【生物學實驗的哲學】

跟傳統科學哲學一樣，生物學哲學最早是從關心「理論」（theories）開始的，生物學最早也最常被拿出來討論的理論是演化論，甚至有一段時間，只要提到生物學哲學，就等於是在講「演化論的哲學」（the philosophy of evolutionary theory），好像演化論涵蓋了所有生物學，而實質討論的問題如：「物種」（species）概念是什麼樣的概念，其本質是什麼等問題。

在1960年到1990年這段期間，較主流的哲學討論是化約論，也就是爭論古典遺傳學是否能被化約至分子遺傳學。90年代後，生物學哲學家則開始把哲學目光朝向生物學其他領域，如細胞生物學、分子生物學、免疫學、以及神經科學等，跟著也就開啟新的哲學議題（如Darden 1991; Burian 1992, 1997; Schaffner 1993; Bechtel and Richardson 1993; Rheinberger 1997）。由於這些領域都與實驗高度相關，因此連帶所引發的哲學討論也開始跟著實驗有關。

但引起這些討論的源頭倒是與早期十六、十七世紀自然哲學家如培根（Francis Bacon, 1561-1626）與波以爾（Robert Boyle, 1627-1691）等自然哲學家所提倡的「實驗哲學」（experimental philosophy）。培根是第一個意識到實驗對科學發現扮演重要角色的英國哲學家。他在《新工具論》（The New Organon）裡，建立一套全然由經驗歸納獲得自然知識的科學方法，稱為「歸納法」（inductive method），後人也稱「培根法」（Baconian method）①。歸納法和傳統亞里斯多德（Aristotle, BC 384-322）的三段論（syllogism）不同。三段論是由前提演繹出結論，科學家根據前提設計實驗，得到與前提（假設）一致的實驗結果，以此來驗證科學假設。這對培根來說，不僅不是一個有效的科學方法，而且無法對科學進展有所幫助。因為科學家必須要先相信前提，然後去尋找和演繹結果一致的實驗觀察，如此，科學活動就變成僅僅只是在驗證假設和尋找相符結果之間的循環活動而已（Bacon [1620]2000: 39）。

培根認為，真正有效的科學方法應該從最直接的觀察開始，而不是從前提假設開始。以經驗觀察作為建立知識的「最低基礎」（the lowest foundation）或新的起點（Bacon [1620]2000: 39）。在新科學方法裡，科學家必須盡可能地先搜集到與調查問題符合的相關事例（instances），放在「存在和出現表」（table of existence and presence）裡；接著，再盡可能地找出與相關事例相反（negatives）的事例，放在「差異表」（table of divergence）裡。例如研究者欲研究「熱的本質」是什麼，就必須先找出符合「熱」的事例，比如用某個透鏡把陽光匯聚在一個點上就會有熱產生，接著找與此相反的事例，也就是「一樣用透鏡匯聚陽光在某一點但不會有熱」的事例，例如用透鏡的邊緣來匯聚陽光，就不會有「熱」的感覺。此時科學家會好奇：為什麼一樣用透鏡匯聚陽光會有關於「熱」的相反結果？

不同的觀察結果使科學家想做實驗來調查差異到底來自何處？例如設計用各種樣式的凹、凸透鏡來匯聚陽光，然後測試在各個透鏡的各處（如中心、邊緣、各種距離）所得到的光的熱度為何。實際調查和測試如何的條件會產生哪些不同的結果。唯有經過這些實驗測試，科學家才會知道要把原屬於「存在和出現表」裡的選項排除掉，保留通過實驗測試的選項。如此，才開始真正建立熱的本質的理論。所以，列出存在出現表和差異表，看見差異是產生實驗動機的開始，而實驗是排除非本質內容的手段。唯有經過這些檢查過程所得到的自然知識，才算是獲得科學家的「認可」（authorisation），並且由此所建立起來的知識體系，才真正能提供科學解釋（Bacon [1620]2000: 130）。

培根時期的實驗哲學後，二十世紀邏輯經驗論對理論與實驗之間的關係也有所討論。基本上，邏輯經驗論認為實驗是為了驗證理論而存在，說得直接些，就是實驗是為了理論而服務。除了一般為了檢驗理論真假外，實驗也為競爭中的兩理論扮演仲裁的角色，也就是所謂的「判決實驗」（crucial experiments）②。然而，實驗資料如何具備作為證據的有效性，以及哲學家杜恩（Pierre Duhem）提出證據不足以決定理論等論旨，不僅使關鍵實驗的地位受到挑戰，也讓人開始思考究竟實驗之於科學活動本身扮演什麼角色。接著科哲家哈金（Ian Hacking）、馬攸（Deborah G. Mayo）、以及弗蘭克林（Allan Franklin）等人發展所謂的「新實驗主義」（New Experimentalism）③。

由於本文的主旨在於介紹生物學的實驗哲學，上述無論是培根的實驗哲學、邏輯經驗論、以及後來的新實驗主義，大都是以物理化學實驗為討論對象，較少談及生物學實驗，因此，我們不打算多做介紹關於它們的內容。儘管生物學實驗的哲學討論較少承襲傳統科學哲學早期的理論養分，但後來有些生物學史家的歷史研究，以及或多或少來自新實驗主義影響的「實作轉向」（practical turn），使得開始有一些生物學哲學家投入生物學實驗的哲學研究。

而這些研究中，有些是傳統科學哲學議題的延伸，如生物實驗的角色與目標為何，生物實驗不只是為了檢驗理論假說而已，它之於發現扮演何種積極的角色﹔以及，生物實驗中的因果推理為何（實驗實作合理性）﹔還有，科學家如何判斷實驗的人為誤差與真實資料的差距？他們如何排除外在因素、確定資料可靠性？也有些是因為生物學實驗而獨特產生的議題，如什麼是「實驗系統」（experimental systems）、以及什麼是「模式生物」（model organisms）。接下來，我們將慢慢介紹這些與「生物學中的實驗」有關的哲學議題。

① Bacon, Francis [1620](1960) The Novum Organon. New York: Bobbs-Merrill.《新工具論》書名是源自亞里斯多德的《工具論》（Organ）。

② 邏輯經驗論時期對實驗的觀點，西方文獻可參考Nagel, Ernst (1961), Experimental Laws and Theories. The Structure of Science, pp. 81-90; Popper, Karl (1959). The Logic of Scientific Discovery; Kuhn, Thomas (1977), Mathematical versus Experimental Traditions in the Development of Physical Science, pp. 31-65; Hanson (1965), Patterns of Discovery, Ch. 1 Observation。中文文獻可參考陳瑞麟，2012，《認知與評價：科學理論與實驗的動力學》之第二章〈從觀察到理論：經驗模型的媒介〉、第三章〈理論的檢驗與局部決定〉。

③ 新實驗主義時期對實驗的觀點，西方文獻可參考Hacking, Ian (1983), Representing and Intervening; Mayo, Deborah G. (1996), Error and the Growth of Experimental Knowledge; Franklin, Allan (1986), The Neglect of Experimemnt。