理论。他要求理论被表述得使原则上存在一个可能与其矛盾的观察。一个不可能错的猜测不排除任何东西,因此说不出任何可检验的东西。

常见问题

可证伪性与证伪主义有什么区别?

可证伪性是一种逻辑标准:一个理论必须具有允许某个观察与其矛盾的结构。证伪主义是一种方法论进路,其中科学家主动寻找证据来反驳理论。Popper 说不应将这两个概念混为一谈。

为什么 Popper 认为占星术和精神分析是非科学的?

因为它们能解释任何观察而不排除任何东西。没有任何观察被事先排除,所以该系统不给出有风险的预测,因此按 Popper 的标准不携带可检验的信息。

Duhem–Quine 论题如何反驳可证伪性?

该论题认为,没有任何假说本身能给出预测,因为经验检验需要背景假设。因此决定性的经验证伪是不可能的。Popper 回应说,可证伪性是一种逻辑标准,与实际检验的方法论问题相分离。

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References

  1. Wikipedia: Falsifiability
  2. Stanford Encyclopedia of Philosophy: Science and Pseudo-Science

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