科學真理尚非恆久,何況於人——讀孔恩《科學革命的結構》

書評 | by  張一村 | 2019-11-06

中四物理課,第一課教的是「位移」、「速率」和「加速率」,第二課教牛頓運動定理,結合上述三者得出恆等式「f = ma」,然後以滑輪車做實驗,當滑輪車從高處自由滑下,在紙條標記不同時間點中滑輪車的位移,再繪製圖表,噢,「f = ma」是真的!從本質而言,科學教育和思想教育並無二致,學習定義了的符號和名詞,再通過已挑選好的事例、早知道結果的實驗,使學生對公式深信不疑,看似無可質疑的結論由是牢固鎖於意識深處。於是,當牛頓運動定理在這名中七生腦海中已成為物理學的金科玉律之際,再學愛恩斯坦的「E = mc2」頓感惶惑陌生,原來m之於「f = ma」與「E = mc2」是兩種完全不同的定義,前者恆定後者可變。在科學史和科學哲學家孔恩(Thomas S. Kuhn, 1922-1996)的名著《科學革命的結構》(The Structure of Scientific Revolutions, 1962)裡便提出,即使「已被這新觀點完全說服,卻無法將它內化(internalize it),或無法在它所幫忙塑造成的世界中感到自在」,對原有的一代人來說,通過直觀感應並不能理解另一領域的肌理脈絡,因此只有新一代才能發起科學革命並建立新的典範。

當孔恩還在哈佛大學讀書時,在一次整理科學史案例的過程中,赫然發現常態科學並非如公認般累積、線性進步發展,而是一個過去公認的典範在某一歷史點中被認為是完全錯誤,因而推倒重來以新典範取代。如今我們耳熟能詳的燃燒公式:有機化合物 + O2 = H2O + CO2,告訴我們有機化合物與空氣中的氧氣產生化學反應後會釋放能量,變成水和二氧化碳,因此空氣中的氧氣越少,物質越不易燃燒。然而在此公式通行之前,關於燃燒的理論是截然相反的「燃素說」:只有含有燃素的物質才能燃燒,而這些物質會在燃燒時釋出燃素,當空氣中的燃素到達飽和點後,物質便不能再繼續燃燒。由於大部分自然物(例如木材)的重量在燃燒過後都會減少,因此燃素說中燃燒時會釋出物質的結論是成立的。從今天的燃燒理論來看,燃素說自是十分無稽,然而從當時的觀測條件來看,燃素說的內部邏輯卻十分完美。相對於人文學科,今天常態科學更被奉為絕對真理,這是因為人文科學的革命早已廣為人知,人文學者深明文學、藝術、哲學、史學、政治學等學科的典律生成自有其流變,沒有一套理論是萬世一系的,人文科學的理論亦因此時刻受到質疑。科學典範的革命在學術史上卻相對缺席,正如現時通行的常態科學甚少為科學家質疑會如燃素說般在若干年後被證偽,若一開始已墮入某一在目前的觀測條件下看似客觀完美的科學系統之中,便越難跳出自成內在邏輯的理論窠臼。

孔恩進一步指出,「一個學科的長足發展,往往必須建立在它與外界事務的隔離與封閉之上」,一代又一代的科學家自進入學院後對一套常態科學典範的信奉有如宗教,然後費盡一生精力為這套典範的子問題作出解謎。不斷的解謎過程和在典範之上所構建的應用實例,反過來使典範更趨牢固。自從愛恩斯坦創造的量子力學體系取代了通行二百年的牛頓古典力學體系,愛恩斯坦體系的弟子們便相繼壟斷諾貝爾物理學獎,然而愛恩斯坦的相對論卻未曾獲得諾貝爾獎。倘若沒有後世科學家對愛恩斯坦理論的驗證,諸如獲得諾貝爾物理學獎的「鐳射干涉儀重力波觀測站」證實了重力波理論,愛恩斯坦理論中的質量、能量、時間、空間互變等在當時是超乎想像及在邏輯上難以自圓其說。「在新典範的早期階段就支持它的人,通常都不是基於新典範解決問題的紀錄。他們必得對新典範有信心,相信它將會成功地解決許多它所面對的大問題,他們當時只知道其中一些老典範已無法解決。要做那樣的決定,惟有基於信心。」哲學家波普爾(Karl Popper)有一名言:「只要有一隻黑羊,即使有再多的白羊亦不能證明所有羊都是白色的」,意即一個反例就能推翻整套理論;孔恩則反駁:「如果理論與數據間稍有不合便成為揚棄該理論的理由,那麼所有的理論在任何時候都該被揚棄」。波普爾努力論證人文科學即使存在反例仍有大量信徒,因此不能稱為科學;孔恩則要論證科學有太多的反例仍在累積信徒,故亦是人文。

馬克思曾提出社會發展五階段論,認為共產主義社會將成就歷史的終結。波普爾則指出人文科學是沒有真理的,歷史主義是一種錯誤。今天大概很難想像到愛恩斯坦理論會被揚棄,然而科學其實也是一種歷史終結論。《科學革命的結構》論證了科學典範同樣建基於感性、多變的人文特質,亦使人反思在現今社會是否仍可固執相信某種普世真理。倘若打破舊世界的窗戶、重新建立另一開放的體系,其實終究陷於新一輪封閉、隔絕、僵化的意識信仰,孔恩似乎提醒知識分子對改變世界的信念,終將面對到底是盲目抑或清醒的自我拷問,「知其不可為而為」到底是一種擇善固執,還是另一種徒勞和偏執?



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