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  • 設計推論的科學地位

    布魯斯L.戈登博士

    貝勒大學物理學歷史和哲學專業

     

     

    科學實踐假定就其起源和功能兩方面來講,宇宙是一個由許多無導向的物理過程构成的封閉系統。雖然有許多科學家反對將此假設奉為終极真理,但是他們仍然認為科學在將其視為真理的情況下發揮作用是至關重要的。這就意味着,作為科學家,在他們的實踐活動中他們已經接受了方法論自然主義作為必要的限定條件。方法論自然主義的基本原則是:為了達到科學性要求,任何解釋都必須是符合自然法則的,即所有解釋都將最后訴諸于自然實体、原因、客觀事件以及包含在物質世界里的過程。雖然我們承認這一可允許的解釋的限定條件是富有成效的科學策略,我們仍然需要提出疑問:科學在方法論上是否需要這一法則。作為科學領域內解釋性策略,武斷的拒絕方法論自然主義不是明智之舉。但是如果給出了對某件事的正确解釋進而無法應用此法則時,或許還有一种接近完美的嚴格的方法有待證實。這樣一個從屬于嚴格而被允許的客觀的方法論的非常原則性的決定也能夠符合科學解釋的規定嗎?

     

    許多科學哲學家都在試圖說明對某一現象提供科學解釋的意義所在。我們簡要地考慮三种這樣的理論:演繹--法則論模型,因果-統計(統計-相關性)模型以及實際主義模型。

     

    演繹-法則論模型(D-N) 是關于科學解釋最早的理論模型,其影響力很大。這一模型假定了科學解釋的四條標准:

     

    1. 這种解釋必須能夠被放在一個有效的演繹論證中,被解釋的事件作為其結論。
    2. 這种解釋必須包括至少一條需要用來推導出這种結論的普遍原則。
    3. 這种解釋必須包含可以驗證的實驗性內容。
    4. 构成此解釋的論据的前提必須是真實的。

     

    因此,我們很清楚地就看到D-N模型的致命弱點,可以將其分為兩類: (a) 存在一些符合D-N模型標准卻沒有真正的科學解釋的論證。以及(b)一些真實的科學性解釋卻不能符合D-N模型標准。總之,上述四條標准都不能充分而且必要的保證解釋的科學性。我列舉了兩個標准的反例來證明這一點:男人和口服避孕藥以及局部麻痹的解釋。

     

    通過這個幽默的反例,我們可以證明作為科學解釋的說明,D-N模型是不充分的。一個男人解釋了去年他盡管和其妻子保持了曖昧關系,但他卻沒有怀孕的原因是由于他定期服用了其妻的避孕藥。他做出了象律法一樣的概括總結:每一個定期服用口服避孕藥的男性將不會怀孕。這個例子是符合D-N的解釋模式的。問題在于他服用避孕藥和其怀孕是不相干的,因為男人不可能怀孕。所以我們可能在真實的前提下构建有效的論證,但根据這些前提所推導的事實和問題中現象的實際解釋是不相關的。

     

    為了了解這個模型沒有提供進行正确的科學解釋所必要的條件,讓我們來考慮局部麻痹(三期梅毒的一种形式,特征是身体的進行性麻痹和智力功能的喪失)發展的解釋。為了發展局部麻痹,必須要有未經治療的隱性梅毒,但是只有四分之一的處于這种情況中的人會發展成局部麻痹。所以我們有疾病發展的必要條件,但是我們不能用此來推斷局部麻痹會在個人案例中產生,甚至不能用此來推測將會產生局部麻痹。實際上,我們最好預言此疾病不會發生,因為有四分之三的人不會得此疾病。即便如此,局部麻痹的正确的科學解釋是它是由未經治愈的三期梅毒引起的。這僅僅是真正的科學解釋不符合D-N模型的一個例子。

     

    為了彌補科學解釋的D-N模型的缺陷,人們提出了因果-統計模型或者統計-相關模型。這一模型的倡導者強調因果要素在科學解釋中的作用,通常反對在科學上解釋某件事情時必須涉及演繹或者歸納式論證。因為他們意識到對于突發事件也可以找到合理的解釋(如未經治愈的隱性梅毒之后的局部麻痹的發作),他們抵制認為普遍或統計定律以及經驗事實必須為發生事件的科學解釋提供充分條件的思想。

     

    因果-統計模型中肯定的觀點是科學解釋描述了兩件事情(1) 在統計上与所發生的事件相關的要素組合;与(2)把那些要素与被解釋的事件連接起來的因果關系框架或者因果鏈。統計上的相關性可以作如下的定義:要素B与要素A統計相關的充分必要條件是,在給定B發生的情況下A的概率不同于其本身發生條件下A的概率,也就是,P(A|B) ? P(A)。連接要素和某個事件的因果网絡或因果鏈僅僅是基本的因果關系過程和使其發生的相互作用的說明。因果關系過程是一個連續的時空過程;因果相互作用是一個相對簡短的事件,其中有兩個或兩個以上的因果過程相互交叉。因果-統計理論的發起源于确信合理的科學解釋必須根据實際引起其發生的原因事件來解釋該事件。

     

    雖然因果-統計模型似乎非常嚴密,但是仍然能在量子力學里面找到反例,量子力學是描述原子和次原子粒子行為的理論。為什么這一理論不能适用于量子力學的原因細節很复雜。粗略地講,因果-統計解釋要求在時空上确定和連續的過程,但是我們一般認為量子力學与這一世界觀是不一致的。由于量子力學被認為二十世紀科學的巨大成功之一,我們有理由認為這一解釋模型太過狹隘。當然,我們可以選擇說量子力學為我們提供了量子現象的數學描述,這种描述可以做出惊人的准确預測,但是它根本沒有對這一現象做出解釋-----一個完整的解釋應該能追究到實驗結果的根本原因,而不是僅僅是對結果做出預測。

     

    演繹-法則論模型和因果—統計模型的缺點導致了科學解釋的第三种提議的出現,即實際主義模型。這种方法不僅反對科學解釋有其特定的形式(如演繹-法則論模型),而且還反對科學解釋所提供的特殊信息(如原因-統計模型),這些信息有別于理論、事實和科學本身程序所提供的信息。把一种解釋稱之為“科學的”意味着僅僅在說依靠公認為科學的東西來對之加以解釋,而是否對這种標准感到滿意要由科學家自己的團体來決定。除此之外,實際主義理論是非常注重事件的前后關系的。

     

    實際主義理論的創始人巴斯范弗熱森主張,科學解釋就是對是什麼的問題所做出的有效回答,這類問題可以通過相關主題、對照組和解釋性關聯條件進行識別。一种解釋只有在證實被說明事件存在的前提下才具有有效性。相關主題指的是需要解釋的事物;對照組,即一組可能的選擇項,其中包括相關話題,這些選擇項在特定場合需要做出相應解釋。解釋性關聯條件就是給出問題可能答案的前提條件。例如,借用范弗熱森的一個解釋,我們討論的話題可能是電導線為什么是翹曲的。這种情況下,對照組可能包含附近其它非翹曲的導線,及應該保持原有形狀卻翹曲的導線。該解釋性相關條件可能是一個特別強大磁場的存在,也可能是導体上濕气的存在,等等。所有這些事物都是和場所高度相關的。

     

    与其它兩种模型相比較,實際主義模型相對簡單直接。實際主義模型還适用于解釋其它兩個解釋理論不能解釋的一些特殊情況,其應用面非常廣泛。實際主義模型的批評家提出了以下質疑:是否科學家提出的所有是什么的問題都需要一個對照組,是否科學性問題有時會涉及怎么樣和是什么(例如,基因是怎么樣复制的問題),是否有效反應必須總是支持所關心的話題,以及是否此理論太廣泛,以致科學家們想要摒棄的解釋卻被認為是符合科學的(雖然在這种情況下,科學家團体實際的接納似乎已經成為合法標准的組成部分)。

     

    注意上述科學解釋理論中沒有一個理論提到作為限制原則的方法論自然主義(雖然它可能隱含在因果-統計方法中所使用的因果過程的定義中)。有些科學哲學家可能會認為這一不足指向作為任何科學解釋理論的基本假設的狀態;其他人可主張這种缺失表明它不是科學解釋中的主要部分以及其作為條件的相關性是由前后關系而定的。對某設計推論的嚴格理論在科學中能扮演的角色的簡要考慮顯明后者的觀點是最合理的。

     

    正如威廉爾姆鄧勃斯基指出的那樣,繪圖設計推理已經是各种科學活動的主要和無可爭論的一部分,這些科學活動從制造試驗數据的檢測到辯論科學、密碼學以及地球外情報探索的研究 (SETI)。他确定了兩個標准作為推理智能或設計的必要和充分條件:复雜性和特殊性。复雜性保證了爭論中的事件不會那麼簡單以至于能很容易的被意外的解釋。在本質上,复雜性屬于概率性概念。特殊性保證了爭論中的事件顯示出智能標識。特殊性的概念可以歸結為:獨立于爭論中的小概率事件,如果我們可以限制或者定義事件,使其重构易于處理,那么我們有理由排除對事件做出合理解釋的偶然性。鄧勃斯基稱此事件為指定的小概率事件之一。

     

    如果小概率事件不能滿足特殊性的標准,仍可以將其歸因于偶然,例如,就像通過投擲1000次純度較好的硬幣而出現的正面和反面的序列就屬于這樣的例子。但是如果事件确實是特殊的小概率事件,那么正确的結論是該事件的原因在于智能中介。下面這個簡單例子足以闡明此概念。假如一個銀行金庫的鎖有千之五次方的可能性組合,其中的每一個密碼都可能是不對的,但是實際上有一個密碼可以將金庫的鎖打開。能夠打開金庫的這一密碼就是特殊的小概率事件。如果給某人一個机會打開金庫,并且正好他打開了金庫,那么正确的結論是他蓄意打開了金庫,即他事先知道正确的密碼。鄧勃斯基的一個重要貢獻就是給特殊化一個嚴格的數學定義,以這种方式使設計推理有了堅實的基礎。

     

    用來決定一件事是否屬于特定的小概率事件的數學分析是以經驗研究數据組為依据的,這些經驗研究數据組繼承了用于在調查研究下的分析領域(量子-理論、分子生物學、發展生物學、宇宙學等等)時所采用的理論模型,但是設計推理本身能表達為有效的演繹論證。它的前提之一是鄧勃斯基稱之為小概率律的數學結果。設計推理有助于所有三個理論的表達這一事實抓住了重要的直覺。此外,很容易地看到嚴格的設計推理滿足所有要想表達精确而使用的條件是非常重要的,因為這樣我們會看到設計推理的一個嚴格方法甚至可以与最嚴格的科學解釋理論—D-N模型保持一致。實際上,我們考慮的科學解釋的說明作為通用的理論都是不夠充分的。

     

    設計推理与演繹-法則論解釋的要求是一致的,因為它滿足這一解釋模型的所有四條標准。

     

    1. 所提供的解釋能夠放入演繹論證的形式中。
    2. 它包含至少一條普遍規律(小概率律),并且推導解釋中的事件需要這條規律(這种情況下,在這個例子中指被質疑事件原因的本質)。
    3. 它有經驗內容,因為它不但取決于對事件的觀察還取決于与決定其發生的客觀概率相關的實證數据。
    4. 組成此解釋的命題与我們的知識相吻合,因為它考慮我們要解釋的事件之前我們已知的原則中的所有相關因素。

     

    通過孤立統計上与通過調查研究而對事件做出的解釋相關的因素,設計推理還滿足因果-統計解釋模型的要求。它是這樣實現的:通過确定質疑事件是小概率事件以及通過确保特定的標准得到滿足,因此將自然規律和偶然因素來解釋的可能性去除。它還證明了支持統計規則性的因果网絡,因為它是故意將相關的解釋因素 (智能中介)和事件的發生(雖然不是一定通過机制引起的)聯系起來。

     

    最后,設計推理滿足實際主義解釋模型,因為它們對為什么的問題做出了有效回答,那些問題是通過其相關主題、它們的對照組和它們相關的解釋條件來确認的。設計推理中相關的主題是一件觀測到的不可能發生的事件,這個不可能事件擁有初步的證据。對照組是由一系列包括相關主題在內的供選方案組成的。例如,對照組可能包括其他被考慮的因果關系更多的可能性事件的發生,或者在該因果關系中不包括特定證据的同樣的不可能事件,等等。可解釋性的相關條件可能是在物理系統中一些非常獨特的初始條件的存在,熱力學逆流的一些征兆,和一些明顯的智能信息內容等等。所有的這些都依賴于具体的情況,但是要尋求的是對質疑事件做出正确的解釋。按照實際主義模型的標准,由設計推理做出的反應是有效的,因為當一個特別肯定的小概率事件發生的時候,設計-理論解釋有利于這一事件的狀態。

     

    既然設計推理可以滿足科學解釋的這三种模型,似乎我們沒有理由否定它們作為科學解釋模型的合理性。确實,對于密碼學和辯論術中產生的科學結論,設計推理是無可質疑的。關鍵點主要圍繞方法論自然主義的相關話題展開。當將其應用于确定的自然現象時,如果將設計-理論分析應用在某种自然現象中,得出的結論是這些現象是智能設計的結果,那會發生什么呢?并且如果這一情形暗示一种超越宇宙的智能原因的存在,結果又會如何?如果不考慮這一暗示,它們的應用將是不可思議的時候,只有使用未經确認的可疑的雙重標准才會阻止使用設計-理論工具。所以,當被應用于自然的時候,設計推理能成為科學解釋的一种形式嗎?客觀來講,這個問題需要肯定的答案。