科技与科学的深度

第三节里提到一项朱熹没有直接讲,但可由其谈话推出来的格物要求:切身体会当下的情境,并同步由宏观的视野理解行动的后果与意义。为求行文简明,本文称此为「切身与宏观的同步要求」,简称「同步要求」,而在同步要求下对事物的理解称为「同步理解」。由工匠、农稼的技艺传统来斟酌,基本上同步要求仍可在合理要求的范围内。牛山之木尝美矣的故事,是伐木者与放牧牛羊者都能同步理解的故事。但很明显地,现代科技改变环境与调节生活脉络的幅度、深度与复杂度,已经使得同步要求与同步理解成为难以办到的事:没有人能在科技发展之初即能充分地洞悉未来的后果与意义。面对科技物,格物工夫的同步要求与理解,恐怕是没有人能够充分达到的要求与理解。对于同步要求的问题来说,其实要点在于承认同步理解的重要性,以及人的有限性,而自觉地明白到对于当下情境与行动后果的理解总有程度的差别,以及歧出与误解的风险。在此自觉下,格物工夫的同步要求,重点就不在于当下即洞悉未来的后果与意义,而在于总愿意保持学习、开放、知道什么时候该认错,以及与人合作的态度,而在动态的过程中调节并深化同步的要求与理解。这一点很重要,本文称之为「同步自觉」。在儒学的传承里,成人514是人伦日用中不可或缺的维度,是对生活脉络中当事人的描述,也是规范与要求。当事人作何决定,有何行动,都会将他塑造成怎样的一个人。按前述的分析,格物是当下行动成为该当下行动必要的维度。因而,活在当代的科技社会里,欠缺格物的同步自觉等于是在成人的过程里有了重大的缺陷与瑕疵。严重的情况将是自欺,活在表面上自我感觉良好但其实是作茧自缚的迷梦里。

现代科技的背后总有着科学研究的支持。换个角度说,科技物上总有以科学律则为本的道理。按前文,格物所格的是身境之理,然而科技物所本的是科学律则。初步来看,身境之理与科学律则之间仍有相当的距离,因此科技物似乎落在格物工夫的范围之外。本文称此格物问题为「范围问题」。由当代科学哲学的角度来检阅,范围问题所涉及的理论深度与复杂度远超出本文能完善处理的范围。不过,完善的证明不是本文的目的。以下所采取的论述策略是:将格物的身境道理放到当代科学哲学的论述场域,而以重新设定的手法,收编当代对于科学律则的重要论述的优点,而解决范围问题,并确立在科学与科技的论述场域里,格物的基本理路仍能是一个可取且值得发展的研究取径,或者,换个角度说,格物与身境合宜的道理仍能提供一种适宜处理科学与科技问题的看待方式与探索方向。

现代生活里的日用产品,几乎样样都是现代科技的产品;在经济规模与量产的产销制度里,手工制品不是退出市场,就是成为昂贵的代名词。以下,谨以一种简易的科技产品─洗手盆─为例来说明。在设计上,洗手盆的弧形凹面需要很平滑,才能符合现代生活起居的卫生要求。陶瓷颇能符合这项要求,而陶瓷洗手盆的产制预设了相关的科技设备与科学道理。当你在家里使用陶瓷洗手盆时,按前述对于格物的说明,你当下的动作总有格物的维度,而所格之物乃身境合宜的道理。此处的问题是:此时的格物的对象要不要包括制作陶瓷洗手盆背后的科学律则?很明显地,答案应是「不包括」。对于多数人而言,那是生产陶瓷洗手盆公司研发部门人员该作的事,不是消费者、使用者有必要去做的事。因此,格物的重点仍在身境之理,而不必牵涉科学律则。不过,当由研发的角度来审度时,无论是用到哪些科技或涉及哪项科学律则,最终产品能不能导向或贴近身境合宜的道理则是研发者必须审慎考虑的事。由于朱熹的年代没有现代科技,也没有现代的科学研究,显然地,他没有机会考虑格物与科学律则之间的关系。在此情况下,我们大抵有两项解决方案。第一,格物与科学律则不相干,而如果身境之理与科学律则之间有任何值得探究的关系,那就让专家去处理,毕竟,现代社会是高度分工且重视专业与服务的社会,因此格物的对象本来就不必包括科学律则。第二,现代公民应当具备基本的科学知识;如何将科学律则所开展的基本观点融会到平常生活里格物与身境之理的实践理念里,仍是很值得探索的方向。本文采取第二项方案,一种以生活脉络为本、身境之理为主导的理路来探索科学律则在此理路中的位置。当然,探索新视野总是艰难的哲学工作,而其蕴意之发掘也难以在一个人手中完成。本文以下所说,要点不在于证明以下将提出的观点,而是以刍议与邀请的姿态来进行。

由于科学与科学哲学的传统来自西方,很自然地,本文的论述策略是由学习他者的长处出发,看看是否能由合适的切入点与调节方式,将他者的优点收编到自己的论述传承里。切入点方面,本文选择吴德沃(James Woodward)2003年《使事物发生:一个对于因果说明的理论》(Making Things Happen: A Theory of Causal Explanation)中对于科学律则的分析入手。当然,如果目标在于完善的论证,只由此切入点入手恐怕说服力仍不够。不过,如前所述,对于看待方式的初探以及刍议性格的论述,要点在于提出值得发展的新意与探索方向,如果由此切入点能多少达到此工作目标,那么也就够了。

大略来说,《使事物发生》承接英美哲学中十分出色的科学哲学的论述,而由实践的角度,描述并统合科学研究里各种良好的因果说明,并以此解决科学哲学里的重要问题与难题。以下的讨论分四步骤进行。第一步藉由简明的例子来阐述吴德沃对于科学律则的看法。第二步以比较抽象的方式阐述《使事物发生》如何以因果秩序为核心来说明科学律则。第三步由身境场域中实践观点与因果观点相即连动展开的视野,515给予科学律则与身境之理一种深层的相即而又有所区隔的相互关系。最后,在前三步骤的基础上反省格物与科学律则之间应有的关系,并以重设问题的方式思考如何商榷并解决范围问题。前二步骤于本节处理,后二步骤则在下一节处理。

吴德沃从检视对于科学说明与科学律则既有的重要观点出发,发掘其中的根本问题所在,而针对问题提出他的新方案。以下的讨论,以他对于逻辑经验论(logical empiricism)的批判为基准来进行。简扼来说,在逻辑经验论的传承里,对于现象或事件的科学说明,必须具备逻辑论证的形式,其前提必须包括科学律则,在配合适当的先行条件下,正确地推论出要被说明的现象或事件的结论。在此观点传承里,常藉由如下的简易推论,来突显科学说明应具备的基本的逻辑形式(其中,「(前提一)」、「(前提二)」、「(结论)」是方便讨论的编码):516

(前提一)所有的乌鸦都是黑的。

(前提二)a是乌鸦。

(结论)所以,a是黑的。

这是一个有效的论证,如果前提皆真,即可确保结论为真。(前提一)是全称条件句,在逻辑上它等于说:「对于任何事物x而言,如果x是乌鸦,那么x是黑的。」(前提二)中,「a」指特定的事物,相当于平常话语里名字的用法。如果(前提一)与(前提二)皆为真,那么由它们联合推衍出来的(结论)即为真。以此简易推论所例示的逻辑形式,概要地界定了科学说明的基本模式,称「演绎律则模式」(deductive-nomological model)。科学说明必须用到科学律则,而科学律则必须如(前提一)般具备全称条件句的形式。科学律则必须配合如(前提二)般的描述具体情况的先行条件,正确地推论出结论。在科学律则与先行条件皆真的情况下,如果结论已经通过经验检证而被判定为真,那么此推论说明了为何结论所描述的现象或事件成立。如果结论尚未通过经验检证或仍有待商榷,那么此推论预测了结论所描述的现象或事件成立,或结论所描述的现象或事件将发生,或当进行实验观测时,结论将通过经验的检证。517

当然,不是任何全称条件句都能有科学说明里科学律则的地位。有的全称条件句允许例外的情况发生,例如有些乌鸦是白的,但这不妨碍我们在平常生活的脉络里继续接受「所有的乌鸦都是黑的」的全称叙述,白乌鸦只是少有的例外情况,可用例外的方式处理。但要具备科学律则地位的全称条件句不能有例外的情况。有例外就是有反例。当确认有反例时,就必须去修改原先以为具有科学律则地位的全称条件句,或者因暂时没有很好的修改方案而以「其它情形均若相同」(ceteris paribus)的附加条件来暂行,或者不再接受它科学律则的地位。518

科学律则没有例外的要求,不是指实际上刚好没有例外的情况,而是一种科学律则的必然性要求。假设「所有的乌鸦都是黑色的」是科学律则,那么假若你是乌鸦(实际上你是人,不是乌鸦),你会是黑色的。换言之,全称条件句支持「如果这般这般的条件成立,那么如此如此的后果成立」的条件推论,而科学律则除了支持条件推论外,也支持与事实相反的假想情境的推论。519吴德沃的核心论述在于以「科学律则是全称条件句,没有例外,且支持前述假想情境的推论」的观点为批判对象,而提出其替代方案。他的观点是:520

(主张一)科学律则不必是严格意义下的全称条件句;

(主张二)科学律则允许例外的情况;

(主张三)科学律则所支持的假想情境的推论,以调控(manipulation)或干预(intervention)的可能性设想为限,不包括「实际上你是人但假若你是乌鸦」这种抵触同一性且缺乏调控内涵的假想。

在此三项主张中,(主张三)是核心重点,(主张一)和(主张二)都是在(主张三)成立下确认的观点。以下用阿基米得原理(Archimedes Principle)为例来说明为何(主张三)是比较合适可行的观点。

请先斟酌此问题:室温中,有一块冰浮在一杯水上,一部份露出水面,一部份浸在水里,此时水面高度是h;当冰块完全溶解时,请问水位将增高、维持h的高度,或下降?正确答案是:维持原先h的高度。阿基米得原理是适合用来说明此现象的科学律则。初步而言,阿基米得原理可表述如下:

当固态物体置于流体中时,它所受到的浮力相当于它所排开的流体体积的重量。521

此处问题所涉及的流体是水。由阿基米得原理可直接推衍出:

当固态物体浸在水中时,它所受到浮力相当于它所排开的水量的重量。

由于冰的密度低于水的密度,当冰块放到水里时,它会一部份浮在水面上,一部份浸在水面下。明显地,浸在水面下的部分排开与此部分相同体积的水量。根据阿基米得原理,冰块受到的浮力相当于此被排开的水量的重量。此时冰块的重量与所受的浮力相当。这等于说,冰块的重量等于被排开的水量的重量。由于室温,冰块将逐渐溶解成水。当固态的冰化成液态的水时,其重量不变(但密度改变了)。因此,当冰块完全溶化时,它所注入的水量的重量等于一开始所排开的水量的重量。因此,所注入的水量体积等于一开始所排开的水量体积。因此,水位维持原先的高度。522

按照前述逻辑经验论建构科学说明的基本模式(演绎律则模式),要回答前述室温中冰块与水的问题,必须建构出一个合适的全称条件句为前提,搭配恰当的先行条件,而正确地推导出结论。例如:523

对任何事物x而言,如果x是冰块,于室温中浮在盛水的杯子中,且杯中水位的高度是h,那么当x完全溶化时杯中水位的高度仍是h。(根据阿基米得原理及其它相关的物理定理,此前提为真;它是一个能由比它更基本、涵盖面广的科学律则所导出的涵盖面小的科学律则。)

a是冰块,于室温中浮在盛水的子杯中,且杯中水位的高度是h。(a是特定的物体,h是特定的高度;由观测可确定此前提的真假值。)

所以,当a完全溶化时杯中水位的高度仍是h。(这等于说水位维持原先的高度。)

为求行文简明,以下称此论证为「水位论证」。在前提皆真的情况下,水位论证确保结论为真。这样的科学说明,重点在于确保所要说明的项目为真,或确保所做的预测正确。不只如此,它还确保如下的假想情境的推论结果:你是人,不是冰块,但假若你是冰块,并落在符合前述室温、放在水里等等条件的情境里,你化成水后,水位仍会维持原先的高度。

在此,本文先提一个初步的总体评述,随后申论吴德沃的见解。前述所提的确保关系,使科学结论具有很大的信服力,但结论的信服力不等于科学的说明力。误将信服力当成说明力,是误解科学说明的重点所在,而且还蒙蔽了科学律则在科学说明中的主要功能。以下,就以吴德沃对于科学说明与科学律则的见解做进一步的剖析。

科学的说明力表现在以下两种对于被说明的项目的掌握:第一,用来说明的项目(以下简称「说明项」)与被说明的项目(以下简称「被说明项」)之间相关性(relevance)的掌握;第二,在相关范围内,对于合宜的假想情境以及其中的问题设定与推论的掌握。无论第一点或第二点,科学律则都扮演重要的角色。先说第一点。按阿基米得原理,水位论证里提及的容器和温度是不是杯子和室温并不重要,容器可以是瓷碗或其它材质打造的器具,而温度只要在冰会溶成水的范围内即可。再者,水位高度的比较不必限于一开始与完全溶化后,从头到尾水位其实一直维持等高。演绎律则的说明模式强调逻辑推衍,以及「若前提皆真则确保结论为真」的关系。在此模式下,科学说明中实质的相关性与重不重要的区别,总被逻辑推衍与确保关系给蒙蔽或比下去了。诚然,逻辑经验论者可以建构一个比水位论证更细致的、符合演绎律则模式的新说明,直接将阿基米得原理当作前提来推导,而把水位论证之前的说明整合到新的逻辑论证里。不过,即使如此,此新的符合演绎律则模式的论证是更复杂了,但所突显的仍是逻辑推衍,以及「若前提皆真则确保结论为真」的关系。在演绎律则模式下以逻辑论证重新建构的科学说明,将科学结论之所以具有很大的信服力的逻辑结构突显出来,不过,虽然此类重建工作有其不可磨灭的重要性,但结论的信服力不等于科学的说明力。

第二点是关于合宜的假想情境与其中的问题设定与推论。按阿基米得原理,对于浮力的确认与计算,取决于被排开的流体的重量。以此浮力与被排开的流体重量为不变的定点来变换并设想各种可能的情况。首先,设想你将整块冰压入水底,那么,根据阿基米得原理,浮力等于排开水量的重量,显然地,整块冰所排开的水量大于原先只没入水中的部分所排开的水量,此时浮力会大于冰块的重量,因此,可以预期地,当外力消失时,冰块会浮上来。再请设想你在冰块上放上另一块比较小的冰块,迭置后整体的冰块仍浮在水上。根据阿基米得原理,当重量增加时相应地浮力也增加才能维持漂浮的状态,这意味着排开更多的水量,在容器不变下,水位因而会升高。我们还可以再设想更多的假想情境。以上两个例子的要点,在于例示合宜的设想情境,总在于如何调控以及如何根据律则推论调控的后果的设想上。当然,有时候所设想的调控方式不是现代科技能办到的,但也能是合宜的设想。合宜与不合宜之间没有一刀两断的界限。不过,当我们对相关的律则掌握的愈好,相应地对于说明项与被说明项之间的相关性会有更好的掌握,而合宜与不合宜设想之间的分判就会更准确。以上两个例子明显落在合宜的范围内,而「你是人但假若你是冰块」的设想可以是有趣的想象游戏,但无可调控且欠缺相关性(恐怕只有在想象的魔法世界里,你才有机会变成冰块),因此不在科学说明合宜的设想范围内。524

吴德沃的要点是:科学说明不在于提出符合演绎律则模式的逻辑论证,而在于对于被说明项所提出的说明,是根据科学律则,而且不只能说明被说明项,还能以成套的方式回答各种合宜的假想情境中所设下的问题。换个角度说,科学律则在科学说明中的功能,不在于以全称条件句的形式出现在符合演绎律则模式的论证前提里,而在于以「浮力等于被排开的流体重量」这类的不变关系(invariance)为定位,来成套地、有系统地回答各种合宜设想下的问题。525值得特别注意的是,当从合宜设想中不变关系的定位来理解科学律则时,科学律则不必是严格意义下任何事物都必须符合的全称条件句,因而也能允许例外的情况。例如,在缺乏重力场(或相当于重力场的加速状态)的时空域里,阿基米得原理不适用。科学家不会因此就去修改阿基米得原理,而是将缺乏重力场的时空域排除在阿基米得原理的适用范围之外。这意味着阿基米得原理不是严格意义下的全称条件句,也允许例外。对科学说明来说,它的律则地位在于其适用范围内不变关系的定位功能,而不在于要求所有时空域里的现象都吻合它定位下的不变关系。526科学律则的适用范围并非在确立不变关系之时就能被明确地界定出来。进一步的研究、观测与实验等多方的尝试,是更准确把握科学律则适用范围的不二法门。

以前述阿基米得原理所例示的科学说明与科学律则为本来看,在现阶段科学研究里,物理学基本律则适用范围的界限相当明确,基本上都能以通则的方式界定出来,而生物学、经济学等等特殊科学中的律则,适用与不适用之间仍有许多尚待掌握的地带。不过,无论是物理学或生物学、经济学,当被说明项清楚地落在适用范围内时,在相关的科学说明中,调控与后果之间的不变关系的定位仍是科学律则的主要功能。调控与后果之间的不变关系将因果秩序与科学律则紧密地扣连在一起。在此,仅以下述两个因果秩序的类型来进一步说明:527

第一类型:A是B的原因,B是C的原因。以箭号来表示,箭号尾所接的是原因,箭号头所指向的是结果,此类因果秩序的型态可如此表示,A B C。

第二类型:A是B的原因,A也是C的原因;亦即,A是B和C的共同原因。此类因果秩序的型态可如此表示,C A B。

无论是第一类型或第二类型,在没有被干预或调控的情况下,B和C之间都具有相互关连性,也就是说,B的出现总联系着C的出现,反之亦然。假设你以特定的方式介入,当使B出现时C没有出现,当使C出现时B没有出现,那么可以确认B和C之间不存在谁是原因、谁是后果的问题,在没有被干预的情况下,它们之间的相互关连性很可能是由于有着共同的原因。这相当于说,它们很可能位于第二类型的因果秩序,而以A为共同的原因。在第二类型里,如果你介入使A出现,那么B和C都会出现。

再者,假设你在没有介入干预的情况下观察到A出现时B和C都出现,但如果介入干预,在A出现前以特定的方式调控B,使得A出现时B不出现,在这调控情况下,C没有出现,并且以另一特定的调控方式使A出现时C不出现,在这调控情况下,B仍出现,那么便有很好的理由确定B和C原先未受干预时的相互关连性是由于两者位于第一类型的因果秩序,而B是C的原因,A是B的原因。

根据上述对于因果秩序与相互关连性的说明理路,吴德沃主张:因果之所以为因果而有其可理解性,干预与调控的设想是不可或缺的要素。假使排除掉干预与调控的设想,等于排除掉对于因果秩序的理解,结果会是只有相互关连性而欠缺对于因果秩序的理解。从科学研究的角度来说,没有干预与调控设想的研究,能确立的是相互关连性的型态,以及基于此类型态所能做到的预测,但见不到因果秩序,也掌握不到科学律则。吴德沃无意将所有的因与果之间的不变关系都视为科学律则。典型的科学律则总能以数学式来精确地表示它所确立的不变关系,其适用范围相当明确,并通过严格的经验检证,而且能成套地、有系统且精确地回答种种合宜的调控设想下的问题。528

本节大抵确立了科技场域里同步要求与同步自觉的重要性,以及科技背后科学律则引起的范围问题。论述至此,范围问题尚未解决,不过,在以吴德沃的见解为切入点中,本节确立了下述具刍议性格的研究方向:科学律则不必是严格意义下的全称条件句,且允许例外。科学结论的信服力不等于科学的说明力。科学律则在科学说明中的主要功能在于以不变关系为定位,确立说明项与被说明项之间的相关性与重要关连何在,而在其适用范围内成套地、有系统地回答种种合宜的假想情境所设下的问题。因果秩序与科学律则都实质地与调控的设想扣连在一起,亦即,全然地排除调控的设想,等于将因果秩序与科学律则从科学研究中排除。最后,典型的科学律则通常都已通过严格的经验检证,能以数学式精确地表示它所确立的不变关系,能以通则的方式明确地界定其适用范围,或至少其适用范围相当明确,且能在不变关系的定位下,确立说明项与被说明项之间的相关性与重要关连何在,而成套地、有系统且精确地回答种种合宜的调控设想下的问题。