科学推理的逻辑

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1、科学推理的逻辑导论16第三章观察和实验第一节判决性观察为了检验假说，也就是为了确证或反驳假说，科学家进行观察，同时也进行实验。就观察不与外界事件相干涉这个意义上来说，观察是被动的(这里我们忽略了对亚原子现象的观察)。在这个方面，观察可和实验形成对照。实验要求操纵事件，它包括创造条件，以便产生一些本来不会发生的情况。当然实验也包括观察，但它还包含着比观察更多的东西，因为用假说作指导，科学家按照计划能观察到那些在事件通常的“自然”过程中所不能观察到的结果。然而，操纵事件不是随时都可能的，所以，判决性的观察在科学研究中起着重要作用。也许天文学领域是最明显

2、的不可能做实验的领域，科学家不能影响天体的运动，他所能做的一切便是对天体进行观察。但他能选择那些最适合于他研究目的的天体和时刻。例如；当天文学家开普勒(157l-1630)试图检验与行星轨道有关的多种假说时，他就决定研究火星的运动，即它在不同时刻的位置。开普勒使用了非常精确的观察资料，这些观察资料是由一个比他稍早一些的天文学家第谷·布拉赫所得到的。开普勒采用了一个假说，根据这含假说，就能够演算出一个行星在某种时刻会在什么位置，或者过去曾经在什么位置，然后他可以观察，或检查记录，看这个行星是否占据了或已经占据过演算出来的位置。如果在演算和观察之间达到

3、一致，假说就被确证；如果不一致，假说则被反驳。开普勒最初的假说是，火星运行的轨道是圆形的，但由于观察资料(布拉赫的观察资料)与这种轨道不相符合，这个假说就不不被放弃。在经过反复试验并发现观察蓟的位置符合椭圆形的轨道后，开普勒形成了这样一个假说，即行星运行的轨道是椭圆形的。这个假说被观察资料确证了。然而作为一个进步的假说，他认为其他行星轨道也是椭圆形的。随后而来的许多观察资料证实了这个假说，以后又得到牛顿万有引力理论的部分确证(参看第五章第三节①)。这是应用假说一演绎法的一个例子。一个假说被提出来了，然后便是演绎或演算。据此可推算出，如果假说是正确的

4、，什么是可望观察到的东西。人们希望，观察能与已被演算或演绎出来的东西相一致。如果观察和演算或演绎相一致，就认为假说得到了确证，否则，假说便被反驳，科学家必须再进行思考。假说一演绎法在第四章第七节将得到更加充分的讨论。必须指出的是，尽管在对这一方法进行说明时没有提到归纳，但并不意味着归纳推理是无效的。如果我们不通过归纳法概括并推出在将来假说会被同样的观察所确证(或反驳)，那么假说被观察所确证(或反驳)这一事实就几乎没有什么价值。在确证了火星运行轨道①事实上轨道还不完全是椭圆的，因为每个行星都受其他行星的影响，也受太阳的影响，但是布拉赫的资料不够精确，

5、因而开普勒还无法发现这种差别。他所有的资料对他来说仅仅精确到足以提出椭圆轨道(参看本章第五节)。是椭圆形的以后，开普勒再次通过归纳推出·它将继续沿一椭圆形轨道运行。进一步的假说即其他行星的运行轨道也会是椭圆形的便是一个类比推理。已知行星在某些方面是相似的，例如：它们都围绕太阳运转，本身都不发光。通过类比便推出，如果一个行星运行轨道是椭圆形的，那么其他行星的运行轨道也是椭圆形的。就所有的类比推理都涉及到某种归纳(考看第二章第二节)而言，这个推理中也含有归纳①16通过考察对爱因斯坦广义相对论的确证，我们可以研究判决性观察在科学研究中的另一种应用。从广义

6、相对论有可能推出：行星绕太阳运行的轨道应该是旋转的而不是固定的椭圆形。在19世纪，法国天文学家列维耶已经发现金星的轨道显示出一种绕太阳旋转的运动。爱因斯坦计算出旋转的总幅度。假定他的理论是正确的，则人们可望观察到的旋转幅度将与计算相一致。爱因斯坦还预测：当光线靠近像太阳这类能产生一个大的引力场的巨大物体时，光线就会弯曲而不成直线，因此太阳就应该使来自于其他行星的光线①就像上面已经指出的，行星的椭圆形轨道可以说是从牛顿的万有引力理论中演绎出来的，所以事实上它不必依靠类比推理，至少对于我们来说不必依靠于它。然而对于开普勒来说还是要依靠类比推理的弯曲。这

7、种弯曲在一次日蚀中得到了测量，因而爱因斯坦的理论再次得到了确证。从爱因斯坦的理论还有可能预测：在一个巨大天体中的元素的光谱线将移向光谱的红端。观察表明太阳中某种元素的光谱线确实移向了红端，这又一次证实了爱因斯坦的理论。因此我们看到判决性观察能帮助建立一些非常基本的理论，且有计划的实验并不是非有不可。使用判决性观察而不使用实验的另一个领域是社会科学领域，或者说是社会科学。在这里要操纵事件自然也是不可能的。而且，在某些情况下，就像在考察取消重要商品市场的效果的情况下，即便操纵事件按自然律是可能的，道义上也不可能。为了研究判决性观察在这些事例中的作用，我

8、们可以以弗兰西斯·高尔顿(1842—1911年)关于祈祷效能的研究①为饲。在这个例子中，高尔顿要检验假说：在获得所祈求的东