2011年2月26日 星期六

殺人犯和黑白天鵝 – 淺談科學發展

於大部份人而言,科學家都是一群精英份子,能知人所不知;而科學知識都必然正確,一旦確立,將永恒不變。看看電視廣告內那些「科學家」的「專家」造型,即可見一斑。

然而當回顧歷史,科學的發展並如我們所料的一帆風順。古羅馬托勒密(Claudius Ptolemy)的以地球為中心的宇宙模型,終因16世紀伽利略(Galileo Galilei)發現木星的衛星和金星的盈虧,被太陽為中心的學說取締;17世紀牛頓的力學,能夠利用數學準確預測物體的運動,但當物體接近光速移動時,就只能由後來愛因斯坦的相對論所解釋。

托勒密的宇宙模型

http://www.vikdhillon.staff.shef.ac.uk/teaching/phy105/celsphere/phy105_ptolemy.html

這兩個例子,說明科學知識可根據新的觀察(observation)而改變。可是,以往的知識現在被發現錯誤,現在的知識難道就不可能在將來被推翻嗎?那麼,我們又何以要相信科學家?另外,科學家有時會假設肉眼看不見的事物,如粒子和磁場,來解釋各種現象,他們何以肯定它們的存在?


但如果要說科學家瞎扯一番,就可以創造出現代的所有科技,好像又說不過去,那麼究竟發生甚麼事呢?要理解科學發展,就必須了解科學家如何以證據衡量主張的真確性。

其實,許多我們相信的事情,都不是親眼看見的。

想像一個女人A倒斃在家中。疑犯只有她的情敵B,而證據似乎是一面倒的:樓下閉路電視有B在接近A死亡時間出入的錄影;鄰居稱事發前聽見A和B爭執的聲音;屍體左胸插了一把印了B指紋的刀;A右手指間有吻合B的DNA的皮膚組織,而B左臂有抓傷。在沒有任何疑點的情況下,相信大部份人都會認為B是殺死A的兇手。


在法庭上,B的辯護律師說:「法官大人,現在沒有人親眼看見疑犯殺死死者,她的死難道不可能是一位沒有記錄在人口中的,B的孿生姐妹造成的?因此雖然有種種證據,疑犯殺死者的機會只有50%」檢察官說:「法官大人,這實是荒謬至極。本國孿生兒的比率只有3%*,沒有記錄的想必更少,即便有也極不可能有同一殺人動機,疑犯殺死者的機會怎可能是50%?辯方律師說的只是憑空想像,在沒有基於事實的合理懷疑下,疑犯依然是極有可能是兇手」

誠然,在大多數情況下,我們都不可能100%肯定一些事。科學發展也是一樣,永遠存在懷疑的空間,只能根據現有的證據去評估理論的可信性。而一致的證據越多,理論越可信。如果有一個理論有大量證據,在沒有新觀察推翻它/更優勝的新理論之前,所有質疑都應作不合理。為什麼呢?因為反過來說,如果理論不是正確的,那麼為何許多觀察都與之一致呢?

科學家也不以眼見為唯一準則。粒子理論,最初的確是缺乏直接觀察,但在物理學和化學成功解釋了許多現象後,很快成為了主流。後來電子顯微鏡觀察到粒子,可說是在科學家計算之內。

所以,科學知識,即不是必定真確,也是極可能真確,因為其相反屬未知或極不可能。一個合理的人,如只看見一億隻白天鵝,必會相信天鵝都是白色的,就正如我們不相信豬會飛一樣。要評論科學,不可以從全知的角度,因為我們從來都不是。

* 和真實相若
http://www.cdc.gov/nchs/data/nvsr/nvsr57/nvsr57_07.pdf

進階閱讀:

科學不是甚麼 - 科學本質和科學觀
http://adrianmkl.blogspot.com/2010/06/blog-post.html