習慣重於方法 · 科學研究的方法
養成了(一)不懶惰,(二)不苟且,(三)肯虛心的習慣,無論做什麼學問,自能磨鍊出精細正確的方法來應用,自能創造出精細正確的器械來幫助他。
第一講科學方法引論
一、向來「科學概論」一科太偏重一家之言,成為一種科學的哲學,實際上多不是普通人所能了解。此次設「科學概論」,重在請專家講解每一種科學的歷史的演變與方法的要點,使學人明了各種科學的方法和意義。
二、科學方法只是每一種科學治理其材料、解決其問題的方法。科學門類繁多,然而有一個共同的精神,一種共同的性質,此共同之點即是他們的方法都是[經]得起最嚴格的審查評判的。一種科學所以能成為科學(有條理系統的學問),都是因為他的方法的謹嚴。方法的細則雖因材料不同而有變通,然而千變萬化終不能改變其根本立場。科學方法只是能使理智滿意的推論方法。理智所以能滿意,無他玄妙,只是步步站在證據之上。
三、推論(inference)有三種:
1.從個體推知個體(比例的推論,analogy);
2.從個體推知通則(歸納的推論,induction);
3.從原則推知個體(演繹的推論,deduction)。
四、在科學的推理上,這三種推論都用得著,很少時候只用一種推論方法。平常總是三種推論並用,時而比例,時而歸納,時而演繹。往往是忽而演繹,忽而歸納,忽而又演繹。但是一種科學必須有可以從原理推知個體事物的可能,方才成為系統的知識。故三種推論之中,演繹法的應用最廣。然演繹的原理必須從歸納得來。
五、推論只是亞里土多德說的「從我們所比較熟知的下手」;只是從已知推知未知。朱熹說,「故凡天下之物,莫不因其已知之理而益窮之,以求至乎其極」,也是這個道理。推論之得失全靠方法之是否精密。
六、科學方法的要點,只是「大膽的假設,小心的求證」。科學方法只是「假設」(hypothesis)與「證實」(verification)的符合。古來論方法的哲學家,如亞里士多德(aristotle)則太偏重演繹;如培根(bacon)與彌兒(mill)a則太偏重歸納。只有耶芳士(levons)與杜威(dewey)說的比較最平允。耶芳士說:所謂歸納,只是倒過來的演繹。一切歸納所得的通則,都只是一種假設,其能成立與否,全看他是否能用作演繹的基礎,如演繹出來,都無例外,則是「證實了」那個假設的原理。《墨子·小取篇》說:「推也者,以其所不取之同於其所取者予之也。」如說「凡人皆有死」。我們所見的人,不過古往今來無量數的人類的一絕小部分;然而我們敢說「凡人皆有死」,只是把那未見未知的人都假定為和那已見已知的人是相「同」的。此種大膽的歸納,全靠後來的證實。證實則是演繹,其方式如下:
凡人皆有死。(大前提)
過去的孔子、孟子是人,未來的張三、李四是人。(小前提)
故孔子、孟子與張三、李四皆有死。(結論)
凡科學上的偉大原理,如「萬有引力」說,如「質力不滅」說,都是這樣的:其初為從一些個體事物歸納出來的大膽假設;直到沒有例外可以摧破此種原理時,假設得著證實,歸納的原理而可以用作演繹的前提,方可以說是科學的定理了。
七、杜威說科學方法可分五步:
1.問題的發生;
2.疑難的認定;
3.假設幾個可能的解答;
4.決定一個最滿意的解答;
5.證實這個解答確是最滿意的。
試舉例說明之。解白勒(kepler)a證明火星軌道為橢圓的,其思想歷程如下:
1.古代天文學把行星軌道都認作正圓的,而火星的運行最不規則,古說不夠說明火星的運行了。(問題)
2.解白勒之師第谷(tycho)a積下了幾十年實際測候的記錄,[顯]出火星軌道有幾種特點,皆非舊說所能說明。(認清疑難之點)
3.解白勒試驗了種種可能的解答。(假設)
4.最後他依據「圓錐曲線法」(conic sections)認定火星運行的特點最合於橢圓的原理,所以他決定火星軌道是橢圓的,繞著太陽行,太陽在橢圓的一個中心。
5.依此原則,一切困難都解決了,故這個假設完全證實了。(證實)
在這個推理里,歸納與演繹是錯雜用的。第四步分明是從個體事實推到一個原則,然而實際上也可以說是從向來久已知道的圓錐曲線幾何原理上演繹出來的。第五步的證實,分明是演繹,然而每一種演繹都得用實際測驗的結果。這樣的演繹與歸納錯雜互用,互相證實,乃是科學方法的特色。
八、「能力不減」說的歷史也可以做例。
1.邁耶(mayer)b在爪哇行醫時,注意到那地方的病人的靜脈血特別鮮紅。(問題的發現與認定)
2.他研究的結果,提出一個假設:是否熱帶的人容易維持體溫,需要身體中的氧化作用不多,所以血色特別鮮紅?(假設的解答)
3.他進一步研究動物的體溫,又進一步研究機械力所發生的熱力,更進一步研究各種「能力」,結果他得著一個大原則:在宇宙之中,無論在有機或無機物體裡,能力可以變化,但不可毀滅。
這第三步里,包含種種歸納與演繹。步步是歸納,但歸納所得的通則都可以幫助解答個別的問題。個別的問題都消納在大原則之中,得著滿意的解答,故假定的原則也得著證實了。
九、歷史語言的科學,必須用同樣的思想方法。試舉一二個簡單的例子。
例一《詩經》「終風且暴」,舊說「終風」,「終日風也」。高郵王氏父子a比較「終婁且貧」、「終溫且惠」等句子,說為「既風且暴」。
例二《尚書·洪範》「無偏無頗,遵王之義」。唐明王疑「頗」字不協韻,下救改為「陂」字。
顧亭林說古音「義」字讀為「我」,故與「頗」協韻。
〔證〕1.《易·象傳》:「鼎耳革,失其義也。覆公,信如何也。」
2.《禮記·表記》:「道者左也」與「道者義也」為韻。
凡假設的通則,必須能解答同類的個體字實。能解答即是證實;證實則是看此通則有無例外,有例外,即不成通則了。假設不妨大膽,但必須細心尋求證據來試驗假設是否能成立。凡不曾證實的假設都只是待證的,不能認作定理。
〔參考書舉略〕
1.lectures on the method of science, ed。by t。b。strong
(《關於科學方法的演講錄》,t·b·斯特朗著)
2.poincare:foundations of science。(波因凱:《科學的基礎》)3.sedgwick and tyler:a short history of science
(塞奇維克與泰勒:《科學簡史》)
4.《清代學者的治學方法》。(《胡適文集》一集)
5.《治學的方法與材料》。(《胡適文集》三集)
第十四講結論
綜合起來看各種科學的歷史,可以得幾個概括的結論。
一、每一種科學的發達,全靠方法的進步。凡科學史上的劃時代的進步,都是方法上的大進步。
例一解剖學:希臘人解剖動物,為一進步。但他們的解剖學只是動物的肢體臟腑,而不是人體學。到十六世紀,衛薩里(vesalius)解剖死人,精研人骨,始有人體解剖學。到十七世紀,顯微鏡發明了,於是人目所不能見的微細組織皆能呈現,始有顯微鏡的解剖學,始有組織學(histology)等起來。
例二生理學:古代生理學到高倫(calen)而[集]大成,理論似甚圓滿,其實無實驗的根據。到十七世紀哈維(harvey)a出來,用實驗的方法,觀察各種動物,用數量的方法(quantitative),證明血液循環的道理,始建立新的生理學。到十八世紀拉瓦節(lavoisier)諸人從化學方面發現了養[氧]氣,又證明物質不滅的原理,於是人身呼吸的道理得著了實驗的說明,從此生理學更進步了。
例三醫學與微菌學:醫學到十九世紀而有一日千里的進步,大原因由於微菌學在此時期有空前的進步。傳染病的原因與媒介,向來未能認定;人只知必有一種「病素」(contagium),而不知是一種極微細的生物。到十九世紀,柏司德(pasteur)b與柯赫(koch)c等人始建立科學的微菌學(bacteriology)。柏司德證明微菌決不會自然發生,皆由媒介物流傳,於是內科始有預防傳染病的門徑,外科手術始有消毒的預防。他又引申種牛痘的方法,發明用減輕毒性的病菌來製造血清,以治療傳染病,於是有血清學(serology)。人稱十九世紀下半[葉]為「微菌學時代」(the bacteriologi-calage)。
二、方法的進步又往往與器械的進步有密切的關係。
例一望遠鏡的進步與天文學方法的進步。
例二顯微鏡的進步與生物、生理、微菌學等的進步。
例三顯微鏡學的進步又得著其他種種附屬器械(如切片、染色、照相等等工具)的絕大幫助。
三、科學的進步是逐漸繼長增高的,所以須靠有持續性的學術機關,保存已知的知識、方法、技術、工具,始能有繼續的改良與進步。西洋學術的保存與持續,都因有持續性的學府;近千年中的大學尤為重要。東方學術的貧乏,其一個重要原因為此項持續機關的不存在,只賴書籍的流傳。書籍所能傳授者,充其量不過[是]紙上的學問而已。
四、縱觀科學發達史,可知東方與西方之學術發展途徑,在很古的時代已分道揚鑣了。自然科學雖到近三百年中始有長腳[足]的發展,但在希臘、羅馬時代,已有自然科學的基礎(例如,aristotle[亞里士多德]解剖過50種動物)。而東方古文化實在太不注重自然界實物的研究,雖有自然哲學而沒有自然科學的風氣。故其雖有「格物窮理」的理想,終不能產生物理的科學,只能產生一點比較精密的紙上考證學而已。可見研究的對象(材料)又可規定學術的途徑與成就。
五、最後一個結論是:科學方法並無巧妙,只不過是已養成治學的良好習慣的人的方法而已。養成了(一)不懶惰,(二)不苟且,(三)肯虛心的習慣,無論做什麼學問,自能磨鍊出精細正確的方法來應用,自能創造出精細正確的器械來幫助他。衛薩里(vesalius)學認人骨,從破墳里、從劊子手的手裡尋得人骨,日夜研究;後來他用布把他的眼睛捆住,也可以摸認各種大小骨節不誤。清朝嘉慶、道光時,王清任費了四十二年工夫,訪驗死人的臟腑,始著《醫林改錯》一書,指斥古代論臟腑的錯謬。這都是不苟且、不躲懶的習慣。有了這種習慣,方法已在其中了。故科學方法只是不苟且、不躲懶、肯虛心的人做學問的習慣。