数据、现象、观察与气候变化

观察与理论的关系一直是科学哲学研究的核心议题之一。其中，一种非常经典的、受到广泛讨论的观点是“观察与理论的二分”。以卡尔纳普（Rudolf Carnap）为代表的一批逻辑实证主义者认为，科学语言可以划分为两大类：观察语言（observational language）与理论语言（theoretical language）。其中，观察语言使用的是观察术语,其指涉的对象为可观察的实体（observable entities），例如苹果；而理论语言使用的是理论术语，其指涉的对象为不可观察的理论实体（theoretical entities），例如电子。观察语句和理论语句可以通过对应规则（rules of correspondence）联系在一起。  

在很长的一段时间内，“是否存在观察与理论的二分？”成为科学哲学界讨论度最高的经典问题之一。很多讨论都集中在对“观察与理论的二分”的批评上，这里介绍两类主要的批评。

第一种批评认为，纯粹的、不受理论渗透的观察是不存在的，观察中总是存在着理论负载（theory-ladenness），即观察总是在一定程度上以某种方式受到理论假设的影响。例如，科学家决定要观察什么往往受到理论的影响，科学家会基于理论假设来决定什么样的观察结果是重要的或者相关的，理论可以影响观察时的感受和判断，理论可以影响到观察者在撰写观察报告时所使用的概念和词汇等等。如果观察的理论负载是普遍存在的，那么观察与理论的截然二分则不成立。

第二种批评认为，不存在可观察物与不可观察物的截然二分。这种观点的代表性人物是格罗佛·麦克斯韦（Grover Maxwell）。麦克斯韦认为，可观察物与不可观察物之间存在着一个连续的谱系。例如，如果用肉眼看到的物体是可观察的，那么隔着窗户看到的物体是否也是可观察的呢？这样的追问可以一直推及到使用眼镜、双筒望远镜、低倍显微镜、高倍显微镜乃至电子显微镜的情形。在科学研究中，我们可能会为了方便划定一条可观察和不可观察的界限，但这种界限的划定总是存在着一定的任意性，其标准也会随着情景而改变。随着技术的进步，原来被认为不可观察的物体也有可能变得可观察。换句话说，并不存在一个先验的标准来决定哪些物体是原则上不可观察的。正因为如此，麦克斯韦认为我们不应该只相信那些目前被认为是可观察的实体的真实性而否认理论实体的存在。在本体论的意义上，目前被认为可观察的实体并不比理论实体更加真实。

我们使用科学仪器（比如光学显微镜）所观察到的物体和结构是真实的吗？哈金 (Ian Hacking) 认为，要回答这类问题，科学哲学家不能只依靠扶手椅上的哲思，他们必须要对问题中所涉及的科学仪器的工作原理有基本的了解。在哈金看来，观察并不是被动的看（passive seeing）,而是一种主动的干预（active intervention）,是一项需要学习的技能。以显微镜的使用为例，在用显微镜对生物样品进行观察时，我们需要对所要观察的样品进行染色，需要调整入射光的角度来照亮样品，还需要排除一些干扰来确保所看到的不是在样品的准备过程中产生的伪像。正是这些主动的干预使得在显微镜下进行观察成为可能。

我们确信通过显微镜观察到的结构是真实的，是基于多方面的原因，其中比较重要的有：

1、我们已经能够系统性地移除由于光学成像系统本身的缺陷而造成的像差以及在样品的制备过程中产生的伪像;

2、我们可以用物理的方式对显微镜下观察到的结构进行干预，例如对细胞进行显微注射;

3、基于完全不同的物理原理所制造的仪器帮助我们在同一种样品中观察到了相同的结构。

按照逻辑实证主义的观点, 科学理论预测和解释与“可观测量”（observables）有关的事实。即使在逻辑实证主义失去其主导地位之后，这种观点仍然具有很大的影响力。波根（James Bogen）与伍德沃德（James Woodward）反对这种观点。他们认为，如果“观察”意味着“感知（perceive）”或者“通过可被认为是知觉拓展的过程进行探测（detect）”，那么科学理论通常并不预测和解释我们观察到的事实。

波根与伍德沃德的这一观点是基于他们对数据（data）和现象（phenomena）这一对概念的区分。按照他们的定义，数据是通过测量和实验所产生的可供公共审查的记录，而现象则是经验世界所具备的可以在不同情景或条件下重复出现的特征。例如，用熔点仪测量铅的熔点时，熔点仪上显示的读数是数据，而铅在一定环境条件下的熔点则是所要探测的现象。数据通常是可以被直接观察到的，比如我们可以直接读取熔点仪上的读数，而现象通常则不能，比如我们无法不透过仪器直接观察到铅的熔点。

波根与伍德沃德认为，数据和现象在科学研究中所发挥的作用是不同的。按照他们的观点，数据、现象与科学理论的关系可以总结如下（参考图1）：

1、科学理论预测或解释现象；现象的存在为科学理论提供证据。

2、现象以及在现象探测过程中所涉及到的因果要素相互作用产生了数据；数据作为证据可以用来推测现象的存在。

图1：数据、现象与科学理论的关系

以测量铅的熔点为例。铅的熔点不是由一次性的测量决定的，而是通过对多次测量的读数取平均值估算而得。这些读数可以作为证据来推测铅的熔点的存在，但是它们本身并不是科学理论所要系统解释的对象。熔点仪每次显示的读数是很多因素相互作用的结果，包括铅自身的熔点、测量用的样本与熔点仪的相对位置以及环境的扰动等等。一个科学理论（例如某种分子结构理论）也许可以解释为什么铅在一定的环境条件下具备某个熔点，但是我们没有必要而且通常也不能用该理论去解释为什么熔点仪会在某次测量时显示某个特定的读数。

科学的发展离不开观察，如何理解观察和科学理论以及知识之间的关系，始终是科学哲学家们关心的重要问题之一。让我们期待韦斯伯格的讲座，并欢迎所有对观察和科学理论与知识之间的关系感兴趣的听众参加讲座，与韦斯伯格教授进行交流。