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

在研究中運用推理的注意事項

首先應檢查推理出發的基礎，這包括儘可能明確我們所用術語的含義並檢查我們的前提。有些前提可能是已成立的事實或定律：但有一些可能純粹是假設。常常有必要暫時承認某些尚未確立的假定，但是在這種情況下，切不可忘記這些僅是假設而已。法拉第警告說，思維有“依賴於假定”的傾向，一旦假定與其它知識符合，就容易忘記這個假定尚未得到證明。人們普遍認為：應把未得證明的假定保持在最低限度，並以選用假定最少的假說為宜。（這叫儘量節省主義，或稱奧卡姆剃刀[Occam's Razor]，是十四世紀威廉・奧卡姆[William of Occam]所創。）（奧卡姆（約1300-l35O),英國哲學家。他所創的儘量節省主義是說：當實驗取得的事實能夠得到說明時，不應增添不必要的假說，應把它一剃而盡，此說後被稱為奧卡姆剃刀。―譯者）

未經證實的假定常由“顯然”、“當然”、“無疑”等詞句引入，很容易潛入推理。我原以為：營養充足的動物比營養不良的動物平均壽命更長是一個比較可靠的假定。但是，在最近的實驗中證實，食物受到限制，以至生長率低於正常生長率的老鼠，比食物不受任何限制的老鼠壽命要長得多。

對推理出發的基礎有了明確的認識以後，在推理中，每前進一步都必須停下來想一想：一切可以想象到的選擇是否都考慮到了。一般來說，每前進一步、不確定的程度亦即假想的程度也就越大。

絕不能把事實混同於對事實的解釋，也就是說，必須區別資料與概括。事實就是所觀察到的，關繫到過去或現在的具體資料。舉兩個明顯的例子：某種藥物用於家兔時可使家兔致死，這也許是一個事實，但若要說這種藥物對家兔有毒就不是事實的說明，而是通過歸納作出的概括或定律。英語中，從用過去時改用現在時，往在意味着從事實跨入了歸納。這是一個經常要採取的步驟，但這樣做的時候必須十分清醒和自覺。

對結果的解釋方式也有可能造成混亂：嚴格地說，實驗中出現的事實只能通過確切說明其經過情況來加以描述。往往在描述實驗時，我們將結果解釋成別的東西，而這時或許還不意識到自己已經離開了對事實的說明。

在科學研究中我們始終面臨着這樣一個困難：我們不但要為過去和現在作證明，而且要為將來作證明。科學若要有價值，就必須預言未來。我們必須根據過去的實驗和觀察所得的資料進行推理，並要為未來作出相應的安排。這就給生物學造成了特殊的困難，因為由於知識不足，我們很難肯定，將來變化了的環境不會對結果發生影響。以對一種疾病新疫苗的試驗為例。這一疫苗可在幾個實驗中都證明有效，但我們仍不敢斷言將來一也會有效。在1943和1945兩年美國大規模試驗中起到很好預防作用的流感疫苗，在1947年流感再次流行時卻無效。從邏輯學的角度來看，我們根據資料，運用、歸納、推理，得出了概括（如：疫苗有效）。然後，到了將來：我們想要預防該疾病時，就用演繹法把得到的概括應用於保護某些人不受感染這一具體實際的問題上去。推理中的難點自然是歸納。邏輯學在此幫不了大忙。在搜集到廣泛的資料足以使歸納具有廣闊的基礎之前，我們只能避免去做概括，並把任何以歸納為依據做出的結論看成是試驗性的，或者，用俗話說，就是不要輕易下結論。在由資料得出結論時，統計學幫助我們保證結論有一定的可靠程度，但即使是統計上的結論，也只有在用於已經出現的現象時，才是嚴格有效的。

概括是永遠無法證實的，我們只能通過考察由概括得出的推斷是否符合從實驗和觀察得到的事實，來檢驗概括。如果結果與預期的不同，則假說或概括可被推翻。但符合預料的結果並不能證明概括正確，因為在概括不正確的情況下，由此得出的推斷也可能正確。本身是正確的推斷可能根據顯然荒謬的概括做出。例如遠避邪祟附身的病人就能不患鼠疫這一推斷的正確，並不能證明鼠疫是邪祟所致這一假說的正確。在嚴格的邏輯學中，概括是永遠不能得到證實的，有待無限期的驗證。但是，如果無法證明某一概括不正確，特別是如果這個概括符合更為廣義的理論概念的話，則該概括即在實踐中被接受。

如果科學的邏輯證明：我們自己在進行概括時必須謹慎小心，那麼出於同樣的理由，對於任何概括我們都不能過於信任，即使普遍接受的理論或定律也是如此。牛頓並不把他所陳述的定律視為最終的真理，但也許他的大多數追隨者卻是這樣看的，直至愛因斯坦才證明牛頓的審慎是很有道理的。在一些重要性稍遜於此的問題上，一些普遍接受的觀念最終被取代的現象更是屢見不鮮。

因此，科學家絕不能容許自己的思想固定不變，不僅自己的見解不能固定不變，而且對待當時流行觀點的態度也不能不變。史密斯說：

“歸根結底，科學研究是對現今思想和行動所依據的學說及原理不斷檢驗的一種思維活動，從而對現存的做法是抱批判態度的。”

任何公認的觀念或“確立的原則”，一旦不符合觀察到的現象，都不能被視為毋庸置疑。貝爾納寫道：

“我們不能僅僅根據某一設想不符合一種盛行理論的邏輯演繹而予以捨棄。”

許多偉大的發現都是由於全然不顧公認的信念來設計實驗而做出的。很明顯，是達爾文首先運用“蠢人實驗”一詞，來指這類為多數人所不屑一試而他自己則常做的實驗。

從事別的行業的許多人，可以任憑自己抱有固定的觀念和成見，以便考慮問題時可以少傷腦筋，而且，對我們大家來說，在日常生活的很多問題上持有一定見解，也是實際所需。但是科學研究工作者在科學上必須力圖保持頭腦的適應性，避免抱一成不變的觀點。我們必須力圖保持頭腦富有接受能力，力圖公正客觀地審度別人的建議，搜尋贊成的和反對的兩種觀點。我們當然必須抱批判的態度，但也要警惕，勿讓不自覺的反應使自己只看到反對的觀點，從而捨棄了某些設想。人們特別容易抗拒那些不符合自己看法的觀點。

科學家應該養成一種好習慣，決不信賴以推理為唯一依據的設想。正如特羅特所說，這類設想出現在頭腦中往往顯得明顯、肯定，容易使人放鬆警惕。有些人認為除運用數學符號的推理外，根本不存在純推理。實際上，一切推理都受感覺、偏見和過去經歷的影響，儘管這種影響常常是下意識的。特羅特寫道：

“公正的有才識之士、開放的思想家、沒有偏見的觀察者，在確切的意義上，僅僅存在於智力活動的傳說之中。甚至接近這種境界的狀態，若不付出一種我們大多數人不可能或不願意付出的道義力量和感情力量，亦是無法達到的。”

心理學家所熟知的一種思維技巧是“合理化”，即用推理的證據為某種觀點論證，這種觀點在現實中由先入之見在下意識中形成，而頭腦的下意識部分則為私利、感情用事的考慮、本能、偏見和其他通常本人並不覺察或甚至對自己也不承認的類似因素所支配。喬治也做了類似的警告，讓人們切勿相信這樣的觀點：以為大自然中的事物應該符合一定的格式或標准，並把一切例外情況看成是不正常的。他說，在科學研究中沒有這種“應該一必須作用”的位置，將其全盤捨棄方是為科學奠下基石。他認為，在認識到“應該一必須”思維方法的弊病前去考慮實驗的技巧是為時過早的。

有人說科學家應該訓練對自己的工作抱淡漠態度。我不敢苟同，我以為研究人員應有足夠的自制能力，來公允地評斷與自己熱切希望的結果不符的佐證，而不是試圖取淡漠態度。我們應該承認並正視願望可能影響推理這一危險。同時，不讓自己享受衷心信仰日己設想的樂趣也是不明智的，因為這樣做就破壞了科學的一個主要推動因素。

區分內插法和外推法是十分重要的。內插法是在一系列已確立的事實間填補空白。人們在圖表上把點連成曲線時使用的是內插法。外推是根據同一趨勢延續下去的假設延拓到一組觀測之外。只要有足夠的數據做證據，在大多數情況下是允許使用內插法的；但使用外推法則危險要大得多。理論如果明顯越出已經試驗的範疇，就往往把我們引入歧路。外推法的作用頗近於蘊涵法，外推法在提出建議時是有用的。

將可以得到的全部情報資料寫成一篇報告，對弄清問題很有幫助。在開始着手研究或者遇到困難以及研究將近結束時，這樣做都是有益的。同時，在研究工作開始的時候，明確地列出幾個需要解答的問題，是很好的做法。確切地陳述問題有時就是向解決問題邁出了一大步。系統地排列資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“明顯”而接受下來的假定和結論，一旦被明確地列出，並受到批判的考查後，甚至可能變得不能成立。某些研究機構定為制度要求全體研究人員每季度報告一次已完成的工作和計劃中的工作。這不僅有利於領導人員了解工作進展情況，而且對研究人員本身也是有益的。有些領導人更願意工作人員作口頭報告，他們認為口頭報告更有助於工作人員“明確自己的設想”。

細心、正確地使用語言對明確思想是有力的幫助，因為要精確表達自己的意思就必須從思想上明確自己的意思。我們是用語言進行推理的，而寫作則是思想的表現。寫作的訓練和培養也許是推理方面的最好訓練。奧爾伯特說：草率的寫作反映了草率的思想，而含混的寫作則往往混淆思想。科學報告的主要要求是力求清晰、精確，使每個句子準確貼切、不容造成誤解。含義不確切的詞句當避免使用，因為人們一旦給某物命名以後，就立刻產生問題已經澄清的感覺，而實際上往往適得其反。“掩蓋無知的語言外衣，往往是阻礙進步的服飾。”