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理論的層次

愛因斯坦曾經以這種方式開玩笑地描繪理論和實踐的區別:除了理論的發佈者,沒有人會相信它的可靠性;反之,除了進行實驗的物理學家,沒有人會質疑實驗的可靠性。[1]如愛因斯坦的眾多妙語一樣,這句話中蘊藏的深刻見解,正是他對自己所做工作總結而成的。

當愛因斯坦提到理論時,他可能已經想到了他自己關於相對論、宇宙學,以及原子物理的自由思辨思想,這些使他的成就遠遠超出了可用數據所展示的範疇。如果他的理論陷入困境,通常是由於理論的初始假設或者近似假設未能成形,而並非是理論的執行失敗。因此,當愛因斯坦與大多數人對於量子力學的完整性的觀點鬥爭時,他不是在挑戰此理論的預測,而是在挑戰其中潛在的假設。同樣地,將他與眾人區分開來的是在關於物理學目的的問題上,他對於一種統一電力和重力的幾何理論的支持,而並非特殊模型的細節。更廣泛地說,對於明確說明指導原則合理推斷的條例,在保持條例一致性的同時,理論家經常在指導原則的選擇上存在分歧。有創造力的理論家經常會孤獨地主張他們自身的觀點。

而實驗者們的處境則是不同的。如我們所見,即使特定的實驗目的不在爭議範圍之內,關於實驗的爭論依然會很激烈。愛因斯坦也許一直在考慮一種積極影響,能夠符合他1915年提出的旋磁效應,伴隨著的是他以及德哈斯對於他們自己所給出答案的懷疑。只有他們兩個知道測量的難度有多大,想要在電磁軸上排列鐵棒是多麼的困難,以及試圖阻斷地球磁場的結果是多麼的令人沮喪。從概念上講,實驗是孩子的遊戲——在遊戲進行的技巧細節中存在極難克服的阻礙。

實驗與理論之間的這種不對稱性通常是不明顯的,因為實驗者持有這樣一種言論:實驗的結果是不受研究者的判斷、經驗或者技能所支配的,以此來表達他們的公開主張。讀一篇文章,可以憑借邏輯蘊涵的不可抗拒性來推斷出實驗設置所能產生的結果。但是,在實驗文件的自信背後,潛藏大量的成果需要依賴一種細微的判斷,而眾所周知,這種細微的判斷不適合於假設和推論。實驗只能夠被人為地簡化為一項草案,並且實驗裝置數目的大量增長也僅僅提高了執行實驗的難度。只有實驗者知道設備配置及材料的真正優點和缺點,以及瞭解實驗的合作者,熟悉對實驗的解讀及判斷。

通過對實驗者社會群體的描述以及對他們所具備的相關技術、秉承的信仰以及採用的演示模型作為一種獨特文化的描述,我想要強調的是實驗並非完全脫離理論。很明顯,實驗結果的確立需要理論。除了那些最頑固的實證主義者,沒有人會否認這點。但是,「實驗無法擺脫理論」或者「實驗與理論是共生的」這些老生常談是無用的。對格式塔心理學的模糊暗示可能已經成為一種與教條的實證主義者對抗的有效手段,但實驗者真正擔心的不是世界觀的整體性轉變。在實驗室中,科學家要找到合適的地方性方法來消除或至少量化背景噪聲,以此來瞭解信號是在何處消失以及改正系統的錯誤。格式塔轉換的理論過於簡單,無法描述在20世紀初實驗物理日復一日的實踐。因此,用鴨兔圖來描述高能物理實驗及其複雜的數據分析並不恰當。要爭論的不應該是是否要採納某個理論,而是在實驗的過程中該理論在哪裡發揮作用以及實驗者應如何將理論作為他們技藝的一部分來使用。

在回答任一問題之前,需要作出相應的澄清以避免存在一整套被稱之為「理論」的行之有效的信仰體系這樣的誤解出現。特別是當哲學家們斷言觀察數據為「負載理論」時,他們傾向於將所有的思想一概而論,從對電子電路圖的老生常談到關於全部理論普遍對稱性的形而上學的假設。

細分某個理論的思想或者某個理論預設的一種方式是去分析以「理論」為名義所開展的活動。伊恩·哈金與埃弗裡特(C.W.F.Everitt)有效地將推測的過程(如在力的統一中)從計算的過程(如在帶電體上電場的影響)與模型建立的過程中(如在為某種效應假定特定機制)剝離開來。[2]它們的分類改進了傳統的理論運用方式,涵蓋了從關於解釋某種效應的特定機制的具體假設到根深蒂固的關於因果或統一的形而上學信仰。

在保留理論標準區分精髓的同時,我希望以略微不同地方式拆分這些標準,是由於以下三點原因:第一,術語「推測」可能會帶來不恰當的含義,激起讀者完全脫離經驗的假設(並非哈金與埃弗裡特所預期的)思想;第二,我想要選擇一套理論標準的公式,能夠更清晰地使經常互相交織的實驗實踐標準及預設標準相對應;第三,依照三個約束標準,對於理論標準的不同分析會使得該理論更容易接受歷史分析。


註釋

[1] 愛因斯坦1922年的評論,參見Dr.Herman F.Mark in an interview with A.Rabinovich in「Questions of Relativily,」Jerusalem Post,22 March 1979,7.

[2] Everitt and Hacking,「Which Comes First?」unpublished manuscript;also Hacking,Intervening(1983).210ff.其中,哈金抨擊了關於實驗結果「污染」理論的概念。