探索文明起點,會聚一百多年來的科學史──《大轉折》
彼得.沃森(Peter Watson)著作,蔡承志譯,《大轉折:百年科學匯流史,扭轉人類文明的關鍵融合》,聯經出版,2020
作者:陳瑞麟(中正大學哲學系講座教授)

鳥瞰科學地景

你很喜歡當代科學新知,書櫃裡擺了滿滿幾十本、甚至上百本的科普著作,內容包括新型天體結構的發現、宇宙大霹靂爆炸暴漲論、廣義相對學、量子力學、高能粒子物理、演化論、社會生物學、動物行為學、遺傳學、複雜科學、氣象學、地理學、人類學、神話學、大歷史學等等,宛如亞馬遜叢林迷宮。可是,你時間有限,每天抽一點時間看一點,幾年後,書櫃裡仍然有許多原封不動、嶄新如初的新書。你不禁望書興嘆,夢想著:「如果能把這上百本科普新知,會聚成單一本書,一口氣看完,那該有多好!」現在你的美夢成真,真的有這樣一本書!而且它還告訴你來龍去脈,提供你科學的整幅大形象!

大轉折》這本書會聚了自十九世紀末(1850 年)以來至今、近一百七十年的科學知識與思想發展,跨越了幾乎當代科學所有領域的最新成果,並以一個核心觀念「會聚」(convergence,另譯成「收歛」)來貫穿全書,呈現出一幅科學大一統的形象。

在作者彼得.沃森(Peter Watson)筆下,一百多年的科學發展,猶如一條會聚眾多支流的大河,以物理學為主幹,各條支流(還有支流的支流)穿越繁雜多樣的地形地貌,置身其間讓人感到漫無秩序、航行在河道上也必經歷百折千迴。可是,如果從上空鳥瞰全景,我們會發現大量的支流在不同的地方和時間匯入這條科學大河之後,赫然流向一個終點:不是深不可測、動盪不定的大海,而是一個井然有序的巍峨自然構築──一個科學的大都會。

為容納這條科學大河流域和終點的大都會,本書勢必得是一本龐然巨構,包含十九章主要內容,再加上前言、緒論和結論,一共是二十二章。讀這本書,你不是置身在一艘渡輪上沿著河道航行──如果是這樣,雖然你近看細節,卻無法一窺千百支流和廣大流域的整體形貌;你也不是在終點處遊覽科學大都會──如果是這樣,雖然你可置身於此巍峨巨構的殿堂中,卻無法回首科學來時路,也難以理解此巨構是如何被會聚成形。

最好的方式是在空中,以鳥瞰的角度觀看它,從科學大河流域的源頭處出發,沿著水流的方向,並盤旋於各支流流域之間,俯觀它們如何穿越地勢、形塑地貌、匯入主幹,終而抵達另一端的科學大都會。事實上,這是彼得.沃森的敘事方式的具象化,也是我想導覽這本書的核心圖像。

會聚科學大都會

一開始,前言為讀者介紹「會聚」這個核心觀念,它勾勒出當代科學大河流域的全貌,彼得.沃森讚譽為「宇宙最深奧的理念」;緒論則以一位傑出的女性科學家瑪麗.薩默維爾(Mary Somerville)在 1834 年的著作《論物理科學的關聯性》為起點,因為它是十九世紀討論「可觀測世界的統一性」的傑出著作,它象徵了當代科學大河流域的源頭。之後的十九章,被分成四部分,分別是「有史以來最重要的統一思想」、「物理定律的長程影響」、「物理科學對生物科學的友好入侵」、「從礦物質到人類的連續體」,呈現了此科學大河流域的四大區塊,也是四大歷史階段。

第一部分有兩章,第一章討論十九世紀中葉的能量概念如何統一了物理各學科;第二章討論十九世紀下半葉誕生的天擇演化論,它是地質學、古生物學、早期演化論會聚之下的結晶。

第二部分有六章,主要敘述十九世紀以來化學與物理的統合,包括化學元素周期表、愛因斯坦相對論、量子力學、甚至 1930 年代在維也納的邏輯實證論的科學統一運動。第三部分有兩章,討論量子力學如何促成分子生物學的誕生,並引入「還原」(reduction)的概念,它是構成「統一」(unity)的支柱。

第四部分一共九章,占全書分量的一半,敘述從 1950 年代以來至今的科學發展,介紹了許多當代新科學,展現它們如何會聚成滔滔大流。例如,在第十四章和第十五章中,我們看到了氣候學、海洋學和人誌學的會聚如何解釋了很多古代神話的內容(如《聖經》裡的諾亞方舟可能源於古代一場大洪水),以及地理學、氣象學、人類學和遺傳學如何統合地解釋了人類文明的誕生。

最後的〈結論:重疊、模式、階層〉萬流歸宗,巍峨的大都會在終點處昭然現身,顯示出一個預先存在的階層結構與秩序,隱然地反映了近一世紀之前邏輯實證論的科學大金字塔,科學大一統(unity of science)的形象似乎再無可疑。也是在這最後一部分,彼得.沃森作了科學哲學的爭辯,他批評許多「反統一論者」的科學哲學家、科學史家和科學社會學家,企圖為大一統的科學大都會奠下堅實不可動搖的地基。

當你走完本書描繪科學大河流域的旅程,在終點處駐足休息並欣賞這幅壯觀又瑰麗的巨構時,佩服之餘想必也會萌生問號:究竟要如何駕馭這海量般的文獻、並繪製出一幅引人入勝的流域圖?答案當然是彼得.沃森一再強調的「會聚」、「統一」、「還原」和「階層」這幾個核心觀念,它們建立一個預定的秩序架構,引導彼得.沃森去組織歷史材料。

探索科學的起點

彼得.沃森描繪出的這幅圖畫既美好又真實,但這就表示前文提到的那幾個核心觀念是定義、理解科學、自然和世界的最佳引導嗎?我們的求知旅程結束了嗎?我們應該在終點大都會裡寓居、歡呼當代科學的大勝利了嗎?我的建議是:別急。或許可以好好看看這個科學大都會是否真的已經完工?其根基是否真的充分穩固?我想建議讀者:這不是終點。事實上,它反而預示了下一段旅程,「科學大一統」也不是定論,而是更深入探討的墊腳石。為什麼呢?

誠如前文所言,本書的結論是一場科學哲學的論辯,這恰好也是筆者的專業所在。在這篇導讀的後半,讓我們稍稍討論「會聚」、「統一」、「還原」和「反科學統一論」這幾個議題,為讀者指出下一段新旅程的諸多可能性。

彼得.沃森強烈反對「反科學統一論者」,也是「反還原論者」的觀點,特別是他所謂「硬性的反還原論者」如杜普雷[1]和加利森。他批評他們「絕不放棄機會對科學和科學家粗魯相待」,說他們像後現代評論家一樣「對統一科學的批判如毒液泉湧,四處流洩」(頁 524-526)。他對反科學統一論者的憎惡情緒,不免讓他在引用杜普雷的言論時似乎有斷章取義的嫌疑[2]

依筆者對當代科學哲學的理解,彼得.沃森這些高亢的論調有些言過其實了。癥結之一可能在於,他對「科學大一統」的信念太強,以致難以耐心評估反統一論和反還原論的論證;癥結之二可能在於,他對於「會聚」、「還原」、「統一」等語詞的多義性的理解,使得他看不到科學哲學家在分析和爭辯這些概念時的細分。

「還原」通常又譯成「化約」,它有好幾個不同的涵義(因此形成好幾個不同型態的化約論),例如「律則演繹性的化約」、「作為簡化的化約」、「以底層成分來說明上層現象的化約解釋」[3]、「作為分析、分解的化約」(這種「化約」對立於「整體論」)等等。科學哲學的反化約論者反對的是「律則演繹性的化約」和「作為簡化的化約」,但並不見得反對使用底層成分(如DNA)來說明上層現象(如遺傳現象),也不會反對把一個物體分析和分解成局部來理解整體──科學家常把這兩者稱作「化約」,但它們卻不是科學哲學家反對的「化約」。

此外,「化約(還原)」與「統一」也不見得完全同調,例如著名的美國科學哲學家基契爾(Philip Kitcher)論證「基因不能被化約到 DNA」上,卻同時是科學說明的統一論者[4],他主張「統一」或「統合」(unification)是科學說明的核心功能,因為定律或理論不可避免地要面對大量的現象,能說明愈多現象的理論愈好,統合是科學家追求的目標。其實,許多科學哲學家都同意「統一」或「統合」是科學重要的價值之一。

但是,這樣的主張未必足夠導出或支持彼得.沃森強力倡議的「所有科學領域大一統」的宏大圖像。其中的關鍵在於究竟是「局部統合」(local unification)還是「全面統一」(global unity)[5]? 一個人可以有好理由支持前者,卻未必要站到後者的立場上。同理,「會聚」也可以被理解成局部性的,但未必足夠導出所有科學都會會聚成「科學大一統」的物理學大河和大金字塔形的科學大都會。

這樣說,並不代表我認為科學大一統是不可能的,也不代表我反對彼得.沃森精心繪製的科學大都會形象,事實上,彼得.沃森已經為這幅形象提供了大量的歷史證據。可是,一方面,我們要留心他的確在本書第十七章中誠實地談到「最終統一之夢」,討論到了基本粒子學的「大挫敗」(頁 479),雖說他將之歸因於驗證上的昂貴;另一方面,我們也要知道,彼得.沃森是基於他對「會聚」、「還原」、「統一」等概念的特定理解,才能把科學史的內容編織成大河流域加上終點大都會的形象。

如果我們對這些概念有不同的理解,是否會看到不同的景象呢?以這本書作為起點,接下來的風景,就交給讀者們去品評了。

延伸閱讀:洪廣冀:科學做為一種溝通──關於《第三種猩猩》的讀法
科學從來不在單一軌道上運行發展,而是編織在一塊、並時發展的宏大敘事。 擅長書寫繁複、龐雜脈絡大歷史的彼得•沃森,藉由焦點人物、事件、學科間的碰撞,擘畫出科學發展史上點、線、面交錯纏繞且相輔相成的進程。 奠基我們現今所知世界的科學大轉折,並沒有戲劇性、爆炸性的大發現,而是藉由一群科學家在同一時代、不同地點、不同領域提出相似、相輔看法,點滴增補、累積而成的。這些知識的會聚、融合看似平凡、樸實無華,但幾乎包含了人類建構、理解這世界的所有基本概念。正是這些細小、紮實的匯流,為人類構築了一個得以探索出更廣闊世界的舞台,讓我們能夠更深入地探詢生命的起源、宇宙的歷史,並瞻望未來。

[1] 杜普雷是英國著名的科學哲學家、生物學哲學家,一九九三年出版的The Disorder of Things 是他的成名作,即將在 2021 年起就任國際科學哲學學會(PSA)的會長。他曾應筆者之邀在 2014 年訪問台灣,並參與筆者主辦的科學哲學國際會議。

[2] 例如在頁 524 中,他說杜普雷「排斥所有形式的還原論」,但筆者在杜普雷的著作中卻看不到這樣的論調。杜普雷被引證的地方在討論生態學,杜普雷以山獅捕獵野兔為例,說明無法使用律則演繹來說明這種生態現象(Dupre 1993, p. 115)──這顯然是非常合科學的論點。

[3] 「化約論」與「化約解釋」的差異,中文讀者可參看洪裕宏(1995),〈意向實在論與化約解釋〉,收於何志青、洪裕宏主編,《第四屆美國文學與思想研討會論文選集:哲學篇》。中研院歐美所出版。

[4] 參看陳瑞麟(2019),〈理解「基因」概念的演變〉第五節,收於蔡友月、潘美玲、陳宗文編,《台灣的後基因體時代》(交大出版),頁 39-42。基契爾的統合論,看林正弘(1985),《知識.邏輯.科學哲學》(東大出版),頁 160-161。

[5] 「統一」也有好幾種形態,例如「典範之下的統一」或者「實驗基礎的統一(但理論不統一)」等等。

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