科学的本质是什么？（四）

四、科学方法

我们前面说了，科学研究的目的是追求真理。为了实现这个目的，我们在进行观察和实验时要使用各种方法，概括地来说，只有两大类方法可以使用，即归纳法和演绎法（逻辑推理）。

杨振宁先生在多个场合都说过，他在中国受教育的阶段，受到的是演绎法的教育，到了美国，才学会了使用归纳法。

这里所说的归纳法和数学上所用的归纳法不是一回事。

数学上所使用的归纳法，是指一个与正整数有关的一个命题。如果我们能够证明该命题对于某个具体的整数k是成立的，我们还能够证明如果命题对整数n成立同时也能推导出命题对n+1也能成立，则该命题对从整数k起的所有整数都是成立的。

数学上所使用归纳法，其所证明的命题，在逻辑上是完全正确的，任何时候都不必怀疑命题的正确性。而我们在进行科学研究时，通过科学实验，利用归纳法获得的结论，其正确性，似乎就要打个折扣了。

一般意义上的归纳法，是一种从个别到一般的推理方法。例如，作一次实验，发现通过一个导体的电流和其两端的电压成正比，通过多次实验，结果还是一样，为此，我们得到了一个结论：通过一个导体的电流大小和其两端作施加的电压成正比；这就是欧姆定律。

问题来了，太阳昨天从东方升起，今天也从东方升起，谁又能保证它明天还能从东方升起呢，更无法保证太阳永远从东方升起。

如果说这个例子没有说服力。您看到一只天鹅是白色的，然后看到第二只天鹅也是白色的，直至看到数万只天鹅（假设您真有这么幸运），您得出了结论：世界上所有的天鹅都是白色的。可是，事实上，在澳大利亚就有黑色（纯黑色）的天鹅。

正是如此，归纳法，也遭到过不少人的诘难。例如英国古典哲学家休谟（Hume），他认为，归纳推理的合理性在逻辑上是得不到保证的。

英国的哲学家、数学家、逻辑学家伯特兰·罗素（Russell）还讲过一个段子，来挖苦归纳主义者。

在火鸡饲养场里，有一只火鸡发现，第一天上午9点钟，主人给它喂食。然而，作为一个卓越的归纳主义者，它并没有马上作出结论。它一直等到已收集了有关上午9点给它喂食这一经验事实的大量观察。而且，它是在多种情况下进行这些观察的：雨天和晴天，热天和冷天，星期三和星期四……，它每天都在自己的记录表中加进新的观察陈述。最后，它进行归纳推理，得出了下面的结论：“主人总是在上午9点钟给我喂食。”可是，事情并不像它所想象的那样简单和乐观。在圣诞节的前一天，主人没有给它喂食，而是把它宰杀了。它通过归纳概括而得到的结论终于被无情地推翻了。火鸡直到被宰杀也没能总结出自己会被拧断脖子的结论。

可话说回来，我们前面说过，科学家面对的是未知的、无穷尽（无论是空间上还是在时间上）世界，人们的认识能力又是极其有限的。无论如何努力，我们只能获得有限的事实（通常还是不完备的）。我们不用归纳法，又能如何呢？

那就用演绎法？

演绎法即逻辑推理方法，是由古希腊科学家亚里士多德总结出来的。比较典型的就是三段论的推理。

凡是人都要死的（大前提），张三是人（小前提），所以张三也会死（结论）。

可是我们别忘了，逻辑推理的结论之所以“正确”，其首要条件是，其大前提和小前提是正确的。而大前提和小前提的正确，又首先来自于观察和实验，然后也需要归纳或者推理。

“凡是人都要死的”，这个结论，本身来自观察，来自归纳法！也就是说，我们观察到，王五死了，赵六死了，从古至今，到了一定的年纪（比如说250岁吧），人都死了。这样，我们运用归纳法得出了结论。

推理时，如果信息有错误或者不完备同样无法得到正确的结论。大侦探福尔摩斯之所以这么神奇，只靠着一个聪明的大脑和一双敏锐的眼睛，就可以这么推理下去，得到各种结论；这只不过是作者的虚构；现实中并没有这么简单！

使用演绎法还有一个问题，那就是前面说过的，大前提要首先正确。而大前提的正确性又是在某一个前提是正确的才能得到保证的。这样一直追溯上去，必定会遇到一个我们无法证明正确性的前提。这个前提，我们有时把它叫做公理。彭加勒称之为“约定”。那么，世界上是否存在无需证明正确性的公理或者“约定”呢？这个问题，恐怕已经不是科学能够回答的了。

我们还必须明白，“三段论推理不能告诉我们本质上新颖的东西。^[1]”

要获得“新颖的东西”（我把它称为：知识），还得靠我们的“观察和实验”！

事实上，除了数学（也有人认为数学不属于科学），所有的学科，既要使用归纳法也要使用演绎法。

其实，在事实（信息）不完备的情况下，科学家往往还会采用一种启发式的（heuristic）甚至是搜索的办法（难怪，“研究”的英文是research），也不妨叫“试凑法”。因为

Heuristic:“ computing proceeding to a solution by trial and error or by rules that are only loosely defined. ^[2]”

我不知道，能否将启发式/搜索法和归纳法、演绎法并列作为科学研究常用的三种基本方法？

好了，又回到我们最先的话题：科学是什么？

我们说，科学之所以为科学，不在于其学说有多么的正确，也不在于其学说多么地接近真理。科学之所以为科学，只在于科学家们，都秉持一种理性的观念，他们尊重客观规律、尊重事实；他们具有批判精神；他们工作认真、严谨、细致。

其实翻开科学史，很多的科学学说都是从错误中成长起来的。尽管“日心说”并不正确，但没有人会说，哥白尼和布鲁诺不是科学家。科学的学说，就是一次次地经历了“证伪”后逐步完善的。直到现在为止，现有的各种科学学说都不能说是完全“正确”的，但我们仍能说，他们是“科学的”。

参考文献

[1]彭加勒.李醒民（译）科学的价值[M]. 北京：光明日报出版社，1988

[2] Oxford dictionaries on line. http://oxforddictionaries.com/definition/english/ethos?q=ethos [2012/12/30]

后面的话

感谢博友黄荣彬，我找到了Wikipedia中关于“science”的定义。确实，在我看到的众多的定义中，这个定义更为“科学”（我们又用了这个概念了）。现列出如下：

Science (from Latin scientia, meaning "knowledge") is a systematic enterprise that builds and organizes knowledge in the form of testable explanations and predictions about the universe.