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「上冊」

序　科學哲學的價值
致謝

導論　模塑、實驗行為與理論化
　壹、實驗與新實驗主義
　貳、模型的媒介角色與關鍵地位
　參、結構相似程度的思考
　肆、實驗與理論的發展動力：問題、論點和方法
　伍、認知評價、發展動力與結構相似度
　陸、模型與模塑的反身應用
　柒、本書的課題與論點：各章介紹

第一部分　模+B3型與理論

第一章　從理論到現象：模型間的配合
　壹、理論的具體化
　貳、原理模型、具體化模型和資料模型間的相互配合
　參、結構相似程度的比較
　肆、模型哲學的家族系譜
　伍、模型階層與模型間的配合
　陸、理論與模型的關係：依賴或獨立？
　柒、理論、模型與世界

第二章　從觀察到理論：經驗模型的媒介
　壹、哈金論觀察
　貳、韓森論觀察
　參、觀察和理論
　肆、古汀論電磁現象的實驗建構與觀察
　伍、觀察背負理論的再檢討
　陸、科學現象的觀察與落實
　柒、從觀察到實驗

第三章　理論的檢驗與局部決定
　壹、透過具體化模型和實驗模型來檢驗理論
　貳、檢驗理論的模式
　參、牛頓力學理論版本的印證簡史
　肆、牛頓版本的檢驗歷史之分析
　伍、印證、否證與局部決定論
　陸、杜恩的不足決定論
　柒、不足決定論的爭議評述
　捌、模型哲學家對不足決定論的處理
　玖、局部決定與不足決定

第四章　理論與模型的發展動力
　壹、認知評價可以為科學變遷提供因果說明嗎？
　貳、認知評價與因果機制：一個行為人基礎的動力模型
　參、從天文學革命到力學革命
　肆、理論潛能與認知評價
　伍、社會資源與社會拘束
　陸、經驗模型與經驗拘束
　柒、理論版本的範疇架構與經驗框架的比較

第五章　理論與實驗的利益說明為什麼錯？
　壹、強方案與科學知識的社會學
　貳、生活形式與科學實作
　參、對稱原則與利益說明的麻煩
　肆、歷史敘事與修辭技術
　伍、為什麼訴諸於認知評價的因果說明更好？
　陸、重新說明霍布斯與波以爾的競爭

第六章　認知與價值的優先性
　壹、行為者網絡理論
　貳、行為者網絡的非歷史性和外在性
　參、再探事實與價值的二分法
　肆、理論版本家族發展模型的規範性應用
　伍、認知價值與社會價值
　陸、科學行為者做為評價者

「下冊」

第二部分　實驗

第七章　 實驗的複製（一）：如何判斷實驗被複製了？
　壹、複製赫茲的陰極射線實驗
　貳、瑞德論實驗的重做與可重做性
　參、實驗的結構與複製程度
　肆、陰極射線實驗的複製歷史
　伍、複製的程度性評估

第八章　 實驗的複製（二）：歸納、推論與傳遞的問題
　壹、複製實驗與歸納問題
　貳、柯林斯論實驗的複製與歸納問題的社會學解決
　參、歸納推理的再考察
　肆、投射論的解決
　伍、競爭性實驗的推論
　陸、默會知識能充分地說明實驗的傳遞嗎？
　柒、實驗複製和工具複製
　捌、從實驗的複製到實驗發現

第九章　實驗發現
　壹、科學發現與實驗發現
　貳、孟德爾案例的挑戰
　參、古典遺傳學的兩種歷史
　肆、一個實驗發現的典型模式
　伍、實驗發現的核心特徵
　陸、科學發現的社會學模型
　柒、孟德爾的實驗發現

第十章　 科學實驗的發展（一）：一個輻射模型
　壹、實驗如何發展？
　貳、蓋利森與任伯格的實驗發展模型
　參、科學實驗的輻射發展模型
　肆、近代電學工具的實驗
　伍、實驗對象、工具與行為

第十一章　 科學實驗的發展（二）：實驗與理論的交織演變
　壹、古典遺傳學如何從實驗中誕生？
　貳、孟德爾主義的誕生和發展
　參、古典遺傳學的實驗與理論版本的發展
　肆、理論和實驗發展的三種典型樣式

第十二章　 科學實驗的發展（三）：一個行為人基礎的動力學
　壹、實驗者的基本目的
　貳、達頓的理論變遷的策略方法論
　參、落實背景觀念如何推動實驗發展
　肆、異例的解決如何推動古典遺傳學實驗與理論建構
　伍、實驗的行為人基礎的動力模型

結論　一個整合的科史哲理論

參考文獻
人名索引
專有名詞索引

科學哲學的價值

　　本書起於2002年起我開始涉足科學實驗的哲學問題。其時我剛完成第一本專書《科學理論版本的結構與發展》的初稿（後來於2004年在臺大出版中心出版，實際出版時間約是2005年初），該書以理論為探討對象，提出「理論版本」與「理論版本家族」這一對概念，並整合模型哲學家對於「理論做為模型」的觀點，論證在歷史上科學理論呈現家族分枝式的發展過程。可是，要更完整地理解科學，不能不考察實驗；何況國際科學哲學界與科技與社會學界自1980年代以來也有移向實作（實驗是一個重心）的趨勢。因此，不管就我個人思想的發展走向，或者就國際學界的潮流趨勢，研究科學實驗就成了順理成章、勢在必行之路了。

　　由於我從博士論文以來，即接受模型既做為科學研究的工具，又做為科學研究對象的觀點，模型是可以具體構思的東西，可以作內在結構的分析，也可以用概念架構來呈現，因此透過模型來銜接實驗、來探測實驗的結構與發展，是從我的思想理路中自然衍生的方向—─其成果就是這本專著。

　　身為科學哲學的研究者，我們的行業常常引起好奇：什麼是科學哲學？為什麼會有合併性質迥異的科學與哲學這樣的東西？究竟它是科學、還是哲學？當然更不必說科學實驗的哲學了。科學實驗是需要動手去做，這是多麼具體的行為！哲學卻是坐在扶手椅上，純粹思辨或想像的內心呢喃，實驗和哲學兩者如何被連結起來？我必須坦承，在相當的程度上，我是「紙上談兵」，我無能力動手去做實驗——可是，科學實驗哲學或實驗之科學哲學的重點是歷史與哲學，挖掘的是實驗在歷史扮演的角色以及其哲學意義，而不是實驗方法或技能的介紹。我問的是，科學實驗究竟在科學研究（理論建構、模塑、發現、發展、印證等）上居於什麼位置？我探討的是歷史上的著名實驗：它們曾經扮演的角色、它們與理論的關係、它們如何發展演變，而不是一般性的實驗程序和方法。這不是一本教導如何做實驗的實驗手冊。

　　為了達成目標，我採用「科學史與科學哲學」的標準方法，透過實驗歷史的重建與分析，來回答我想探討的哲學問題。然而，與那些經典科學哲學家如孔恩、拉卡托斯、費耶阿本、勞丹、傅柯、甚至哈金不同的是，我引入1980年代後的模型與結構的分析方法，我企圖透過模型來連結和整合理論與實驗。進而，由於我的前本專著對於理論的發展仍不完全，留下一些問題未能回答：例如「理論版本家族」如何指認？如何說明科學革命？理論版本與家族發展的動力又是什麼？在這本專著中，我一併提出了完整的答案（第四、五、六章）。

　　誠如孔恩所言，歷史可以教我們很多東西；我想補充，哲學分析可以教我們深入東西的本質，這也迴響了拉卡托斯的名言：「沒有科學史的科學哲學是空洞的；沒有科學哲學的科學史是盲目的。」它們提醒了我科哲應該要貢獻什麼的理想，因此我希望本書可以達到下列幾個目標：

　　（1）展示科學理論與實驗的歷史存在某種模式，據以重建科學理論與實驗的發展史。
　　（2）建構一個說明理論與實驗發展的動力模型。
　　（3）提煉與精煉科學家推動理論與實驗發展的思考模式。
　　（4）提出「哲學性科學思考方法」。
　　（5）爭論認知與評價總是優先於利益，但仍為利益的角色留下位置。

　　它們同時涵蓋了歷史、方法論與思考推理、知識論與評價諸面向。

　　科學哲學的傳統被認為是「科學方法學與知識論」：探討科學方法是什麼、科學知識是什麼等課題（它們也被用來指認「科學是什麼」）。早期的邏輯經驗論和否證論因此提出科學方法以做為劃界判準，用來規範地定義科學（究竟應該怎麼做才算是科學的）——這被稱作規範方法論。而且哲學與科學之間有一條截然分明的分界：科學是經驗內容的研究，哲學要做為科學的基礎，必須是先驗的規範與邏輯分析。可是，早期的規範方法學為人詬病之處在於：哲學家常使用簡單的、非實際發生在科學研究上的例子作邏輯語意分析，其結果究竟能否應用到複雜的、實際的科學理論、方法和推理上則不得而知。1960年代後孔恩帶起的歷史取向，則探討實際（然）上的科學家究竟是怎麼做科學的，實際的科學歷史演變又是什麼模樣，結果發現歷史上那些推動科學進展的大科學家，屢屢違反早期哲學家的方法學規範。那麼究竟是那些大科學家骨子裡不完全是科學的？還是哲學方法學家的規範標準太僵硬了？

　　從歷史經驗的研究去追尋或重建科學依其本性而自然發展的「邏輯」（規律、條理或韻律），就被稱作「自然主義」，它不再企圖妄想去「定義科學的規範性本質」或者建立方法學原理來「指導」科學家該怎麼做才是科學的，科學的人文社會研究者現在反而被勸告要「如何追隨科學家與工程師」，哲學本身——包括方法學、知識論，甚至形上學都應該被「自然化」。

　　幾年前，我較傾向一種徹底的自然主義，但是慢慢地，我隱然感到這樣的立場可能使哲學失去其部分自主性、前鋒性，也可能失去對科學的導向性。我期待哲學能引導科學研究的方向，指出思考的新可能性。我追求一種哲學，不僅在典範危機階段也在常態科學時期，都能推動科學的發展，甚至催生新的研究領域，而不僅僅是追隨科學已發生的歷史。儘管所謂「科學的實際歷史」都不會是事實自身的呈現，而是要經過一種重建（或詮釋）的工夫（大概沒有所謂純粹事實的歷史這回事），對科學歷史案例的細緻描述和重建，也有可能啟迪今日的科學家（歷史總是能帶給人們啟示與教訓）。問題是：不是所有的科學家都是大科學家，也不是大科學家就能清楚地意識到他們做科學的每一個突破、每一次推理、每個評價的意義、每個選擇或決定的原因——這一切都不是挖掘歷史細節能帶來的，而是必須以哲學思考來整合資料並賦予資料意義。如果歷史或今日重要的科學案例可以被分析、被重建、被塑造為一個模型，它就可以做為一個「範例」或「典範」，被參考、被類推、被引伸而產生規範性（建議性、推薦性）的作用—它不僅可向新生代科學家推薦一個思考可以遵循的模式，也可向科學史家、社會科學家、科技與社會學家，甚至人文學家和其它領域的哲學家推薦。這是我理想的科學哲學——它可以既深遠又廣泛地與所有學門對話，又能產生啟迪的功效。雖然我不知道我離這個理想還有多遙遠。

　　然而，社會總有一種不假思索的懷疑：科學哲學究竟與科學何關？即使科學哲學能使那些哲學、社會科學、人文學者受益，但是學習科學哲學能帶給自然科學家或科學學徒什麼好處？很多人經常直覺地認為，即使奠基於大量歷史材料分析上的科學哲學（科學史與科學哲學傳統），其內容仍然無助於將要投入尖端研究的自然或理工科學家。可是，我們應該更仔細地分析這種「科哲無益（用）論」的說法：其一是，在一位科學家的養成過程中，他從無機會去深入接觸或閱讀科學哲學的導讀和專著（因為科學界內部基於某些歷史因素不提供此類課程，也不提倡、不鼓勵新生代去接觸），如此，科學家當然不可能認為科學哲學的學習對他的研究有任何益處。其二是，確實不少科學學徒接觸了也閱讀了科學哲學的著作，然後在日後研究中真的感受不到任何幫助。只有第二種情況，我們才能說科哲大概無關於尖端的科學研究。

　　我個人並不認為第二種情況會出現，因為科學歷史有許多案例證明科哲思考與科學研究密切相關。但是基於科學實驗之哲學的研究者，我認為這是一個可以用教學實驗來檢驗的課題，例如在自然科學的研究所課程中，聘請科學哲學專業學者來開設同樣尖端的科學哲學專業課程（而非僅是導論課程，當然，修課者必須先有科哲導論課程的先備基礎，但它需要很長的時間來追蹤）。遺憾的是，目前看不出臺灣是否有理工科系有一丁點意願，即使有理工科的學系願意接受這種實驗，它目前仍不可行，因為國內根本沒有多少合格的科學哲學家，既可以跟上當前科學哲學的專業發展，又可以跟得上較新的科學研究。要從事實驗來印證假說（這不是一個盲目的實驗，而是有其歷史的證據），必須先發展科學哲學，接受科學哲學加上科技哲學為自然科學和工程科學學術的一部分，並培養更多專業人才——這也是我對國內學術界的呼籲。

　　在一些偶然的機會中，我與（自然）科學家、科學史家或科技社會學家意見分歧時，常常聽到這類回應：「你是從哲學觀點來看，和我們的科學、或歷史、或社會學的觀點不同。」有時我雖然附和，但是骨子裡並不同意，因為並不存在所謂的「哲學觀點」、「科學觀點」、「歷史觀點」或「社會學觀點」等。我同意我們來自不同的領域傳統，但是每一個領域、學門、傳統都不存在一個單一或統一的觀點。如果我們討論的是同一個對象、同一組材料，我們的觀點不同，也許是因為我的觀點源於哲學的傳統，你的觀點基於科學實作或是歷史研究的訓練，但是並非我的觀點就不是科學的，你的觀點就不是哲學的；而是我和你的觀點是不同的哲學觀點（例如不同的方法論、知識論、實作理論、史觀，甚至形上學）。例如，生物學哲學家可能分析達爾文的《物種起源》如何得到天擇演化論的推理模式，或者天擇是否有層次可言，得到和生物學家或者生物史家不同的結論，但是這並不代表他的結論就不是科學的。（依據《物種起源》或其它科學文獻來分析能說不是科學嗎？）換言之，哲學和科學是一個連續體，當一個人的問題越傾向反省經驗知識的本質與方法的基本原理，或追問究竟是什麼、世界存在什麼基本事物時，他就越接近哲學；當他的問題越傾向去說明事情為什麼會發生、如何發生、發生經過是什麼時，他就較接近科學或歷史。毫無疑問，科學家能夠、而且常常進入哲學的領域、從事哲學思索，他們應該要有哲學的訓練——這正是我一直在強調的觀點。當然，這絕不代表我要用思辨來取代經驗與實作調查。回想十七世紀的大科學家們，他們稱自己的工作是「自然哲學」或是「實驗哲學」，我們應該復興這段輝煌歷史的精神。

　　接著交代本書的來源。本書部分是修改自過去已發表的論文，一些是新寫、但已在會議中發表並得到一些意見回饋。各章來源如下：

　　第一章全新寫作。第二章以2005 年〈科學現象的觀察與建構〉（《東吳哲學學報》第11期）一文為基礎修改而來的，內容變動不大。第三章由英文論文（Chen, R.-L. [2004a], “Testing through Realizable Models,” NTU Philosophical Review《臺大哲學論評》第27期）部分節次譯回中文修改而來，但本章可算是全新的寫作，特別強調「實驗」，也增加了「不足決定論」的討論。

　　第四章專為本書全新寫作，主要在於回答前作遺留的問題，並將「理論」的發展與變遷的動力學（如何用理論版本家族來說明科學革命的現象）發展完整。第陸節來自陳瑞麟和薛甯中（2009）合著論文的一部分，即〈概念變遷：斷裂或連續？〉，收於陳瑞麟主編，《分析的技藝——林正弘教授七十祝壽論文集》（臺北：學富出版社）。第五章專為本書全新寫作（部分內容改寫自《科學哲學：理論與歷史》一書的第八章），討論與批判「科技與社會」的開山理論「科學知識的社會學」理論家族（包含對科學理論與實驗的討論），目的在於和臺灣的科技與社會社群對話。第六章也是全新寫作，與科技與社會的另一大理論「行為者網絡理論」對話，並爭論認知與評價的優先性，但其內容第參、肆節改寫自陳瑞麟（2007），〈科學哲學在「科技與社會」中的角色與挑戰〉，《臺灣社會研究季刊》68：一文部分節次；第伍節來自陳瑞麟（2005），〈論科學評價與其在科技政策中的涵意〉，《臺灣科技法律與政策論叢》第2卷第4期。

　　第七章有一個較長的發展歷史。它的主要內容最初以〈赫茲的陰極射線實驗被複製了嗎？——關於實驗的複製與傳遞之問題及其解決〉，於2004年3月27日發表於「第七屆科學史研討會」（中華民國科技史學會舉辦）。蒙與會者傅大為、陳恆安教授等提供寶貴意見。後又改寫成英文論文The Structure of Experimentation and the Replication Degree: Reconsidering the replication of Hertz’s cathode ray experiment，於2005年9月發表於第六屆東亞STS會議（由中國瀋陽東北大學科學與技術哲學研究中心主辦），蒙與會者韓國學者洪性旭（Sungook Hong）、姜波等提供評論。後來我再度修改內容，並由Sam Gilbert修飾英文修辭，Gilbert也對英文版的內容提供許多寶貴的意見，最後我參酌Gilbert的意見後，精煉了許多概念並修改定稿。我於2006年4月於中正大學哲學系發表英文版本定稿的演說，蒙與會者中正大學哲學系師生提供踴躍意見和評論（尤其是參與會議的心理系教授襲充文、哲學系王文方、許漢、謝世民、吳秀瑾等教授，不及備載）；之後我又於2006年6月「自然化的知識論與科學哲學」國際會議（東吳大學哲學系舉辦）上發表該篇英文論文，蒙與會者Ronald Giere教授、Joseph Rouse教授、苑舉正教授提供寶貴意見。Rouse教授更在會後以email寫作較長評論寄給筆者；Giere教授除了對本文給予支持性的總評外，甚至還幫筆者修飾了一些英文字彙，並提供許多細節的意見和評論。我已參考諸人的意見不斷地修飾與精煉本文，因此在此特別感謝所有對此文提供意見的朋友。本章的英文版（內容大致相同）已發表於Mi, Chiengkuo Michael & Ruey-Lin Chen (2007), eds.,Naturalizing Epistemology and Philosophy of Science . Amsterdam: Rodopi Press. Philosophical Studies Series, Vol. 7, edited by Ernest Sosa。第八章為國科會計畫「科學實驗與可落實模型（2/2）」的報告修改而來。該論文曾就一些物理問題請教臺大物理系林敏聰教授，並於2005年2月25-26日發表於中正大學舉行的「國科會哲學學門86-92年研究成果發表會」，蒙與會者林正弘、吳瑞媛、王榮麟、苑舉正等教授提出問題與意見。

　　第九章前柒節以〈孟德爾究竟發現了什麼？一個實驗發現的典型模式〉為名發表於《科技、醫療與社會》期刊第9期（2009年10月），頁123-172。現在配合本書主題，調動節次，並作一些微小的文字修飾，並增加「科學發現的社會學模式」一節成為本章。本章於2011年改寫擴大成英文版Experimental Discovery, Data Models, and Mechanisms in Biology: An Example from Mendel’s Work，增加二十世紀初Griffith的細菌注射實驗和十九世紀末Driesch 的海膽胚胎實驗以做為對比， 並引入機制（mechanism）概念，在國際審查後收於Chao, Hsian-Ke, Szu-Ting Chen, and Roberta Millstein共同編輯的專書Mechanism and Causality in the Philosophy of Biology and Economics，預定於2012 年底由Springer出版。

　　第十章的理論係基於〈科學實驗的輻射發展〉一文（《歐美研究》第37卷第4期，頁535-591）。該文以輻射模式重建了早期電學實驗的發展。當時我尚未將結構相似性的概念發展完全，並受到蓋利森的理論、實驗和工具三種傳統的影響。然而，在本書中，我企圖擺脫那種模式，沿著我自己的結構程度比較來思考實驗的發展模式，因此作了理論的精煉，也縮節原文中較繁瑣的歷史細節，只討論該文中起電機和萊頓瓶的部分。讀者若欲瞭解近代電學的實驗發展，可參看《歐美研究》該文。第十一和十二章的前身為〈古典遺傳學的實驗動力學〉，曾於2010年「中正哲學跨領域講座」和臺灣哲學學會中發表，承蒙楊倍昌、陳恆安、賴伯琦、林正弘等教授和其他與會者惠賜寶貴意見。後來在本書書稿中，拆成兩章，一方面承接第九章的內容，另方面延伸第十章的理論架構，把一個實驗動力學的模型發展完成。

　　最後，本書值得一提的特色是同時分析物理學實驗和生物學實驗，而且企圖發展同一個動力模型來交代兩者的結構與發展。本書回應了當前科哲從專業分化走向整合的新趨勢。因為，國際科哲界的現況是分化當家，「特殊科學的哲學」大行其道。從二十世紀科哲的歷史可知，早期科哲分析主要以物理學理論為分析的案例，並有強烈的「統一科學」傾向，把物理化學的案例分析完了，科學就被理解了。即使有生物學、心理學、社會科學等研究，其內容都是在展現這些學科應如何向物理學看齊（如何或應該被化約到物理學上）。1960年代的歷史取向也不例外。慢慢地，1970年代的科哲開始擴張到生物學理論，爭論它們與物理理論性質迥異，繼而心理學、認知科學和神經科學、經濟學和社會科學一一成為分析的案例，其特性慢慢被揭示，不可化約到物理理論上逐步地被證明。科學哲學開始分化成物理學哲學、生物學哲學、心理學哲學、社會科學哲學。然而，這些分殊科學的哲學都是以理論為主。1980年代開始重視實驗，但也先以物理學實驗為案例，直到二十一世紀後，生物學哲學家才開始分析生物學實驗。

　　專業化與分化的結果，使得當代科學哲學家必須學習最新的科學知識，但是也導致物理學哲學家、生物學哲學家、認知與神經科學哲學家、經濟學哲學家、社會科學哲學家越來越專業，越來越像科學家，無法再單單根據自己的專業去推論「科學應該如何如何」，彼此間也難以再討論共同的科學方法，共同的發展歷史等等。科學由早期邏輯經驗論的「統一科學」帝國，瓦解成各據一地、自主統治的諸侯王國，科學不統一理所當然。然而，理論內容與方法上的不統一並不意味諸學科之間都是孤島，不相往來，也不意味沒有跨領域的現象，更不代表科學哲學家不會互相學習。現在，不同領域的物理學哲學家、生物學哲學家、經濟學哲學家又感到有必要重新聚在一起，互相討論與理解彼此的差異，理解這科學不統一之中，又有什麼樣的可資合作、相互借鏡的相通與跨越之處。這個新趨勢，筆者正參與其間，例如從2008年起，與清華大學經濟系的趙相科、哲學所的陳思廷、還有臺灣大學哲學系的王榮麟，我們已經合作舉辦了兩次「生物學哲學與經濟學哲學國際會議」，我個人則在2012年5月間參與在巴黎舉辦的Individuals across sciences會議，它可能是特別設計讓國際上專業的物理學哲學家和生物學哲學家共聚一堂對話的先驅性會議。總之，我期待這些新的發展能預告臺灣未來更多科哲專著的方向。

國立中正大學講座教授、哲學系暨研究所教授　陳瑞麟