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2019.02.28 05:58 臺北時間

【哲學S01E08】是誰偷喝了我的牛奶? 用科學方法當偵探

推理偵探跟科學家的工作某程度上很相似?為什麼呢?本集《哲學好好玩》談的是科學方法,科學方法可以被廣泛應用在日常生活中。
推理偵探跟科學家的工作某程度上很相似?為什麼呢?本集《哲學好好玩》談的是科學方法,科學方法可以被廣泛應用在日常生活中。
好好玩第一季節目將要到尾聲,邀請大家來填問卷,抽獎品!詳細活動辦法在本篇文末。
科學知識為什麼可靠呢?主要是因為科學萃取知識的方式十分嚴格且有系統。這也是為什麼一些哲學家認為,科學是人類獲取知識的眾多途徑中,最為可靠的一種。
上週談到人心難測的問題,一些哲學家認為,我們要知道別人心裡在想什麼並不困難。今天我們要換個話題,來聊聊科學。

你信占星術嗎?地球公轉週期有多久?看你科學素養好不好

美國國家科學基金會在2002年的時候做過一個調查,結果顯示美國人的科學素養差強人意,有70%的人不了解什麼是科學方法。只有一半的人可以回答一些基本的科學問題,例如:有一半的人不知道地球公轉週期是多久,有超過一半的人以為早期人類與恐龍生活在同一年代。此外,有60%的人相信超能力存在,也有百分之四十的人相信占星術。
如果科學不重要,大概也不會有這種調查。在國高中教育裡面,與科學相關的教育課程佔了很大一部分,例如數學、理化、生物、地科以及地理的內容。但科學為什麼重要呢?有人會說,科學是人類獲取知識唯一可靠的方式。這種說法稱為「科學主義」。

什麼是科學方法?

科學主義的看法正確嗎?似乎不盡然。感官經驗也是我們獲取知識的可靠方式,我們透過感官認識這個世界的許多事物。當然很多時候感官會欺騙我們,但在大多數的情況下,感官是可靠的。如果不可靠的話,我們大概無法存活到今天。若你完全不相信你的眼睛,你應該早就出車禍了。
退一步說,我們至少可以宣稱科學是獲取知識的一種可靠方式。那麼科學知識為什麼可靠呢?主要是因為科學萃取知識的方式十分嚴格且有系統。這也是為什麼一些哲學家認為,科學是人類獲取知識的眾多途徑中,最為可靠的一種。
科學獲取知識的這套方法,就稱為科學方法,基本上可概括為五個步驟:
  1. 發現問題
  2. 提出假設
  3. 導出假設的蘊含
  4. 驗證
  5. 接受或捨棄假設
先從第一步來看。科學探究通常始於某個待解釋的現象並提出問題。例如,抽菸是否會導致肺癌,或是智力是否來自遺傳等等。在這個階段,科學家發現問題。確立問題後,就進到第二個階段,也就是提出假設。
在第二個階段,科學家針對一開始提出的問題,給出一個可能的答案。因為這個說法尚未得到驗證,所以只是一個假設。這個假設會決定研究的方向,以及哪些資料是相關的。例如,如果我們認為一個人會不會犯罪,完全是生理上的原因,而非後天環境的影響,那麼我們就必須去研究犯罪者的生理結構,找出共同點。
在這個階段,科學家不能只考慮他們所中意的那個假設,也必須考慮其他同樣能解釋問題的假設。因為我們並不能排除一種可能性,就是科學家屬意的那個假設其實是錯的,其他假設才是正解。考慮互相競爭的理論因此變得很重要。
在第三個階段,科學家必須導出假設的蘊含。當我們說A蘊含B,意思就是說如果A成立的話,B一定會成立;換句話說,B是A的後果。為什麼導出假設的蘊含在這個階段是重要的呢?因為很多時候我們無法直接驗證假設,但卻可以驗證假設的後果。例如,如果我們現在考慮的假設是「肌酸可以有效提升運動表現」,要檢證這個說法,只能去看實際上吃了肌酸的人的運動表現有沒有提升,而這就是在檢驗假設的後果。也就是說,如果肌酸真的可以提升運動表現,那麼底下這件事應該要成立:如果一個人服用肌酸,他的運動表現會顯著提升。

推理也可以用科學方法

我們再用一個生活化一點的例子來說明。假設你的車子發不動,你開始思索可能的原因。這時你腦中浮現一個假設:可能是喜歡破壞公物的不良分子幹的。順著這個思路下去思考,如果有人蓄意破壞你的車子,那麼應該會產生什麼結果?假設犯人可能犯案的時間只有午夜到凌晨這段時間,而午夜之前都在下雪。從這些背景狀況來看,犯人應該會在車子周遭留下腳印。(推理小說迷也許會說,犯人可以使用不會留下腳印的詭計,但不留下腳印的犯罪手法大概只會出現在小說中。為了方便討論,讓我們假定如果有犯人的話,他一定會留下腳印。)如此一來,你要做的便是去觀察車子周遭的雪地上到底有沒有腳印,如果沒有的話,那麼一開始的假設就不對。在這個例子中,你很難直接去證明車子是被人蓄意破壞的,你能做的就是,思索如果車子真的是被蓄意破壞的,那會產生什麼後果,而這個後果是你可以驗證的。
假設我們沒有在雪地上發現腳印,那麼前述的雪地論證便可以重新整理如下:「如果車子是被不良分子破壞的,那麼雪地上必有腳印;雪地上沒有腳印;因此車子不是被不良分子破壞的。」這個推論形式在邏輯上稱為「否定後件」。簡單說,藉由對後果的否定(雪地上沒有腳印),也否定了一開始的假設(車子是被不良分子破壞的)。換句話說,如果A發生B一定會發生,但事實上B沒有發生,那麼A一定也沒有發生。

拯救假設:哥白尼的地動說

這裡的啟示很明顯,否定後件的論證告訴我們,如果我們所導出的假設之後果經過檢證後證明為假,那麼一開始的假設一定是錯的。然而,在邏輯上雖然是如此,在實務上,科學家為了拯救自己的假設,常會引入所謂的特置假設。例如,哥白尼提出的地動說,主張地球一邊自轉一邊繞太陽公轉。但當時反對地動說的人指出,地動說無法解釋為何從高塔上丟下石頭時,石頭是直線落下而非落在地球轉動的反方向,亦即西方。換句話說,地動說的蘊含被推翻了,因此按照先前的邏輯,地動說應該被拋棄。
但面對反例,哥白尼沒有拋棄地動說,而是引入另一個假設:地球轉動時會帶動空氣,因此石頭被空氣帶動而沒有落在西邊。這樣的假設就稱為特置假設。後來同樣支持地動說的伽利略,也用了另一個特置假設來反駁自由落體的例子,伽利略認為落下的石頭沒有改變位置,是因為物體的慣性所致。
反過來看,如果假設的蘊含被驗證了,這代表假設一定正確嗎?讓我們再回到雪地腳印的例子。如果雪地上真的有腳印,這代表一定是有人蓄意破壞車子嗎?當然不一定,也許那只是路人的腳印。從雪地上有腳印來推出一定是有人蓄意破壞,這樣的推論犯了所謂「肯定後件」的謬誤。
但如果肯定後件無法擔保理論的真假,我們究竟要怎麼決定要不要接受假設呢?事實上,我們可以從一個假設導出不只一個蘊含。以雪地腳印的例子而言,「有不良分子破壞車子」的假設除了「雪地上會有腳印」之外,可能還包括「車上有陌生人的指紋」、「車子有被破壞的痕跡」等等。被驗證的蘊含愈多,假設為真的可能性愈高。驗證假設的蘊含,就是科學方法的第四步驟必須執行的事。如前所述,在理想的狀況中,其他同樣可以解答問題的理論也要被考慮,而不只是驗證科學家自己所屬意的假設之蘊含。最後,依據檢證的結果,我們可以知道究竟要接受還是放棄原初的假設。

像科學家一樣思考

科學方法的應用範圍不會只侷限在科學。如雪地足跡的例子所示,它也可以用在調查事件。當我們發現冰箱裡的蛋糕被偷吃了,而沒有人願意承認時,我們也可以運用科學方法來找到答案。在推理小說中,偵探就是運用了科學方法來破案。當一件謀殺案發生時,偵探問:「是誰幹的?」接下來偵探提出各種假設並設想這些假設帶來的結果。例如,某甲是左撇子,那麼如果某甲是兇手的話,被害者的傷口應該會在右側。接下來便是驗證,最後決定要接受或拒絕假設。偵探與科學家其實是十分類似的。
總結來說,科學方法是解決問題的一種方式,而這個問題不一定要是嚴格意義的科學問題。在日常生活中,如果我們多加運用科學方法來思考,想必會更可靠也更細膩。
在下一集的節目中,我們要談談藝術。什麼是藝術呢?只要在美術館展示的物品就是藝術嗎?那我如果偷偷在展示台上擺一顆鳳梨也可以成為藝術嗎?藝術能被定義嗎?下週我們會舉許多有趣的例子,一起來探究這個問題。

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--註2:若三個問卷都填,就有三次中獎機會;然而為求公平,若已中獎,第二份再中獎,便將機會順延給下一位。

--註3:本活動需留下聯絡方式,若未留聯絡資訊或公布後24小時內未回覆,視同放棄資格,將自動遞補下一位得獎者。

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更新時間|2023.09.12 20:29 臺北時間

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