科学研究的艺术

W.I.B.贝弗里奇 著

陈捷 译

W.I.B.Beveridge

THE ART OF SCIENTIFIC INVESTIGATION

William Heinemann Ltd. London, 1961

威廉•伊恩•比尔德莫尔（William Ian Beardmore，WIB）贝弗里奇是澳大利亚动物病理学家，也是剑桥大学动物病理学研究所所长。他于1908年4月23日出生在澳大利亚新南威尔士州朱尼市，并于2006年8月14日去世。他是1957年的《科学研究的艺术》和1977年的《上一次大瘟疫》的作者。

第七章 推理

“新发现的作出应是一种奇遇，而不应是思维逻辑过程的结果。敏锐的、持续的思考之所以有必要，是因为它能使我们始终沿着选定的道路前进，但并不一定会通向新发现。” ——西奥博尔德・史密斯

在研究中运用推理的注意事项

首先应检查推理出发的基础，这包括尽可能明确我们所用术语的含义并检查我们的前提。有些前提可能是已成立的事实或定律：但有一些可能纯粹是假设。常常有必要暂时承认某些尚未确立的假定，但是在这种情况下，切不可忘记这些仅是假设而已。法拉第警告说，思维有“依赖于假定”的倾向，一旦假定与其它知识符合，就容易忘记这个假定尚未得到证明。人们普遍认为：应把未得证明的假定保持在最低限度，并以选用假定最少的假说为宜。（这叫尽量节省主义，或称奥卡姆剃刀[Occam's Razor]，是十四世纪威廉・奥卡姆[William of Occam]所创。）（奥卡姆（约1300-l35O),英国哲学家。他所创的尽量节省主义是说：当实验取得的事实能够得到说明时，不应增添不必要的假说，应把它一剃而尽，此说後被称为奥卡姆剃刀。―译者）

未经证实的假定常由“显然”、“当然”、“无疑”等词句引入，很容易潜入推理。我原以为：营养充足的动物比营养不良的动物平均寿命更长是一个比较可靠的假定。但是，在最近的实验中证实，食物受到限制，以至生长率低于正常生长率的老鼠，比食物不受任何限制的老鼠寿命要长得多。

对推理出发的基础有了明确的认识以後，在推理中，每前进一步都必须停下来想一想：一切可以想象到的选择是否都考虑到了。一般来说，每前进一步、不确定的程度亦即假想的程度也就越大。

绝不能把事实混同于对事实的解释，也就是说，必须区别资料与概括。事实就是所观察到的，关系到过去或现在的具体资料。举两个明显的例子：某种药物用于家兔时可使家兔致死，这也许是一个事实，但若要说这种药物对家兔有毒就不是事实的说明，而是通过归纳作出的概括或定律。英语中，从用过去时改用现在时，往在意味着从事实跨入了归纳。这是一个经常要采取的步骤，但这样做的时候必须十分清醒和自觉。

对结果的解释方式也有可能造成混乱：严格地说，实验中出现的事实只能通过确切说明其经过情况来加以描述。往往在描述实验时，我们将结果解释成别的东西，而这时或许还不意识到自己已经离开了对事实的说明。

在科学研究中我们始终面临着这样一个困难：我们不但要为过去和现在作证明，而且要为将来作证明。科学若要有价值，就必须预言未来。我们必须根据过去的实验和观察所得的资料进行推理，并要为未来作出相应的安排。这就给生物学造成了特殊的困难，因为由于知识不足，我们很难肯定，将来变化了的环境不会对结果发生影响。以对一种疾病新疫苗的试验为例。这一疫苗可在几个实验中都证明有效，但我们仍不敢断言将来一也会有效。在1943和1945两年美国大规模试验中起到很好预防作用的流感疫苗，在1947年流感再次流行时却无效。从逻辑学的角度来看，我们根据资料，运用、归纳、推理，得出了概括（如：疫苗有效）。然後，到了将来：我们想要预防该疾病时，就用演绎法把得到的概括应用于保护某些人不受感染这一具体实际的问题上去。推理中的难点自然是归纳。逻辑学在此帮不了大忙。在搜集到广泛的资料足以使归纳具有广阔的基础之前，我们只能避免去做概括，并把任何以归纳为依据做出的结论看成是试验性的，或者，用俗话说，就是不要轻易下结论。在由资料得出结论时，统计学帮助我们保证结论有一定的可靠程度，但即使是统计上的结论，也只有在用于已经出现的现象时，才是严格有效的。

概括是永远无法证实的，我们只能通过考察由概括得出的推断是否符合从实验和观察得到的事实，来检验概括。如果结果与预期的不同，则假说或概括可被推翻。但符合预料的结果并不能证明概括正确，因为在概括不正确的情况下，由此得出的推断也可能正确。本身是正确的推断可能根据显然荒谬的概括做出。例如远避邪祟附身的病人就能不患鼠疫这一推断的正确，并不能证明鼠疫是邪祟所致这一假说的正确。在严格的逻辑学中，概括是永远不能得到证实的，有待无限期的验证。但是，如果无法证明某一概括不正确，特别是如果这个概括符合更为广义的理论概念的话，则该概括即在实践中被接受。

如果科学的逻辑证明：我们自己在进行概括时必须谨慎小心，那么出于同样的理由，对于任何概括我们都不能过于信任，即使普遍接受的理论或定律也是如此。牛顿并不把他所陈述的定律视为最终的真理，但也许他的大多数追随者却是这样看的，直至爱因斯坦才证明牛顿的审慎是很有道理的。在一些重要性稍逊于此的问题上，一些普遍接受的观念最终被取代的现象更是屡见不鲜。

因此，科学家绝不能容许自己的思想固定不变，不仅自己的见解不能固定不变，而且对待当时流行观点的态度也不能不变。史密斯说：

“归根结底，科学研究是对现今思想和行动所依据的学说及原理不断检验的一种思维活动，从而对现存的做法是抱批判态度的。”

任何公认的观念或“确立的原则”，一旦不符合观察到的现象，都不能被视为毋庸置疑。贝尔纳写道：

“我们不能仅仅根据某一设想不符合一种盛行理论的逻辑演绎而予以舍弃。”

许多伟大的发现都是由于全然不顾公认的信念来设计实验而做出的。很明显，是达尔文首先运用“蠢人实验”一词，来指这类为多数人所不屑一试而他自己则常做的实验。

从事别的行业的许多人，可以任凭自己抱有固定的观念和成见，以便考虑问题时可以少伤脑筋，而且，对我们大家来说，在日常生活的很多问题上持有一定见解，也是实际所需。但是科学研究工作者在科学上必须力图保持头脑的适应性，避免抱一成不变的观点。我们必须力图保持头脑富有接受能力，力图公正客观地审度别人的建议，搜寻赞成的和反对的两种观点。我们当然必须抱批判的态度，但也要警惕，勿让不自觉的反应使自己只看到反对的观点，从而舍弃了某些设想。人们特别容易抗拒那些不符合自己看法的观点。

科学家应该养成一种好习惯，决不信赖以推理为唯一依据的设想。正如特罗特所说，这类设想出现在头脑中往往显得明显、肯定，容易使人放松警惕。有些人认为除运用数学符号的推理外，根本不存在纯推理。实际上，一切推理都受感觉、偏见和过去经历的影响，尽管这种影响常常是下意识的。特罗特写道：

“公正的有才识之士、开放的思想家、没有偏见的观察者，在确切的意义上，仅仅存在于智力活动的传说之中。甚至接近这种境界的状态，若不付出一种我们大多数人不可能或不愿意付出的道义力量和感情力量，亦是无法达到的。”

心理学家所熟知的一种思维技巧是“合理化”，即用推理的证据为某种观点论证，这种观点在现实中由先入之见在下意识中形成，而头脑的下意识部分则为私利、感情用事的考虑、本能、偏见和其他通常本人并不觉察或甚至对自己也不承认的类似因素所支配。乔治也做了类似的警告，让人们切勿相信这样的观点：以为大自然中的事物应该符合一定的格式或标准，并把一切例外情况看成是不正常的。他说，在科学研究中没有这种“应该一必须作用”的位置，将其全盘舍弃方是为科学奠下基石。他认为，在认识到“应该一必须”思维方法的弊病前去考虑实验的技巧是为时过早的。

有人说科学家应该训练对自己的工作抱淡漠态度。我不敢苟同，我以为研究人员应有足够的自制能力，来公允地评断与自己热切希望的结果不符的佐证，而不是试图取淡漠态度。我们应该承认并正视愿望可能影响推理这一危险。同时，不让自己享受衷心信仰日己设想的乐趣也是不明智的，因为这样做就破坏了科学的一个主要推动因素。

区分内插法和外推法是十分重要的。内插法是在一系列已确立的事实间填补空白。人们在图表上把点连成曲线时使用的是内插法。外推是根据同一趋势延续下去的假设延拓到一组观测之外。只要有足够的数据做证据，在大多数情况下是允许使用内插法的；但使用外推法则危险要大得多。理论如果明显越出已经试验的范畴，就往往把我们引入歧路。外推法的作用颇近于蕴涵法，外推法在提出建议时是有用的。

将可以得到的全部情报资料写成一篇报告，对弄清问题很有帮助。在开始着手研究或者遇到困难以及研究将近结束时，这样做都是有益的。同时，在研究工作开始的时候，明确地列出几个需要解答的问题，是很好的做法。确切地陈述问题有时就是向解决问题迈出了一大步。系统地排列资料常能暴露推理中的缺陷，或揭示未曾想到的思路。最初因似乎“明显”而接受下来的假定和结论，一旦被明确地列出，并受到批判的考查後，甚至可能变得不能成立。某些研究机构定为制度要求全体研究人员每季度报告一次已完成的工作和计划中的工作。这不仅有利于领导人员了解工作进展情况，而且对研究人员本身也是有益的。有些领导人更愿意工作人员作口头报告，他们认为口头报告更有助于工作人员“明确自己的设想”。

细心、正确地使用语言对明确思想是有力的帮助，因为要精确表达自己的意思就必须从思想上明确自己的意思。我们是用语言进行推理的，而写作则是思想的表现。写作的训练和培养也许是推理方面的最好训练。奥尔伯特说：草率的写作反映了草率的思想，而含混的写作则往往混淆思想。科学报告的主要要求是力求清晰、精确，使每个句子准确贴切、不容造成误解。含义不确切的词句当避免使用，因为人们一旦给某物命名以後，就立刻产生问题已经澄清的感觉，而实际上往往适得其反。“掩盖无知的语言外衣，往往是阻碍进步的服饰。”