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

推理在研究中的作用

虽然新发现大多来自意想不到的实验结果或观测现象，或者来自直觉，而很少直接从逻辑思维产生，但是，推理在科学研究的其它许多方面还是起重要作用的，而且是我们大多数行动的指南。在形成假说时，在判断由想象或直觉而猜出的设想是否正确时，在部署实验并决定作何种观察时，在评定佐证的价值并解释新的事实时，在作出概括时以及最後在找出新发现的拓广和应用时，推理都是主要的手段。

研究工作中，发现与求证的方法和功能之不同，恰如法庭上侦探和法官之不同。研究人员追踪线索时，起的是侦探的作用，但是一旦抓到了实据，他就变成了法官，根据以逻辑方法安排的佐证来审理案件。两种职能都是必要的，不过作用是不同的。

观察和机遇，亦即经验，在生物学“事实性”的发现中，有非常重要的作用。但是，一般来说，由观察或实验获得的事实，仅仅在我们运用推理将其结合到知识的总体中去时，才具有重要意义。达尔文说：

“科学就是整理事实，以便从中得出普遍的规律或结论。”

在研究中仅仅搜集事实是不够的；解释事实，并看到其重要性和必然结果，常常能使我们深入一大步。沃尔什（F.M.R.Waishe）认为，与作出新发现同样重要的是：如何对待自己的新发现以及人家的新发现。我们的头脑需要有一个合理的、逻辑贯通的知识总体，以便有助于保存和运用资料。杰克逊说：

“我们具备大量的事实，但是，随着事实的积聚，必须将它们组织整理，上升为更高深的知识；我们需要的是概括，是为某一理论提出的假说。”

认识到一个新的普遍原则才是科学研究的终结。

由所谓的机遇观察，由意想不到的实验结果，或者由直觉得出的新发现，比由纯推理性的实验取得的进展更富有戏剧性，更引人注目。在推理性的实验中，每一步都是前一步推理的结果，因而，新发现是逐步展现的。因此，按照这种不那么引人注目的作用过程所取得的进展，可能比本书其它章节所述的那种进展要多得多。此外，正如津泽所说：

“将较次要的发现和精确观测到的各种细节逐渐积累起来，这种准备工作……对于推动科学发展有着重要意义。其重要性绝不亚于由于夭才的远见，定期把支离破碎的观察现象联系起来使之成为原理和定律，对科学发展所起的推动作用。”

通常，当人们追溯某一新发现的起源时，就会发现这是一个比人们想象更要大的渐进过程。

在营养学研究方面，各种维生素的存在，在很多情况下是凭借经验发现的，但是在这以後，有关维生素知识的进展则是靠推理了。在化学疗法研究方面，通常，继最初的经验性发现开辟了新天地以後，便由推理性实验作出一系列改进，例如：磺胺是我们发现的具有抑制细菌性能的第一种化合物，继发现磺胺的疗效以後，又相继用推理性实验制成了磺胺噻唑、磺胺甲基嘧啶、磺胺胍等。

如我们在附录中所述：弗莱明从一次偶然观察到的现象出发，发现了棒曲霉素能产生一种具有抑菌效能而无毒性的物质。但是他未能深入下去制成一种化学药物，研究就此中断。自十九世纪七十年代至本世纪初期，有几十篇文章报告发现了由细菌和真菌产生的抗菌物质。甚至青霉素本身也早在弗莱明或弗洛里之前就已发现。许多报告的著者不但建议这些物质可以用于治疗，而且已经这样做了，有些还似乎取得了很好的效果。但所有这些经验性的发现都未产生重要影响。最後，弗洛里有意识、有计划、有步骤地研究这个问题，制成了比较纯净稳定的青霉素，至此方证实其巨大的治疗价值。情况经常是如此：最初的发现，犹如取自矿山的原矿石，在未经提炼、充分发展之前，价值是很小的。提炼发展的过程不那么引人注目而更多是推理性的，通常需要另一种类型的科学家，或常常是许多科学家的合作来完成。推理在科学研究中的作用与其说是开拓知识的新疆界，不如说是发展开拓者发现的成果。

还有一种推理有待一提，即用类比法推理，这在科学思维中有着重要的作用。类比是指事物关系之间的相似，而不是指事物本身之间的相似。如果发现A与B之间的关系在某一点上类似X与Y之间的关系，并且知道A在其它几个方面同B有联系，则可在X和Y之间寻找类似的联系。类比法在提出线索或假说，以及帮助理解无法看到的现象和情况方面，有着十分可贵的作用。类比法在科学思维和语言中是经常运用的，但也必须牢记：类比法也常使人误入迷途，另外，用类比法当然是无法作出任何证明的。

也许此处应该提一下，现代自然科学哲学家避免使用因果的概念。目前流行的观点是：科学理论旨在描述事件之间的联系，而不把这种关系解释为因果关系。原因这个概念，含有内在必然性的意思，造成了哲学上的困难。而且，在理论物理学上，最好舍弃这一概念，因为已经不再需要阐明因果之间的关系了。因此，从这个观点出发，科学仅仅限于描述“如何”，而不描述“为何”。

这种观点特别是在理论物理学方面得到了发展。在生物学方面，我们在实际中仍然应用因果的概念，但是，当说到某一事件的这个或那个原因时，实际上是把复杂的情况过于简单化了。产生某一事件的原因很多，但是在实际中我们总是把那些始终存在或为人熟知的因素加以忽略或认为是理所当然的，而只是挑选出一个不同寻常，或由于特殊理由引人注意的因素作为该原因。一场鼠疫突然蔓延的原因，在细菌学家看来可能是病人血液中见到的微生物，在昆虫学家看来是携带微生物传播疾病的跳蚤，在流行病专家看来则是从船上流窜上岸，并把传染病带到港口的老鼠。

提要

推理不能导致新发现。推理在研究工作中的作用不是作出事实性或者理论性的发现，而是证实、解释并发展它们，并形成一个普遍的理论体系。绝大多数的生物学“事实”和理论仅在一定条件下成立，而限于我们知识的不完备，我们至多只能根据很可能发生和有可能发生的概率进行推理。