什么是科学假说的证实和证伪

2022年8月19日14:13:32什么是科学假说的证实和证伪已关闭评论

根据假说得出新的预言后,然后自然是去检验,也就是要去验证结果。可以着手进行一些实验,看看假说是否成立。检验往往并不容易,为此,经常要精心设计一些实验。如果在严格、精确的观察实验下,假说的预言得到证实,那么,提出的假说便得到了强有力的事实依据,并可能成为一种科学理论。

从逻辑上分析,科学假说的证明,包括假说的证实与证伪,就是假说演绎推理的运用过程。

1.假说的证实

假说演绎推理的前提并不蕴涵结论,因为从推理形式来看,它不符合充分条件假言推理的肯定后件不能肯定前件这一演绎规则。无论是某一个事实还是一系列的事实与观察实验的结果相符合,逻辑上都不能断定结论(假说H)是必然真实的。

如医生给病人诊断后发现病人发烧,提出假说:该病人患感冒了。在此基础上,医生进一步演绎出病人有发烧、头疼、鼻塞、流鼻涕等现象,尽管这些现象都是事实,但并不能必然地得出病人患有感冒的结论,因为存在这些现象的病人也可能患有麻疹、水痘、百日咳、过敏性鼻炎、急性扁桃体炎、急性咽炎、肺炎甚至病毒性脑炎等各类疾病。因此,假说演绎推理出的结论(假说)只能是某种程度的确证。

可见,针对假说所谓的证实,是一种相对的实,即增加了假说的正面支持,但不是绝对证实,它不能证明假说为不变的真理。

①针对假说的理想演绎模型的证实过程如下:

如果假说H是真的,在一定的实验条件下你会观察到新现象P(预言)。

构造这样的实验观察条件,结果观察到新现象P。

所以,假说H是真的。

把上面这个论证的形式写下来是:

如果H,则P。

P。

所以,H。

可见,预言P被证实的情况下,其假说也不能保真。

②针对假说的现实演绎模型的证实过程如下:

如果(H和I和A),则P。

P。

所以,H和I和A。

I和A。

所以,H。

当然,这个推理不是保真的,所以,证实达不到绝对的程度,只是增加了假说成立的可能性。

案例 广义相对论的验证

爱因斯坦的广义相对论认为,光线是一种能量形式,它有质量,因此会受到引力场的作用,光在经过一个大的物质体的时候,会被吸引,以弯曲的轨道运行。

爱因斯坦推测,这个假说可以这样来检验:看看一个遥远星球的光在经过太阳附近的时候会不会有弯曲。由于只有在日食的时候星球和太阳才可以同时被看到,爱因斯坦提议,在日食的时候,对已知位置的星球在它和太阳的变暗边缘相接的瞬间照相。如果他的假说正确,那么,当一个恒星已经在太阳背后时,如果光线走直线,地球上已经看不到它;但由于光线因为太阳的引力而弯曲,此时地球上依然可以观察到它,正是因为太阳背后的星球的光弯曲过来照到地球上,它的实际位置和观察位置之间的夹角,就是爱因斯坦预言的弯曲度。爱因斯坦计算了可以观测到的弯曲程度后预言,对很接近太阳的星球,这弯曲应该约有1.7角秒。

1919年,在英国天文学家爱丁顿的鼓动下,英国派出了两支远征队分赴两地(一处在非洲,一处在巴西)观察日全食,两组观测者经过认真的研究得出最后的结论是:星光在太阳附近的确发生了1.64角秒的偏转。这个结果,在当时的仪器精确性容许的范围内,可以看作和爱因斯坦的计算完全吻合。英国皇家学会和皇家天文学会正式宣读了观测报告,确认广义相对论的结论是正确的。

分析:

假说H:太阳的引力场使附近的星球反射的光弯曲。

预言P:日食的时候,太阳附近的星球将看起来大约有1.7角秒偏离它原来在天空中的位置。

初始条件I:

I1:对那些离太阳最近的星球的确定;

I2:对这些星球的位置的精确和独立的测量数据(夜间星空照片);

I3:光速、太阳的引力场等知识;

I4:日全食的时间和地球上观测的地点;

I5:照相设备的性能和效果;等等。

辅助假设A:

A1:没有其他重要的物体的引力场足以干扰星光在太阳附近的运行;

A2:照相将能精确地记录日全食时星球的图像;

A3:在不同位置拍照,对准确性将不会有大的影响;等等。

所以,爱因斯坦的预言,是在这些前提共同成立的情况下推出来的。

科学假说的这种真理相对性,不仅表现在验证结果本身,还表现在假说的真理性还和验证的时间、空间和其他条件相关。证实的假说并不就等于不变的真理,科学史上得到证实的科学假说也只是相对的真理,而不能是绝对的真理。因此,科学假说的验证是一个动态的积累过程,这个过程某种意义上是永远的。

2.假说的证伪

如果预言没有在观察实验中出现,那么,证伪有逻辑有效性,实验的负结果是决定性的。

①针对假说的理想演绎模型的证伪过程如下:

如果假说H是真的,在一定的实验条件下你会观察到新现象P(预言)。

构造这样的实验观察条件,结果没有观察到新现象P。

所以,假说H不是真的。

其推理形式如下:

如果H,则P。

非P。

所以,非H。

这是符合逻辑有效的“否定后项”推理。按逻辑规则,一旦证伪,就应放弃这个假说,开始寻找更好的假说,科学就是通过证伪才发展的。

但是,实验的负结果就决定假说的命运的看法也是简单化的,也不符合实际。否证并不能简单地证伪假说。因为科学推理是假说、初始条件和假设的集合体,检验一个假说实际是检验这样一个集合,这就涉及假说的现实演绎模型。一个好的假说必须是逻辑严密的,能够包含现有的所有信息并对将来可能补充的信息开放。

②针对假说的多理论演绎模型的证伪过程如下:

如果(H和I和A),则P。

非P。

所以,非(H和I和A)。

这说明,如果预言P没成功,即如果实验结果没有观察到新现象P,它只能否定H和I和A的组合。而且,作为初始条件的I往往是多个的,包括I1.I2.I3等等,作为辅助假设A往往也是多个的,包括A1.A2.A3等等。但到底是其中的哪一个出了问题呢?这就不是逻辑的问题了,而是个实际问题。因为只要这个组合中任何一项有错,就足以导致预言的失败。这时,必须一一确认所有I和所有A是否存在问题,只有确认所有初始条件和所有辅助假设都不存在问题,假说才能真正地被证伪。可见,证伪在逻辑上虽然是绝对的,但在现实中往往也是难度极大的,因此,在某种程度上也是相对的。

  • 版权声明:本篇文章(包括图片)来自网络,由程序自动采集,著作权(版权)归原作者所有,如有侵权联系我们删除,联系方式(QQ:452038415)。