理工人為什麼需要科學哲學?

科博文Says:陳瑞麟老師是國內首屈一指的科學哲學研究者,這篇文章中陳老師以淺近的語言、豐富的例子揭示了一項深刻的道理:「科學與科技的知識建立、學習、應用、發展與轉變的過程中,哲學無所不在」,而科學家們只要更有意識地反省自己的研究活動,就會發現自己其實不斷面臨著各種「科學哲學」的問題,比如說,科學的本質是什麼?如何區分好科學與壞科學、科學與偽科學?、理論和實驗的關係是什麼?科學家如何選擇理論?……。可以說,「科學哲學」這門跨領域學科的基本功能就在於反省既有的、提供新的「科學形象」。 8-)

作者:陳瑞麟(中正大學哲學系副教授)

我曾應邀到一所大學電機工程系為研究生演講科學哲學,同學發問十分踴躍,令主辦人與我都大感驚訝。但是記憶中,同學的問題多著落在科技與個人的關係上,因為我提到科學哲學的重要功用之一是反省科學(技)與自我:如果我是一位科學家、工程師或技師,我的職業與我的關係是什麼?對我的意義和價值又是什麼?

一、科技活動內的科學哲學或科學哲學對理工人的意義

我們可以觀察到日月星辰每日東升西降,會發好奇、會發問!這是古希臘的哲學問題,也是科學問題,因為回答那些問題,開啟了自然哲學也催生了古代天文學。(圖片來源:Rajarshi@openphoto)

理工人很容易對哲學感到好奇,但往往也會誤以為哲學就只是在談論人生、倫理、道德、良心、修養、甚至命理、鬼神一類的事情。理工人也傾向認為科技和哲學是兩回事,前者具體、明確與實際,後者則抽象、飄緲或虛玄。當他們看到「科學哲學」這「雜種」時,往住感到迷惑,卻可能引發更大的好奇心──可是,就像對明星偶像的私人軼事那種好奇心一般,船過水無痕。在本文中,我希望告訴理工人,科學(技)哲學不是處在遙遠不可及的國度,它其實存在於你們的活動裡。是的,我想告訴你們,在科學與科技的知識建立、學習、應用、發展與轉變的過程中,哲學無所不在。你並不需要讀所謂的哲學著作,引用康德、黑格爾、沙特等大哲學家的名言,你才是接觸哲學。事實上,理工人的活動常常要觸及哲學,只是你們並不自知。

環視周遭,我們生活在一個世界中,這個世界有各式各樣的物質,令人眼花撩亂的現象、能思考的人類、有無數的互動與聯結。我們可以觀察到某些現象反覆地發生,例如日月星辰每日東升西降。為什麼會如此?什麼東西(原因)使它們如此?它們又是什麼東西?對我們人類有什麼影響?人類會發好奇、會發問、會想知道!這是古希臘的哲學問題,也是科學問題,因為回答那些問題,開啟了自然哲學也催生了古代天文學。二十一世紀的人們也許想問的是:網路究竟是什麼?只是電腦連線而已嗎?還是,網路其實是人際關係的連結?或者人與物的連結?我們如何在一個網路發達的世界裡過得更好?幾千年來人們感興趣的現象和問題不斷變動,也因此發展了一個龐大的科學系統,一開始的哲學思辨被後來科學研究補充、強化或取代,很多理工人因此以為科學取代了哲學,卻沒看到新的哲學正在醞釀未來的科學──這是科學哲學想告訴我們的第一件事:當你縱觀全局地去追問新的現象究竟會如何發展?原因是什麼?對人類(包含我自己)未來又有何影響?你就是在作科學哲學的反省。

二、什麼是科學哲學?

也許你正應用相對論計算宇宙膨脹的速度,或者透過天文望遠鏡追蹤一顆小行星,也許你正試圖用離心機分離細胞的DNA,或者調查台灣與韓國的半導體產業競爭的演變軌跡,也許你正小心翼翼地研究效率更高的太陽能電池……等等,凡此種種,你都在從事科技活動,而且你應該擁有足夠的專業知識,以支持你有效地達成目標。可是,你是否曾想過你所依據的理論是怎麼建立的?怎麼被發現的?為什麼它們可以被你應用?你的實驗或調查結果可能只是一堆數據,你能從這些數據推出什麼?你又如何推出有意義和有用的結論?你的結論對社會又可能產生什麼樣的影響?或者社會對你的科學判斷有什麼影響?如果你遇到實驗結果與理論推算不吻合時,你又該怎麼面對?當你思索這些問題時,你就是在進行科學哲學的思考。因為這些問題正是一般科學哲學(general philosophy of science)的標準問題,它們屬於方法學(methodology)或科學推理(scientific reasoning)──方法學不是特定的方法,而是針對各種特定方法的反省,去抽取出其一般特徵,可以推廣到所有的科學。用科學哲學的慣用術語來說,這些問題包括科學的本質是什麼?怎樣才算科學知識或科學實驗?科學與偽科學如何區分?如何判斷好科學與壞科學?科學理論有什麼結構?科學家如何做實驗?科學是怎麼演變的?理論和實驗有什麼關係?科學家怎麼選擇理論的?科學與社會有什麼樣的關係?等等。

你也許會有疑問:科學如此龐大,真的有可以應用到各個不同科學的推理方法嗎?科學哲學的思考可以不管科學內部複雜的次學科內容嗎?

2011年七月法國南鍚(Nancy)舉辦第十四屆國際邏輯、方法學和科學哲學會議在,大會發表的論文一共分成四大主題,其下又分成幾個次主題:邏輯(數理邏輯、哲學邏輯、邏輯和計算)、一般科學哲學(方法學和科學推理、科哲中的倫理議題、科哲的歷史面)、特殊科學的方法學和哲學議題(邏輯數學與計算科學、認知科學、生物學、化學、物理、醫療、環境科學、經濟學與社會科學)、技術的方法學與哲學爭議。這個主題架構或許可以給你某些關於「科學哲學」廣度的印象。換言之,除了一般科學哲學外,還有特殊科學的哲學,討論與反省每個特別科學內部的各種哲學課題,例如物理學哲學會問時空、物質(matter)、宇宙的本質是什麼?世界是被決定的或機率的?也會提出物理理論的概念問題(力、場、粒子等等概念是否指涉真實對象?量子理論與相對論是否會互相矛盾等?)以及物理理論背後的形上學或存有論:古典力學、相對論、量子場論、基本粒子理論、弦論等等理論內容是否告訴我們世界的真實存在物?又如生物學哲學會問生命是什麼?生物學能被化約到物理學嗎?分子生物學在生物學中的地位是什麼嗎?演化論和遺傳學有什麼關係?古典遺傳學和分子生物學又有什麼關係?還有許多生物學理論的概念問題(演化、物種、適應、天擇、基因等等)。

如果你常常專注於自己的問題,你的研究謹守實證精神:面對現象、定義術語、建立假設、廣泛蒐集資料、統計與計算、使用數據結果來檢驗假設;或者謹守實驗技能,你只需精研DNA分離與轉殖技術,不必管生物學究竟是什麼、分子生物學是否可以取代遺傳學的問題等等,也許你會認為毋需讓自己一頭栽入那些逾越本分的問題。可是,一來你的看法本身就反映出某種科學哲學(亦即實證論科學觀);二來你雖然可以當一位謹守本分的科學家,但是卻很難針對整個不斷變動中的科學發言,甚至很難面對一些較大型的「科學或科技問題」。例如你可能調查全球核電廠發生核事故的機率極低,又核電廠被大海嘯襲擊的機率也極低,所以兩者相乘,未來發生日本福島核災的機率更是低到近於零,因此沒有理由反對台灣的核四廠。可是,問題並沒有那麼簡單,核四廠可能涉及核廢料的處理、電廠基礎工程發包、台灣電力公司的組織文化、核能技術、貢寮地質條件、居民意願等等,你是否有可能單單使用實證精神來面對這個課題?如果你沒有一些針對科學整體的哲學反省(從數據資料到有意義結論的科學推理方式、科學理論選擇與評價問題、實驗方法設計的背景或來源之可靠性、科學成果如何應用到社會……),那麼除了提供資料外,你大概很難進一步主張些什麼。

可以這麼說,科學哲學的基本功能就在於反省既有的「科學形象」(images of sciences)並提供新的科學形象──包括一般科學形象和特殊科學(物理、生物、醫療、社會科學等等)的形象。

三、科學哲學也是一門專業學科

前文不斷地強調哲學其實就內在於科學與科技活動之中,但是科學哲學也發展成一門專業學科,有自己獨特的傳統、問題、術語和專家。為什麼?因為經過兩千來的發展,科學已成為一個超級龐大的知識與實作系統,需要有專門針對它整體面貌(形象)的研究,否則無法掌握它。從二十世紀初以來,科學哲學也有上百年的歷史,有無數豐富的成果與理論產生。這意謂著理工人的哲學反省,也不能無視於科學哲學既有的成果。[1]簡單地說,一位有志於科學哲學反省的理工人,也必需要接觸科學哲學這門專業。

縱覽百年來的科學哲學發展,我們可以歸納出四大研究取向(approaches)和觀點(views):二十世紀初的科學哲學家從邏輯取向切入,主要對準科學理論與檢驗的邏輯結構;六十年代開始從歷史取向切入,研究科學歷史演變的模式;八十年代認知取向興起,科學哲學家研究科學的概念和模型的認知、以及科學推理的模式;同樣約在八十年代,一些研究者看重科學與社會的關係,因而從社會學的取向切入,研究社會如何影響科學知識和科學知識的演變。

這些不同取向分別有其支持者,至今爭論不休(但這正是哲學的特色與優點!)而且也持續發展出各種不同的理論觀點或學派家族:邏輯實證論、否證論(採取邏輯取向)、典範論、歷史理性論(歷史取向)、科學實在論(邏輯與歷史取向)、演化自然論(歷史與認知取向)、社會建構論(歷史與社會學取向)。如同上述這些理論觀點在歷史上有先後順序,但均發展至今,歷史取向居於「承先啟後」的位置。亦即自「歷史取向」之後,各種科學哲學的觀點都重視科學史的實際發展,科哲理論被要求要能說明科學歷史。

歷史取向興起的關鍵人物是科學史兼哲學家孔恩(Thomas S. Kuhn),他其實是物理學家出身,哈佛大學物理博士,後來因為兼科學史課程也改作科學史,在1962年出版一本《科學革命的結構》(The Structure of Scientific Revolutions),提出了科學變遷的典範理論。這個觀點大幅改變了過去人們對科學的「實證論形象」(the positivist image),並開啟後來的社會學進路和認知進路。

孔恩從科學史的研究中發現:經驗實證只是科學的一部分,但並非全部;科學內存在著非實證的、主觀的、玄想的成分。每門學科都會經歷常態、危機與革命三個階段,在常態科學時期,科學家的研究被一個典範主導。歷史顯示科學和形上學並不是截然二分,形上學甚至是科學的必要成分。科學知識只有在常態科學的階段才是累積性的。科學革命之後,舊有的知識庫往往被全盤拋棄──科學發展不是在穩固地基上蓋房子,而是像政權變更一樣,科學革命就像政治革命。如果說科學是統一的,只有在常態科學時期統一在一個典範下,而不是統一在一個共同的科學方法之下,因為不同的典範可能會強調不同的科學方法。科學也不是階層性的,學科之間的關係相當複雜。這些看法雖然日後不斷地被修正,但已經大幅改變了科學哲學這個專業學科本身的基本架構──反映在之前所談的國際邏輯、方法學與科學哲學的主題分類上。

問題是,如果科學哲學家的科學形象與科學家自我反省的科學形象有衝突時,該怎麼辦?科學哲學家專門宏觀科學整體,縱覽兩千年科學歷史、哲學反省的專業訓練、並站在科哲百年傳統上,有其優勢;但科學家有第一手的實作經驗,對於自己行業的知識與細節有專門掌握,也有不能忽視之處。因此,我的意見是:兩邊應該多多對話,在對話中彼此學習對方的成果,修正自己原來的看法,共同精煉更精確、更完整、更細緻的科學形象。

四、結論

科學活動可以粗分兩成兩面:一是操作面,例如數學計算、理論公式推導、實驗等。另一是「概念面」,即理論概念的思辨、範疇的考察、概念的說明。簡單地說,當今多數科學家著重科學活動的操作面,但是科學活動中的「概念面」免不了哲學思考,甚至可以說它本身就是一種哲學──如果科學的目的之一是在「理解」現象為什麼會發生,那麼就不能沒有概念思考,換言之,不能沒有哲學。過去兩千年來,多數科學是從哲學發展出來的,科學與哲學的分家其實是晚近一百多年的事,但沒有理由說科學與哲學不能再相融為一或者至少互動頻繁?

科學哲學是一門專業,但既不是今日的純哲學專業,也不是今日的純科學專業,它是一個雜種專業──可是「雜種」往往有助於新品種甚至新物種的產生。因此在今日的學術體制下,科學哲學應該在哲學專業與科學專業中均占有一席之地。縱觀兩千年的科學歷史發展,哲學反省無疑可以幫助建立一個科學傳統,哲學思考對於科學新理論和新方向的提出和發展有很大的幫助,對於科學史上被拋棄的理論的歷史與哲學分析,也相當有助於科學教育。因此我個人期待:能有更多理工人投入科學哲學研究,理工學院也能與哲學系合作培養像物理學哲學、生物學哲學、工程科學的哲學一類的人才,而且在理工學院內聘請類似專長的師資,並使科學哲學成為理工專業的一門必選課程。


[1] 以英文寫作的科學哲學導論書籍非常多,幾乎每隔幾年就有新作誕生,因為不同的科學哲學家會從各種不同的方向寫作以介紹這個領域。本文無法在此提供,但一本中文導論書籍提供了相關的英文導論書籍,參看陳瑞麟(2010),《科學哲學:理論與歷史》(台北:群學)。該書也提供了到2010年為止,許多西方科哲與台灣科哲研究的經典文獻。

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