科學研究的藝術

W.I.B.貝弗里奇 著

陳捷 譯

W.I.B.Beveridge

THE ART OF SCIENTIFIC INVESTIGATION

William Heinemann Ltd. London, 1961

威廉•伊恩•比爾德莫爾（William Ian Beardmore，WIB）貝弗里奇是澳大利亞動物病理學家，也是劍橋大學動物病理學研究所所長。他於1908年4月23日出生在澳大利亞新南威爾士州朱尼市，並於2006年8月14日去世。他是1957年的《科學研究的藝術》和1977年的《上一次大瘟疫》的作者。

第七章 推理

“新發現的作出應是一種奇遇，而不應是思維邏輯過程的結果。敏銳的、持續的思考之所以有必要，是因為它能使我們始終沿着選定的道路前進，但並不一定會通向新發現。” ——西奧博爾德・史密斯

推理在研究中的作用

雖然新發現大多來自意想不到的實驗結果或觀測現象，或者來自直覺，而很少直接從邏輯思維產生，但是，推理在科學研究的其它許多方面還是起重要作用的，而且是我們大多數行動的指南。在形成假說時，在判斷由想象或直覺而猜出的設想是否正確時，在部署實驗並決定作何種觀察時，在評定佐證的價值並解釋新的事實時，在作出概括時以及最後在找出新發現的拓廣和應用時，推理都是主要的手段。

研究工作中，發現與求證的方法和功能之不同，恰如法庭上偵探和法官之不同。研究人員追蹤線索時，起的是偵探的作用，但是一旦抓到了實據，他就變成了法官，根據以邏輯方法安排的佐證來審理案件。兩種職能都是必要的，不過作用是不同的。

觀察和機遇，亦即經驗，在生物學“事實性”的發現中，有非常重要的作用。但是，一般來說，由觀察或實驗獲得的事實，僅僅在我們運用推理將其結合到知識的總體中去時，才具有重要意義。達爾文說：

“科學就是整理事實，以便從中得出普遍的規律或結論。”

在研究中僅僅搜集事實是不夠的；解釋事實，並看到其重要性和必然結果，常常能使我們深入一大步。沃爾什（F.M.R.Waishe）認為，與作出新發現同樣重要的是：如何對待自己的新發現以及人家的新發現。我們的頭腦需要有一個合理的、邏輯貫通的知識總體，以便有助於保存和運用資料。傑克遜說：

“我們具備大量的事實，但是，隨着事實的積聚，必須將它們組織整理，上升為更高深的知識；我們需要的是概括，是為某一理論提出的假說。”

認識到一個新的普遍原則才是科學研究的終結。

由所謂的機遇觀察，由意想不到的實驗結果，或者由直覺得出的新發現，比由純推理性的實驗取得的進展更富有戲劇性，更引人注目。在推理性的實驗中，每一步都是前一步推理的結果，因而，新發現是逐步展現的。因此，按照這種不那麼引人注目的作用過程所取得的進展，可能比本書其它章節所述的那種進展要多得多。此外，正如津澤所說：

“將較次要的發現和精確觀測到的各種細節逐漸積累起來，這種准備工作……對於推動科學發展有着重要意義。其重要性絕不亞於由於夭才的遠見，定期把支離破碎的觀察現象聯系起來使之成為原理和定律，對科學發展所起的推動作用。”

通常，當人們追溯某一新發現的起源時，就會發現這是一個比人們想象更要大的漸進過程。

在營養學研究方面，各種維生素的存在，在很多情況下是憑藉經驗發現的，但是在這以後，有關維生素知識的進展則是靠推理了。在化學療法研究方面，通常，繼最初的經驗性發現開闢了新天地以後，便由推理性實驗作出一系列改進，例如：磺胺是我們發現的具有抑制細菌性能的第一種化合物，繼發現磺胺的療效以後，又相繼用推理性實驗製成了磺胺噻唑、磺胺甲基嘧啶、磺胺胍等。

如我們在附錄中所述：弗萊明從一次偶然觀察到的現象出發，發現了棒麴黴素能產生一種具有抑菌效能而無毒性的物質。但是他未能深入下去製成一種化學藥物，研究就此中斷。自十九世紀七十年代至本世紀初期，有幾十篇文章報告發現了由細菌和真菌產生的抗菌物質。甚至青黴素本身也早在弗萊明或弗洛里之前就已發現。許多報告的著者不但建議這些物質可以用於治療，而且已經這樣做了，有些還似乎取得了很好的效果。但所有這些經驗性的發現都未產生重要影響。最後，弗洛里有意識、有計劃、有步驟地研究這個問題，製成了比較純淨穩定的青黴素，至此方證實其巨大的治療價值。情況經常是如此：最初的發現，猶如取自礦山的原礦石，在未經提煉、充分發展之前，價值是很小的。提煉發展的過程不那麼引人注目而更多是推理性的，通常需要另一種類型的科學家，或常常是許多科學家的合作來完成。推理在科學研究中的作用與其說是開拓知識的新疆界，不如說是發展開拓者發現的成果。

還有一種推理有待一提，即用類比法推理，這在科學思維中有着重要的作用。類比是指事物關係之間的相似，而不是指事物本身之間的相似。如果發現A與B之間的關係在某一點上類似X與Y之間的關係，並且知道A在其它幾個方面同B有聯系，則可在X和Y之間尋找類似的聯系。類比法在提出線索或假說，以及幫助理解無法看到的現象和情況方面，有着十分可貴的作用。類比法在科學思維和語言中是經常運用的，但也必須牢記：類比法也常使人誤入迷途，另外，用類比法當然是無法作出任何證明的。

也許此處應該提一下，現代自然科學哲學家避免使用因果的概念。目前流行的觀點是：科學理論旨在描述事件之間的聯系，而不把這種關係解釋為因果關係。原因這個概念，含有內在必然性的意思，造成了哲學上的困難。而且，在理論物理學上，最好捨棄這一概念，因為已經不再需要闡明因果之間的關係了。因此，從這個觀點出發，科學僅僅限於描述“如何”，而不描述“為何”。

這種觀點特別是在理論物理學方面得到了發展。在生物學方面，我們在實際中仍然應用因果的概念，但是，當說到某一事件的這個或那個原因時，實際上是把復雜的情況過於簡單化了。產生某一事件的原因很多，但是在實際中我們總是把那些始終存在或為人熟知的因素加以忽略或認為是理所當然的，而只是挑選出一個不同尋常，或由於特殊理由引人注意的因素作為該原因。一場鼠疫突然蔓延的原因，在細菌學家看來可能是病人血液中見到的微生物，在昆蟲學家看來是攜帶微生物傳播疾病的跳蚤，在流行病專家看來則是從船上流竄上岸，並把傳染病帶到港口的老鼠。

提要

推理不能導致新發現。推理在研究工作中的作用不是作出事實性或者理論性的發現，而是證實、解釋並發展它們，並形成一個普遍的理論體系。絕大多數的生物學“事實”和理論僅在一定條件下成立，而限於我們知識的不完備，我們至多只能根據很可能發生和有可能發生的概率進行推理。