問題與推理?xiàng)畋恫枰?小時(shí).ppt

問題與推理 楊倍昌 (需要3 小時(shí)),1,宣稱科學(xué)理性必須要有良好的科學(xué)環(huán)境的說詞，並沒有根據(jù)。不必然要有科學(xué)的意識(shí)才能推理。 提問的5W1H原則：以人（who）、事物（what）、時(shí)（when）、地（where）、為何（why）、如何（how 。 推理的多焦點(diǎn)策略: 將唯物歸納的因果論的量尺擴(kuò)充為五把：包括時(shí)間、空間、歷代的經(jīng)典、多數(shù)人的意見、異例。,Take home message：,問題,生物科學(xué)的問題不會(huì)像你吃飽了嗎？那麼簡(jiǎn)單而無趣。在實(shí)驗(yàn)科學(xué)裡所討論的科學(xué)問題，至少會(huì)牽涉科學(xué)問句內(nèi)容和評(píng)價(jià)科學(xué)問題這兩個(gè)層面。,你(這個(gè)人)吃飽了嗎？具有生物種類及動(dòng)作的屬性。 雖然它勉強(qiáng)可能是，生物科學(xué)的問句，但是,2,科學(xué)問句內(nèi)容 ：生物學(xué)處理的問題大多由機(jī)械論 出發(fā)，以了解實(shí)存物的功能為目的。,為什麼要?jiǎng)?chuàng)造蚊子？、為什麼要有腦波？的問句，雖然帶有生物的名稱，但是這類偏向形上學(xué)的疑惑，並不是目前生物學(xué)家所要關(guān)切的問題。 蚊子會(huì)傳播瘧疾、登格熱嗎？、睡眠時(shí)腦波變強(qiáng)嗎？它會(huì)影響動(dòng)物的哪些生理反應(yīng)？，這類針對(duì)功能性的問題才是適宜的生物科學(xué)的問句。,3,I keep six honest serving-men (They taught me all I knew); Their names are What and Why and When And How and Where and Who.,Rudyard Kipling（1865-1936） Just So Stories“（1902）： The Elephants Child詩句,http:/www.bl.uk/onlinegallery/onlineex/englit/kipling/large17445.html,新聞報(bào)導(dǎo)中的手法,4,Ernst Mayr（1904-2005）,以人（who）、事物（what）、時(shí)（when）、地（where）、為何（why）、如何（how） 這 5W1H來分類生物學(xué)各別的次領(lǐng)域 。討論生物學(xué)中的What是分類學(xué)，How是發(fā)生學(xué)，Why是演化學(xué)，Where是生態(tài)學(xué)，When是自然史、古生物學(xué)和一些演化學(xué)。,5,Why & How 的區(qū)別,英文的意思裡， why較注重目的性（cause、reason、purpose），而 how應(yīng)該注意過程及前因後果（process、procedure、mechanism）。 玄學(xué)可以只關(guān)注物自身的存在作為目的，生物科學(xué)在質(zhì)問物的存在時(shí)，常常會(huì)討論物本身的功能、機(jī)械性及影響。玄學(xué)偏重 why，生物科學(xué)問的主旨多半是 how。,6,依照 5W1H來展開問題：細(xì)胞生物學(xué)中動(dòng)物細(xì)胞爬行的研究,Who：有哪些基因、蛋白質(zhì)組成細(xì)胞爬行的機(jī)器？哪些 趨化素決定細(xì)胞移動(dòng)？ What：有哪些基質(zhì)能讓細(xì)胞黏附？細(xì)胞趨化素受體所活化的訊息傳遞物有哪些？ When：細(xì)胞移動(dòng)多快？讓細(xì)胞爬行的訊息中，由活化甲蛋白到乙蛋白之間傳遞的速度多快？趨化素受體被分解的速度？細(xì)胞黏附與脫離基質(zhì)的速度？ Where：細(xì)胞內(nèi)爬行的機(jī)器在哪裡？趨化素受體是在細(xì)胞膜嗎？ Why：細(xì)胞往某個(gè)方向爬行的誘因是什麼？是追逐營養(yǎng)嗎？或是趨化素的吸引？ How：細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)機(jī)器如何運(yùn)作而讓細(xì)胞爬行？,7,哲學(xué)家 vs. 生物學(xué)家,只能負(fù)責(zé)提出問題，不負(fù)責(zé)提供解答。 對(duì)生物科學(xué)這種實(shí)證學(xué)科來說，光只是提出問題並不充分。,8,直到十九世紀(jì)才證明這三個(gè)古希臘幾何問題是無解的 。,古希臘人在研究幾何作圖三個(gè)問題： 用沒有刻度的直尺和圓規(guī)將任意一個(gè)角三等分 畫出一個(gè)正方形讓它的面積等於一個(gè)已知圓 一個(gè)立方體，做出另一個(gè)體積是它 2倍的立方體。 對(duì)數(shù)學(xué)家而言，無解的問題本身就具有知識(shí)性的趣味。但是生物學(xué)是個(gè)以成敗論英雄的學(xué)門。,9,康明昌 (1984)古希臘幾何三大問題，數(shù)學(xué)傳播，第八卷第二期、第三期，中央研究院數(shù)學(xué)研究所。,推理原則,10,宣稱科學(xué)理性必須要有良好的科學(xué)環(huán)境的說詞，並沒有根據(jù)。不必然要有科學(xué)的意識(shí)才能推理。 宋朝蘇洵的推理方式：事有必至，理有固然。惟天下之靜者，乃能見微而知著。月暈而風(fēng)，礎(chǔ)潤而雨，人人知之。人事之推移，理勢(shì)之相因，其疏闊而難知，變化而不可測(cè)者，孰與天地陰陽之事，而賢者有不知，其故何也？好惡亂其中，而利害奪其外也。 辨姦論,生物學(xué)研究的四個(gè)基本綱領(lǐng),古典邏輯 三段論證 新工具 (經(jīng)驗(yàn)實(shí)證學(xué)派) 新方法 (拆散問題與唯物主義),11,Imre Lakatos (拉卡托斯 1922-1974): It would be wrong to assume that one must stay with a research programme until it has exhausted all its heuristic power, that one must not introduce a rival programme before everybody agrees that the point of degeneration has probably been reached.,古典邏輯 (集合),同一律 (the law of identity)：物的本身是唯一，我就是我自身。A全等於A，A不會(huì)同時(shí)又是B。同一物不可以多義。同一律是將物的本身劃出確定的範(fàn)圍。 矛盾律 (the law of contradiction)：矛盾律的內(nèi)容是指明物的本身之外的另一個(gè)存在。對(duì)一個(gè)需要驗(yàn)明正身的物而言，它不在A這個(gè)範(fàn)圍之內(nèi)，就是在A這個(gè)範(fàn)圍之外 (非A)。 排中律 (the law of excluded middles)：排中律是矛盾律的延伸，是否定詞。排中律指明出對(duì)某物而言，它不在A這個(gè)範(fàn)圍之內(nèi)，就是在A這個(gè)範(fàn)圍之外的【非A】，此外無它。絕對(duì)不會(huì)有既是A，同時(shí)又是B；或者既不是A，又不是【非A】的情況。,12,古典邏輯適用的範(fàn)圍,數(shù) 物 倫理? 好壞?,13,兩類同一律的命題,14,陳述沒有例外的整體稱之為全稱命題 (universal statement) 。 指述單一、個(gè)別或是部份元素的是特稱命題 (particular statement)。,同一律和矛盾律都要求對(duì)指述的【物】要完全清楚。生物學(xué)中對(duì)於同一律的執(zhí)著還必須延續(xù)到另一層：杜絕假貨。生物學(xué)家透過實(shí)存主義；以形態(tài)學(xué)、解剖學(xué)為基礎(chǔ)的分類法；透過共識(shí)與教育而統(tǒng)一命名；蒐集博物、分享研究材料；利用圖像記錄這五種技巧儘量達(dá)成讓同一物不可以多義，讓A的概念儘量等同於A的實(shí)體。,全稱命題 (universal statement),全稱命題：細(xì)菌都是原核生物；酵母菌都是真核生物；人都是動(dòng)物。 全稱命題的否定命題是：有隻細(xì)菌不是原核生物；有隻酵母菌不是真核生物；有個(gè)人不是動(dòng)物。 (全稱命題有一種對(duì)稱命題將主詞和賓詞對(duì)調(diào)，它的結(jié)論一樣成立。有些原核生物不是細(xì)菌；有些真核生物不是酵母菌；有些動(dòng)物不是人。),15,特稱命題 (particular statement),特稱命題：某綠色蛋白質(zhì)會(huì)發(fā)出螢光；S品系的炭疽桿菌會(huì)感染牛隻。 特稱命題的否定命題是：綠色蛋白質(zhì)都不會(huì)發(fā)出螢光；S品系的炭疽桿菌都不會(huì)感染牛隻。 (特稱命題也有主詞和賓詞對(duì)調(diào)的對(duì)稱命題，但是它的結(jié)論則不一定正確。 不成立的對(duì)稱命題：所有會(huì)發(fā)出螢光的都不是綠色蛋白質(zhì)；所有能感染牛隻的細(xì)菌絕對(duì)不可能是S品系的炭疽桿菌。 成立的對(duì)稱命題：有些會(huì)發(fā)出螢光的物質(zhì)不是綠色螢光蛋白質(zhì)；有些能感染牛隻的細(xì)菌不是S品系的炭疽桿菌。),16,變形之一：矛盾律+排中律=歸謬法,歸謬法的主要論證結(jié)構(gòu)分成四個(gè)階段：先假定想要證明命題是假的，然後按照對(duì)方的邏輯推出一個(gè)明顯不正確或自相矛盾的命題。 要證明的命題：X是A 假設(shè)：X是【非A】 若X是【非A】時(shí)，會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的延伸敘述。 結(jié)論：X是A,17,歐幾里德幾何原本: 2不是有理數(shù)的證明,(一)要證明的命題：2不是有理數(shù)的證明 (二)假設(shè)：假設(shè)2是有理數(shù) (三)若假設(shè)2是有理數(shù)時(shí)，2可以用p/q來表示（有理數(shù)的條件是p與q互質(zhì)，都為整數(shù)q0）。則p2=2q2，所以p2是偶數(shù)，所以p也是偶數(shù)；p2必定是4的倍數(shù)，所以q2必定是2的倍數(shù)。所以q也是偶數(shù)，與pq互質(zhì)的條件矛盾。 (四) 結(jié)論：2不是有理數(shù)的證明,18,生物學(xué)的歸謬法之一,要證明的命題：B型肝炎病毒感染造成肝癌。 假設(shè)：B型肝炎病毒感染不會(huì)造成肝癌，則肝癌的發(fā)生率在感染B型肝炎病毒的族群與一般人應(yīng)該相同。 罹患肝癌的病人肝細(xì)胞內(nèi)大多含有有B型肝炎病毒；感染B型肝炎病毒的人發(fā)生肝癌的機(jī)率比一般人高很多；土撥鼠肝炎病毒感染土撥鼠後，除引起急性肝炎外，也會(huì)造成土撥鼠的肝硬化和肝癌；B型肝炎病毒的X基因能讓肝細(xì)胞癌化；使用疫苗阻絕B型肝炎病毒感染會(huì)降低肝癌的發(fā)生率等等證據(jù)都與原先的假設(shè)不合。 結(jié)論：B型肝炎病毒感染會(huì)造成肝癌。,19,要證明的命題：A型肝炎病毒不是造成肝癌的原因。 假設(shè)：A型肝炎病毒感染會(huì)造成肝癌，則肝癌的發(fā)生率在感染A型肝炎病毒的族群應(yīng)該比一般人高。 罹患肝癌的病人肝腫瘤細(xì)胞內(nèi)找不到A型肝炎病毒；治療病人A型肝炎不影響肝癌的發(fā)生等等證據(jù)與當(dāng)初的假設(shè)不合。 結(jié)論：A型肝炎病毒不是造成肝癌的原因。,20,生物學(xué)的歸謬法之二,變形之二：矛盾律+排中律=否證論,哲學(xué)家卡爾波普在他著名的否證論 (Falsification) 中認(rèn)為成千上萬的觀察不能證明一個(gè)結(jié)論為真，但是只要一個(gè)觀察卻能證明一個(gè)科學(xué)結(jié)論為偽。科學(xué)中並沒有可驗(yàn)證的真理，真理的意義在於可否證，可被推翻，當(dāng)所有可能的假說逐漸被推翻時(shí)，真理就逼近了。,21,1902 1994,三段論證,syllogism，希臘語 sullogismos的意思是演繹 亞理斯多德創(chuàng)立的形式，希望經(jīng)由界定陳述之間的邏輯關(guān)係，導(dǎo)出明確的結(jié)論。亞理斯多德的工具論（ Organon）包括 Categories, Prior Analytics, Interpretation, Posterior Analytics, Sophistical Refutations, and Topics。工具論裡所談?wù)摰臍w納、演繹、分析、綜合等等，都只是人們研究問題時(shí)所用的方法，不包含思維物件的內(nèi)容。 最基本的三段論證由三個(gè)部分組成：,22,大前提：所有人都會(huì)死 小前提：希臘人是人 結(jié)論：希臘人都會(huì)死。,Carbolic acid, phenol,1866年，李斯特(Joseph Lister ， 1827-1912)讀了巴斯德報(bào)導(dǎo)微生物造成物質(zhì)發(fā)酵的研究之後，認(rèn)為開刀之後傷口的化膿及敗血病，也是由於微生物感染所致。,23,生物的三段論證,李斯特描述他的推理方法是一種簡(jiǎn)單三段論證的演繹： 大前提：腐壞是由於微生物感染所致。 （Putrefaction is caused by microbes.） 小前提：傷口的化膿、敗血，是一種身體組織的腐壞。 （Wound sepsis is a form of putrefaction.） 結(jié)論：傷口的化膿、敗血，是於微生物感染所致。 （Wound sepsis is caused by microbes.）,24,截肢手術(shù)的傷亡率:Note by Sir James Simpson: Hospitalism 1867,25,在英國超過 300 床的大醫(yī)院死亡率會(huì)超過 41%. 開業(yè)醫(yī)小診所死亡率約 11%. 巴黎: 死亡率約 60%. 蘇黎世: 死亡率約 46%. 格拉斯柯: 死亡率約 34%. 柏林及其他城市: 死亡率約 34%. 美國麻省: 死亡率約 26%. 美國賓州: 死亡率約 24%.,蛇杖的傳人 p:439,李斯特的消毒法之前，病人的死亡率是46%，之後降低為15%?；哆@樣的貢獻(xiàn)，我們推崇李斯特為消毒學(xué)之父 。,侷限,三段論證的推理過程雖然合理，但是只要前提不正確，就可能產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)論。除了命題蘊(yùn)涵可能不當(dāng)、結(jié)論仍然會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤之外，三段論證的推理本身，無法讓人理解的是大前提、小前提如何生成，也無法檢驗(yàn)大、小前提的真實(shí)性。甚至我們還可以懷疑它到底有沒有能力產(chǎn)生新的知識(shí)。,26,新工具,雖然培根十三歲就進(jìn)入劍橋大學(xué)，接受當(dāng)時(shí)正規(guī)亞理斯多德體系的教育，到頭來反而強(qiáng)烈批判演繹方法，蔑視數(shù)學(xué)。1620年，在他所出版的偉大的復(fù)興，書中認(rèn)為人要認(rèn)識(shí)和征服自然，就要排除各種偏見和虛妄觀念，強(qiáng)調(diào)以自然經(jīng)驗(yàn)為主的歸納法。為了跟傳統(tǒng)亞理斯多德體系的工具論區(qū)分，培根乾脆把他自己的方法 稱為新工具。,27,1561 1626,知為力與尊重知識(shí),培根主張知識(shí)就是力量。 東漢思想家王充（字仲任, 27-97），說人為貴，貴其識(shí)知也。論衡書裡提出知為力的觀念。王充認(rèn)為，人有知學(xué)的話，就會(huì)有力量。王充將力區(qū)分為筋骨之力及仁義之力，並主張兩者結(jié)合才能獲得成功。他說：文人之力，助有力之將，乃能以力為功。但是中國人太在意仁義之力了，兩千年的知為力並未開創(chuàng)出現(xiàn)代科學(xué)純理的知識(shí)。沒有人因?yàn)橥醭渌撌龅闹獮榱Χ鹬刂R(shí)。,28,培根的警告：理智有四種假相（Idols）,人類所共有的偏見（種族假相，idols of the tribe） 個(gè)人的偏見（洞穴假相，idols of the den） 語言不清所圈囿的偏見（市場(chǎng)假相，idols of the market-place） 盲目崇拜權(quán)威、迷信傳統(tǒng)觀念（劇場(chǎng)假相，idols of the theatre）。,29,因?yàn)橛羞@四種假相的存在，人的知覺所聽、所見就有可能只是幻覺。培根把假相當(dāng)作是必須丟棄的垃圾。把垃圾完全都丟棄後，清出理性的空間，個(gè)人的腦力才有自由使用的機(jī)會(huì)。,新工具,（一）觀察 (?) 自然和蒐集事實(shí)。 （二）整理經(jīng)驗(yàn)材料：進(jìn)行三種例證的比較。 1.本質(zhì)表（Table of essence）：搜集特殊性質(zhì)的所有例證，找出共同點(diǎn)。 2.差異表（Table of deviation in proximity）：找出相似，但是卻明顯不同的例證。 3.程度比較表（Table of degree）：比各個(gè)例證中性質(zhì)的差異程度，看看它是否會(huì)隨著某一種指定形式的增減而增減。 （三）排除所有不相關(guān)的性質(zhì)。 （四）做出肯定的結(jié)論。,30,培根之後,西班牙醫(yī)生塞爾維特（Michael Servetus, Miguel Serveto, 1511-1553）發(fā)現(xiàn)血液的小循環(huán)系統(tǒng)，證明血液從右心室流向肺部，通過曲折路線到達(dá)左心室。他的發(fā)現(xiàn)，推翻了蓋侖的心臟中隔有篩孔的論點(diǎn)。 英國解剖學(xué)家哈維（William Harvey）利用動(dòng)物解剖實(shí)驗(yàn)，發(fā)表心血運(yùn)動(dòng)論，完整的說明血液運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和心臟的工作原理。這種強(qiáng)調(diào)實(shí)物經(jīng)驗(yàn)的價(jià)值，應(yīng)該高過古人經(jīng)典的主張，都可以算得上是近代科學(xué)要求知識(shí)主體應(yīng)該直接回歸自然泉源的前奏曲。,31,因果關(guān)係陳述，至少須具備三個(gè)條件,原因的發(fā)生一定要在結(jié)果之前； 原因在空間上的涵蓋範(fàn)圍一定會(huì)與結(jié)果的所在地重疊； 原因與結(jié)果之間必須有一種必然的聯(lián)繫。,32,因果關(guān)係陳述:霍氏法則,33,柯霍氏法則的四個(gè)步驟中所推論的重點(diǎn)，除了將疾病的起因歸咎於病原菌實(shí)體的存有之外，柯霍推論事證的因果依據(jù)，也只是建立在時(shí)間和空間這些要素上。 在時(shí)間的順序上，是病原菌感染健康個(gè)體而後發(fā)病。 在空間上，病原菌與感染個(gè)體存在的空間重疊。其餘的部分則是不得不然的常識(shí)而已。,休姆問題,我們?yōu)槭颤N會(huì)視某些事情的發(fā)生為理所當(dāng)然，而另外一些事卻不可能發(fā)生？我們?nèi)绾螐膫€(gè)別的已知事例論及到未知呢？這些經(jīng)驗(yàn)為什麼可以擴(kuò)展到將來，並且擴(kuò)展到我們所見的相似物？因果律有沒有必然性呢？,34,恆常聯(lián)繫,我們對(duì)於因果關(guān)係的概念，來自於兩個(gè)獨(dú)立事件間的恆常聯(lián)繫經(jīng)驗(yàn)。恆常聯(lián)繫的經(jīng)驗(yàn)只是人們心理上的一種印象。當(dāng)我們觀察到甲事件總是和乙事件結(jié)合在一起時(shí)，在想像中會(huì)建立起一種習(xí)慣性的聯(lián)想，成為信念。 但實(shí)際上，沒有觀察到的事例與被觀察到的事例相似這個(gè)歸納原則，並不保證絕對(duì)的真實(shí)，因?yàn)榫退阆嗤挠∠笾匮}無數(shù)次，也無法產(chǎn)生必然聯(lián)繫的新觀念。,35,多焦點(diǎn)的權(quán)宜之計(jì),將唯物歸納的因果論的量尺擴(kuò)充為五把：分別是時(shí)間、空間、歷代的經(jīng)典、多數(shù)人的意見、異例。 生物科學(xué)太複雜，細(xì)節(jié)太多，既然一個(gè)人無法完成，多找一些人來勝算會(huì)比較高。在接受孔恩的建議之後，生物學(xué)家所用來驗(yàn)證事件關(guān)係的因果律，至少會(huì)多了幾個(gè)參考點(diǎn)：將經(jīng)典作為參考點(diǎn)、將多數(shù)人的意見作為參考點(diǎn)、將異例作為參考點(diǎn)。,36,機(jī)械鴨,37,分解式的理論在宗教世界中所引起的震撼，一定不下於哥白尼的地動(dòng)說以及後世達(dá)爾文的演化論。哥白尼把人由宇宙的中心地位拉下成為陪襯的角色；達(dá)爾文的理論質(zhì)疑人的血統(tǒng)由神而來的自傲。這兩個(gè)人當(dāng)時(shí)都捲起了極激烈的反彈。笛卡兒沒有挑起燒身戰(zhàn)火實(shí)在是很幸運(yùn)。如果真的接受生命只是零件的組合，那麼完整的生命會(huì)有什麼神聖性呢？,閱微草堂筆記卷七 如是我聞一清河間紀(jì)曉嵐著 鋪衍物理：以人類為思考核心,人死者，魂隸冥籍矣。然地球圓九萬里，徑三萬里，國土不可以數(shù)計(jì)，其人當(dāng)百倍中土，鬼亦當(dāng)百倍中土，何游冥司者，所見皆中土之鬼，無一徼外之鬼耶？其在在各有閻羅王耶？顧郎中德懋，攝陰官者也，嘗以問之，弗能答。 人不死者，名列仙籍矣。然赤松廣成，聞?dòng)谏瞎牛吾岽鲋?，皆出近世？劉向以下之所記，悉無聞耶？豈終歸于盡如朱子之論魏伯陽(東漢練丹師)耶？婁真人，近垣領(lǐng)道教者也，嘗以問之，亦弗能答。,38,中國古人如何論證？,印象 與 分析,39,順治元年秋九月大疫，保安衛(wèi)、沙城堡絕者不下千家。生員宗應(yīng)祚、周之正、朱家輔等皆全家疫歿，雞犬盡死。黃昏鬼行市上，或嘯語人家，了然聞見，真奇災(zāi)。 君不聞雞籠、淡水水土之惡乎？人至即病、病則死。凡隸役聞雞籠、淡水之遣，皆欷歔悲嘆，如使絕域；水師例春秋更戍，以得生為幸。,郁永河：裨海紀(jì)遊卷中，頁16。,懷來縣志,1637年，笛卡兒匿名發(fā)表方法論。(把知識(shí)拆散成片段),除了清楚明白的觀念外，絕不接受任何自己不清楚的理由。就是說要盡量避免魯莽和偏見，凡事只能根據(jù)自己的判斷。沒有經(jīng)過自己親身體會(huì)的問題，不管有什麼權(quán)威的結(jié)論，都可以懷疑。這是笛卡兒著名的懷疑一切。內(nèi)容和培根、休姆這些懷疑論者很類似。 可以將要研究的複雜問題，盡量分解為多個(gè)比較簡(jiǎn)單的小問題，一個(gè)一個(gè)地分開解決。 思想必須從簡(jiǎn)單到複雜。將問題從簡(jiǎn)單到複雜排列，先從容易解決的問題著手。 將所有問題解決後，再綜合起來檢驗(yàn)，看是否完全，是否將問題澈底解決了。我們應(yīng)該時(shí)常進(jìn)行澈底的檢查，確保沒有遺漏任何東西。,40,想像力 (不同的歷史紀(jì)錄，目的是什麼？),41,吳沙既欲以信結(jié)，諸番屬番社患痘，出方施藥，全活甚眾。番德之。又因番俗，埋石設(shè)誓，約以堵海賊為外援，不再侵削其地，鬥乃稍息。此嘉慶二年事也。 鬥又屢敗，以為漢人有神助，稍置之。番社患痘，沙出方施藥，全活甚眾，德之。 番患痘，枕藉死，閤社