導論
有一次，我到一個資訊科學研究所演講科學哲學，在講完之後，有位同學問我：為什麼哲學的問題和術語總是如此地「隱晦」（implicit）？我很驚訝。我反問：你會覺得我的講稿使用的術語和我的演說很隱晦嗎？他一時之間不知該如何回應我。是我講得很「隱晦」嗎？我自問我的哲學思考，一向以追求概念的清晰精確為尚。有可能是這位同學在問他自己對於哲學的一般印象？
這段遭遇讓我想起一本科學哲學教科書，作者一開始也說了一個小故事：有一次他在飛機上遇到一位神經外科醫生，對方問他的專業是什麼？當聽到他說「科學哲學」時，神經外科醫生感到很驚訝而且不太相信。他懷疑，怎麼可能有這種科目叫「科學哲學」的？對神經外科醫生來說，哲學就類似宗教，由一堆抽象、超自然的宣稱組成的，而且不可靠；通常被糾纏在充滿想像的語彙中。另一方面，科學則是清楚的、精確的、真實的，而且有用的。它代表了宇宙間最好的知識。因此，聽到「科學哲學」這種「雜種」時，神經外科醫生就感到很迷惑了。
可是，「科學哲學」究竟是什麼？
壹、科學哲學的目標、功能與問題
我們生活在一個「科技社會」（techno-scientific society）中。我們的生活週遭處處充 斥著科技產品、科技概念、科技思維和語言。這個科技社會，是由於人類長期研究、理解、控制、改造自然現象而形成的社會—換言之，人們透過科學和技術，理解與 改造自然環境，建構了所謂的科技社會。而「科技社會」構成我們今天真正的生活環境。如果要理解我們的生活環境，我們就必須理解這個科技社會，而要理解科技社會，我們必須理解「科技」！
理解「科技」，並不是指我們去變成具有某種科技專長（如數學、物理、化工、機械、資訊、藥物、公衛……等等）的專家，因為即使我們變成某種科技專家，甚至擁有數種科技專長，也不代表我們就能理解科技。因為科技太龐大了。人的有限時間、精力和能力，如何可能涉獵所有的科技領域呢？即使真有那種超級天才，他可以精通上千門科技專業，就代表他因此最懂科技嗎？也不盡然。因為「理解科技」意謂去掌握共通於種種科技專業的基本、重要特徵，去掌握科技的共通核心（或者說「本質」[nature]）。有什麼方式可以幫助我們去掌握科技的共通核心？讓我們先拋開「科技」中的「技術」面，先把範圍縮小到「科學」。如何理解科學的本質呢？「科學哲學」就是這樣一門特別針對理解「科學的本質」的學問。它的基本問題就是：科學是什麼？
科學，初步看來，它想探討自然與社會的現象，想透過「理解」自然和社會，進而能「預測」、「控制」和「改造」自然環境與生活環境。科學哲學類同。它想探討「科學」（活動、目標、工具、產品等等）的現象，想透過理解科學，進而能控制和改造科學。如此它必須以理解科學為前提，它必須像科學家對自然和社會發出種種問題以設法解答一樣，而向科學發出各種問題。科學哲學如何問問題？
所謂「科學」，可以指科學知識。不過，科學知識是科學活動（行為）的產品，而科學活動則有賴於科學家來從事。科學家生產科學知識，有特定的方法或工具，就是所謂的科學方法。進而科學家是在一個特定的社會環境（或稱社會脈絡）中從事科學活動，受到社會的影響，也會對社會造成影響。這些初步的描述勾勒了一個有關科學本身的架構或模型。
這個架構和模型讓我們得以問出針對科學整體的問題：科學家的目標是什麼？或者說有科學的目標（所有科學家的共同目標）嗎？科學家如何從事科學活動，以產生科學知識？科學家如何使用科學方法去生產科學知識？科學活動的產品─科學知識─和其它信念相比，有什麼特徵？科學（專家、活動、方法、知識、目標）與社會的關係又是如何？科學如何在歷史中變動？這些就是「科學哲學」的基本問題。
當我們對架構中的每個項目有更多知識時，我們就可以問出更細節性的、更深入的問題。例如我們可以問科學知識有什麼基本特徵，使得它們夠格做為「科學知識」？這也相當於問科學知識和其它知識有什麼基本差異？是科學知識的獨特結構嗎？還是科學方法嗎？不管是哪一個，就會引導我們進入科學知識的結構和科學方法是什麼的問題。
從二十世紀初以來的科學哲學傳統，偏愛問科學知識和方法的問題，隱然地預設了以知識和方法來代表科學的立場。不過，這並不意味「科學是什麼」的問題，只能透過「科學知識」來發問。再者，二十世紀末科學哲學也開始關注知識和方法之外的活動和實作、以及科學活動發生的心理和社會環境，因而產生不同的問法和問題。大致說來，一般科學哲學可以被分成四大問題群：（1）科學的靜態結構：特別是針對科學知識（理論）的結構之研究，早期的邏輯實證（經驗）論著重在這方面。（2）科學的演變發展：又往往被稱作「動力學」（dynamics），研究科學「理論」、實驗等等在歷史上的動態演變過程。（3）科學的方法、認知與推理：科學方法是什麼？科學家如何作科學思考和推理？有什麼特別的規範、模式、程序或步驟？（4）科學與社會的關係和互動：科學是社會的產物，又實現於社會中。因此，兩者有何關係？有何互動？這四種問題群當然不只是哲學能回答。科學史可以回答第二群問題；科學社會學回答第四群問題；科學心理學回答第三群問題。可是科學史、科學社會學、科學心理學分別有自己回答問題的方式和方法，未必和哲學一樣；然把四種問題群整合起來加以回答，也許是哲學的特殊任務。
哲學有自己的傳統分科和傳統偏好。哲學習慣區分四個基本學科：邏輯與方法論、知識論、形上學和倫理學。把這四個基本學科冠上「科學」這個主題，我們就有了（a）科學方法論：探討科學方法。什麼是科學方法？科學思考與推理又是使用什麼模式？（b）科學知識論：科學知識是什麼？具有什麼條件才算是科學知識？有什麼邏輯結構？有什麼概念結構？科學知識如何發展演變？等等。（c）科學形上學：科學知識是否能反映真實？這世界是限定的或是如量子力學所說的般「非限定的」？有自然定律嗎？有自然種類嗎？（d）科學倫理學：科學對人類有什麼責任？哪些科學研究應該作？哪些不該作？例如基因（組）研究、人獸合成、核能科學等等。
到目前為止，我們已經展示了科學哲學問題的不同問法。可是那些問題問的對象都是一般性的科學（science in general）。如同我們已知，科學是「分科之學」，科學包 含了種種特殊、專業的學科。即使不考慮數以千計的特殊科學，僅以科學研究的最廣泛現象來區分，科學似乎可以被分成「物理科學」（physical sciences）（研究「物質」）、「生命科學」（sciences of life, biological sciences）（研究「生命」）、「心理科學」（psychological sciences）（研究「心智」）、「社會科學」（social science）（研究「社會」）四大基本範疇。針對這四個基本範疇、或者基本範疇之下更小的次範疇，發問哲學問題，也是「科學哲學」的一環。例如物理學哲學、化學哲學、生物學哲學、心理學哲學、認知科學的哲學、經濟學哲學、社會科學的哲學等等。這些是「特殊科學的哲學」（philosophy of special sciences）或「特殊的科學哲學」（philosophy of science in particular）。這些特殊科學的哲學會問學科內部產生的哲學問題。例如物理學哲學會問時空的本質？世界是被決定的或機率的？物質（matter）的本質？物理理論的概念問題：力、場、粒子等等概念是否指涉真實對象？是否會互相矛盾？物理理論背後的形上學（存有論）問題：古典力學、相對論、量子場論、基本粒子理論、弦論等等預設的真實存在？又如生物學哲學會問分子生物學是生物科學嗎？還是物理科學？演化論和遺傳學有什麼關係？古典遺傳學和分子生物學又有什麼關係？生物學理論的概念問題：演化、物種、適應、天擇、基因等等。既然本書主談一般科學哲學，關於特殊的科學哲學，我們就不再繼續追問。
我們已經知道了很多科學哲學的問法。可是問題必須要被回答，問問題才有價值，科學哲學的傳統如何回答科哲問題？
貳、科學哲學的歷史與理論
科學哲學大致上有兩個歷史源頭：一個是哲學的知識論，可以上溯到柏拉圖（Plato）和亞里斯多德（Aristotle），然後十七世紀的培根（Francis Bacon）和笛卡兒（Réne Descartes）；近代形式的科學哲學之直接源頭是休姆（David Hume）和康德（Immaneul Kant）。這些哲學家對當代科哲概念的貢獻大致是：柏拉圖提供了「理型」（ideal type ）、「保全現象」（to save the phenomena）；亞里斯多德提供「本性」（essence）、「演 繹邏輯」、「三段論」（syllogisms）、演繹說明架構；培根提供「歸納法」（inductive method）、「決斷實驗」（crucial experiment）；笛卡兒提供「假設演繹法」（hypothetico-deductive method）和「幾何模型」；休姆提供經驗主義（empiricism）基礎、律則性的 因果觀，乃是邏輯經驗論的直接源頭，康德則提供「分析、綜合的區分」、先驗「概念架構」（conceptual scheme）的觀念，對於實證論和歷史學派有很多啟發。
第二個源頭是十九世紀的科學家兼科學史家和方法學家約翰．赫歇爾（John Herschel, 1792-1871）、修艾爾（William Whewell, 1794-1866）和彌爾（John Stuart Mill, 1806-1873）。約翰．赫歇爾是發現天王星的天文學家威廉．赫歇爾（William Herschel） 的兒子，他作出了後來被邏輯經驗論和否證論繼承的「發現脈絡」（context of discovery ）和「證成脈絡」（context of justification）之區分。修艾爾在一個意義上是科哲的歷史 學派的先驅，他使科學史和科學哲學結合，其名著為《歸納科學的歷史》（History of Inductive Science）。他連結「歸納法」和科學方法，然而他的「歸納法」並不是今天常 談的枚舉歸納法，而是「歸納是個發現的歷程」、「歸納是一個詞彙，用來描述事實透過精確和適當的構想而被聯合起來的過程。」1 彌爾也倡議歸納法，提出「歸納主義」（inductivism），主張科學發現要由經驗和觀察的結果來進行歸納推廣（但不排斥假說）。而科學證成則必定是由歸納來檢證。他也提出了歸納法中著名的「彌爾方法」（Mill’s methods）。
科學哲學做為一門專業領域，是奠基在十九世紀末、二十世紀初的一些科學家、科學史家兼科學哲學家上，他們建立了今天「科學哲學」的基本討論議題，先行理論和學派根源。他們是馬赫（Ernst Mach, 1838-1916）、龐卡黑（Henri Poincaré, 1854-1912）、杜恩（Pierre Duhem, 1861-1916）、坎貝爾（Norman Campbell, 1880-1949）、布里基曼（Percy W. Bridgman, 1882-1961）等人。其中，馬赫、坎貝爾和布里基曼等人都出身物理學家，也都是邏輯 經驗主義的先驅者。馬赫是維也納學派的「精神領袖」，他主張今天所謂的「現象論」（phenomenalism）。後面章節文會再介紹。
龐卡黑和杜恩兩人的哲學被否證論者（falsificationist）視為約定論（conventionalism），但他們的科哲其實比約定論的標籤更為複雜。杜恩最主要的貢獻是提出「杜恩—蒯因論題」（Duhem-Quine thesis），又稱作「不充分決定論題」（the underdetermination thesis），主張預測包含了定律和先行條件（antecedent conditions），兩者共同演繹出待證結論 ，當經驗證據不符待證結論時，並不代表否證了定律。也可能是先行條件出錯了。而科學上常常出現一組假說預測了某一現象，當預測不吻合經驗時，科學家總是可以修正其中某些假說，而繼續肯定定律。因此，定律就像是一種不可否證的「約定」一樣。杜恩也認為科學上不存在培根式的「決斷實驗」。龐卡黑同樣認為科學原理或科學定律不能被經驗證據印證或否證，它們其實是科學概念的特別定義。因此，科學定律是獨立於經驗真假探詢之外的，它們只是科學家的一種（隱然的）約定（「約定」做為「定義」）。例如，慣性定律其實是「慣性」這個概念的定義。科學家總是有可能選擇其它的原理或定律來說明相同的現象。
坎貝爾主張一種溫和的實證論，他的主要貢獻是研究科學理論的結構，主張理論的目的在於說明「實驗定律」（experimental laws）。理論包括兩群命題：一群是「假說」，敘述說明了定律；另一群是「辭典」（dictionaries），使用實驗詞項來解釋假說中的觀念（「辭典」即後來邏輯經驗論的「對應規則」[rules of correspondence]）。布里基 曼的科哲又稱為操作論（operationalism）。他主張連結假說和經驗的「辭典」所描述的內容必須是「可操作的」，也就是對「辭典」裏的每個詞項下一個「操作型定義」（operational definition）—亦即，可用實際的步驟程序去描述出來。如，「等重」應該定義成「將待秤物置放在天平兩邊上秤盤上，而能使天平保持水平狀態者，即代表兩物體等重。」
邏輯實證論（logical positivism）或邏輯經驗論（logical empiricism）是二十世紀第一 個強勢的科學哲學理論家族和學派。它整合了之前科學哲學的主要觀點，建立一個完整的科哲理論，提出了人們心目中對科學的「實證形象」，廣被接受，故又被稱作「公認觀點」（the received view）或「標準觀點」（the standard view）。在框架了人們心目中的科學觀之時，它也成為日後不同科哲觀點批判和檢討的對象。對邏輯實證論觀點提出的第一個檢討，就是約莫同時的科學哲學家卡爾．波柏（Karl Popper, 1902-1994）。他稱自己的科哲理論是否證論（falsficationism）。波柏反對歸納法，認為科學實驗的重點不在於歸納累積，而在於設計實驗來否證它。而且科學的成長不是由於驗證的累積；而是通過否證先前的理論而進步。波柏的觀點開始將「理論結構」的探討，導向「理論發展」的研究。否證論因此成為科哲從邏輯分析取向（logico-analytical approach）轉向1960年代後科哲歷史取向（historical approach）的一個中介。這兩個理論 是本書第二章和第三章的內容。
1962年，科學家出身的科學史家孔恩（Thomas S. Kuhn, 1922-1996）出版《科學革命的結構》（The structure of Scientific Revolution）（下文或簡稱《結構》）一書，最初 哲學界重視此書的人不多，但它在社會學界則顯現出影響力來，促成哲學界不得不重視。英國倫敦經濟學院（London School of Economics）的波柏學派和拉卡托斯學派，在 1969年召開會議討論（批判）此書，編成《批判與知識的增長》（Criticism and Growth of Knowledge），此後孔恩和《結構》的影響力越來越大，而且肇始了科哲研究的歷史 學派—包括常和孔恩相提並論的費耶阿本（Paul Feyerabend, 1922-1994），以及反對 孔恩的「歷史理性論者」（historical rationalists）拉卡托斯（Imre Lakatos, 1922-1974） 和勞丹（Larry Laudan, 1941-）。這四位科學哲學家的學說構成了科學哲學史中「歷史取向」的焦點，也是本書第四、五、六章的討論重心。
歷史取向從1970年代開始成為科學哲學不可或缺的一環，科學史也成為科學哲學不得不關注或分析說明的材料。然而科哲的發展並不停留在歷史取向上。1980年代後，許多新的科學哲學研究取向、觀點、理論、學派源源不絕地被科學哲學家開發出來。當然，這些新的研究取向，都不能免於科學史的考察，換言之，都被要求要能說明科學史的發展演變。以研究取向為指標，我們大致上可以辨識三種：屬於分析哲學傳統的「分析—歷史取向」（analytical-historical approach）、由科學社會學家主導的「社會學—歷史取向」（sociological-historical approach）、應用與結合認知科學的「認知（心理學）—歷史取向」（cognitive- (psychological-) historical approach）。本書第七、八、九最後三章，分別討論這三種取向的科學哲學。
下一節我們希望透過天文學革命的案例，來展示科學哲學的問題究竟如何產生，以引領讀者進入科學哲學的殿堂中。
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