本文发表在《大众科学》的前博客网络中,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
似乎有些人对我的上一篇文章不满意,在那篇文章中,我提出论点,认为与物理学相比,证伪作为一种哲学在化学中不太相关,尤其是在化学家制造分子时。我认为这个问题足够有趣,值得多花一些篇幅来讨论。我对证伪的相对不重视主要来自罗尔德·霍夫曼,他既是化学哲学家(和诗人),也是一位获得诺贝尔奖的职业化学家。他有一篇精彩的文章,题为“如果化学家建立科学哲学,它会是什么样子”?在他的文集中(我为《自然化学》这里评论过)。
霍夫曼对化学和科学哲学的基本看法深入到化学与其他科学的区别的核心。化学的实践包括两个主要活动——分析和合成。分析部分,即将一种物质分解成其组成原子,并推断它们的键合、电荷和空间排列,类似于物理学的还原论精神,即通过分解来理解物质。化学的合成部分具有高度的创造性,包括从简单的对应物构建复杂的分子。它不仅使化学在概念上成为科学中独一无二的,而且还在创造我们周围的物质世界方面为该科学的巨大效用做出了贡献。它既是一门艺术,也是一门科学,它使化学作为一种实际的追求非常接近建筑学。
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卡尔·波普尔写了一本著名的书,名为《猜想与反驳》,其中除其他外,他阐述了他关于证伪的中心哲学。一个相关的哲学是科学方法的假设-演绎方法,其中一个提出假设并检验它们。这是霍夫曼在分析了一篇关于可以封装氢分子的富勒烯分子的合成的论文后,对这种思考科学的方式的看法。我稍微改述了他的话,使其更具普遍性
“在关于合成的优秀论文中,正在检验(或证伪)哪些理论?真的,没有,只是说可以构建这样的分子。其中的理论构建与以下陈述一样具有信息性,即阿奇·阿蒙斯的诗歌检验了英语可以用来构建对世界和我们思想互动方式的新颖和有见地的见解。这首小诗的力量,合成化学家在创造分子时所做的巧妙的分子手术,只是围绕着任何分析理论测试。”
这种合成新物质的创造性行为如何准确地进行假设和检验?上一篇文章中的一些评论者指出,即使是合成也用某些键合理论(例如分子轨道理论)来支持。当然,任何分子的合成总是存在一些隐含的假设、一些背景知识;事实上,如果电子没有以这样的方式流动,如果键没有以这样的方式形成,那么分子的构建就会失败,因此,当然,每当你制造任何分子时,你都在检验关于化学键的基本假设和理论。但是,为什么不进一步说,每当你进行化学、物理或生物学中的任何实验时,你都在检验原子假设呢?或者,如果你想进一步深入到哲学领域,你甚至可以说你正在检验科学背后的基本假设,即自然规律决定物质实体的行为。
显然,这种“证伪”的定义是如此普遍和包罗万象,以至于大大削弱了该概念的效用;下次尝试问问合成化学家,他的合成的主要目的是否是检验或证伪分子轨道理论。借鉴化学和建筑之间的类比,这就像说每次建筑师为建筑物设计新形状时,她都在假设和检验万有引力定律。好吧,是的,也不是。
事实上,这场辩论再次让我想起了物理学家经常在关于化学、经济学或心理学等“高阶”学科的辩论中表现出的对还原论的偏爱。他们会说,分子、人和社会是由原子组成的,这意味着“原子解释人”。我认为大多数物理学家自己都会同意这种牵强的解释是徒劳的。事实是,一个概念只有当它与它所声称要解释的现象有直接的、非平凡的关系时才有用。哲学中的理论,就像物理学中的还原论理论一样,在某些层面上比在其他层面上更相关。
合成是一种创造性活动,虽然每一次合成都隐含地、琐碎地试图证伪一些根深蒂固的基本规律,但作为整体的合成的科学和艺术并没有明确地、非琐碎地试图证伪任何特定的理论。这并不意味着证伪不存在或不真实,这只是意味着它相当不相关。