对于不是专门从事科学领域研究和工作的人,”科学“和“科学定律“的认识基本来自于教科书,科学论文,科学书籍或者媒体报道的各种科学发现。鲜少我们会用科学严谨的态度去考察或者思考这些定律是否都合理。就好像”进化论“至今已经有超过160年历史了,在过去的160年里,越来越多的不同科学领域的发现和证据都不支持进化论,但生物进化理论仍然被奉为”科学定律“。其实科学方法也是有限的,对于接受”科学定律“,我们确实应该三思,我们从来不是不去思辨就全盘接受的人,只是对于“科学”我们常常会这样做,这值得我们反思。在这一篇文章中,我们先认识科学定律是怎么通过科学方法而产生的。
科学定律怎么来? 真正的科学必须遵循一套被称为“科学方法”的系统。这套系统提供一个框架,科学家用这个框架来分析数据、解释现象和回答问题。科学方法从观察开始。科学家通过观察来收集数据。收集的数据一旦足够,科学家就会提出假设(hypothesis)试图解释某个方面的数据,或试图回答某个问题。

在提出假设之后,科学家会收集更多的数据来检验所提出的假设(检验的过程通常还会有其它科学家参与)。科学家通常会进行实验或作进一步观察来收集数据。如果数据与假设相违背,那么这个假设就可能会被抛弃,或被修正,直到假设与所收集的所有数据相一致。若一个假设与收集到的大量数据保持一致,那么这个假设就变成一个理论(theory)。 由于理论已经被大量的数据所检验,因此理论比假设更可信。随着与理论相关的数据不断被收集,这个理论可以被不断地检验。如果几代人所收集的数据都与这个理论保持一致,那么这个理论最终将成为科学定律(scientific law)。

接下来我们用一个实际例子来更好的理解这个过程。
匈牙利医生伊纳格兹.塞麦尔维斯(Ignaz Semmelweis,生活在十九世纪早期到中期)在维也纳的一间病房中工作。他注意到他负责的病房中病人死亡率远远超过其他病房,即使其他病房的病人病情更严重。塞麦尔维斯对这种情况连续观察了好几周,他试图搞清楚他的病房与其他病房有何区别。最后他发现唯一明显的区别是,那些医生和医学生做完尸体解剖后首先进入的就是他负责的病房。

根据这个观察,塞麦尔维斯提出一个假设来解释他所观察到的数据:解剖尸体的医生把尸体上某些致死的污染物带到他负责的病房中的病人身上。

然后他想出一个验证这个假设的方法,他立了一个规定:每个医生在解剖完尸体之后,和进入他负责的病房之前都必须洗手。(信不信由你,在那个时候,医生在检查病人或给病人做手术之前,从来没有想过要先洗手!)塞麦尔维斯医生希望通过洗手可以洗掉医生从尸体上沾染的污染物,以免感染他病房中的病人。最后他还要求医生在检查病人之后一定要洗手,避免把这个病人身上的污染物带给另外一个病人。

当时,那所医院里的很多医生都不喜欢这个新规定,但只能勉强遵守。而结果是塞麦尔维斯病房的死亡率就明显下降了!这当然很好地证明了他的假设是正确的。但也因为这个新规定不受欢迎,医院里的很多医生都讨厌每次进入塞麦尔维斯负责的病房都要先洗手,所以,联合起来让塞麦尔维斯被解雇了。后来他的继任者为了获得医生们的认可,撤销了塞麦尔维斯的规定,于是这间病房的死亡率又明显上升了。 塞麦尔维斯终其余生都在做更多的实验,来证明他的假设:在死人或病人身上存在一些看不见、但却致命的东西,这东西有可能会传染给健康人。塞麦尔维斯的工作在他生前虽然没有获得人们的认可,但他提出的假设最终被大量的实验所证实,因此这个假设成为一个科学理论。之后越来越多的数据都支持这个理论的正确性。后来科学家借助显微镜,可以观察和描述这些致命的微生物,它们能在人与人之间传播,因此这个理论成为一个科学定律。今天,在进行任何医疗护理之前,医生们都会尽可能地对他们的手、衣服以及医疗器械进行彻底的灭菌。
如果一个定律真的是定律,那么它是经得住检验的,不管有人从科学研究的层面去验证,还是有人从感性层面去否定,都不影响它的确定性。而比塞麦尔维斯医生更早以前,在摩西的时代,上帝就已经把这个“定律“给人用上了。

民数记第19章记载了一些仪式,关于当祭司接触尸体之后洁净自己的方法。通过这些仪式,祭司可以非常有效地除去他皮肤和衣服上所沾染的微生物。诚如内科医生和国际讲师麦克米伦博士(Dr. S. I. McMillen)所言: “1960年,(纽约州卫生)厅发布了一本书中描述了一种洗手的方法,其流程与圣经民数记第19章所记载的方法非常接近。”1
至此,我们了解到如何使用科学方法确认科学定律,也看了一个正面的例子。在下一期,我们要分析科学方法其实是有限的,因此科学定律也不全部都是正确的。
参考资料:
1. S. I. 麦克米伦,《不再有这些疾病》,[Old Tappam, NJ: Fleming H. Revell Company, 1963]第18页。
2. 插图、封面:百度、维基百科 |