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究竟什么才是嚴格意義上的科學理論?

編輯: 路逍遙 關鍵詞: 科學探索 來源: 逍遙右腦記憶
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科學追求真理,但并不代言真理。

由于語言的不確定性,人們常會混淆一些概念。讓我們從這三個科學基本概念入手,看看科學的理論究竟是什么。

1893年的靜態地球圖

觀點(idea)

觀點是“理論(theory)”的口語化表述,它既能指好的觀點,也能指壞的;既能指有效的觀點,也能指無效的;既能指科學觀點,也能指非科學的。所有好的科學理論都是從觀點開始的,就像愛因斯坦的相對論,就是從光速恒定這個觀點出發的。而所有荒誕的想法也可以稱為觀點。當某人說有了一個理論時,我們不通過鑒別,是無法確定其觀點的品質的。

要鑒別好觀點和壞觀點,通?梢詮囊韵聨讉方面來著手。一是合理性(Plausibility?)?丛撚^點是否對所有已知事物都一致有效?二是獨特性(Uniqueness)?丛撚^點是否有別于已有觀點?三是解釋力(Power)?丛撚^點是否有能力解釋不同的現象和觀察結果,還是只對一種現象有效?四是是否樸素(Simplicity)。雖然觀點具有主觀性,但一個好的觀點總是可以作出比其它觀點更為簡單的解釋。五是是否可供檢驗(Testability)?丛撚^點是否可以在實踐中加以檢驗,是否可以通過證據來鑒別其真偽?

一個好的觀點,必須滿足前四條。這四條,可成為驗證觀點品質的指導性原則。而最后一條,是區別一個觀點或理論是否具有科學性的唯一標準。

如果我們能夠在技術的極限內,通過證據收集,對某個觀點進行測試和驗證,那這個觀點就具有科學性。換句話說,觀點或理論的科學性只與其可驗證性有關,與驗證的結果無關。

框架(framework)

有些觀點同時具有以上五個特征,但要加以檢驗,必須有多個觀點相互支撐。這樣的理論也具有科學性。但它們不是有效的科學理論?茖W追求真理,而真理并不總是科學的結果?茖W是一個探索的過程,是沿著不確定的方向前進,不斷揭示可能,發現大自然給我們帶來的驚喜。有許多理論實際上是一種探索的框架,它們既有可能被驗證,也有可能無法得到驗證。如“額外的維度”、“超對稱理論”、“大統一理論”、“第九大行星”、“弦理論”等。

框架在被證明錯誤前,在其所處的時代,也可能具有科學性。比如“平地說”、“地心說”、“拉馬克式進化”、“穩恒態宇宙”、“火神星理論”等。框架一旦被證明是錯誤或無效的,就會被廢棄。但是如果有新的證據出現,也有可能以一種不同的形式回歸。

框架并未到達科學的頂峰,而是觀點的存放所。這些觀點可能會在那里保存很久,直至成為理論,或被證偽。

有效和公認的模型(validated, accepted model)

具有五大特征的觀點,在形成了一個相互支撐、有預測能力的框架后,其提出的一系列預言還需經受盡可能多的驗證,方可成為有效和公認的模型,或稱理論。到達這一步的只有少數,如“進化論”、“相對論”和“量子場理論”、“宇宙大爆炸”、“暗物質”、“暗能量”等。

必須明白的一點是,這些理論的位置并不是永久享有的。它們是當前頂尖的科學理論,但它們也都固有地存在有效范圍。也許有一天“弦理論”能夠擠掉“相對論”和“量子場理論”,也許是由一種全新的量子引力理論接替“相對論”登頂。但愛因斯坦的理論并沒有錯,而是我們超越了愛因斯坦理論的極限,正如愛因斯坦超越牛頓一樣。科學是一個不斷進化的過程。它既要發展,也需繼承。它能夠越來越多地為我們提供這個世界的信息。有效的科學理論是我們在某一專業領域內擁有的最有價值的知識片斷。

人類的科學研究每天都在繼續,新的觀點持續涌現,舊的觀點也可以有新解讀。人類的知識積累與日俱增,對宇宙的理解也日益加深。理論之路有千萬條,當它們在原則上可以被檢驗,就具有科學性。但并不是所有科學理論都是正確的。


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