主题：【原创】浪子的快刀（上） -- 人间树

四

证实作为标准的不合用已经阐明了，下面我们来看看证伪这一标准的用法。

首先我们需要考察一下科学过程所涉及的几个几个基本要素。

1

现象

自然界以种种方式与人发生相互作用。

人以感官，或感官的延伸（仪器），感知（测量）这种作用。感知（测量）的结果称为现象。

如天下雨，日月食，食物的味道，物体的重量，长度等等。

2

规律

在漫长的进化史中，人类逐渐发现某些现象与另一些现象之间的稳定联系，即一些现象的出现往往伴随着另一些现象的出现。

我们把这种稳定联系称为规律。

比如：

苏格拉底所说的“我知道，打雷以后，必定会下大雨的。”(悍妻痛骂后又泼水)，

我们的先人在易经中所说的履霜，坚冰至；

夏天夜短昼长，冬天昼短夜长；

这些规律在内容上比较粗浅，在来源上也局限于观察一个源头，却也是科学发展的路途上的一些小小的路碑。

随着人类认识能力的提高，我们所获得的规律不但在内容上，在来源上也得到了拓展。

首先，最基本的来源还是观察，但观察所涉及的时间和空间的尺度都非苏格拉底或易经可比。

这方面的典型例子是开普勒利用世代积累的天文纪录总结出的行星运动三大定律：

所有行星分别是在大小不同的椭圆轨道上运行；在同样的时间里行星向径在轨道平面上所扫过的面积相等；行星公转周期的平方与它

同太阳距离的立方成正比。

其次，一个新的来源是推演和思辩。

普朗克通过对瑞利-金斯定律和维恩位移定律的内插法处理得到了普朗克辐射定律。这是推演的例子。

而伽利略对两个重量不同的物体相系下落的思想实验--如果重者快轻者慢，相系下落时到底会因总重增加而快于重者，或是因为

轻者拖累而慢于重者呢？从这种推理出发，下落速度必然与重量无关。这是思辩的例子。

推演和思辩的结果要确立为定律，还必须得到实验的验证。

一个定律的发现和验证，离不开观察和实验。而观察和实验离不开实体的客观事物，当实体的客观事物不便进行观察和实验时，我们

有没有

别的办法呢？有的，在信息时代我们还拥有一件利器--电脑模拟。

这方面的典型例子是进化博弈论的研究。进化博弈论研究的是生态现象，生物种群在进化压力下的形成的种种行为模式乃至社会的组

织特征。由于资源和伦理上的限制，我们无法象研究细菌那样制备一个个高等动物的种群来进行观察和实验，但我们可以在提取研究

对象的基本特征后，在电脑上制备出虚拟的生物种群，模拟它们在给定条件下的进化。

比如说，很多同种动物之间会打架，打架无非是为了争夺资源，而战败又要蒙受损失。所以我们可以看到动物存在三种类型，一种

叫鹰型，碰见就打，一种叫鸽型，鸽型不喜欢打架，它们一见别人要打，自己就跑，而如果别人不打，就与对方分享资源。还有一种

是混合型，打不打不一定，遵循确定的概率。(这其实是一大类，各种遵循不同概率的统称混合型)

假如每种类型的行为策略通过遗传得到保持，而且战败的所失c要大于战胜的所得v，一个由各种类型混合组成的种群经过世代演化会

变成什么样子呢？

通过博弈论的分析，我们可以计算出一个ESS--进化稳定策略(Evolutionarily stable stragegy)--以v/c的概率打架。

而电脑模拟的结果是：最后鹰型和鸽型全都死绝，只剩下混合型，而且其选择打架的概率为v/c，完全支持计算结果。

3

理论

规律很有用，但规律只是知其然，不知其所以然。普朗克辐射定律跟实验吻合得很好，却不能告诉我们为什么瑞利-金斯定律和维恩

位移定律分别在低频和高频下失效，而自己却可以通吃天下。

种群演化ESS与边际条件之间的依赖关系，也没有告诉我们这种依赖关系从何而来。

同时，规律本身是孤立的，与这个规律之外的其他事物，定律和理论之间没有联系。

行星运动定律跟树上掉下来的苹果，跟牛顿第二定律之间有什么关系，这是行星运动定律本身不能告诉我们的。

夏天夜短昼长，冬天昼短夜长，这个规律跟冬夏的气温变化有什么关系吗，我们一无所知。

规律无能为力的地方，就是理论的用武之地。

从最简单的冬夏昼夜长度变化说起，仅仅作为一条不知其所以然的规律存在，谁也无法接受。

所以有人试图解释：

夏天，太阳骑的是猪，冬天，太阳骑的是马。骑猪跑得慢，所以白昼长，骑马跑得快，所以白昼短。

不要笑，这是云南拉祜族和佤族真实流传的传说。

这是一个货真价实的理论，它提出了解释冬夏昼夜长度变化的一种假说，而且它还的确以某种方式把握到了问题的实质-太阳的运动

变化。

但这不是一个科学理论。

这不是因为今天我们知道天上没有猪和马供太阳驱驰，而是因为这个理论不能把这条规律与其他现象联系起来，不能提供新的预测，

也就不承担预测失败被证伪的风险。

如果一个理论的覆盖范围与定律完全一致，由于定律本身总是要得到观察，实验和建模的支持，那么这个理论在定律成立的范围内总

是立于不败之地。

然而，也正因为这样，它无法提供新的预测，无法被被证伪，所以不成为科学理论。

简单地说，它实质上把定律换个方式重新说了一遍而已，可以说是一种广义的同义反复。

相反，面对普朗克辐射定律，普朗克提出了能量量子化假说，即能量只能以不可分的能量元素（即量子）的形式向外辐射。

这假说不仅可用于黑体幅射实验，也可用于光电效应实验。

这个基于辐射定律的假说，与光电效应实验没有任何既定的联系，根据这个假说对光电效应实验进行预测，是要承担风险的。

如果实验结果与预测不符，这个假说马上就面临被抛弃的危险。

正因为这样，它才是一种科学理论。

如果实验结果与预测符合，它是科学理论，而且向着“充分确立的理论”前进了一步。

而面对行星运动定律,牛顿提出了他的万有引力理论，这个假说在那个时代可以解释行星运动的所以然，可以把天上的星辰和树上的苹果这样以前公认风马牛不相及的物体联系起来，提出高风险的预测，而得到一一验证。

这假说不但是科学理论，而且由于它无比辉煌的成功，误导了我们对科学理论的认识，而认为科学理论是绝对正确的。

然而，它终究只是一种假说。它是科学理论，不是因为无数次验证它是对的，而是因为作出的每一次预测都是承担风险的。

打个比方，

科学理论不是刀枪不入的金刚不坏之身，而是每一次冲锋陷阵都可能倒下的血肉之躯。这一次的胜利，只能说明这一次的敌人不是

对手，下一次的交锋，又是一场莫测的生死未卜。

事实上，牛顿理论终于被拉下了神坛，就因为它对光线在经过太阳时的弯曲角度作出的预测，只有实测的一半。

面对“超大尺度”的强敌，他终于倒下了，但这无损他英雄（scientific conclusion），而且一度 无敌英雄（well-established theories）的威名。

要知道：

英雄永生。

五 余论

1

一个理论是否是scientific conclusion，是在提出时就已确定的。

在未经实验检验时，说这个理论受观察，实验和建模的支持是没有意义的，受支持的是定律而已。

在接受实验检验时，也许第一个实验就证伪了该理论，也就是说，该理论未得到任何支持就被证伪，所以种种支持无从说起。

2

可证伪性与理论的扩展性密切相关。

3

曾经想过，能否通过添加限制条件的方法来达成证实的可行性。

比如说，牛顿理论在低速或小范围时空内被证实。

思考结果是此路不通。

原因是限制条件总是在原理论被证伪之后才能确定下来，如果要一开始就给出准确的限制条件，则依赖于证伪。

如果一开始不给出准确的限制条件，则只能步步为营，丧失了全称命题的价值。

4

理论让说，也可以通过不断修改，添加特例的方法，挽救任何理论，使之不被证伪。

这时须以奥卡姆剃刀剔除之。

5

非科学的要害不是不能被证实，而是太能被证实，不能被证伪。