【來稿】早年科學史研究的另一些歷史因緣與挑戰 | 哲學新媒體
來稿

早年科學史研究的另一些歷史因緣與挑戰

《異時空裡的知識追逐》文摘
科學史界在二十世紀的新發展,其影響所及大致可以分為三個方面來談。首先,新發展嚴重地打擊了「啟蒙時代」自十八世紀以來所代表的光明、理性、希望的形象。其次,在對前啟蒙時代的巨人及其傳統做內容分析及預設分析時,許多人發現這些科學研究傳統的預設中有不少「形上學」的因素。最後,對許多「科學革命」做科學史的研究,所得的結果也非常有趣。

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3

文 / 傅大為(國立陽明交通大學榮譽教授)

1960 年代以前,英美研讀科哲的學生可以不必選讀大一的科學課程,甚至可以忘掉高中所學的科學知識,但不能不懂邏輯、歸納法、語意學等基本的教材。英美的科學的哲學始於受「邏輯與數學發展」的感召,其發展的利器也是那兩面鋒利的邏輯分析。所以上述的科哲發展情形,以及科哲教育的格調,應該不會使人感到驚訝。但是,這一發展路數也逐漸地讓出一條路來:從科學史、或「科學發展」的觀點來討論科學的哲學。我們也許可以這樣猜想:如果「科學史」這個研究導向有足夠的推動力的話,未來攻讀科哲的研究生也許可以不懂高等符號邏輯、語意學,卻不能不讀科學史、科學社會學、甚至哲學史這些基本教材。這種科哲典範的大轉變是很可能的。

異時空裡的知識追逐:科學史與科學哲學論文集
讓我們現在從科學史這門學問的發展簡史,來看它可能給科學的人文社會研究帶來什麼新視野。

從十七世紀歐洲科學革命後,科學的地位便不斷地提高。幾百年來不斷地有人編集一大堆資料來證明科學的進展,並展示出人類科學知識的最新形象。因此這類大部頭著作往往只有些史料的價值,而且這些史料在「以今觀古」的科學進步史觀的籠罩下,也受到了一定程度的扭曲。

現代科學史的研究大約始於修艾爾 (W. Whewell, 1794-1866)、馬赫、杜恩這幾個人的努力。過去修艾爾被彌爾 (J. S. Mill) 的光芒蓋過,埋沒了近一世紀,他的思想全貌在七○年代之後才引起學者的注意,成為大家熱烈討論的對象。馬赫的實證論過去可能被庸俗化了,最近費耶阿本德甚至用馬赫的一些思想來針砭維也納學圈以來的科哲傳統。1至於杜恩的思想,連「學圈」的科哲傳統也從其中受益極多。杜恩從哥白尼革命與十九世紀光學革命等科學史研究中歸結出「簡約論」或「約定論」(conventionalism) 作為科學理性原則(例如,因為哥白尼系統比托勒米的在直覺上更為簡約,所以大家約定採用哥白尼的系統,雖然當時並沒有天文證據支持哥白尼的優於托勒米的說法)。從邏輯觀點來看,他的「簡約論」或「決斷實驗無用論」2非常簡單,何必費勁投身於科學史才歸結得出來呢?但我想這正是科學史的要點。

從邏輯觀點看來簡單,正表示邏輯與科學發展二者關係十分薄弱。在傅科 (J. B. L. Foucault) 從事決定粒子說正確還是波動說正確的決斷實驗之前,其實歐洲的光學界早已接納波動說。並不是科學家都了解這個簡單的邏輯問題,因而不重視決斷實驗。從科學發展的觀點來看,光學界棄粒子說而採波動說,尚有更重要的理由。當我們要解釋科學發展與知識的成長時,高度抽象的邏輯在豐富的歷史過程中總是顯得空泛而不切題。另外,從孔恩以來,科學史界已大致確定哥白尼革命並不是建立在「簡約性」之上,因為其實兩個系統一樣複雜,3而使杜恩的簡約論大受打擊。有趣的是,從邏輯的觀點來看,如果兩個理論都能解釋同一套觀測資料,比較簡潔的理論應當較優。但是科學史告訴我們:科學界面對兩個能解釋同一套資料的理論,不一定挑中較簡約的那一個。那麼科學知識的成長與科學發展的理性基礎究竟何在?研究科學的哲學,我們得跳出邏輯,走入歷史。

科學史大約在侉黑 (A. Koyré, 1892-1964) 於二戰之後深入影響英美科學史界,才成為一門獨立的學問。二十世紀上半期科學史的一些新發展,大致來自幾方面的影響。首先是哲學史方面,因為研究哲學史需要同情地去了解彼時的觀念系統,而不是冒冒然地用現代哲學的觀點去評判古人得失。哲學史出身的侉黑大概是過去在這一方面做得最成功的人。他的《伽利略研究》 (Etudes Galiléennes, 1939) 一書, 對十七世紀的科學做了詳盡的內容與觀念史的分析,這本書幾乎是在他之後的科學史家從事研究工作的範本,特別是孔恩。另外,新康德學派研究哲學史所使用的預設分析 (presupposition analysis),應用到科學史上也極有助於了解許多科學研究的傳統。4

其次,科學史研究的許多新發現,使得科學史對科學革命、科學發展、理性等概念有了更新的意義。杜恩對中世紀以及文藝復興時代的科學史研究,使我們重新「發現」中世紀的科學,以及它在十七世紀的科學(如伽利略的)中扮演非常重要的角色。侉黑則進一步在內容分析上顯示:伽利略科學在反對亞里斯多德科學的意義上並不是向前走,而是開倒車——回到柏拉圖的洞見,只在思維中作實驗。另外,巴特斐 (H. Butterfield)、孔恩 (T. Kuhn) 等人六七○年代的研究也發現,十七世紀的科學革命真正借助於「實驗方法」的地方並不多。彼時科學革命的特點在於:從傳統觀念的資源中重新組合與轉化出一套新的觀念系統來。反觀培根當初「自然誌」的實驗、歸納等大計畫則仍然停留在口號階段。採集、編纂無數自然誌與 「實驗」 的工作, 在當時雖然有波義耳 (R. Boyle) 、虎克 (R. Hooke) 等人的努力,卻在笛卡爾、牛頓諸科學的籠罩之下慢慢失去了影響力。培根式的諸科學,如化學、熱學、電學、磁學等,要到十八、十九世紀才慢慢開花結果。

總之,歐洲近代科學的傳統不是一個「理性、啟蒙」的近代傳統,而是兩個傳統;一是古典的傳統(包括力學、天文學、數學等),一是培根式的科學。不過,關於十七世紀科學實驗的意義,到了八○年代已有更新的科學史研究顯示,實驗仍然很重要,但不是過去單純地說「實驗方法」,而有更全面的歷史與政治意義。5另外,在古典的傳統中,角逐歐洲近代科學后冠的歷史,並非牛頓流派一枝獨秀的歷史。十七世紀(及十八世紀前半)是牛頓流派與笛卡爾派互相競爭新科學、新自然哲學這些頭銜而激烈鬥爭的時代。牛頓科學的最後勝出,使得後世對近代科學興起過程的看法都改變了,笛卡爾也失去了他科學家的頭銜。其實,十七世紀這種對峙的局面,大大地影響了近代科學、哲學的發展。笛卡爾派的挑戰方向,逼使牛頓派的發展走向一特定的方向,也使得後來笛卡爾的新科學流派在啟蒙的伏爾泰口中成了「傳統、舊勢力的一部份」。

科學史界在二十世紀的新發展,其影響所及大致可以分為三個方面來談。(這裡所說的科學史,指內在史或思想史的部份。至於科學史的外在史或社會史,在二十世紀後半段也有長足的發展,已有超過科學思想史的趨勢。見本文後記。)6

首先,新發展嚴重地打擊了「啟蒙時代」自十八世紀以來所代表的光明、理性、希望的形象。它向所有繼承啟蒙理想的近代與現代學術提出疑問,包括以維也納學圈為主流的英美科學哲學界。啟蒙時代的人或隱或顯地仰望的幾位巨人,如伽利略、牛頓、培根、笛卡爾等人的形象,以及他們在前啟蒙時代的許多活動,現在都慢慢被發現與過去他們的「啟蒙形象」頗不相稱。杜恩可能是最早指出牛頓科學方法論中的宣傳性質的人(因為它在邏輯上實在不易站得住腳)。大概是他率先開始打破兩百年來歐洲牛頓崇拜的習俗。不過這一點也同時呈現出科學史上的一個有趣的問題:嚴格的邏輯論證在科學活動中十分重要嗎?(整個維也納學圈的發展,都在企圖建立一個肯定的論點)。

事實上,當初牛頓為了抗拒強大的笛卡爾學派的挑戰,才提出「不臆想假說」這一嚴格經驗哲學的宣傳口號的。這個口號,以及後來在哲學上進一步的論證(如洛克 [John Locke]所做的)對牛頓流派的科學發展非常重要。另外,費耶阿本德很早就指出宣傳性的論證(大多為無效論證)在伽利略科學發展中的重要性。7其實,伽利略、刻卜勒等人所代表的古典科學的傳統既然有這麼多的資源借自中世紀,那麼,啟蒙時代的光明、理性與中世紀的黑暗、玄想相對立的傳統看法,就產生很大的問題了。同樣地,在面對歐洲十九世紀唯心傳統時,許多承自這種啟蒙式對立提法的新提法(如科學-形上學、有意義-無意義、可檢證-不可檢證等等)也都面臨許多新的挑戰。8

其次,在對前啟蒙時代的巨人及其傳統做內容分析及預設分析時,許多人發現這些科學研究傳統的預設中有不少「形上學」的因素(如早期的博特 (E. A. Burtt)、拉夫喬伊 (A. O. Lovejoy),稍後的侉黑,以及後來孔恩等人之研究所顯示的)。伽利略的柏拉圖式的思考方式,以及他「在思維中做實驗」(thought experiment) 的格調,笛卡爾明白地用上帝的許多屬性來推演慣性律、動量不減律,牛頓在「經驗科學」之外對「精神性的以太」的玄思、對煉金術的專注等9,都是最明顯的例子。

這些「形上學」的因素往往在科學發展中扮演很重要的啟迪 (heuristic) 角色。 啟迪的方向往往決定了一個科學研究傳統的發展路數 。 但這種「發現的情境」(context of discovery),傳統的科哲學者向來不予重視, 認為那是心理學的領域。但是科學史的許多研究正是以文化史或社會學的眼光,分析指出這種啟迪方向的重要性。啟迪方向不但是可以分析的,而且是了解科學結構與發展的重要線索。於是維也納學圈的另一個根本的區分——「驗證情境」相對於「發現情境」——也顯得問題重重。10

最後,對許多「科學革命」(一個新理論完全替代一個舊理論的歷史事件)做科學史的研究,所得的結果也非常有趣。「學圈」當初在劃分科學與形上學的區別時,一定也涉及過這麼一個問題:一個科學理論憑什麼優於另一個科學(或玄學)理論?大致上,他們提出如歸納邏輯、否證邏輯等判準來決定。可是,既然是「科學的哲學」,這些判準是不是便能解釋科學史上的許多革命事件呢?一般而言,自哥白尼革命起,科學史便進入了「革命時代」,笛卡爾革命、牛頓革命、化學革命、光學革命、達爾文革命相繼而起,更不要提還不滿一百年的相對論、量子論的革命了。有趣的是那些判準幾乎都不能解釋這些革命的發生與發展。這個尷尬情況已為侉黑的一些聲音大的私淑弟子(如孔恩)指出來了。

如果情況真是這樣的話,科哲專家肯不肯說幾乎整部科學史都是非理性的呢?——因為科學的發展不符合他們的理性判準。他們大概不太願意隨便犧牲科學在過去的光輝形象, 因此有人又提出 「應然-實然」 (ought-is) 的區分;但仍不能解決問題。11對所有的科哲專家而言,這個源自科學史的挑戰,關係到科學的哲學的未來發展,非得卯上全力與之周旋不可。由於這是一個發展性很強的研究領域,筆者不擬在這裡做什麼臆測。

以上,是對二十世紀以來科學哲學、哲學史的前期發展與孔恩有關係的部份的簡短介紹,可以做為討論、研讀孔恩及《科學革命的結構》(以下簡稱《結構》)一書的背景資料。下面要談的是《結構》這本書的發生,與它出版後所導致的發展。至於要看《結構》這本經典本身說了什麼,除了參考哈金的「導讀」之外,更重要的就是閱讀這本書了。

※ 本文為東大圖書提供之文摘,摘自傅, 大為. (2023).  異時空裡的知識追逐. pp.346-354。

  • 1. 請參閱 P. K. Feyerabend, Mach's theory of research and its relation to Einstein, (Feyerabend 1984).
  • 2. 決斷實驗的說法,大致來自 Popper 的否證論:一個理論 T1 如果預測某現象 A,但若實驗發現不是那個現象, 反而是現象 B 時, 那麼根據 modus tollens 的邏輯,就該否證 T1。若同時另一個理論 T2 成功地預測了 B,那麼我們就該接受 T2,而這個實驗就成為 T1 與 T2 之間的決斷實驗。杜恩的批評則是,一個理論要作出預測,往往還要靠一些輔助假設,如關於實驗儀器的其他理論,那麼當預測失敗時,究竟是原來的理論錯了,還是輔助假設錯了呢?邏輯上無法判定。杜恩這個洞見,後來經過蒯因的發展,成為著名的 Duhem-Quine thesis
  • 3. 參考 Thomas Kuhn, The Copernican Revolution (1957).
  • 4. 這兩種分析方式,大致而言差異不大。觀念史分析或可從詮釋學的一些觀點去了解, 侉黑的 Newtonian Studies (1965) 一書也是個很好的範例。另外, E. A. Burtt, The Metaphysical Foundations of Modern Science (1932) 是預設分析的一個好範例。當然,侉黑的影響力在冷戰時代迅速發展,也有其意識型態上的限制,例如侉黑特別排斥科學的社會史、經濟史,而主推科學的內在史。
  • 5. 這「兩個傳統」的說法,見孔恩 "Mathematical versus Experimental Traditions in the Development of Physical Science" (Kuhn 1976) , 收入孔恩的 The Essential Tension (Kuhn 1977) 論文集中。孔恩這個說法,後來在他學生澳洲科學史學者 John Schuster 的研究下,提出了許多批評。另外,關於波義耳的實驗,後來在 STS 的科學史名家 S. Shapin & S. Schaffer 的名著 Leviathan and the Air-Pump (1985) 影響下,實在有著更全面的歷史社會與政治意義,該書的臺譯本見《利維坦與空氣泵浦》(2006)。更多見本文 2020 後記。
  • 6. 孔恩看到六○年代以來有越來越多的優秀學生去研究科學史的社會學面向,但是他對內在論與外在論 (internal vs. external approach) 的區分一直猶疑不定。R. Merton 在 1938 年發表的 "Sciences, Technology and Society in 17th-century England" (1938) 是名著 , 內在與外在因素都討論到了 , 但批評的人很多 。 Merton 流派的著作可在他的 Sociology of Science (1973) 一書入手。科學社會學的另一流派,開啟了 STS 的大方向,是英國的愛丁堡學派,七○年代以來的研究也十分出色 , 讀者可以從 S. Shapin, "History of science and its sociological reconstuctions" (1982) 一文中窺其堂奧。另外研究科學組織(機構)的發展史也十分多,其中 J. Ben-David 早年的 The Scientists' Role in Society (1971) 一書可作為入門。
  • 7. 請參閱費若本的名著 Against Method (Feyerabend 1975) 第 6 章至 11 章。不過,P. K. Machamer 對費若本的有力反擊也值得一讀,見 Machamer 1973。
  • 8. 伽利略專家 S. Drake 後來又想翻新伽利略的侉黑形象,伽利略不是不做實驗,不過他所描繪出的形象仍與伽利略在啟蒙時代的形象不符 , 請參閱 Galileo at Work: His scientific biography (Drake 1978)。比較更晚近的伽利略著作不勝枚舉,名著之一則為 Mario Biagioli 的 Galileo, Courtier (1993) 他把伽利略紮實的安置進文藝復興後期的歐洲人文宗教世界中去,也影響了 STS 的觀點。
  • 9. 牛頓在煉金術方面表現出的思想格調,可能是了解他的創造力的一個重要關鍵。請參閱:B. J. T. Dobbs, The Foundations of Newton's Alchemy (1975)。另外可以提到,夏佛 (S. Schaffer) 後來對牛頓的研究顯示,牛頓的《數學原理》其實並非如孔恩所說是完全屬於古典科學,這本經典可能更該屬於近代自然史的傳統,牛頓當年為了證實它,大量採用了十七世紀大西洋奴隸貿易網絡所能收集的資料。參考夏佛的 Newton on the Beach (2009)。
  • 10. 「學圈」認為「驗證情境」(context of justification) 可以用邏輯論證加以澄清,但是「發現情境」(context of discovery) 則是屬於主觀的、心理學的領域,故不談,也無法談。如此,當年的學圈就可以把科學發現的問題侷限在邏輯論證的範圍裡。
  • 11. 看到科學史家復原的許多科學發展的細節後,許多科哲學家發覺他們建構出來的理性判準無法說明這些細節。為了拯救他們的理性判準,一些科哲學家(特別是強調科學史要「理性重構」的拉卡托什)宣稱他們研究的目標是描繪「科學應該如何如何」,而不是解釋「科學在過去是如何如何?」。所以,深受個人心理與社會利益影響的科學史和他們研究的「將來應該如何搞科學」彼此不能等同。這些專家訴諸的是休姆 (D. Hume) 對「應該是」與「事實是」的區分。休姆強調:這個世界「事實是如何如何」對我們在道德上「應該如何如何」沒有邏輯上的約束力。這種立場本身是否合理,讀者可以自行判斷。不過孔恩並不接受這一區分, 見 《科學革命的結構》 中 〈1969 後記〉 的第七節 (孔恩 2021:344)。
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