假说的证实和证伪

更新于 2026年10月13日 版权声明
假说的证实和证伪

1910年,德国气象学家艾尔弗雷德·魏格纳(A1fred Lothar Wegener,1880-1930)偶然发现大西洋两岸的轮廓极为相似。后经研究、推断,他在1912年发表了论文《大陆的生成》,1915年出版了《海陆的起源》这部划时代的著作,提出了大陆漂移学说。该学说认为在约三亿年前的古生代后期,地球上存在一个“泛大陆”,相应地也存在一个“泛大洋”。随着时间的推移,在地球自转离心力和天体引潮力作用下,泛大陆的花岗岩层分离并在分布于整个地壳中的玄武岩层之上发生漂移,逐渐形成了现代的海陆分布。

该学说成功解释了许多地理现象,如大西洋两岸的轮廓问题;非洲与南美洲发现相同的古生物化石及现代生物的亲缘问题;南极洲、非洲、澳大利亚发现相同的冰碛物;南极洲发现温暖条件下形成的煤层;等等。但它有一个致命弱点即动力。根据魏格纳的说法,当时的物理学家立刻开始计算,利用大陆的体积、密度计算陆地的质量。再根据硅铝质岩石(花岗岩层)与硅镁质岩石(玄武岩层)摩擦力的状况,算出要让大陆运动,需要多么大的力量。物理学家发现,日月引力和潮汐力很小,根本无法推动广袤的大陆。因此,大陆漂移学说在兴盛了十几年后就逐渐销声匿迹了。

20世纪50年代,海洋探测的发展证实海底岩层薄(最多二三亿年,而陆地有数十亿年的岩石);另外,1956年开始的海底磁化强度测量发现大洋中脊两侧的地磁异常是对称的。据此,美国学者赫斯(H.H.Hess)提出海底扩张学说,认为地幔软流层物质的对流上升使海岭地区形成新岩石,并推动整个海底向两侧扩张,最后在海沟地区俯冲沉入大陆地壳下方。

正是海底扩张学说的动力支持,加上新的证据(古地磁研究等)支持大陆确实很可能发生过漂移,从而使大陆漂移学说(板块构造学说也称新大陆漂移学说)开始形成。

那么,对大陆漂移这类假说应如何进行检验即证实或证伪呢?

人们提出假说,对疑难问题作了回答,对新的事实作了解释。假说是否正确,是不是真理,这不依赖于人们的主观信仰或社会公认,也不依赖于它能否作为某种方便的手段或工具,而在于它是否符合客观实际。实践是检验认识是否真理的唯一标准。假说形成之后,必须凭借人类的社会实践给予检验。假说的检验过程在某种意义上说不是从假说创立之后才开始的,研究者往往在有某个简单的设想时,就开始做实验或搜集事实材料,检查自己的设想是否正确。对几个初步的设想进行比较、选择,实际上也是一种检验。从这个角度讲,假说的局部检验早在假说的形成过程中就开始了。但是,假说创立后的检验过程是有决定意义的。只有在假说创立后,才能对假说进行全面的、严格的检验。假说的检验过程可以分为两个步骤:一是从假说的内容引申即演绎推导出有关事实的结论;二是验证这些事实结论。

首先,从假说的基本理论引申出关于事实的结论。这里需要运用演绎推理,体现了逻辑思维的特点。这个步骤可用逻辑形式表示为:如果p,那么q。公式中的“p”表示假说的基本理论,“q”表示关于事实的命题。“q”可以是支持假说的已知事实,也可以是预见到的未知事实。

大陆漂移说形成后,魏格纳等科学家分别用已知事实解释这一理论,也就是求得经验证据的支持。(1)艾尔弗雷德·魏格纳指出:在伦敦、巴黎甚至格陵兰等地曾有热带的羊齿植物,而巴西、刚果等国家有过冰川覆盖的现象。(2)1958年,澳大利亚地质学家沃伦·凯里用有机玻璃制成的大陆模型在地球仪上滑动,结果发现大西洋两岸大陆吻合度非常高。(3)1965年,英国科学家爱德华·布拉德和他的同事用计算机计算出了大西洋两岸各种拼合情况,分析结果显示,在离海岸线2000米的等深处,拼合的程度为最佳。(4)1969年,科学家发现南极洲、大洋洲和印度等大陆能够很好地拼合在一起,其拼合程度高于大西洋两岸的拼合程度。(5)科学家还发现,北美洲东部和欧洲西部的珊瑚礁中,不但含有完全相同的珊瑚品种,而且所含的其他海滨生物、江河生物的品种也完全相同。(6)科学家在地质考察中还发现巴西东南部和非洲南部的地层序列完全相同。大陆漂移说也预言了一些未知事实:地球上正在出现红海这一新的海洋,大西洋正在成长中,太平洋正在萎缩,如地中海正在趋向消亡。

必须指出的是,仅仅依靠p还不足以推导出关于事实的命题,除假说外还需要一定的背景知识,也就是别的科学理论和其他知识。比如,仅仅根据“地球自转和潮汐的推动力”还推导不出“大陆漂移”的结论。因为地球自转和潮汐的推动力较小,无法推动大陆漂移。要实现大陆漂移,还需要“大陆是浮在熔融的硅美层玄武岩上”这一知识为前提。这就是说,从假说的基本内容推导出事实的结论,实际上是假说结合一定的背景知识(用r表示)作前提通过演绎推导实现的。这一演绎推导形式为:

(p∧r)→q;(https://www.daowen.com)

q;

∴p∧r

这一推理形式是充分条件假言推理的肯定后件式,不是有效的推理形式。对于充分条件假言推理来说,肯定后件不能必然地肯定前件。换言之,即使q是真的,也不能必然地确定p为真。q为真时,只能说假说p得到了一程度的支持,但不能断言它是真的。这就说,从逻辑上证明假说为真是不可能的。为了证实一个假说,人们往往需要从假说中推导出一系列关于事实的命题。支持假说的事实越多,假说得到的确证度就越高。一旦推导出来的预言性结论即具有决定意义的事实结论得到证实,就能证实假说具有真理性。当假说具有真理性,假说就转化为真理。这就是说,假说的证实是可能的。

假说的证伪过程同样很复杂,证伪过程可用推理形式表示。

(p∧r)→q;

¬q

∴¬(p∧r)

这个推理形式表示,结合一定的背景知识r,从假说的基本内容中推导出关于事实的命题q,当q与实际情况不一致时,作为前提的p∧r是假的。这里既可能p是假的,也可能r是假的,还可能p和r都是假的。这就是说,当断定q假时,并不能必然地断定p假。因此,假说的证伪也是复杂的。某些情况下,从假说和背景知识推出的关于事实的命题与实际情况不符,存在错误的不是假说,而是背景知识;而另外一些情况下,存在错误不是背景知识,而是假说自身;少数情况下,假说自身和背景知识都存在错误。而当假说错误时,假说的证伪就是可能的。

其次,通过社会实践检查从假说结合背景知识引申出来的观点是否可靠。这个步骤是一个事实的验证过程。要验证假说推出的结论是否符合事实,有时仅凭观察就够了。有的检验比较复杂,需要设计复杂的实验和应用间接验证的方法。当假说推出的结论与客观事实一致,人们就认为假说得到了证实;反之,当假说推出的结论与客观事实不一致,假说就被证伪。上节中关于蝙蝠在黑夜能避免障碍物而能自由飞翔的三个假说中,蝙蝠偷盐、蝙蝠的眼睛特别明亮两个假说因与事实不一致被证伪;而蝙蝠耳朵中释放的超声波能起定位作用与客观事实一致被证实。同样,大陆漂移说所预言的:地球上正在出现红海这一新的海洋,地中海正在趋向消亡等因与客观事实一致从而使它得到了证实。同样需要指出的是,由于受主客观条件的制约,事实验证过程也比较复杂,人们在特定的时空对假说做了事实验证,并不意味着这种验证必然可靠;反之,人们在特定的时空对假说做了证伪,并不意味着这种证伪是必然可靠的。

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