假说检验逻辑的步骤
俗话说:“是骡子是马拉出来遛遛。”实际上就是说只有通过检验、证明,才能确定一件事究竟是怎么样的。人们在认识事物的过程中,也只有通过检验才能确定自己的认识是否正确。假说作为人们认识事物的一种方法,当然也需要通过检验来证明其真伪。从本质上讲,假说是人们对客观世界的一种主观认识,要想知道这一主观认识是否真实反映了客观世界,就要通过检验,也就是实践来证明。可以说,实践是联结主、客观的纽带,也是假说走向真理的桥梁。
一般来讲,人们都认为检验假说要分两个步骤进行。
假说一般是不能进行直接检验的,只有先运用逻辑推理推出可供检验的事实陈述(包括对已知事实的解释和对未知事实的预测),才能通过实践的手段(比如观察和实验)来对其进行检验。因此,假说检验的第一步就是结合现有的相关背景知识,从假说的基本理论观点出发,引出关于事实的结论。如果我们用p表示假说的基本观点;r表示现有的相关背景知识、条件陈述或辅助性假说等;q表示关于事实的判断。那么,这一过程就可以表示为:
如果p且r,则q,即p∧r→q。
从形式上看,这是一个充分条件的推理形式。如果假说的基本观点(p)为真,相关知识、条件陈述或辅助性假说(r)也为真,则它们推出的关于事实的结论(q)也为真。因此,这是一个必然性推理。
在这里,如果只以假说的基本观点(p)为前提,而没有相关背景知识、条件陈述或辅助性假说(r),就不足以引出关于事实的结论。比如,仅以“所有胃消化功能不好的人稍微多吃一点就会胃胀”这一基本观点为前提,并不能演绎出“李明稍微多吃一点就会胃胀”这一结论。要想演绎出这一结论,还必须有相关条件陈述或辅助性假说,即“李明的胃消化功能不好”。而要诊断出“李明的胃消化功能不好”这一先行条件,就必须具备相关的病理知识。因此,只有同时以假说的基本观点和相关背景知识、条件陈述或辅助性假说为前提,才能引出关于事实的结论。
在引出关于事实的结论后,第二步就是要通过实践,即观察、实验等手段对这一结论进行检验。如果经检验发现结论与事实不符,那么这一假说就可能是错误的,这就叫证伪;如果经检验发现结论与事实相符,那么这一假说就可能是正确的,这就叫证实。证实和证伪是假说检验的两种手段。比如,富兰克林将他用风筝收集到的闪电引入莱顿瓶中,并用它进行各种电学实验,证明了天上的雷电与人工摩擦产生的电具有完全相同的性质。
假说检验逻辑的方法
对假说进行检验时,常用的方法是假说—演绎法。笛卡儿被认为是这一方法的倡导者,在《哲学原理》一书中,他提出了“理性从天赋观念(即第一原理)演绎出关于自然的确实知识”的观点。1840年,英国学者威廉·惠威尔在其所著的《归纳科学的哲学》一书中丰富和发展了假说—演绎法。他认为一个假说应该满足三个条件:能解释两个或多个已知事实;能预言由假说推出的不同事实;能预言或解释相关背景知识没有反映的现象或事实。同时他也指出,对假说的检验应该满足两个条件,即解释已观察到的现象和预言尚未观察到的现象。
假说—演绎法对“如果p且r,则q”这一逻辑模式中的结论q进行检验,如果q真,那么p就是被证实(或者叫确证)了;如果q假,那么p就是被证伪(或者叫否证)了。
1.假说的确证
在现有的事实材料基础上对假说的观点作出部分证实或支持就是假说的确证。之所以说是部分证实或支持,是因为通过证实q进而确证p的过程是由结论确证前提的逆绎推理,而不是演绎推理。所以,证实q只能确证一部分p,或者说在一定程度上支持p,但不能完全证实p的成立。比如:
牛顿提出万有引力假说后,使得涨潮和退潮现象得到了圆满的解释,但仅凭此还不足以证实万有引力假说的真理性。18世纪,法国的数学家克雷洛根据牛顿的万有引力假说计算出了哈雷彗星的轨道,并预测了它出现的日期。后来,人们果然在其预期的误差范围内观察到了哈雷彗星。这一事实对牛顿的万有引力假说是个有力的证明。
假说的确证过程可以用下面的逻辑形式来表示:
如果p且r,那么q(q1、q2……qn),
q(q1、q2……qn),
所以,p且r。
需要指出的是,假说一般都是一个全称判断,比如牛顿的万有引力假说就是一个全称判断:“任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引。该引力的大小与它们的质量乘积成正比,与它们距离的平方成反比,与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关。”而要证明一个全称判断,仅凭有限的关于事实的结论是远远不够的。只有从假说p与相关知识r引出的支持假说的事实q越多(即q1、q2……qn),假说得到确证的部分才会越多,得到确证的程度才会越高。但是,不同的事实对假说的支持程度也是不同的。如果引出的事实是已知事实,它对假说的支持度就很一般。只有当假说能够预测到从现有知识中无法推出的未知事实时,它才能获得更为有力的支持。因此人们才把克雷洛对哈雷彗星出现日期的预测作为牛顿万有引力假说的有力证据。
2.假说的证伪
根据由假说和相关背景知识引出的有关事实的虚假来否定假说的真实性就是假说的证伪。它可以用下面的逻辑形式来表示:
如果p且r,那么q(q1、q2……qn),
非q(非q1、非q2……非qn),
所以,非(p且r)。
当然,由于要确认q为假并不容易,因为它包含的事实是纷繁复杂的,所以,证明一个假说不真实也是一个复杂的过程。退一步讲,即使确认了q为假,由q假也不能推出p假,因为q是由“p且r”引出的,只有确认r真时,才能由q假推出p假。
此外,值得注意的是,由于观察和实验工具或技术的局限性,有时由假说和相关背景知识引出的事实与观察或实验的结果并不相符,这时候就不能认为这个假说是被证伪的了。
显然,不管是假说的证实还是证伪,其过程都不是必然性推理。而且又因为不同的事实对假说的支持程度不同,所以假说的检验过程并非一蹴而就,有时甚至是一个相当漫长的过程。事实上,假说的检验并不是在假说完全形成之后才开始的,假说的检验从假说的初始阶段就已经开始了。因为,在假说形成的初始阶段,对同一问题提出的不同假说的取舍过程实际上也是对假说的检验过程。假说的检验可以说从假说诞生开始,一直持续到假说被证实或被证伪。
恩格斯说:“只要自然科学思维着,它的发展形式就是假说。一个新的事实被观察到了,使得过去用来说明和它同类的事实的方式不中用了。从这一瞬间起,就需要新的说明方式了——它最初仅仅以有限数量的事实和观察为基础。进一步的观察材料会使这些假说纯化,取消一些,修正一些,直到最后纯粹地构成定律。如果要等待构成定律的材料纯粹化,那么这就是在此以前要把运用思维的研究停下来,而定律也就永远不会出现。”这可谓对假说在科学研究以及科学发展方面重要作用的精辟论述。