學習的方法 · 實用性假設

一旦收集了必要的數據，就到了實現它們價值的時刻，我們要運用最普遍的科學原理找出它們之間的聯繫。當遇到一種不尋常的現象時，頭腦的最初反應便是形成一種假設，以便解釋該種現象，將它歸入已知的定律之下。然後，通過一次實驗性的測試來最終判斷假設的正確性。 反觀那些有用的假設的本質，你可能會注意到它們通常都是一種幸運的概括或者大膽的歸納，允許人們暫時認為新近發現的數據是某個普遍規律的例證之一，或者是某個已知原因引起的未知結果。例如，進化（在生物科學中是極其有用的概念）只是對所有生物的遺傳規律進行的一種概括，這種現象在每個物種的生命發展史上都有確定的表現。當拉瓦錫提出有關體溫的理論時，他其實已經簡單概括了那時還屬於未知的、基於二氧化碳產生熱量等有關原理的動物的呼吸作用。 構想假設的時候，我們應該記住如下常識。（1）假設是必要的，沒有假設無法解釋現象。（2）多種假設出現後，人們可能將其互相比較與對照，或者至少進行核實。實際上，無法通過觀察和實驗證實的假設會留下尚未闡明的問題。這種假設則只不過是一種沒有意義的、連在一起的綜合，它們不能解釋數據。（3）應該用化學或者物理學術語描述假設，使它們簡明易懂。如果可能的話，它們應該表現為一種純機理的闡釋，就像開爾文勳爵（Lord Kelvin）認為的那樣——模糊難懂的或者過於抽象的假設有淪為空洞的文字描述的危險。（4）假設用定性的方式解釋一定數量的問題，迴避難以理解的性質和高度抽象的思考。（5）如果可能，假設應該也會引起新的研究和爭論。如果它們並不解決問題，那麼至少將我們引向了正確的方向，激發了新的更準確的概念的產生（魏斯曼提出的「實用性假設」）。即使某個假設是錯誤的，它也可能有用，前提是它以新的觀察為基礎，提出了某項原創的科學思維方式。無論如何，某種解釋如果被證明是錯的，也總有其優點，即通過排除法，它縮小了想像的範圍，剔除了無法成立的解決方案以及錯誤的資料。勒·布隆（Le Blon）有充分的理由這樣說：「拒絕將假設作為嚮導，就是承認偶然機會占據主導地位，被偶然牽著鼻子走。」 許多著名的學者，特別是傑出的物理學家廷德耳（Tyndall），曾經有力地詳述了假設在科學中的重要性，以及想像在形成有益和有用的理論過程中起到的作用。我同意他的看法。如果說假設是一件被濫用的武器，那麼它也會是一種邏輯的工具。除了觀察這種活動，它的本質是被動的，可以無須假設就能實現。無論好壞，推測（或者無論什麼樣的企圖進行解釋的行動）應該永遠作為我們的嚮導，沒有人無須推測就可以進行研究。 即使所謂的偶然發現，也是得益於將某些沒有被經驗認可的思想作為指導，得益於某種樂於引領我們到達未知之地的想法之力。這種情況，如同某個人在大街上的人群中發現了熟悉的朋友——恰巧在我們想念他的那一時刻。在某個假設的情況下，我們可以在數據中找出某些自己並沒有在找的東西，這總比一無所獲強多了——這種情況常發生在消極的自然觀察者身上。佩斯（Peisse）曾經說：「眼睛只能看到心中要找的東西，它完全依靠思維勾畫出的形象進行尋找。」 不用提醒，讀者也應知道，所有偉大的研究者都是多產的假設創造者。人們深信，假設是理性在黑暗的未知世界中最早發出的聲音，研究者將聲波探測器放到那神秘的深淵旁邊，就可以測到遙遠的回聲。簡言之，假設就是連接熟悉海岸與神秘大陸的橋樑，敢於冒險的人才能通過。 假設一直被人廣為運用。然而，必須承認，沒有這種廣泛運用，我們掌握的可靠數據就會十分有限，其數量只能緩慢增長。假設與客觀數據仿佛被一種病原學上的因果關係緊緊綁在一起。除了作為概念和解釋問題等益處，理論也是一種有價值的工具，「科學家不應忘記，」赫胥黎（Huxley）說，「假設只是工具，並非目標。」只觀察不思考，其危險性等同於只思考卻不觀察。假設是我們最有價值的思維工具，就像所有的工具那樣，它也有可能出現缺口或者生鏽，需要不斷地修補或者更換。不過，雖然有這些缺點，但是沒了這種工具，你不會在「現實世界」這塊材料上雕刻出任何形狀。 我們很難總結提出假設的原則是什麼。不具備一定的直覺，對偶然出現的聯繫不敏感的人——這種直覺就像占卜一樣，能覺察到事實和現象背後存在的概念——無論他的觀察工作做得好與壞，應該都不會提出合理的方案。但是，我們有必要列出一些普遍的看法或者標準，作為在研究生物學時進行假設的原則。以下的幾點可能在如何形成假設方面為你提供幫助。 1.「自然使用相似的方法達到同樣的目的。」這個原則少有例外，我們可以據此將某個不理解的現象與一個已經理解的現象進行比較。例如，當人們在北螈幼蟲大細胞和蠑螈身上發現有絲分裂時，就有理由期待在普通狀態或者病理學條件下，從人類和高等脊椎動物的細胞分裂中發現類似的現象。當然，這種推測需要進一步的證實。我來舉另一個例子，庫內（Kuhne）、克勞澤、朗維埃（Ranvier）等人證實，脊椎動物的運動神經和感覺神經纖維的終端自由呈現膨大的分支狀。根據正在討論的原則，我們有理由懷疑，可能會在脊椎動物的神經中樞甚至非脊椎動物的神經中樞發現相同的情況。這種理性的懷疑後來在脊椎動物身上證實了，而且克利克、倫霍謝克（Lenhossék）、范格胡克滕（Van Gehuchten）等人也證實了同樣的問題，雷齊烏斯（Retzius）和倫霍謝克則在非脊椎動物身上證實了這種懷疑。無須提供更多的例子。 2.從其最簡單的形式觀察某個問題。 因為個體發生學和系統發生學提出了兩套範圍從簡單到複雜的幾乎完全對應的發展形勢，所以除了從它的個體發展中或在物種進化的過程中的最簡單的形式開始入手，沒有更好的方法對某個複雜的、幾乎是難解的高等脊椎動物器官進行研究。判定某一事物意義的一個很好的方法就是看看它是怎樣發展到目前這種狀態的。通過標出某研究對象在進化鏈條上的位置，我們就有機會順其自然地確定它的解剖學和生理學性質。 3.自然界的每一種安排，無論看上去多麼變幻莫測，都有其特定的功能。 儘管當時提出它的目的是對殘留器官做出解釋，這一目的論的原則適用於所有動植物結構中的偶發事件或怪異安排。在說明這一問題的過程中，我們並不會像林奈（Linneaus）、居維葉和阿加西（Agassiz）那樣假設每種器官都是一種造物主的直接化身，而只是簡單地指出，無論其目的為何，自然留存下來的每一種器官（即通過長期遺傳保留下來的器官）幾乎總是在物種的個體中擔任有用的角色，偶然環境變化或其他條件帶來的一些多餘的器官安排最終會消失。根據這一原則，我們可以設想，所有器官或其組織都具備一項主要功能（在整個物種中有突出持久的表現）和一項表現得不那麼突出的次要功能（至少就個體生命而言）。當試圖解釋循環系統、消化系統、運動系統和其他系統的功能動因時，生理學者們時常使用或濫用這個假設。從物理學和化學角度提出這些動因相對容易。按照塔特馬迪（Tetamendi）的說法，這是由「我們個體知識的現狀」決定的。 剛才提出的這些實用性原則當然也有例外，不過非常少見，即使出現，也可以簡單地用器官對新情況的不完全適應（器官因不用而退化等）進行解釋。梅奇尼科夫（Metchnikoff）在其《人類本質研究》（Studies on Human Nature）中精彩地描述了這種生物的不適應現象，與其他動物相比，它在人類身上表現得更加普遍，他的結論是根據拉馬克（Lamarck）關於器官的使用與廢棄的原則得出的。 眾所周知，提出假設的目的總是解釋觀察到的結果。我們暫且不討論科學解釋這種難題（會將這本小書捲入不適當的爭論），而只是簡單地指出，在解釋自然現象時，可以按照下面兩種同樣有效的方式展開思維。（1）用早已存在的定律或原理解釋新的觀察結果[梅爾森（Meyerson）謂之合理性解釋]；（2）或用描述純機理的邏輯術語來解釋，如建立動力學模型等。這是對其合理性或與普遍規律之間關係的一種補充。麥克斯韋（Maxwell）和其他現代物理學家兼哲學家認為第二種解釋方式代表了更高層次的科學理解，需要應用那些更高層面的普遍理論而不是實驗性定律。 不得不承認，我們的思維總會自大地希望用機械論的術語描述那些未解的理論。無論什麼原因造成的這種想法，它都引來了某種風險，使得機械性的解釋淪為純粹的想像力的玩物，完全缺乏現實基礎。我們也無法找出這種想法的心理學原因。按照柏格森的說法，也許是由於我們的各種觀念是在一系列不連貫的感覺的基礎上形成的，想像力只能根據某些與感知到的數據本身相類似的東西塑造事物的終極形象，這包括各個不連續部分的運動、構造中的紊亂以及實體系統的動態變化等。 基於「機理簡化」理論做出的假設性的解釋在物理學、化學和天文學中十分普遍，研究者應該從中受到啟發。它們給你的思想留出空間和可塑性，允許你繼續發展這些假設。但是，在解剖學、生物學和病理學中，我們通常對「合理假設」更為滿意。它們雖然不能馬上滿足理解的需要，但有助於採取行動和預測。