第23講：科學的方法

假說演繹法

從處理日常事務到科學探索，我們常常需要提出一些假設，用來說明或解釋一些現象。

例如，當你晚上做功課時，全家的燈突然熄滅了。為了解決這個問題，你必須找出原因。故你提出一個假設：因短路而跳閘。但當你檢查電閘的時候，發現並沒有跳閘，於是你推翻了這個假設。 於是你提出新的假設：這個地區的供電系統發生故障。如果這個假設成立，就會推出鄰近的住宅也沒有電力供應這個結論。為了印證這個假設，你就去查看一下。如果鄰近的住宅和街道都漆黑一片，就支持了上述的假設；反之，如果鄰近的住宅和街道燈光如常，就推翻了上述的假設。

像上述例子那樣，為了解決問題或解釋一些現象而提出假設、然後檢驗這個假設的方法叫做假設演繹法（hypothetical deductive method）。假設演繹法由以下三個步驟組成：

假設演繹法的步驟

第一步：提出假設

為解決問題或解釋一些現象而提出假設。

第二步：推出推論

從這個假設推出一些可觀察的現象。

第三步：檢驗推論

看看是否出現這些可觀察的現象。

就以前述的例子來說，全家電燈熄滅了就是所出現問題或產生一些現象。為了解決這個問題或解釋這個現象，必須1提出假設。這個假設就是：這個地區的供電系統發生故障。然後2從這個假設可以推出這樣的推論：鄰近的住宅和街道漆黑一片。最後3檢驗這個推論，即去看一看鄰近的住宅和街道是否真的漆黑一片，如果是的話就支持了上述的假設，否則就很可能推翻了上述的假設。

印證一個假設

檢驗一個假設，就是看看是否出現由這個假設所推出的一些可觀察的現象。如果不出現這些現象，就推翻了這個假設。但如果確實出現這些現象，並不一定就證明了這個假設是真的，有時只是為這個假設提供了一定程度的支持。這種一定程度的支持稱爲印證。

以H表示假設，以O表示由這個假設所導出的可觀察的現象，以下的論證是無效的：

　　如果H，則O

　　O

　　所以，H

這個論證犯了肯定後件的謬誤。以前述停電的例子來說，即使鄰近的大廈和街道真的漆黑一片，也不證明必定是這個地區的供電系統發生故障，有可能別的什麼原因導致鄰近的大廈和街道漆黑一片，如恐怖分子破壞等。但鄰近的大廈和街道漆黑一片為那個假設提供了較有力的支持。

科學理論及其印證

在上述的例子中，供電系統是否發生故障，是可以被最終證實的。但科學理論則往往不能被最終證實。有些科學理論講的是宇宙的普遍規律，由於涉及到無窮的時空，故它不可能被完全證實（verify），只可被印證（confirm）。所謂「完全證實」就是最終被確定為真，所謂「印證」就是有證據支持。被印證了的科學理論不一定都是真的，它有可能有一天會被推翻或修正，但在目前來說我們有理由相信它是真的。

一個科學理論雖然不能被最終證實為真，但獲得越多的證據支持，它就越可靠。這主要表現在以下兩點：其一，一個理論能夠解釋的事實越多，它就越可靠；其二，一個理論對未知事實預測被證實的越多，它就越可信。 牛頓力學就是被高度印證的理論。它不但能解釋地球上的種種運動，也能解釋天體的運動，它還有極強的預測能力。

假設演繹法在科學中的運用

假設演繹法的應用十分廣泛。從解決日常疑難到政治上的決策、從商業管理到科學探究，常常都使用假設演繹法。這種方法能有效地幫助我們了解事物的因果關係、解釋一些現象、甚至掌握宇宙的普遍規律。以下看看假設演繹法在科學中應用的兩個例子。

大陸漂移說

魏格納有一天看地圖時，發現南美洲的東海岸與非洲的西海岸能吻合在一起，為了解釋這個現象，他提出了「大陸漂移」的假說，即大陸原來是一塊整體，由於地球自轉和潮汐作用，後來裂成了幾大塊並逐漸分離開來。

由這個假說可以演繹地導出以下的推論：大西洋兩岸和印度洋兩岸彼此相吻合地區的地質結構相同；大西洋兩岸的古生物化石相同。並且可以預言大西洋兩岸的距離正在逐漸增大等。科學家發現這些推論都與事實相符，預言也得到了證實。這些經驗事實有力地支持大陸漂移的假說，也就是說印證了這個假說。

海王星的發現

天文學家發現，天王星運行的軌道與理論計算的不相符，為了解釋這個現象，天文學家提出這樣的假說：在天王星以外有未知的第八顆行星，這個行星的引力影響了天王星的運行，使其運行的軌道偏離了理論預計的軌道。

根據這個假說，亞當斯和勒維烈這兩位天文學家在19世紀40年代分別計算出這第八顆行星的軌道，預言了它所在的位置。後來天文學家果然在這個位置上找到了這顆新的行星。海王星就是這樣發現的。