新观察结果的意义

科学家们以研究为业，在试验中他们时刻可能观察到新的仪器读数或其他新的感官印象，因此，他们必须不断地做出判断，决定究竟是将这些观察结果当作指认新事实的证据，还是将其作为某个已知事实的新意义，再或者认定它根本没有意义而不予理睬。科学前提——尤其是时下盛行的科学猜测——引导着这类判断，但到最后关头，科学家必定要在决策中加入个人判断的元素。

许多例子可以证明这种联系。

除了那些已被确认的行星之外，莽莽苍穹里的其他星座也都始终保持固定的相对位置，日复一日，恒常不变，这个现象已经成为众所周知的自然规律。可是，根据人们的观察，实际上所有行星都不可能在第二天保持与前一天完全相同的绝对位置，可是我们总会把观测到的这个现象看作观察上的失误加以忽略。这么一来，每当我们发现一颗新行星，就会把观察到的这种行星运动情况都当作观察上的失误搪塞过去。1846年，海王星被发现。根据计算，人们得出了它以往的行星位置参数，从这些位置参数来分析，海王星显然就是1795年拉郎德（Lalande）在巴黎记录下来的那颗行星。得知这个消息后，巴黎天文台仔细检索了拉郎德当年的手稿，从中发现：1795年的5月8日和10日，拉朗德曾先后两次观察到这颗行星，但两次观察的结果并不一致，他便将其中的一次观测结果作为正常的观察失误而排除掉，而把另一次观测结果作为可疑的观察数据记录了下来。〔4〕至于天王星，它在1781年正式被威廉·赫歇尔（Sir William Herschel）发现之前，也曾经至少17次被记录成一颗固定不动的星星。可见，这种反复重申（reaffirm）已知自然规律的过程已经成为埋葬许多潜在发现的坟墓。

其实，那些可以被解释为化学元素质变的试验现象在实验室里屡见不鲜，但只有在肯定这种质变过程的可能性合理存在的时代，并且还得是由一些著名的科学家来提出，关于质变的主张才可能出现。在较早的时代里，科学家们普遍接受炼金术的假设，化学质变的主张自然也就随之大行其是。牛顿观察到经过多次蒸馏的水并未全部蒸发，仍残留少许泥渣。于是，牛顿就把这个现象作为在反复蒸馏之后部分水自动质变成泥的证据。在接下来的几个世纪中，许多科学家进行了类似的试验，他们也都观察到了相同的试验现象。到了18世纪，拉瓦西亚关于元素特征的理论被人们广为接受，水中的残留物从此也就被解释为水的污染而已，这个解释至少直到20世纪初期还在盛行。不过，1902～1903年间，卢瑟福与索迪（Soddy）突然发现了放射嬗变，这之后又有细心的科学家提出一系列错误主张，声称自己已经沿独特思路发现了元素嬗变的规律；接着，卡麦隆（A.T.Cameron）和蓝赛（Sir William Ramsay）分别在1907年和1908年宣布他们已发现由铜到锂的嬗变过程是α微粒运动的结果；然后，柯里（Collie）与帕特森（Patterson）又在1913年宣称自己观察到氢释放电之后形成氦与氖。其后，以上这些说法统统被驳倒，科学界始终没有新的言论出现。直到1922年，新的一波基于错误证据而推导出的新主张之浪潮才汹涌而来，这次浪潮起于3年之前卢瑟福关于新形式人工质变的发现。德国的米特（Miethe）、斯坦梅瑞克（Stammereich）与日本的长冈（Nagaoka）分别发表独立报告，宣称他们发现汞会因放电作用而质变成金。史密茨（Smits）与卡尔森（Karssen）报告说铅可以质变成汞和铊。潘勒塞（Paneth）和彼得斯（Peters）则宣布用铂催化剂可以令氢质变为氦。可是所有这些主张也终将被抛弃，事实上，到1928年为止它们就全都被放弃了。一年之后，放射性蜕变理论确立，这个理论清楚表明，上文所提到的那些描述元素变化的尝试全流于徒劳无功。自那时开始直到今天，尽管牛顿、蓝赛、潘勒塞等人提出的许多嬗变证据已经唾手可得，可人们再没有兴趣在这方面花功夫了，因为，现如今人们已不再认为嬗变过程是充分合理的了。(https://www.daowen.com)

但是，我也并不是说对那些与公认假设冲突的试验结果，科学家们应一概予以忽略，那样的话，科学就将止步不前。我们既可能将新证据与旧前提之间的矛盾仅仅视作试验失误而置之不理，也可能赋之以重大的意义。是取？是舍？卢瑟福的一位密友曾经这样描述卢瑟福在那要紧关头表现出来的天才灵感〔5〕：许多关于新的古怪现象的报道从世界各地蜂拥而至，同行们热切希望这些报道能引起卢瑟福的关注，可他却对这些为数众多的报道安之若素，将它们中的大部分束之高阁，而只对其中的某个特殊案例做出回应。就是这个回应，后来启发查德威克（Chadwick）发现了中子。贝克洛（Bequerel）发现放射能与伦琴（Rontgen）发现射线的故事更是众所周知，他们注意到一些被早前的观察者忽略掉的线索，从一些偶然被模糊了的底片出发，完成了他们伟大的发现，这也是上述能力的明证。不过，我们还可看看为数更多的失败案例。比如，有许多人在这些错误的模式中虚度光阴，将一生付诸研究由贝克洛与伦琴所激发的伪造X光的徒劳中〔6〕，对比他们，我们不由得更加钦佩伟大科学家们在科学选择的要紧关头所表现出来的勇气与洞识力。

欲在现有理论架构内赋予某个新观察结果恰如其分的意义，无疑是一件相当困难的事情，这困难还远不止于判断对这新结果该重视还是该忽略。此外，某些新的观察结果可能是对旧前提的有效驳斥，但我们仍得暂且先将它搁置一旁。我曾经举了与周期系统相斥的观察结果和光的波理论与光的量子理论之间的冲突这两个例子，在这两个案例中，冲突皆因某个新思路的发现而消融，对立双方的证据都得到了解释。但这种情况显然并不会经常发生，有许多理论因冲突证据的发现而被人们抛弃，从此就了无痕迹，对此，我们无须赘述。不过，还有一些理论先被新证据驳倒，过些时日又因更深入的发现而得到平反。回顾一些这样的例子或许会很有趣——普劳特（Prout）起初相信所有元素都由氢元素组成，因为氦、碳、氮、氧等较轻的元素都具有近似于整数的原子量，可是，后来的科学家们在原子质量的后续研究中发现，元素——尤其是一些较重的元素——的原子量偏离整数的情况非常多见，偏离的幅度也很大，这就驳倒了普鲁特的学说。可是到了今天，事情又有新的转机，由于同位素理论的发现，并考虑到包装的影响，人们又认为普鲁特的观点是正确的了。

不过，正式地驳斥一个理论，也并不一定需要借助新发现之力。许多理论都是以可能被自动扩大的模式而建立起来的。比如当人们以圆周或周转圆来描述行星运动的时候，只要引进另一些更深入的同类元素便能解释任何误差。这也相当于在某个数学级数之上再附加一个更深入的项，并以此项来表征这个观察结果。我们把这种能自动扩大的理论称为周转圆式，但并不意味着这些理论就失去了作为自然规律的资格。正因为这样一些理论永不能被任何可以想像的观察正式驳倒，所以从严格意义上来说，我们也不能指望根据这样的理论做出任何预测。可是，我们也发现似乎所有的科学命题都可以被看作周转圆式，因为我们总能想出一些原因来解释试验的误差。所以说，在科学之普遍前提的指导下，根据时下流行的科学假设，决定对某套观察结果究竟应该赋予多少意义——是支持抑或是排斥——究竟还是科学家自己的事情，得由科学家的个人判断来完成。