科學的發展與科學家的角色

廣義的「科學」包含了「自然科學」與「社會科學」，然而一般人所指稱的

「科學」多是狹義的指稱物理、化學、生物、地球科學等「自然科學」，而「科 學家」的稱謂多用來指稱「從事自然科學相關研究工作的專家學者」，而鮮少用 來指稱「從事社會科學相關研究的專家學者」。

根據《張氏心理學辭典》（張春興，民 80）指出：「科學態度是指在評判事理 時，個人所持之純以客觀事實為根據的不偏不倚心態。」「科學方法指的是科學 家在研究事象或解決問題時，所採用的客觀的、系統的、精確的整套方法。」科 學方法在實際使用時包括四個步驟：一、根據問題性質建立假設；二、根據研究 目的蒐集資料；三、運用精密方法分析資料；四、根據事實發現驗證假設，並進 而推演出結論。而依據九年一貫課程綱要（教育部，民 90）科學態度包括喜歡探 討、發現的樂趣；依據自己所理解的知識，做最佳抉擇；經由細心、切實的探討，

獲得可信的資料；以細心的觀察以及嚴謹的思辨獲得可信的知識；養成求真求實 的處事態度，不偏頗採證，持平審視爭議。以「科學家」的角度來看，「科學」

可以說是「科學家以科學態度運用科學方法以解決實際問題所衍生的一套知識與 理論」。

以下分別探討科學本質與科學教育、科學哲學對於科學發展的觀點、科學家 的角色。

一、科學本質與科學教育

在科學教育中，除了教授科學知識與科學理論，「科學本質」的教學目標日益 受到科學教育界的重視。探討何謂「科學本質」這個問題時，免不了必須探究「什 麼是科學？」、「科學是如何形成的？」、「科學社群如何運作？」、「科學家們如何

為科學發展貢獻心力？」等層面；而運用在自然科學教學上，如何將科學的面貌 較真實地傳達給學生，便是「科學本質」在教育上的意義（McComas, Clough &

Almazroa, 1998）。在科學教學過程中探究「科學本質」，必然會引用「科學史」

的材料以對科學發展的真實狀況進行了解，而在國民小學的科學教育中，最常引 用的科學史材料就是科學家故事。

Gallagher (1991)指出，科學教師過度受到科學課程和教科書內容的影響，在 他們的心目中科學教學的工作主要就是傳授科學知識，因此非常強調科學術語與 知識的背誦，而忽略了知識的理解與應用；科學教師也普遍缺乏哲學、社會學、

科學史等方面的知識。 1980 年代末期，「美國科學促進協會」AAAS（1989）推 行了一項「美國大眾科學-2061 計畫」(Science for All Americans-project 2061)，宣 告了「科學本質」在科學教育的重要性。1996 年更完成了「國家科學教育課程標 準」 (National Science Education Standard, NSES)，明確地將科學本質的相關理念 放進課程標準中。新修訂的課程標準將科學本質分為三個領域：一、科學世界觀、

二、科學探究活動，三、科學事業。課程標準中說明科學家在進行科學探究活動 時科學家會試著驗證理論及儘量避免誤差。其第三領域說明科學事業的實際狀況 如下：

(一)科學是許多不同科學領域的集合。

(二)科學的事業有許多機構來進行，例如大學、工業界、政府。

(三)各種領域的科學家在世界各地活動。

(四)科學活動受到社會價值觀的影響。

(五)科學知識因資訊傳播發達而促使科學的進步。

(六)從事科學必須考慮倫理的原則。

(七)科學家兼具科學專業及公民的身份，利用科學思考的特性解決公眾事務。

而王美芬、熊召弟(民 84)所認定科學本質的內涵中，與科學家工作相關的有 下列幾點：

(二) 科學是產生知識的一個過程，而且必始於觀察，再予以合理的解釋，並 且加以驗證，使之趨近於完美，科學的工作包括形成假說及驗證。

(三) 科學家的觀察並非絕對客觀，但重要的是必須知道產生成見的來源。

二、科學哲學對於科學發展的觀點

「科學」以自然現象為研究對象，「科學哲學」則以科學本身為研究對象，

科學是人類文化的產物，本身也在人類文化發展中扮演重要的角色，尤其近三、

四百年來，科學的發展可以說是突飛猛進，科學哲學既然以科學本身為其研究對 象，自然會企圖探討其成功的優越性何在。

自培根(Bacon, Francis, 1561-1626)以降，「經驗觀察」與「歸納法」即被視為

「經驗科學」的特徵，雖然哲學家休謨﹙David Hume﹐1711–76﹚早就明白指出

「歸納法」無法給予邏輯上的證明，但是並沒有動搖科學界的這種信念（王雅君，

民 76）。十九世紀興起的「實證主義」（positivism）強調實證的科學方法，繼之 以「邏輯實證主義」（logical positivism）傾向使用數理邏輯的方法，而 1920 年代 興起的「經驗邏輯論」（logical empiricism）則試圖全面將數理邏輯方法引入「經 驗論」（empiricism）中（舒光，民 86）。「經驗邏輯論」不但企圖用機率的推論為 歸納法尋求正當性，還進一步以「經驗觀察」及「歸納邏輯」作為經驗科學與形 上學的分界判準。「經驗邏輯論」在二十世紀初統領歐美的科學哲學界長達半世 紀之久，廣泛迎合一般科學家及社會大眾的看法，認為「客觀性」是科學成功發 展最重要的因素之一；而科學的主要目的之一是建構理論來說明已知的事實並推 測未知的事實；認為科學說明可分為「演繹說明」與「歸納說明」兩種，任何抽 象的理論都必須落實到具體的經驗層面。「經驗邏輯論」相關學者先後提出許多 不同的判準用來判別一個理論是否與具體經驗維持足夠的聯繫，所有提出過的判 準都強調科學理論中的定律或概念與具體經驗之間必須有邏輯關連（林政弘，民

74）。但是他們的企圖都歸於失敗，其「意義判準」從「可驗證性」（verifiability）

到「可印證性」（confirmability）不斷的被修正而莫衷一是，雖然判準不斷的放寬，

卻仍無法有效地在「科學」與「形上學」之間劃清界限而受到嚴厲的批判（王雅 君，民 76），目前「經驗邏輯論」在科學哲學界已被視為過時理論（林政弘，民 76），但是一般科學界或社會大眾仍有許多人偏好這樣的科學觀而未被放棄（陳 雅惠，民 92）。

Popper（1969/1989）就認為「歸納法」只是一個神話，他企圖打破培根以來 對「經驗科學」的錯誤想法，推翻傳統上認為可以從累積經驗觀察來建立科學定 律的觀念。他指出我們無法從有限的事象（單稱肯定述句）推理出相關的定律（全 稱肯定述句）而保證毫無犯錯誤的可能；但是相反的，我們卻能有效的運用相反 的事象（單稱否定述句）推翻或否證相關的定律（全稱肯定述句），因此他提出 了「可否證性」（falsifiability）作為科學與非科學的分界判準，並提出「否證」

的科學方法論，Popper 的「否證論」可以用四段式圖示來表示：

P1 　 　 　 TT(TS) 　 EE 　 P2

（問題） 　 （試探性理論或解決）　 （排除錯誤）　 　 （新問題）

在他看來，愛因斯坦的理論所以是「經驗科學」，正因為它隨時可能被新的觀測 結果所推翻或否證。（王雅君，民 76）

相對於 Popper 的「否證論」被稱為「科學哲學中的邏輯主義」，Kuhn 從科學 史實的角度詮釋科學發展的樣貌，則被稱為「科學哲學中的歷史主義」，《科學革 命的結構》（The Structure of Scientific Revolutions）（Kuhn，1962）一書的出版，

確實震撼了整個科學哲學界，其影響力甚至引發其它人文學科廣泛的討論，「典 範轉移」與「科學革命」等詞彙也因此深入人心。Kuhn 發現一般「經驗邏輯論」

具有獨創性的「科學革命」的模型及「典範轉移」的科學觀，Kuhn 依歷史的觀 點來分析，一門科學的發展過程大致可分為「常態科學」、「科學危機」、與「科 學革命」三部曲循環不已，這個歷程可略示如下：

前科學 常態科學 科學危機　 　 　 　 科學革命

　 　 　 　 　　 新常態科學 新科學危機 ………

一門科學在尚未形成之前，往往學派林立，眾說紛紜，沒有能被共同接受的 看法，這是前科學時期的現象（林政弘，民 74），有的學門會漸漸地發展出一套 相 關 科 學 社 群 所 共 同 接 受 的 基 本 觀 點 與 研 究 方 法 ， Kuhn 稱 之 為 「 典 範 」

（paradigm），Kuhn 所用的「典範」一詞意義分歧。根據 Kuhn 自己的解釋，「典 範」一方面代表「一特定社群的成員所共享的信仰、價值、與技術等等構成的整 體」；另一方面它指的是「一個具體的問題解答模式，可以當作模型或範例以作 為常態科學時期其他問題的解答基礎」。在一個優勢典範統領一切時，科學社群 的成員不會為了基本論點與研究方法爭論不休，而會在典範所限定的範圍內持續 研究。科學研究者以共有的典範為基礎，信守相同的研究規則及標準而產生的共 識。例如亞里斯多德的動力學、托勒密的天文學、哥白尼的天文學、弗羅基斯頓 的燃素論、牛頓的力學、粒子光學、波動光學都曾經是眾人所深信不疑的典範而 曾經建立穩定的常態科學時期（陳雅惠，民 92）。

常態科學時期漸漸會出現該理論所不能解決或解釋的問題，Kuhn 稱之為「異 例」，當異例嚴重打擊典範的基本原理，或是異例愈來愈多而無法獲得解決時，

常態科學便開始進入「危機」（裴晉國，民 87）。從科學史的例子來看，當「燃素 論」典範對於越來越多的現象無法提出令人信服的解釋時，便會受到越來越多的 質疑，這就是拉瓦節攻擊舊的「燃素論」典範，進而建立新的「氧化論」典範之 先決條件。舊典範遭到攻擊而逐漸被新典範所取代的時期，Kuhn 稱為「科學革

命」。Kuhn 還進一步主張，新、舊典範兩套理論無法完全轉譯到一個中立的語言，

它們之間具有「不可共量性」（incommensurability）。Kuhn 認為在各理論互相競 爭的過程中，決定勝負不完全是由於科學的或邏輯的因素，政治、社會、宗教等 因素也往往扮演重要的角色。

Popper 與 Kuhn 兩人的論辯造成了當代科學哲學的轉向（莊文瑞，民 76）， Lakatos（1970,1978）進而提出「研究綱領」（Research Program）的科學方法論，

Popper 與 Kuhn 兩人的論辯造成了當代科學哲學的轉向（莊文瑞，民 76）， Lakatos（1970,1978）進而提出「研究綱領」（Research Program）的科學方法論，