人們對於科學的一般印象，是科學家在實驗室裡進行各種研究然後提出各種理論，在很多人的印象中，科學是離不開實驗的——科學家透過實驗獲得資料，然後對理論假說進行檢驗，而能夠透過多次實驗檢驗的理論，才算是“合格的”科學理論。能夠用實驗進行檢驗是“合格的”科學理論的必要條件的看法，導致那些無法用實驗進行檢驗、關於歷史過程的科學理論容易受到質疑。實際上，科學理論的檢驗方法是由理論表述的物件所決定。不同科學學科的研究物件有很大的區別，每一類物件都有特定的性質和與之相適應的理論檢驗方法。
根據科學理論表述物件的不同，可以將理論分為三類。一類是表述普遍規律的理論。普遍規律的特點是，在“其他條件相同”的情況下，相同的原因總是會引起相同的結果。比如，在滿足標準大氣壓（“其他條件相同”）的情況下，水的沸點是100℃，我們可以反覆檢驗這個規律。第二類是表述過去發生的歷史事件的理論。比如，物種起源、大堡礁形成等。歷史事件一般是不可重複的。第三類是表述特定機制的理論。比如，血液迴圈機制、自然選擇機制等。機制的特點是當構成機制的所有條件都得到滿足時，機制會自動起作用。這三類理論表述的物件，在性質上有明顯的不同，其理論在檢驗方法上也有明顯的區別。
在“其他條件相同”的情況下，普遍規律的作用使得相同的原因總是會引起相同的結果。普遍規律的這一性質，是科學家能以實驗方法對理論進行檢驗的基礎，只要保證每次實驗的條件滿足“其他條件相同”，每次實驗的結果就會相同。如果時間、地點因素不在“其他條件”之列，那無論實驗在什麼時間、什麼地點進行，都不會影響實驗結果。利用普遍規律的這一性質，科學家可以在實驗之前對實驗結果進行預測，然後透過比較預測和實驗結果是否一致來對理論進行檢驗。如果預測和實驗結果一致，並透過一些必要的後續流程後，往往可以認為理論通過了本次實驗的檢驗，即實驗結果為理論提供了支援。而如果預測和實驗結果不一致，則有可能是因為實驗條件沒有達到“其他條件相同”的要求導致結果出現偏差，科學家需要進一步排除可能干擾實驗結果的因素，然後重新進行實驗；也有可能是理論假說本身是錯誤的，理論被實驗證偽，或整個理論中的一部分輔助假說是錯誤的，需要對輔助假說進行調整並作出新的預測，然後重複以上檢驗程式。
歷史性理論假說是關於一些現象發生的歷史原因的假說。比如，關於恐龍滅絕的小行星撞擊假說認為，白堊紀晚期的小行星撞擊地球事件是導致恐龍滅絕的原因。顯然，這樣的歷史事件無法在自然條件下重複發生，科學家也難以在實驗室條件下重複這一事件，這就導致歷史性理論無法像普遍規律理論一樣用實驗的方法進行檢驗。此外，科學家一般也無法根據歷史性理論對自然條件下可能發現的證據進行準確預測。原因在於，歷史事件和能夠保留至今的證據之間相隔的時間太久，其間有大量的因素可能影響證據的儲存。並且，由於該過程發生在過去，科學家也不可能回到過去對影響因素進行干預和控制。這相當於，在做實驗之前無法對可能影響實驗結果的因素進行控制，那麼也就難以對實驗結果作出準確預測。因此，對於歷史性理論的檢驗而言，預測往往只能起到啟發性和輔助性的作用。比如，科學家可以根據小行星撞擊假說，預測可能會發現撞擊坑，該預測指出了一個研究方向，但無法限定發現撞擊坑的時間、地點、具體性質。並且，即使一直沒有發現撞擊坑也無法證偽假說，因為撞擊坑可能受地質變化的影響，早就消失在歷史長河中。既然歷史性理論無法用“先預測再實驗”的方法進行檢驗，那麼是否還有其他可行的檢驗方法？雖然歷史事件留下的某個證據可能消失，但在理論上每一個歷史事件都會留下大量證據，並且保留下來的證據都會指向同一個原因，即該歷史事件。歷史事件所具有的這一性質，使科學家可以透過探索多個證據是否指向同一個歷史事件，來對歷史性理論進行檢驗。比如，假設和小行星撞擊假說競爭的另一個假說認為是某種病毒的大流行導致恐龍滅絕，並且兩個假說都得到了一些證據的支援。後來，科學家偶然發現了“K-T地層中銥元素含量異常”這個新證據，新證據和已有的部分證據都指向小行星撞擊事件是證據的“共同原因”，並和病毒大流行事件相沖突，那麼小行星撞擊假說就經受住了一次檢驗，而病毒大流行假說則沒有透過這次檢驗。如果有越來越多的新證據都指向小行星撞擊事件為它們的“共同原因”，那麼小行星撞擊假說就會被科學家接受，競爭假說則會被淘汰。基於“共同原因”原理對歷史性理論進行檢驗和基於實驗對普遍規律理論進行檢驗，在檢驗結果上並沒有差別，二者的差別主要體現在檢驗方法和檢驗過程中。由於歷史性理論缺乏準確預測的能力，所以其證據往往只能來自被動的頗具偶然性的發現，而檢驗普遍規律假說的證據則可以主動在實驗中創造出來，這使得歷史性理論的檢驗過程往往比較漫長和困難，甚至有不少假說可能永遠無法得到檢驗。
關於機制的理論假說的檢驗，同前兩類理論的檢驗有很大區別。前兩類理論的檢驗都是以理論表述的物件為原因，透過比較證據是否和理論推出的結果相一致對理論進行檢驗。而對機制性理論的檢驗而言，最主要的步驟不是比較實際情況是否和理論推出的結果相一致，而是要檢查構成機制的每一個“構件”是否存在。若每一個構件都存在，則理論的邏輯結構就能保證機制會發揮作用。以達爾文的自然選擇理論為例，自然選擇理論表述的是一種影響生物進化的機制，該機制包含四個主要構件：生物個體之間存在激烈的生存競爭；微小的性狀差異會影響個體的適應性；適應性高的個體留下後代的機率更高；性狀差異可以遺傳。四個構件之間構成了一個邏輯閉環，也就是說，只要每一個構件都存在，該機制就可以順利執行，即自然選擇就會影響生物進化。因此，科學家對自然選擇理論的檢驗，就成了對每一個構件的存在性的檢驗。這個檢驗過程持續了80年左右，到20世紀三四十年代，科學家們終於湊齊了每一個構件。比如，多個基因決定一個性狀現象的發現，證明構件四存在——微小性狀變異可以遺傳。當時的科學家不僅發現了每一個構件都是存在的，並且都是廣泛存在的，因此以自然選擇為主要機制的進化理論得到了科學家的普遍承認。機制不同於歷史事件的地方在於，在構件存在的情況下，機制會持續產生作用，如自然選擇過程就不是單一的歷史事件；機制不同於普遍規律的地方在於，機制本身沒有普遍性的要求，其普遍性由構件的廣泛性決定，若有一個構件非常稀少，機制產生作用的機會也就會非常稀少。
綜上所述，不同科學理論表述的物件不同，而其物件的性質決定了科學家檢驗理論的方法。科學理論需要能夠進行檢驗，但是檢驗的方法卻不是唯一的。認為只有實驗檢驗才是唯一“合格”的檢驗方法的觀點，忽略了科學研究物件的豐富性，也忽略了科學研究過程的複雜性，是較為片面和不符合實際的。
（本文系中央高校基本科研業務費資助·華僑大學哲學社會科學青年學者成長工程專案“現代科技創新的社會建構研究”（20SKGC-QT03）階段性成果）
（作者單位：華僑大學馬克思主義學院）
來源：中國社會科學網-中國社會科學報 作者：翁永坤
