（特別感謝Rancho對視頻文稿的整理。）

電視劇版《三體》的第一季在最近完結了，我也一集不落地看完了，出乎意料地，這次的呈現(xiàn)比想象中好得多，你能夠從這部電視劇中看到所有主創(chuàng)人員的認真，以及對原著和觀眾的尊重。本期視頻的基礎分析文本正是電視劇版《三體》，不是原著，也不是動畫，所以接下來在這個視頻中提到的所有“《三體》”均指電視劇版本的《三體》?！度w》以極其濃厚的懸疑氣息開篇，科學家們的相繼自殺引出一個神秘的組織——“科學邊界”，該組織的核心共識是“農(nóng)場主假說”。似乎正是這個假說團滅了中外所有物理學家。這個假說的威力究竟在哪里？

讓我們一起先來回顧一下什么是“農(nóng)場主假說”。

以下內容取材自電視劇版《三體》：一個農(nóng)場里有一群火雞，農(nóng)場主每天上午 11 點來給它們喂食，火雞中的一名科學家觀察這個現(xiàn)象，一直觀察了近一年都沒有出現(xiàn)例外，于是它也宣布了自己宇宙中的偉大定律。每天早上 11 點就有食物降臨。到了11 點，農(nóng)場主又來了，但是，今天是感恩節(jié)，食物沒有降臨。農(nóng)場主進來，把它們都捉去殺了。我們有可能是那個靶子上的二維科學家，也有可能是農(nóng)場里的火雞科學家。如果在這個世界中確實存在一種超自然能力：射手，那么射手所掌握的規(guī)律就是真相。牛頓的經(jīng)典力學在微觀世界完全沒用，而愛因斯坦的相對論放到量子世界又遇到更多問題。如果科學有邊界，那么我們很可能快要觸碰到的就是那個邊界。

以上就是農(nóng)場主假說。問題來了，人類真的是火雞嗎？科學家真的是像“火雞科學家”一樣在進行科學實踐嗎？他們真的是像剛才的片段里那位酷似民科的朋友所說，是探索科學到達一個程度才發(fā)現(xiàn)或懷疑科學有邊界嗎？“農(nóng)場主假說”究竟可怕在哪里？《三體》所呈現(xiàn)的這個假說本身，科學家們對農(nóng)場主假說的反應，以及該假說和這一切反應背后所體現(xiàn)的科學觀念，非常值得我們仔細剖析。這些問題精準地落入了科學哲學的范圍。所以本期視頻邀請大家和我共同進入科學哲學的世界，打破對科學的想象，真正的走進科學（狗頭）。

“農(nóng)場主假說”中的常識科學觀

“農(nóng)場主假說”并不新穎，它直接來自于“羅素的火雞”（Russel's Turkey）伯蘭特·羅素在 1912 年出版的《哲學問題》中首先提出：“每天喂小雞喂了它一輩子的那個人，臨了卻可以絞斷這只小雞的脖子。某一事物已發(fā)生過若干次，只憑這一點就使得動物和人預料它還會發(fā)生。這樣，我們的本能當然使我們相信太陽明天還會出來，但是我們所處的地位并不比脖子出乎意料地被絞斷的小雞更好些?！?/p>

羅素在《哲學問題》的第六章《論歸納法》中，以這段內容諷刺了歸納主義者的歸納科學觀?！度w》里的農(nóng)場主假說就是歸納科學觀的產(chǎn)物。無論是接受了這個基本假說的“科學邊界”的成員，或是對該假說表示憤怒、拒絕甚至絕望自殺的科學家們，他們其實有最大的共識，因為他們分享著同樣的對于科學的信念，這也就是歸納主義者對于科學的核心信念——科學是對穩(wěn)定發(fā)生的現(xiàn)象進行歸納，科學是從事實中推導出來的，這是一種樸素的常識科學觀。有兩個非常著名的學派曾試圖使這種觀點形式化。一個是經(jīng)驗主義學派，他的代表人物是英國著名的經(jīng)驗主義者們，大衛(wèi)·休謨（David Hume）、約翰·洛克(John Locke)、喬治·貝克萊(George Berkeley)。他們都認為人類所有知識都是經(jīng)驗知識，我們通過感官知覺在頭腦中產(chǎn)生觀念，而一切知識都是從這些觀念中推導出來的。

另外一個擁護常識科學觀的學派是邏輯實證主義，這是 20 世紀 20 年代發(fā)源于維也納的一個學派，所以邏輯實證主義學派也叫做維也納學派。邏輯實證主義者們繼承了孔德（Auguste Comte）的實證主義觀念，并且他們同樣認為知識應當從經(jīng)驗事實中推導出來。邏輯實證主義更關注科學知識和事實二者關系的邏輯形式。我們可以看出，常識科學觀或者說歸納科學觀的基本假設是：事實是科學的基礎。我們可以把這個基本立場再仔細區(qū)分為三個主張：第一，事實是細心和無偏見的觀察者通過感官直接獲得的。第二，事實先于理論并獨立于理論。第三，科學知識牢固的可靠的基礎正是經(jīng)驗事實。然而，這三個主張中的每一個都面臨著巨大的困難，以至于如果你是一個真正持有常識科學觀的科學家，那么你只有在高度受限的情況之下才能真正踐行這種科學觀，以至于這種科學觀對科學實踐來說根本不適當。

接下來，我將對以上 3 個主張所面臨的困難作出具體說明。

對常識科學觀基本主張的反駁

首先，第一個主張，“事實是細心和無偏見的觀察者通過感官直接獲得的”，真的是這樣嗎？如果按照常識科學，觀察對象是被觀察物本身的性質決定的，不由觀察者決定。這樣一來，每一個觀察者在面對同一個觀察物時，必定會獲得相同的觀察經(jīng)驗。然而，這根本就不是真實情況，兩個觀察者不一定會觀察到同樣的東西。

最典型的案例是維特根斯坦在《哲學研究》中使用的“兔鴨頭”模型。

圖是同一張圖，觀察物是同一個“兔鴨頭”。這張圖在不同觀察者視網(wǎng)膜上的映象是一樣的。然而有的人看到了兔子，有的人卻看到了鴨頭。但是一旦你已經(jīng)知道了“兔鴨頭”，你就會比第一次更輕易地看到兔子和丫頭。所以，在某種意義上，觀察者能看到的東西，受他或她過去的經(jīng)驗影響。

科學實踐也是一樣。當觀察者注視某一觀察對象時，他們所看到的東西，他們所經(jīng)歷的主觀體驗并不僅僅被視網(wǎng)膜上的映象或其他感官的生理機制決定。觀察經(jīng)驗也依賴觀察者的經(jīng)驗、知識和期望。這就是為什么人必須通過學習才能成為一名合格的觀察者。在毫無任何知識和概念的情況下，用顯微鏡看細胞結構的人，他什么也看不見，而只有帶著“自己要觀察的是什么”的意識進行觀察的人，才能真正觀察到一些東西。這種意識由后天的科學訓練、科學知識和概念系統(tǒng)賦予。因此，我們可以看到，事實并非通過感官“直接”提供給觀察者，這個過程不是那么簡單直接的。

觀察不僅依賴于一個客觀的生理過程，更依賴于觀察者的概念圖式、經(jīng)驗和期望。這就意味著，不同的觀察者面對相同的觀察物時，極有可能產(chǎn)生不同的觀察經(jīng)驗，而觀察者能夠處理的只是【自己的觀察經(jīng)驗】，而非【觀察物】本身。更何況，我們需要注意，構成科學的是【事實命題】，而不是【知覺經(jīng)驗】。舉個例子，達爾文坐著他的小獵犬號（我也想坐小獵犬號）在航行中見到了許多新的植物和動物物種，這是知覺經(jīng)驗。如果就到這里為止，它對生物學就沒有做出任何貢獻。只有當他系統(tǒng)地闡述了【描述新物種的命題】，并使這些命題能夠在科學共同體之內被使用之后，這才是生物學貢獻。也就是說，構成科學基礎的事實必須以【命題】的形式呈現(xiàn)。

那么，在一個觀察者系統(tǒng)闡述一個【觀察命題】之前，它必須擁有恰當?shù)摹靖拍羁蚣堋恳约斑\用概念框架的知識。感官刺激不能直接產(chǎn)生事實命題。觀察命題必須以知識為先決條件。因此，科學就絕不可能像常識科學觀假設的那樣是觀察者通過感官直接獲得的。所以，常識科學觀的第一個主張是有問題的。

第二個主張，“事實先于理論并獨立于理論”。人們會想當然地認為得先確定事實再建立與之相符的理論。就像在“農(nóng)場主假說”里那樣，火雞科學家先確定了“第一天有食物在中午從天而降，第二天有食物在中午從天而降，一直到第 n 天仍然有食物在中午從天而降”這些事實。他才建立和宣布了一個理論是：“每天中午都有食物從天而降?！?經(jīng)過我們剛才對第一個主張的討論，我們知道一方面知覺經(jīng)驗在一定程度上依賴我們先前的經(jīng)驗、知識和期望。另一方面，適當?shù)母拍羁蚣苁墙⒂^察命題的先決條件。這兩方面使得“事實先于理論并獨立于理論”，這個主張不可能實現(xiàn)。經(jīng)過我們上面的討論，我們不難發(fā)現(xiàn)這是一個相當含糊和愚蠢的觀念。沒有一定的知識和概念進行引導，不可能純粹地觀察到任何重要事實。我們在科學實踐中到底要搜集什么經(jīng)驗事實是被我們當前的知識狀況所指導的。

對于前兩個主張的分析已經(jīng)使常識科學觀的第三個主張：“科學知識牢固的、可靠的基礎是經(jīng)驗事實”岌岌可危了。不同的觀察者在觀察同一景象時不一定有相同的知覺經(jīng)驗，那就使人們對“可觀察事物的狀況究竟是什么”會產(chǎn)生巨大分歧。

在科學史上，有大量史實說明了這一困難，比如 M.J. Nye在 1980 年發(fā)表的論文中描述了科學家們關于 n 射線效應是否可觀察的討論。Edge & Mulkay 在 1976 年的論文里面，也描述了天文學家們關于射電天文學初期到底“哪些事實應該被觀察，哪些事實具有可觀察性"的爭議。所以這個問題就留給大家進一步思考，到底怎樣才能為科學建立一個真正可靠的觀察基礎呢？”觀察事實是可錯的“，這對科學會產(chǎn)生怎樣的影響？

什么是推導：演繹vs歸納

我們來回顧一下常識科學觀?？茖W是對穩(wěn)定發(fā)生的現(xiàn)象進行歸納，科學是從事實中推導出來的。在前面的內容里，我們仔細探討了構成科學基礎的【事實】究竟是什么，并發(fā)現(xiàn)了常識科學觀對于【事實】的看法是極為糊涂的。這一部分我們來集中探討一下到底什么是【推導】？理論能否合理地從事實中推導出來？當我們在說”合理“的時候，我們起碼是指“符合邏輯”，也就是邏輯上有效。

先讓我們來看一個邏輯上有效的推理：

1、所有英國留學生都是愚蠢的。2、這個人是留學生。結論：這個人是愚蠢的。在這個推理論證里， 1 和 2 是前提， 3 是結論。如果 1、2 為真，則 3必為真。已知 1、2 為真時， 3 不可能為假。如果你斷定 1、2 但否定3，那就是自相矛盾。從這個例子我們可以看出，如果在這樣一個推理之中，前提為真，則結論必定為真。邏輯具有保真性，但是邏輯上有效并不意味著這個事實命題為真。也就是說，前提本身是否為真，是無法通過邏輯是否有效來判定的。在這個例子里，所有英國留學生都是愚蠢的這個前提我們沒辦法判斷是否為真。盡管這個推理在邏輯上完全有效，但它不一定為真。

在這里，我們通過一個簡單的【演繹推理】的例子，其實試圖在明確：單憑邏輯是不能獲得新知識的，因為“這個人是愚蠢的”，已經(jīng)蘊含在“所有英國留學生都是愚蠢的”，以及“這個人是英國留學生”這兩個前提之中，也就是說結論已經(jīng)蘊含在前提之中了。所以對于這部分最初提出的問題：什么是推導？科學理論能否從事實中合理地推導出來？我們可以說，如果這個“推導”指的是演繹推理，那科學事實不可能從演繹推理中得出，因為演繹推理無法提供新知識，演繹推理的邏輯只能揭示從現(xiàn)有的命題之中將推導出什么，現(xiàn)有的命題之中已經(jīng)包含了什么，這就是邏輯的局限。但與此同時，我們能夠看到邏輯的巨大力量就在于它的保真性。因為在演繹邏輯中，結論是從前提中推導出來的，結論蘊含于前提之中，只要我們能夠確定前提為真，那么結論就必定為真。而這樣的保真性是歸納推理不具備的。

我們直接來看一個歸納推理的例子：

前提：1、金屬 M1 在時刻 T1 受熱時膨脹。2、金屬 M2 在時刻 T2 受熱時膨脹。3、金屬 Mn 在時刻 Tn 受熱時膨脹。結論：所有金屬受熱時都膨脹。這個論證就不是一個邏輯上有效的論證，因為它不符合“前提為真，結論必為真”的情況。不管你觀察了多少金屬，這個 n 有多大，你都無法從邏輯上保證某個金屬樣本在某個時刻受熱時，它一定膨脹而不是收縮。也就是說，你的樣本數(shù)量不管它有多大，哪怕跟宇宙一樣大，你都無法保證不會出現(xiàn)反例。

歸納論證正是這樣一種論證，它從有限數(shù)量的特殊事實推出普遍結論。這樣的推導邏輯不同于演繹邏輯，歸納論證試圖把關于某一特定種類的某些事情的命題推廣到有關該類事情的所有事情的命題。所以歸納論證的結論一定超出了前提所蘊含的內容。歸納論證不具備演繹論證的保真性，但歸納論證有可能為我們提供新知識，所以“科學理論是從事實中推導出來的”，這個“推導”只能被理解為歸納論證。但是我們已經(jīng)知道歸納論證不具有保真性，不是所有從事實中做出的歸納都是可靠的。比如，我們經(jīng)常會因為【某一個山東人】不讓女性上桌吃飯，就認為【所有山東人】都不讓女性上桌吃飯，這顯然就不是科學態(tài)度，而是偏見。這樣得出的結論顯然就不可靠。

人不能縱容自己的思維如此懶惰，所以我們需要思考一個完善的歸納論證需要具備的特征有哪些？在什么樣的情況下，我們才可能說某個科學定律已經(jīng)被從有限的觀察證據(jù)或實驗證據(jù)中推導出來了？

完善的歸納論證存在嗎？

有觀點認為，為了使從【可觀察事實】到【科學定理】這個歸納推理的過程盡可能完善，我們可以滿足以下條件：第一，構成歸納基礎的數(shù)量必須很大，也就是樣本量要夠大。比如從“一個山東人不讓女性上桌吃飯”這個單稱命題，推出“所有山東人不讓女性上桌吃飯”這個普遍命題，這就太草率了。我們可以盡可能收集不同年齡、山東不同地區(qū)、不同性別的樣本，讓樣本量足夠大，推導就更完善。第二，觀察必須在許多不同的條件下可重復。第三，任何公認的觀察命題都不應當與推導出的定律沖突。我們可以用以下這個關于“歸納原理”的命題來概括上面這些內容。如果在很多不同條件下都觀察到大量的A，而這些被觀察到的 A 無一例外的具有屬性B，那么我們可以得出結論說所有 A都具有屬性B。以上對完善的歸納推理作出要求的努力看似很有可行性，但還是存在極其多嚴重的問題。首先，條件1：“樣本量足夠大”這就是個極其模糊的要求。多大的樣本量算大？ 100 次觀察足夠還是 500 次觀察足夠？誰來決定多少樣本量算大？這個數(shù)字怎么確定？條件 2： 觀察必須在許多不同條件下可重復，這個要求也非常模糊。哪些條件的改變對于得出結論來說是有意義的？比如，當我研究金屬受熱膨脹時，什么變量需要改變，而什么變量是無關變量。我需要考慮金屬的類型變化嗎？我需要考慮做實驗時所穿的衣服的顏色變化嗎？為什么考慮a，而又為什么不考慮 b 呢？很顯然，判斷什么變量與研究的問題有關，而這需要訴諸已有的知識。

如果像歸納主義者認為的那樣，所有知識都是通過歸納獲得的，事實先于理論并獨立于理論，那么我們用來判斷當前研究的一切知識，也都必定是通過歸納獲得的。情況就會變成以下這樣：每一個歸納論證都需要訴諸以前的知識，這些知識又需要用一種歸納論證加以證明，而這種證明又需要訴諸更早先獲得的知識，那就形成了一個永無盡頭的鏈條。因此，“所有知識都需要歸納證明”這一要求是一個無法滿足的要求。條件3 也很成問題，在科學實踐中，根本沒有多少科學知識能達到那種不應有已知例外的要求。

認為“科學知識是從觀察事實中通過歸納推理推導出來的人”被稱為歸納主義者（inductivists），這樣的信念被稱為歸納主義(inductivism)。除了以上我們對于歸納主義提出的問題之外，隨著當代科學進一步的發(fā)展，歸納主義遭遇了更多問題。首先，隨著我們科學研究尺度越來越微觀，很多知識中涉及不可觀察的事物，這類知識涉及基因、DNA、量子等等。對于不可觀察的世界的科學知識肯定無法用歸納推理來證實。歸納主義者在這里陷入一種極其尷尬的境地：要么你在相當程度上拒絕當代科學，因為當代科學包含的內容已經(jīng)遠遠超過了對可觀察現(xiàn)象的歸納概括的范圍，要么你就放棄歸納主義的信念和立場。其次是證據(jù)的不精確和定律的精確，這二者之間的矛盾。許多科學規(guī)律都是以精確的數(shù)學形式被系統(tǒng)闡述出來的，然而，構成這些定律的可觀察證據(jù)的測量都是有誤差的、不精確的。如果科學規(guī)律像歸納主義者認為的那樣，是從可觀察的事實中歸納出來的，很難理解為什么證據(jù)如此不精確，但定律卻很精確。最后，歸納主義者遇到的是老掉牙的哲學問題，也就是歸納問題。這個問題是說，我們怎么證明歸納原理呢？其實我們只有兩種方式，用邏輯或者用經(jīng)驗，用演繹邏輯證明歸納是不可能的，因為歸納不服從演繹邏輯，那我們只有一條路了，就是訴諸經(jīng)驗來證明歸納。事情就會變成以下這樣，我們已經(jīng)觀察到一個現(xiàn)象，那就是：“歸納在眾多案例中都發(fā)揮了作用，取得了令人滿意的成功?！北热缯f在這些案例中發(fā)揮了作用，在那些案例中也發(fā)揮了作用。所以我們可以說：歸納法被經(jīng)驗證明是合理的。問題來了，這個證明根本是不可能的，因為以上證明的形式是這樣：

1、歸納原理在情況 1 成功地發(fā)揮了作用。2、歸納原理在情況 2 成功地發(fā)揮了作用。結論：歸納原理總能成功地發(fā)揮作用。

我們在之前已經(jīng)討論過，這個論證本身就是歸納論證，通過使用歸納論證來證明歸納論證，這是個循環(huán)論證，完全不能令人滿意。由于歸納主義實在面臨著極大的困難，著名的科學哲學家卡爾·波普（Karl Popper）試圖提出一種不包含歸納的科學觀，也就是提出一種證偽主義或否證主義（falsificationism）來繞過有關歸納的問題，以此解決歸納問題。而歸納主義者還在鍥而不舍地進行挽救歸納主義的嘗試，他們的方案是貝葉斯主義(Bayesianism)，感興趣的朋友們可以自行先去搜索，這里不再展開，以后有機會的話我們再展開。

結論：“農(nóng)場主假說”可怕就可怕在...

回到視頻一開始提出的問題，“農(nóng)場主假說”可怕在哪里？

“農(nóng)場主假說”可怕就可怕在它不行（狗頭）?！稗r(nóng)場主假說”的可怕之處在于它太簡單、太樸素、太粗糙、太脆弱，所以經(jīng)不起反駁和推敲。對這樣脆弱的，經(jīng)不起質疑的假說或科學觀念產(chǎn)生信念，它頂多是一種盲信甚至迷信。如果一個科學家真的是因為這個假說而絕望和自殺的，哪怕TA是科學從業(yè)者，TA也一樣活在對于科學的想象之中。而當這個虛幻的想象破滅的時候，付出生命的代價是極其令人遺憾的。如果我們真的對任何事情產(chǎn)生了思考，無論是科學也好，政治也好，宗教也好，我們就應當鍥而不舍地思考到底，不是放棄思考，更不是放棄生命。