「科學」（方法）是一種還是很多種？
- 科學家隨筆
- 撰文者：陳瑞麟 （國立中正大學 哲學系教授）
- 發文日期：2017-09-07
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前言：
我的《科學哲學：假設的推理》（五南）一書近日再版了。它的內容其實並沒有變動，只是修訂了初版的一些錯字和錯印，但是出版社把字體放大，所以就變成「二版」了。這本書「在性質上」是一本談「科學方法」或「科學推理」的書，我自己把它定位成另一本《科學哲學：理論與歷史》（群學）的前導或補充，兩者關係可看書中的序言。我寫「假設的推理」一書預設一種「科學方法多元論」（methodological pluralism）的立場，亦即科學方法有很多種。可是，傳統的科哲理論和一般人的科學形象常常預設「一元論」（methodological monism），亦即只有單一種科學方法。《假設的推理》一書直接說明西方科哲從一元論走向多元論，但並沒有交代「為什麼」、也沒有多作討論，雖然我已經提到了克隆比和哈金倡議的六種「科學思考的風格」，但只是提到，也沒有把它們和《假設的推理》一書作連結。這篇文章企圖討論科學方法的一元論和多元論，以補足這個缺環。這是事後想到的，希望可以有「三版」，好讓我把這篇加入當成「三版序言」。一般人在使用「科學」一詞來談科學時，習慣性地把「科學」當成單數名詞，這意味著科學是單一種，特別是在區分科學和非科學的脈絡下。可是現實上明明有物理、化學、生物、天文、地球科學、醫學、公共衛生、經濟學、心理學…等等大量五花八門的「科學」，為什麼說它只有一種？人們可能會回答那些都只是科學內部的不同學科或領域，它們都屬於科學－－與宗教信仰、政治活動、打官司或從商截然不同，因為它們都共用同一個科學方法。換言之，要回答「科學是什麼」，要對「科學」下定義，就要從科學方法著手：科學就是科學方法。這條思路最明白地表現在（邏輯）實證論（科學是「實證方法」）和Popper 的否證論（科學是「否證方法」）之上。
所謂「方法」都包含某種推論的程序，例如，傳統上，我們講邏輯的演繹法其實是演繹推論，歸納法是歸納推論。傳統上，科學方法──不管是「實證方法」派或「否證方法」派──都被認為是「假設演繹法」：也就是作出一個假設，從假設中演繹出一個可以使用經驗或證據來檢驗（test）其真假的命題，再把此命題與實際經驗的描述作比較。如果該待檢驗的命題是真，就印證（或證實）假設；如果是假，就反證（或否證）假設。通常科學假設是普遍命題，像「所有生物個體都是由細胞構成的」，然而，一個經驗（一個生物個體由細胞構成的）只能提供普遍命題一個「印證例」。那麼，要證實一個普遍命題，就得累積更多印證例，「累積」印證例來證實一個普遍命題，這種推論程序就是「（枚舉）歸納」。換言之，實證主義的「假設演繹法」結合了演繹推論和歸納推論。可是，如果我們找到有個生物個體不是細胞構成的，在邏輯上就把這個普遍命題否證了──這是 Popper 否證論的出發點。Popper 否證派的「假設演繹法」就排除「歸納推論」在科學方法中扮演的核心角色。
很多人都知道Popper 用「可否證性」來定義科學。其實，「可否證性」是「科學方法」的目標，科學方法（甚至所有方法）都是工具或手段（means），它指向一個特定的目標，Popper 認為科學方法的特定目標是「否證假設」。但是，Popper 當然不是單單使用「否證假設」這個目標來定義科學，他同樣訴諸於「科學方法」，也就是假設演繹法，只是強調假設演繹法的否證功能：一個反例即足以否證假設，對Popper 來說，這更合邏輯，也應該被視為科學的目標。嚴格說來，當我們說 Popper 使用「可否證性」來定義「科學」時，我們是指他用「可否證性」來定義一個命題的「科學性」，亦即任何命題如果要被視為科學的，它必定要具備「可否證性」。可是，如果我們想定義的是「科學活動」時，那麼應該說 Popper 的「否證論」是用「以否證假設為目標的假設演繹法」做為完整的「否證方法」來定義科學（活動）。
問題是，從整個科學史來看，科學方法只有「假設演繹法」這單一種「推理方法」嗎？
科學哲學家哈金（Ian Hacking）倡議科學史家克隆比（A. C. Crombie）提出的六種「科學思考的風格」：（一）希臘數學的設準方法；（二）實驗探測方法；（三）類比模型的假設建構法；（四）由比較和分類來為變異排序；（五）群體規律性的統計分析和機率計算；（六）生成發展的歷史導衍法。這六種風格其實就可以看成六種不同的科學方法。這個觀點更符合實際的科學歷史。例如，以天文學和物理學為主的近代理論科學主要使用「假設演繹法」；但是，古典遺傳學和分子生物學其實並不在意假設和驗證，它們使用實驗探測了許多新現象；而很多科學假設的建構是使用類比模型，這不能被化約到假設演繹法；又如生物學、星體學、地質學等等會針對被研究對象的變異性進行分類與比較而產生科學知識；統計分析和機率計算在生物學、生醫科學、健康科學和經濟學、心理學中大量使用；社會學、歷史學、天文學、生物學（演化論）、氣候科學等都會使用「生成發展的歷史導衍法」。這些「方法」或「風格」確實大不相同，意味了「科學方法」實在不是只有一種。進而，這六種「方法」或「風格」可能包含更多種「科學推理模式」（patterns of scientific reasoning）。
這裏有必要進一步釐清「科學方法」和「科學推理」。科學推理或科學推論著重在思考的程序，亦即「如何從一組命題（理論假設或經驗資料）推理到另一組命題（理論或經驗資料）」；但「方法」可能還包括了「實作的程序」，例如實驗。實驗不能被化約成實驗推理，實驗有動手做的成分和程序，這部分不能被當成「推理」，雖然實驗過程確實會有一個推理的程序，可以被我們抽取出來。如果我們的焦點是如何作科學推理──這是哲學思考擅長的部分──那麼我們就應該討論「科學推理的模式」，而不要把焦點放在「科學方法」上，畢竟「方法」可能包含「實作」的成分──這也是為什麼八十年代後的科學哲學家普遍研究「科學推理」，而比較少談「科學方法」──因為哲學家擅長推理，但可能不擅長動手實作。然而，實作卻是大多數科學家都必須具備的技能──這也是熟知實例的科學哲學家不同於科學家的關鍵。
科學家可能在實作中根據他們研究的材料從事科學推理，但是他們可能沒有意識到他們的實質推理可能蘊涵一套可以抽象化的模式，找出這些模式是科學哲學家的興趣和工作。我自己進一步主張，所謂「科學推理的模式」其實是科學哲學家的一種「重建」（reconstruction）。重建幫助我們略去許多實質性的科學內容細節，專注於「推理模式」上。如同前述，我主張「科學推理的模式」的種類比六種風格或方法更多，而且彼此間可能有歷史發展與演變的關係，但這需要另一個獨立的研究才能完全揭示。
《科學哲學：假設的推理》只討論了三種「方法」或「風格」，或者用我自己偏愛的「推理模式」術語：即第二和第三章的「假設演繹法」和它的相關問題、第四章的「統計推理與機率計算」的幾種模式和它們的相關問題、第五章的「假設建構」的幾種模式和它們的相關問題、第六章討論傳統方法學中重要的「定律」、「理論」的分類和相關問題。本書並沒有從歷史發展的角度來談這些模式，但是這些推理模式有可能是結合不同的方法或風格，例如統計推論中的假設檢定模式是結合了統計和假設演繹法。
相信以上討論已經初步地顯示出為什麼科學（從方法來定義）不是只有一種，而是有很多種。然而，讀者一定會有一個疑問：如果科學（方法）有很多種，為什麼它們都可以被稱作「科學」？一定有某種「共同性」存在於它們之間，才可以使用同一個名稱，不是嗎？這是一個很自然也很合理的問題，也是一個最古老的哲學問題形式之一。我自己有一個答案，但是說明它需要另一篇文章或另一個場合了。
本文感謝陳瑞麟教授同意全文轉載，版權屬陳瑞麟教授所有，原文出自『陳瑞麟的科哲絮語』
封面圖片：https://scijinks.gov/science/
我的《科學哲學：假設的推理》（五南）一書近日再版了。它的內容其實並沒有變動，只是修訂了初版的一些錯字和錯印，但是出版社把字體放大，所以就變成「二版」了。這本書「在性質上」是一本談「科學方法」或「科學推理」的書，我自己把它定位成另一本《科學哲學：理論與歷史》（群學）的前導或補充，兩者關係可看書中的序言。我寫「假設的推理」一書預設一種「科學方法多元論」（methodological pluralism）的立場，亦即科學方法有很多種。可是，傳統的科哲理論和一般人的科學形象常常預設「一元論」（methodological monism），亦即只有單一種科學方法。《假設的推理》一書直接說明西方科哲從一元論走向多元論，但並沒有交代「為什麼」、也沒有多作討論，雖然我已經提到了克隆比和哈金倡議的六種「科學思考的風格」，但只是提到，也沒有把它們和《假設的推理》一書作連結。這篇文章企圖討論科學方法的一元論和多元論，以補足這個缺環。這是事後想到的，希望可以有「三版」，好讓我把這篇加入當成「三版序言」。一般人在使用「科學」一詞來談科學時，習慣性地把「科學」當成單數名詞，這意味著科學是單一種，特別是在區分科學和非科學的脈絡下。可是現實上明明有物理、化學、生物、天文、地球科學、醫學、公共衛生、經濟學、心理學…等等大量五花八門的「科學」，為什麼說它只有一種？人們可能會回答那些都只是科學內部的不同學科或領域，它們都屬於科學－－與宗教信仰、政治活動、打官司或從商截然不同，因為它們都共用同一個科學方法。換言之，要回答「科學是什麼」，要對「科學」下定義，就要從科學方法著手：科學就是科學方法。這條思路最明白地表現在（邏輯）實證論（科學是「實證方法」）和Popper 的否證論（科學是「否證方法」）之上。
所謂「方法」都包含某種推論的程序，例如，傳統上，我們講邏輯的演繹法其實是演繹推論，歸納法是歸納推論。傳統上，科學方法──不管是「實證方法」派或「否證方法」派──都被認為是「假設演繹法」：也就是作出一個假設，從假設中演繹出一個可以使用經驗或證據來檢驗（test）其真假的命題，再把此命題與實際經驗的描述作比較。如果該待檢驗的命題是真，就印證（或證實）假設；如果是假，就反證（或否證）假設。通常科學假設是普遍命題，像「所有生物個體都是由細胞構成的」，然而，一個經驗（一個生物個體由細胞構成的）只能提供普遍命題一個「印證例」。那麼，要證實一個普遍命題，就得累積更多印證例，「累積」印證例來證實一個普遍命題，這種推論程序就是「（枚舉）歸納」。換言之，實證主義的「假設演繹法」結合了演繹推論和歸納推論。可是，如果我們找到有個生物個體不是細胞構成的，在邏輯上就把這個普遍命題否證了──這是 Popper 否證論的出發點。Popper 否證派的「假設演繹法」就排除「歸納推論」在科學方法中扮演的核心角色。
很多人都知道Popper 用「可否證性」來定義科學。其實，「可否證性」是「科學方法」的目標，科學方法（甚至所有方法）都是工具或手段（means），它指向一個特定的目標，Popper 認為科學方法的特定目標是「否證假設」。但是，Popper 當然不是單單使用「否證假設」這個目標來定義科學，他同樣訴諸於「科學方法」，也就是假設演繹法，只是強調假設演繹法的否證功能：一個反例即足以否證假設，對Popper 來說，這更合邏輯，也應該被視為科學的目標。嚴格說來，當我們說 Popper 使用「可否證性」來定義「科學」時，我們是指他用「可否證性」來定義一個命題的「科學性」，亦即任何命題如果要被視為科學的，它必定要具備「可否證性」。可是，如果我們想定義的是「科學活動」時，那麼應該說 Popper 的「否證論」是用「以否證假設為目標的假設演繹法」做為完整的「否證方法」來定義科學（活動）。
問題是，從整個科學史來看，科學方法只有「假設演繹法」這單一種「推理方法」嗎？
科學哲學家哈金（Ian Hacking）倡議科學史家克隆比（A. C. Crombie）提出的六種「科學思考的風格」：（一）希臘數學的設準方法；（二）實驗探測方法；（三）類比模型的假設建構法；（四）由比較和分類來為變異排序；（五）群體規律性的統計分析和機率計算；（六）生成發展的歷史導衍法。這六種風格其實就可以看成六種不同的科學方法。這個觀點更符合實際的科學歷史。例如，以天文學和物理學為主的近代理論科學主要使用「假設演繹法」；但是，古典遺傳學和分子生物學其實並不在意假設和驗證，它們使用實驗探測了許多新現象；而很多科學假設的建構是使用類比模型，這不能被化約到假設演繹法；又如生物學、星體學、地質學等等會針對被研究對象的變異性進行分類與比較而產生科學知識；統計分析和機率計算在生物學、生醫科學、健康科學和經濟學、心理學中大量使用；社會學、歷史學、天文學、生物學（演化論）、氣候科學等都會使用「生成發展的歷史導衍法」。這些「方法」或「風格」確實大不相同，意味了「科學方法」實在不是只有一種。進而，這六種「方法」或「風格」可能包含更多種「科學推理模式」（patterns of scientific reasoning）。
這裏有必要進一步釐清「科學方法」和「科學推理」。科學推理或科學推論著重在思考的程序，亦即「如何從一組命題（理論假設或經驗資料）推理到另一組命題（理論或經驗資料）」；但「方法」可能還包括了「實作的程序」，例如實驗。實驗不能被化約成實驗推理，實驗有動手做的成分和程序，這部分不能被當成「推理」，雖然實驗過程確實會有一個推理的程序，可以被我們抽取出來。如果我們的焦點是如何作科學推理──這是哲學思考擅長的部分──那麼我們就應該討論「科學推理的模式」，而不要把焦點放在「科學方法」上，畢竟「方法」可能包含「實作」的成分──這也是為什麼八十年代後的科學哲學家普遍研究「科學推理」，而比較少談「科學方法」──因為哲學家擅長推理，但可能不擅長動手實作。然而，實作卻是大多數科學家都必須具備的技能──這也是熟知實例的科學哲學家不同於科學家的關鍵。
科學家可能在實作中根據他們研究的材料從事科學推理，但是他們可能沒有意識到他們的實質推理可能蘊涵一套可以抽象化的模式，找出這些模式是科學哲學家的興趣和工作。我自己進一步主張，所謂「科學推理的模式」其實是科學哲學家的一種「重建」（reconstruction）。重建幫助我們略去許多實質性的科學內容細節，專注於「推理模式」上。如同前述，我主張「科學推理的模式」的種類比六種風格或方法更多，而且彼此間可能有歷史發展與演變的關係，但這需要另一個獨立的研究才能完全揭示。
《科學哲學：假設的推理》只討論了三種「方法」或「風格」，或者用我自己偏愛的「推理模式」術語：即第二和第三章的「假設演繹法」和它的相關問題、第四章的「統計推理與機率計算」的幾種模式和它們的相關問題、第五章的「假設建構」的幾種模式和它們的相關問題、第六章討論傳統方法學中重要的「定律」、「理論」的分類和相關問題。本書並沒有從歷史發展的角度來談這些模式，但是這些推理模式有可能是結合不同的方法或風格，例如統計推論中的假設檢定模式是結合了統計和假設演繹法。
相信以上討論已經初步地顯示出為什麼科學（從方法來定義）不是只有一種，而是有很多種。然而，讀者一定會有一個疑問：如果科學（方法）有很多種，為什麼它們都可以被稱作「科學」？一定有某種「共同性」存在於它們之間，才可以使用同一個名稱，不是嗎？這是一個很自然也很合理的問題，也是一個最古老的哲學問題形式之一。我自己有一個答案，但是說明它需要另一篇文章或另一個場合了。
本文感謝陳瑞麟教授同意全文轉載，版權屬陳瑞麟教授所有，原文出自『陳瑞麟的科哲絮語』
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