甚麼是科學? (What is science?)

Godfrey Leung
Oct 31, 2020

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(網上圖片)

科學,可以說是人類文明能夠發展到今天的重要基石,亦是人類了解大自然世界,甚至人類社會的重要工具。不過,可能因為教育問題(尤其”Xiang Gang”),又或而家偽科學盛行,好像不是很多人真的理解科學究竟是甚麼東東……

有見及此,小弟今次想跟大家講解、討論一下甚麼是科學。

科學=可證偽性?談談個人對何謂科學的看法

(credits: S.Harris)

每次有人在網上爭論偽科學,又或者差的科學研究時,討論重點通常都會側重在可證偽性(Falsifiability)這一點上,好像界定一個理論科學與否,就是單純取決於可證偽性。只要一個假說或理論能被證偽的,那就是科學;相反不能的,就不是科學。不過這簡單的二分法,又究竟對不對呢?

回答這問題前,小弟想先問大家認為以下的假說理論是否科學:

「風水可以影響一個人的運程,只要住所背山面海,那你必定會發達」

相信大部分人都不會認為這屬科學吧,即便是提出這說法的風水師也未必會。不過以上的風水理論又是否不能證偽呢?事實上又不是喔,因為你只要找到一個沒發達的反例,便可以推翻它。

由以上例子可見,雖然可證偽性的確是界定科學的重要指標,但它不是唯一的指標。只用可證偽性的簡單二分法其實是錯的。會出現這觀點,可能是因為社會太受波普爾(Karl Popper)的科學哲學觀影響,大眾沒真正深入認識甚麼才是科學。

科學=/=數學或純邏輯,嚴格來說「沒所謂絕對的對或錯」

(credits: S.Harris)

一般人會有可證偽性那種簡單二分界定法,個人認為另外部分原因,是當了科學為漫畫世界「一即係全,全即係一」般的「絕對真理」,科學理論有所謂絕對的對或錯。

甚麼?科學不是真理?那為何物件必定永遠由高處往下墜落?要解答這疑問,首先要明白甚麼為「絕對的對或錯」。小弟所指的絕對對錯,是指100%肯定那種絕對,不容許任何空間給不同的詮釋同時存在。

就如數學,當你定立了數論公理,界定了甚麼為雙數/質數,數字符號代表甚麼,那「2是雙數」或「6是質數」這類陳述,就只會有絕對的對或錯,你不可能用另一種詮釋,推論得出另一個不同的結論(註:改公理或定義等於另一個數學世界,那是另一回事)。

相反,「因為萬有引力,所以物件必定永遠由高處往下墜落」這類科學陳述,其實是人類靠客觀證據及推論,詮釋自然世界法則得出的陳述,是無可避免必須建基於假設前題之上。如以上的科學陳述,便隱含了萬有引力理論中的參數是永恆不變的前設。事實上嚴謹來說,科學是不能絕對100%保證以上陳述及前設一定正確。

比喻來說,就好像你想知道一顆骰子是否有問題,於是你決定做實驗,擲顆骰仔10次去統計結果,然後發現10次結果皆為6。看到這結果,一般人很直接便會認為骰子一定是有問題,否則有甚麼可能10次結果也是一樣呢?不過其實即使骰子是公平的,事實上一樣有機會得出10次結果也是一樣這結果,只是機會很小很小罷了(機會率 < 千萬分之一),但絕非絕對沒可能。當然你可以繼續擲顆骰子或做其他實驗,去做進一步驗證。不過無論結果繼續一樣幾多次,或做多幾多其他驗證,顆骰子是公平的可能性去到多低也好,嚴格邏輯上你也不可以100%保證下一次結果必定是6,亦都不可以絕對100%否定粒骰子是公平這假說*。

*例如你沒辦法100%確保每次擲骰子時,所有實驗條件如力度、環境因素等完全一致。(胡扯mode)有可能只是你雙手的「磁通量」影響了骰子,令每次擲顆骰子的結果也是6 (笑)

「未親身去過或肉眼看過,你又怎知呢?」

(credits: S.Harris)

好吧,那既然科學「沒所謂絕對的對錯」,那科學有甚麼資格去質疑其他神秘學或偽科學,指責人家錯呢?首先,雖然科學方法有其限制,但這不代表神秘學或偽科學那種「探求」真相的方法可取。另外只要是客觀、有理據,任何人皆有資格討論與質疑一個學說,並不是只有絕對的「神/造物者」才有資格。正如政策好壞、史料記載可取與否一樣,你不需要為施政者或身處其中的古人,才有資格討論。

另外,「某些科學與胡扯沒分別,因為沒人親身去過或肉眼看過,沒人真正知對或錯」是某些偽理性、「自以為看透世事」的人質疑科學常見的說法。個人認為這說法同樣沒任何可取之處。沒錯,受時空及物理限制,我們的確是沒辦法可以直接親身體驗到某些現象或地方,但那是否代表我們沒方法去理解或驗證不同的相關假說?當然不是吧!另事實上,人作為測量儀器,其實是非常不可靠及不準確,就如幾年前,大家爭論到面紅耳赤那則「這洋裝究竟是金色抑或是藍色」新聞般,單靠人的感官去驗證理論,其實才是有問題。

科學就如查案,而科學家就是「東京死神」

(圖片來自:http://seiga.nicovideo.jp/seiga/im2889193)

說到這麼久,那究竟科學是甚麼呀?小弟認為這問題其實比一般人所想的複雜很多,尤其是驗證及確立一個科學理論當中的過程,所以才會衍生出科學哲學的討論。如果硬要用簡單一句概括的話,小弟會說「科學是人類對自然世界的最客觀詮釋,是在盡可能少,最簡單的前設前題下,找出最接近、最能完整描述自然世界模型的最有效及可靠的方法」。

比喻來說,就好像偵探搜查,科學方法就是嚴謹的查案、搜證過程#,用客觀證據及推論,去重塑案發現場及過程(即現實物理世界),而科學家就是偵探。所以科學家其實與「東京死神」一樣,也是「危險人物」喔,好像是(笑)

#某些地方黑警除外

註:不過偵探始終不是「神」,不在現場案發一刻目擊事發經過,所以無論方法有多客觀、嚴謹及可靠,嚴格邏輯上他/她也是沒可能100%肯定或否定事發經過為何。同樣道理,科學家亦一樣。所以比起用可證偽性來區分,個人認為用貝氏詮釋(Bayesian interpretation)去理解科學,即貝葉斯主義科學觀,其實才更準確及適合(有機會再另寫文詳細談)[1]。

今次說到這,最後送首「東京死神」音樂作結,下回再談。

延伸閱讀:

[1] 《Falsifiability and Messy Science》by Sixty Symbols

https://www.youtube.com/watch?v=xG3-_tgDE0k

[2] 《Falsifiability and physics》by Matthew R. Francis,刊於《Symmetry Magazine》(英文)https://www.symmetrymagazine.org/article/falsifiability-and-physics

[3] 《Physicists and Philosophers Debate the Boundaries of Science》by Natalie Wolchover,刊於《Quanta Magazine 》(英文)https://www.quantamagazine.org/physicists-and-philosophers-debate-the-boundaries-of-science-20151216/

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Godfrey Leung

土生土長香港人,有幸在劍橋待過,閒時研究物理,憂心香港未來的「業餘足球員」,曾夢想成為另一個湯川教授。 劍橋大學數學系碩士、諾定咸大學博士,曾為APCTP博士後研究員,主修宇宙學。 現為data scientist www.facebook.com/godfreyleung.cosmo