http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2014-09-21
文/李 泳
“判决实验”可追溯到实验科学的老祖培根，他最早看见了理论的“决定性事例”（instantia crucis），胡克和牛顿后来才用拉丁文的experimentum crucis来称呼相应的实验。在理论的萌芽时期，一个负实验也许能判决一个理论。假如爱丁顿的日食观测“坏了”爱因斯坦的预言，不管爱老师多么执着，他的理论可能都不会被大家接受，相对论的命运、现代物理学的历史，还真不知是什么样子呢。
可是从理论的立场看，事情却没那么简单。科学理论都不是孤单的而总是“成群的”，如波普尔说“系列理论”，拉卡托斯说单个理论无所谓“科不科”。更早的迪昂也说过，物理学家在应对实验时，不会只拿孤立的假设，而会团结“一伙”假设。若实验能干净地否定一个理论，那理论就是“孤独的”，而且多半是“特设的”（ad hoc）——特为某个“场景”编的解释，在另外的场合就穿帮了。
顺便讲一个故事：1906年，德国物理学家沃尔特·考夫曼在《物理学纪事》发表了史上第一篇讨论相对论的文章，他用测量结果反驳相对论。第二年，爱老师应主编之约在《放射性和电子学年鉴》发表了一篇50页的长文《关于相对性原理和由此得出的结论》，回答了上述批评。他指出，不论考夫曼的实验是否正确（后来发现是错的），相对论的基础是否合理，只能根据大量不同的观测结果来判断。他承认先前的电子论更符合考夫曼的实验，但那些理论都有“ad hoc”味儿，不能用更一般的理论体系来解释。
爱老师的意见很重要，不但理论讲系统，实验也要讲系统。单个实验得出单个的结论谈不上“科学”。当然，有的“单个”实验本身就是系统性的。我们看一个简单而普适的小实验：狗宝宝出生那一刻，在院子里种一株柏子树。然后，每天在同一时刻测量阿狗和小树的高度。经过N天以后，大概可以得到很好的线性关系——如此的实验和“模型”，天天都在诞生……有人说它不是理论，我也说它不是，信不信由你。就实验来说，每个实验都能“特设”不同的解释，解释越多越没有意义，多约等于无。我们的口号是，理论在更大体系下的地位和作用比它与单个实验的关系要重要得多。
当然，也有从特设解释长成理论的例子。普朗克的光量子是为了解释黑体辐射谱，泡利的中微子是为了挽回能量守恒……但这些特设都不孤单。光量子能借统计力学导出辐射谱，这就找到理论的家了。中微子的情形复杂一些，泡利甚至为它赋予了多重ad hoc——因为那时没能探测到，所以假定它的质量很小，穿透力很强……假如没有后来的理论和实验证明它成功，这里也就没它的位置了。
还是拉卡老师说得好，“科学的解释”不是单解释个别的事实，还要同时解释新的事实。新的事实哪儿来呢？预言。所以拉卡的“解释力”也叫“启发力”，特点就在于预言新的事实。很多民间科学家的宏大理论囊括一切，“解释”一切，唯独没有一个半个预言，实际上只不过是用一套自编自导的语言和情节来重新陈述常识而已。可怜的是，编导自己进入了角色，以为真发现了破天荒的理论。
理论的系统与任何系统一样，有着自发的“生命力”。因为这个，现代科学理论才有很多东西是从理论“自然生长”或“变异”来的，而不是直接从经验来的。它们超越了传统的实验，不需要靠实验来判决。康德说，数学构造方法使我们成了“自然的主人”，主人当然能为自己做主。如果将数学和思想实验也作为实验，那么也可以说实验是理论的判决者。当然，实验也有同样的“生命力”。哈金在《表示与干预》中就说，实验自有其生命，而且独立于把它理论化的东西。
这样看来，“判决实验”的判决，是理论与实验相互“博弈”和“生长”的过程。“可证伪性”体现了科学理论应有的“宽容”和“包容”的品德。一个好的理论当然应该怀有自行下课的雅量；它也许不服个别实验的判决，但甘愿让位给一个更好的理论。
[中科网-科技日报]