科學家的邏輯跟哲學家一樣嗎？
―評楊倍昌《共想邏輯：生物實驗室裡的邏輯週記》
2021/04/28閱讀時間約 20 分鐘
葉筱凡，國立成功大學醫學、科技與社會（STM）研究中心博後研究員
三年前，有一次去陽明大學開會，早到了，在步道上看到一位先生，仰著頭看著樹上的葉子，姿態很是悠閒，當我越走越靠近他，才發現原來是楊老師！由於當時我們還沒有那麼熟，正準備禮貌打過招呼後，準備我稍後的演講，沒想到楊老師便與我同行，我們一起走進會場，看到工作人員還在準備，他率性提議要不要喝杯咖啡？我們到咖啡廳，點完咖啡才一坐下，楊老師就問：「你們生物哲學家覺得孔恩（T. Kuhn）怎麼樣？」這是當天我碰到的第一個哲學問題，不是在工作坊裡，不是出自哲學人口中，而是一位科學家，這是我對楊老師第一個很深刻的印象。
後來，因為一些機緣，我來到成大微免所擔任楊老師科技部研究計畫的博後研究員，我們每週固定開會，交流彼此工作進度，才發現，原來他不是只有那天為參加科哲會議，才與哲學人聊哲學。哲學，是他的日常，他總是像那天一樣，開口先問：你們科學哲學覺得怎麼樣？等我說了一些後會回我：「我們科學實作者大概不會這樣想問題」。就這樣，我們有時分享想法、有時論辯、甚至開玩笑鬥嘴，而這些日常中的對話，卻總是無形地促使我一直去思考：科學哲學到底會與科學家的實作在哪裡交會？那些科哲家自認對科學發展有幫助的想法，對科學家真的有幫助嗎？對他們而言，有什麼意義？
一、科學家一年的邏輯週記
閱讀楊老師這本新書，我終於明白，為什麼他可以看似隨時都能問出哲學問題？因為他是真的時不時在想哲學問題，也明白為什麼他是如此主動開啟哲學對話，因為他樂於與人切磋哲學想法，藉由這些切磋，回頭修正他自己從科學實作所提煉出來的哲學觀。怎樣的哲學觀？他身為一位專業、資深的微生物免疫學家，在漫長的研究實作裡，他思考這些科學活動與生物、自然運行間，是否有依循一套什麼規則？用一般的用語，人們會說，那彷彿像有秩序的東西叫「邏輯」（logic）。邏輯，像一種電腦算程（algorithm），會產生出所謂「合理」的智能推理，這能力也許是出自人類的生物本能，也或許是人類才獨有的心智能力，總之，無論是科學家或哲學家，都非常依賴這個能力。
那這個能力，不是所有的人都有具備嗎？換言之，科學家使用的邏輯應該和哲學家一樣？但，科學家真心覺得：不一樣！因為當他翻開正規的邏輯教科書，發現裡面文字不只抽象難懂，符號很多，內容也與他所思所想、甚至所需求的邏輯（樣貌），距離非常遙遠，想不透那些符號推演跟他日常的實驗活動有什麼關係？此時，若又聽到科哲家在研究「科學發現的『邏輯』」、「命題與觀察語句間的證成『邏輯』」、或「實驗發展的『邏輯』」，到底在說什麼？與其抱怨哲學家寫的邏輯讓人看不懂，他想不如自己試試看！就根據自己多年來操作實驗時的思考模式，以其分為一塊塊磚塊，每週蓋一點，用一年五十二週的時間，蓋出一道城牆，看看由實驗室所蓋出的「邏輯」，是否真與哲學家寫的邏輯真有不同？哪裡不同？
有人說，哲學是人類心靈的「緩慢療癒」（slow cure），看楊老師這本書，我覺得哲學之於他像是他與自我經驗的「緩慢診斷」（slow diagnosis），他用自學自問自答的方式形成問題，然後對問題給出答案，再做第二層的探討（如寫哲學文章、與哲學家討論），於此過程中，提煉出自成一格的答案。這些答案可能乍看是科學內容，但其實跳脫科學層次，轉為哲學層次，但不受哲學學院式的制式框架限制。某個角度來說，相當符合蘇格拉底，即透過對話模式，自我訓練哲學推理的思考肌肉，最後悟練出一套出自科學家心靈的生物學實驗哲學觀。
新書叫做《共想邏輯：生物實驗室的邏輯週記》，「想」是形成疑問的起點，而這本書希望邀人共「想」，因為科學家不偏好傳統哲學家獨自坐在扶手椅的思考方式，他喜歡與人腦力激盪，開啟實質對話。副標標誌了作者的發言場域：「實驗室」，預告大部分書裡內容是出自作者在實驗室裡的多年經驗。共想頻率以「週」為單位，如他砌蓋邏輯城牆一樣，每週想一些，讀者跟著也每週想一些。固定、規律、適量，才不會過度消耗腦力。
邏輯是建立科學的遊戲規則，應該是通用的。只是生物科學家閱讀哲學家寫的邏輯學，常常會覺得奇怪，怎麼跟「自己以為」的邏輯不一樣。就算勉強讀完整本學院正統的邏輯學，也不知道那些邏輯規則到底跟自己日常的研究有什麼關係。似乎哲學家與科學家生活在兩個平行世界一樣。（頁28）
進行方式從「看見」開始，接著產生「疑問」與「證據」，最後根據「推理」作出結論。作者認為這個四步驟剛好符合人們的認知習慣：看見是「起」、疑問是「承」、證據為「轉」、推理朝向「合」。細心的讀者可能會發現，無論哪個階段，作者總會強調：無論什麼問題，都時不時停下來思考：如此做的目的是什麼，也就是作者說的要合「目的性」，因為在實驗室中，操作每件事都需要投注一定的精神與物質成本。除了確定目的性外，還要講求「功利性」，畢竟科學家無法無止盡地揮霍實驗成本，也無法耗費大把的時間去問虛無飄渺的玄想問題，每個行為都必須有具體結果，哪怕是失敗了，那也是具體的。因此，雖然是堆砌「邏輯」的城牆，背後的精神卻是相當務實，符合現代科學物質主義的基本精神。關於這點，我想可以用更正面的態度來看待，因為這些不僅是來自科學家的真實經驗，也確實是哲學家較少會想到或考慮到的，是本書的特色，也是很好的提醒。
二、來自科學哲學的回應
接下來，我要開始這篇書評的工作。作者提及的內容大部分我都同意並讚賞，唯有幾處用詞，直覺上覺得與哲學人習慣使用的內涵不太一樣，不過，並不影響本書主要文意。我想我能做的是為本書補充一些相關且更近期發展的科哲內容。雖然作者首要設想的讀者是對科學之邏輯思考有興趣或剛起步的年輕人，這些人可能是來自科學、醫學、人文、工程、等不同科系，甚至是更年輕、正處高中階段的新朋友，但考慮到可能也有已是心智稍成熟、獨立的思想者，或也可能是與我一樣的哲學人，無論如何，若我補充的內容，有對某些讀者在延伸了解科學哲學或生物哲學上有所助益，那就是這篇文字的目的。
（一）拆解還是王道嗎？
作者在疑問第六帖提到「將問題分割成簡單的小問題…是近代科學研究的通則，拆解問題才是王道」，這些話說得鏗鏘有力，其實恰恰呼應了「新機制哲學」（the new mechanistic phiolosphy）的論述起點。新機制論是生物學哲學在二十世紀末與二十一世紀初新興的生哲領域，新機制論者基本主張，近代生物哲學問題幾乎都與「機制」（mechanism）有關，若哲學能改以機制為思考核心，那麼許多生哲問題都會新的問法與答（葉筱凡，2020）。
回到拆解，新機制論者認為，生物學家透過「拆解」或「解組」（decomposition）的方式，發現機制內一部分的內容，然後去推理、判斷這些內容是屬於機制的哪個位置，也就是「定位」（localization），定位之後，再繼續往其他部位或更微觀的層次，再拆解與再定位，如此重複，直到把所有細節與各部位間的關係、彼此功能都弄清楚後，使用圖表將機制組織全貌表徵出來，此時生物學家便能宣稱完成一項新機制發現。如此看來，拆解、定位、使用圖像表徵似乎確實為揭露生物新發現的好方法，而此書作者是為此論點添加了來自科學實作家的觀點。
然而，最近開始有一些生物學哲學家開始質疑上述策略是僅僅基於分子生物學和神經生理學之少數案例所擷取出來的方法論[1]，如果我們望向此時此刻正在發生的生物學實作，會發現現在的生物學家已經開始使用演化機器人（evolutionary robotics）與網絡（networks）等研究進路來研究生物學。相較拆解、組裝，在這些實際操作中，「電腦模擬」和「數學模型」在探索與表徵上，扮有更重要的角色。
舉個例子，生物學哲學家贊德尼克（C. Zednik）指出，當代生物學家用演化模擬模型生物（evolving simulated model organisms）的方式來調查大腸桿菌如何用身體滑軸（klinotacis）進行蠕動前進，生物學家的研究方式不在把某個機制拆解、定位，也不是從先前某個既有模型或演算法選許一部分調整後再修正，他們是透過人造模擬模式生物去「找」與大腸桿菌移動有關的參數值，藉由跟環境互動後的輸出值，去建立牠們與移動有因果相關的神經元與功能運算。生物學家用這個方法找到七十七個神經電路，由此發展能真正解釋大腸桿菌如何移動的機制說明，而不是停留在描述牠們如何移動而已，贊德尼克稱之為「以模擬為基礎」（simulation-based）的研究進路。這類的研究方式便不同於「拆解」進路，不僅也具有啟發性，甚至在現代生物學實作可能更為普遍（Zednik 2015）。
（二）證據到底在哪裡？
其次是證據之二「證據，獨立於人的心智之外」，作者提到「自然科學所依賴的證據，是在特定空間和時間的條件之下，『人』透過感官（色、聲、香、味、觸）對於自然物的知覺，是間接的，既不是全然的客觀、也不能說只是主觀的。」這是作者多年在實驗室裡的經驗談，體認到證據畢竟是由「人」所產生，必須透過實驗者的認知活動，才能判斷是否與假說吻合，如此便很難像素樸的科學實在論或心物二元論那般，單純地以為所有經驗證據都是獨立於心靈且客觀地存在。
在作者多年的實作經驗裡，證據與理論間的對應關係不那麼單純，例如在研究病原菌與寄主體間的關係時，需要藉由「操控」確定關係。我讀到這裡，隱約感覺作者彷彿在科學實在論與反實在論之間擺盪，一方面強調「證據內容要與問題主旨具有對應性」（證據之第一項），建議科學家要找證據要找可與假說直接相對應的才是上策，但另一方面似乎又察覺到，認知與建構證據涉及人的感官認知活動，此過程不全然是直接把經驗物視為獨立、客觀存在如此簡單，但也不是像建構論把證據和理論的關係視為人類認知的「建構」活動。前者看似靠近科學實在論，後者卻又為科學家操控行為背後的心靈保留一點幽微的空間。
點出這點，不是要去分析作者的形上學立場到底是科學實在論還是建構論，而是要提供科學哲學有另一種更符合分子生物學實作的形上學立場：哈金（I. Hacking）的「元項實在論」（entity realism）。簡單地說，哈金主張實驗操控可以確認理論指稱的對象真實存在，無需訴諸所引用的理論是不是對的（Hacking 1983）。這點空間對近代相當依賴操控、干預手段的生物學家來說，是非常重要的。因為只要生物學家知道如何操控兩個（或以上）的元項或存有物，確定兩個（或以上）實驗變數間的關係，便可以繼續往下調查存有物的性質或機制組織其他內容。
在這個立場裡，人的認知能力並沒有被踢除在外，也就是不需要在人與自然之間畫一條斷裂的界線，人在這個形上學立場裡有個位置，就是至少要知道要怎麼操控。如此，不僅可以肯認操控對象的實在性（符合生物學家對物質主義的共識），也可以保有實驗者在操控行為中的認知狀態，無須在素樸的科學實在論與反實在論二選一。這麼一來，此處適合推薦的細讀書應該是哈金的《表徵與干預》（Representing and Intervening）。
另外，作者在證據之三「證據的品質」提到「比較」，這其實與十九世紀英國哲學家彌爾（J. Mill, 1806-1873）的「一致（相同）法」（method of agreement）、「差異法」（method of difference）、「異同共存法」（joint method of agreement and difference）有關，也正如科學哲學與社會學家拉圖（B. Latour）所說：「證據劇場之所以成功演出、令人信服，關鍵在於簡單的知覺判斷...例如：有/無、前/後、生/死、純/雜。」對拉圖來說，差異就是實驗室能舉起世界的槓桿支點（伍啟鴻、陳榮泰譯，2016，第二章）。這裡最讓我更感興趣的是，作者身為一位科學家，在本書多次提到「證據是拼湊的、串連而來的」，同時又提到要與問題相對應、合目的性，這很容易讓人想進一步問：拼湊是什麼意思？要怎麼串連？如何對應？怎樣算是有「相」對應「到」？實作上，有標準嗎？還是，社群間有某種共識？這些都是科學哲學方法論和知識論會關心的問題，但科學家真正在「實踐」上如何操作，除了去看期刊論文外，其他我們不得而知。如果科學家在這方面能多說一點，對科學哲學會很有幫助。
（三）關鍵的意義是什麼？
最後，作者在證據之七「關鍵證據的展示櫥窗」提到，「以科學研究計畫案來說，第一個實驗就是整個研究發想的靈魂，實驗中所呈現的證據，就具有『關鍵』證據的素質。或者說：現代生醫科學文章所描述的第一個實驗結果就是開啟/解答研究主題的『關鍵』證據」。「關鍵」（crucial）這個詞，很容易讓人聯想到培根（Francis Bacon, 1561-1626）。事實上，培根自己的用語是「關鍵」（crucial）、「決定性」（decisive），他用「判決」事例（instances of verdicts）來說，當人無法確定要選用哪個假說或想法時，若可以找到一個足以在多個選項中做出決斷，指導我們選取其中一個的那種事例，此時，這種事例就像我們遇到多路叉口，會看路標（signposts）一樣，選出要走的路。在多個、不明的選項中，選出要的那個，在這個意義上，稱為「關鍵」。同理，當科學家在多個假說中猶豫時，會希望能有個實驗證據發揮「裁決」的功用，以此來說其為「關鍵證據」。科學史上，有不少符合此意的案例。
可是，作者在這裡說的「關鍵證據」脫離了這種（二選一）的意涵，作者真正的意思是，實驗者在實驗過程中，由實驗資料組成具有「關鍵」、「開啟」前途的經驗證據，形成具有啟發、帶路的功用，這其實是哲學家們說的「探索實驗」（exploratory experiments）（Burian 2007; Franklin 2005; Waters 2007; Elliott 2007）之「探索性」。台灣近年也正好有科學哲學家（如趙相科）在研究「探索模型」（exploratory model），同樣地，我們也會想探討是不是實驗資料也會扮演「探索」的角色？如同作者在證據第九「證據說話」說的「一分證據必然要說出三分話」，特別是作者在三大基礎之二說的「相關性展現在證據的因果說明上，遵循推理原則」，便可使證據謹慎但說出三分話，其實就是依據實驗資料所延伸出來的擴延推理，換言之，用資料做探索的工具，這方面的哲學研究還可以看台灣哲學家陳瑞麟對資料模型如何促成實驗發現的文章（Chen 2013）。這種以非理論（或假說）為核心的研究方法，挑戰了傳統科學哲學邏輯經驗論以理論、假說、演繹為核心的諸多論點，這些都是最近期科學哲學研究的熱點區。
最後「知識開門的最後六哩路」之四哩路，作者提到「開展型研究」，聚焦實際觸發科學發現的因素或環境條件是什麼？這等於是把哲學問題拉回科學最實際的層面，怎樣的研究值得獲得投資？如果可以對背後的後設價值分析清楚，對目前正在科學社群裡的實作者有沒有幫忙？對國家制定評價科學研發機制有沒有幫忙？這是非常現實、但值得認真思考的問題。這顯示了作者長期對科技與社會研究（STS）、科技政策與科學溝通面的深切關懷。透過本書，提供一份來自科學界的建言。
三、結語
對科學哲學有興趣的人，選擇棲息的地方（niche）會因個人興趣有所不同。我從碩士期間對科學方法論有興趣，進入博士生涯，一頭栽進生物學發現推理與實驗方法論的探究。基於這些興趣，看過楊老師前三本書：《看不見的工具：像生物學家一樣思考》、《科學之美：生物科學史閱讀手記》、與《變遷：生醫實驗室的知識拼圖》。眼看近年來，生物學哲學除了貼近科學實作，於圖像推理、發現機制方法論、知識論領域各有發展，同時形上學也有回歸吸睛的趨勢。從我上面提的幾點，可見楊老師的新書也幾乎都觸及了，從實驗實作經驗出發，把看見、疑問、證據、推理、到結論，重複產生正向遞迴的模式，用一本小書說得簡約清楚。全書以「知識是一套由疑問、證據、推論到結論，四種元素所串聯而成的敘事」為主軸，依序展開一位生物學家的科哲主張。
除了內含穩固的生物學方法論與思考推理架構，楊老師在幾個思緒轉折處，佐以花、畫、雅物、文言文、老孟、墨、莊子哲學、西方諾貝獎得主、微生物學家、公共衛生學家、醫師等故事，以及自己的文章。引人閱讀起來，時而專注，時而陶冶。書裡頁間刻意留下一些空白，相當符合楊老師認為很多事情都需要有個「度」的人生哲學，思考避免過度、重複虛耗，應適當地「緩」與「停」，才能走出一條長路。跟著楊老師一起工作，有時會天馬行空，但不致脫離人間；會有一點雅緻，但不會不食人間煙火；看得到西方科學精神，但也看得到東方文化的韻味。我喜歡這本書，希望妳/你也在裡面有所收穫，一起開啟這扇打開科學與哲學交會的旋轉門。
[1] 麥契爾（P. Machamer）與達登（L. Darden）用蛋白質合成為例、克瑞弗（C. Craver）用行動電位釋放與增強為例、貝克托（W. Bechtel）以檸檬酸循環為例、卡佩蘭（D. Kaplan）以哺乳動物視覺的邊緣測試為例，這些都是從生物學與神經科學中尋找適合發展新機制論論述案例的例子。
參考文獻
- Burian, R. (2007). On microRNA and the need for exploratory experimentation in post genomic molecular biology. History and philosophy of the life science 29: 285-312.
- Chen, Ruey-Lin (2013). Experimental discoveries, data models, and mechanisms in biology: An example from Mendel’s work. In Chao, Hsiang-Ke, Szu-Ting Chen, and Roberta Millstein (Eds.). Mechanism and causality in biology and economics. New York: Springer Press.
- Elliott, K. (2007). Varieties of exploratory experimentation in nanotoxicology. History and philosophy of the life sciences 29: 313-336.
- Flanklin, L. (2005). Exploratory experiments. Philosophy of science 72: 888-899.
- Waters, K. (2007). The nature and context of exploratory experimentation: an introduction to three cases studies of exploratory research. History and philosophy of the life sciences 29: 275-284.
- Latour, B. (2016). 《巴斯德的實驗室：細菌的戰爭與和平》。（伍啟鴻、陳榮泰譯）。台北：群學。（原著出版於2011）。
- Hacking, I. (1983). Representing and intervening. Cambridge: Cambridge University Press.
- Zednik, C. (2015). Heuristics, descriptions, and the scope of mechanistic explanation. In P.-A. Braillard & C. Malaterre (Ed.), Explanation in biology. An enquiry into the diversity of explanatory patterns in the life sciences. Dordrecht: Springer.
- 葉筱凡，（2020）。〈生物學中的機制〉，王一奇（編），《華文哲學百科》。
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