科學解釋的意涵和類型

第二章 文獻探討

第一節 科學解釋的意涵和類型

一、解釋的意涵

（一）解釋的定義

解釋（explanation）一詞，源於拉丁文 explanare（展開、伸展、說明），

其意義為：使某事成為合理或可理解的活動（Angeles, 1992）。而在解釋某 事件如何發生通常會包括描述致使此事件發生的過程，而這樣的描述可能 涉及某些因果過程的描述，只不過一事件之發生經常有許多不同的因素，

該選擇何種因素為其原因，需依不同的脈絡而有不同的考量（Audi, 1995）。

Liption（1993）對解釋的看法則是：當我們對生活周遭的發現感到不 滿足時，我們想要知道「為什麼？」，且所運用的推理可提供作為解釋之 用。黃達三（1998）亦曾就解釋下了簡單的註解，他認為「解釋」就是對 事件、現象的分析說明，使人有解惑、了解事件的真相及現象發現的內部 機制的功能。

而哲學辭典中對於解釋有許多不同的意涵，各解釋也有其各種不同的 意義，有所差異，敘述如下（引自段德智、尹大貽、金常政，1999）：

1. 功能的解釋（functional explanation）：用描寫一個事物在其存在時，

各成份之間相互聯繫的活動（功能、作用）來對現象作出解釋。

如：對「為什麼會有心跳？」作出功能性解釋，就是以血液循環 和作為心跳基礎的心臟和肉體的哪些部分的物理、化學的功能來 說明心跳。

2. 整體的解釋（holistic explanation）：用整體（形式、總體、統一體）

的功能（目的、特性、活動）對現象作出解釋，認為整體是它的

8

部分指導原則。用整體的功能來解釋整體的各部分活動。

3. 機械的解釋（mechanistic explanation）：描寫在一個複合體中，一 個部分如何與其他部分發生機械的相互作用。

4. 有機論解釋（organismic explanation）：這種解釋把一個整體的特 性看作是有別於個體部分（或部分的群組）的特性，以及對於解 釋某些事物是必不可少的，就如對各個部分的相互作用分析對於 它的解釋是必不可少的一種。整體被認為不僅僅是其各個部分的 量的總和，而且在質上與它們總和有別。

5. 目的論解釋（teleological explanation）：

(1) 按某物所完成的某種目的（結果、目標）所做出的解釋。

(2) 用達到某種目標或某種目的的活動所做出的解釋，通常這種 目標或目的是預定或計畫好的。

(3) 以涉及某物所正在追求的，或為了這種追求而發生的過程，

以走向未來的事情（目標、目的、終結、結果）而解釋現在 和過去的事情。它用先在的條件解釋現在的和任何未來的事 件。

(4) 適合用於（適應於、協調於、相應於、適當於、相當於）完 成整體的目的和需要這個整體的各部分的相互關係結構和活 動而作出的解釋。

6. 科學解釋（scientific explanation）：通過描寫一個事物的結構和過 程是什麼而使某物成為可理解的，和（或）表明一個事物如何完 成它的活動。科學解釋的基礎是：

(1) 用歸納-演繹方法（inductive-deductive methods）從事（經驗 觀察） 形成概括化（generalization）（理論）。

(2) 把這些事實與這種前後一致的和系統的概括化體系聯繫起來，

9

也和已經累積和以為人們所接受（已被肯定、已得到證實）

有關的事實聯繫起來。

(3) 引出對概括化體系論這些事實可能具有的邏輯和經驗的含義 和系統。

(4) 建構一種對這些事實和概括化的辯解（justification）、認證

（confirmation）、驗證（verification）。

(5) 表明這種事實是可以在數量上被計算（被推演）的，或從這 種概括化體預測到的。

Salmon (1998) 以問題的類型，區分出三大類的解釋：回答「how」、

「what」、「why」問題時提出的解釋，其中回答具「通則性」、「機制性」、

「功能性」其認可為科學解釋，科學解釋為本研究所關注的焦點所在。

(二）解釋的類型

1. 哲學家的科學解釋類型

Zuzovsky & Tamir(1999)以哲學之觀點提出三種科學解釋類型：

(1) 在物質科學與地球科學中，大多數的問題是「為什麼」問題 的形式，以找尋一條規則或原理，並加以應用於解釋特定的 現象。典型的解釋結構為演繹-規律模式

（deductive-nomological［D-N］model）(Hempel, 1965；Hempel

＆ Oppenheim, 1988），它包含兩種形式的語句：說明項

（explanans）和被說明項（explanandum）。被說明項是指欲解 釋的現象，而說明項則包括特定先行條件的敘述以及引出被 說明項之普遍定律的敘述。D-N 解釋的結構必頇滿足某些邏 輯與實徵的條件。它的被說明項必頇是說明項的邏輯結論，

說明項則必頇涵蓋普遍定律，而這些定律不論是實徵的通則 化原(empirical generalizations)或是理論的定律，至少在原則上

10

都必頇能夠被實驗或觀察所檢驗，並且構成說明項的語句必 頇為真，換言之，說明項為證據所持。藉由普遍定律所產生 的解釋創造出解釋與預測之間的對稱性，亦即解釋可被視為 事後的預測(expost facto prediction）。機率解釋也可用 D-N 模 式來形構，但是它們只提供機率的預測。

(2) 目的論的解釋（teleological explanation），亦即藉由提出某種 目的或結果以解釋有機體的特徵，而不是以原因進行解釋，

普遍運用於生物學中，雖然目的論的解釋缺乏邏輯上的效度 與 D-N 的結構，但這種解釋被視為可以探知因果的決定因素 之有用的啟發式工具(Hempel & Oppenheim, 1988)。

(3) 功能的解釋（functional explanation）是目的論解釋的延伸，為 生命科學的例子裡典型的解釋類型。此一類型藉由特性所扮 演的角色，來理解此一行為的型式或性質。這一類的解釋經 常是針對一個蘊含著尋求理由或論證來辯證一性徵之發生的 問題，而提出的回答。

2. 學生的解釋類型

學生對科學概念的解釋，與其既存概念、生活經驗或認知架構有關，

同時會影響其科學概念的發展，以下列舉出幾個國內外以學生為研究對象 的研究。

早期在國外有 Piaget 以及他的跟隨者（Piaget, 1972；Fuson, 1976；

Stepans & Kuehn,1985）將兒童的科學解釋類型作了以下的分類：

(1) 萬物有靈論（animism）：兒童認為自然界的萬物皆有感覺、意 識以及情感的。

(2) 人為論（artificialism）：兒童覺得所有的事物都是為了對人類 有益處而產生的。

11

(3) 決定論（finalism）：兒童認為每件事都有一個解釋，而這個解 釋並不一定會與現象的起源或結果有很大的相關，只是為了 解釋而解釋。

(4) 人創論（human-made）：兒童覺得自然現象是由人類力量所造 成的。

(5) 神創論（god-made）：兒童相信自然現象是由神所造成的。

(6) 機械論（mechanism）：兒童以一種機械的過程來解釋自然現 象，完全不包含人類的特質。

(7) 科學的想法（scientific ideas）：兒童持有科學家與教師所公認 的的想法。

另外，國外 Touger, Dufresne, Gerace, Hardiman 和 Meatre（1995）以 45 位大學生為對象的研究，採取晤談方式蒐集學生如何解釋基本力學，

研究結果呈現出學生的解釋是情境相依的，同時證據也指出物理學思考和 真實情境思考的連結是薄弱的，其認為解釋能力是檢視複雜能力的指標，

從結果中得出三種解釋的類型：

(1) 公式取向（formula-driven）：這類型的解釋是從公式開始進行 相當多的代數運算，從記憶中搜尋合適的公式或圖表來回應 已知的問題，時常後續的敘述未能運用初始的公式或圖表，

這顯示初學者的知識庫中，解釋物理情境缺乏相互連結性。

(2) 直覺的（intuitive）：這些解釋通常是質性的，且大量討論已知 的情況，使用每天日常生活用語，像是撞擊、慢下來以及沒 有走這麼遠等措詞，多過極少被使用的正式物理語言。

(3) 階層的（hierarchical）：這類型是最像專家的解釋，清楚地確 認相關的附屬概念，並以具結構化的方式應用概念，像是確 認能量守恆的最初與最終狀態。充其量，他們將數學及視覺

12

表徵與相關敘述整合，展現出像專家的能力來使用多重表 徵。

上述文獻以各種不同觀點與面向來探討解釋的類型，本研究以個別晤 談的方式而得學生對於這些自然現象的科學解釋，其過程類似教師在課堂 上以提問的形式與學生進行互動、討論，因此，上述許多文獻之解釋類型 分類可做為分析解釋類型之參考準則。

(三）科學解釋的意涵

亞里斯多德是首先發展出科學解釋理論的學者，他建議：科學該透過 原因來得到對事物的理解，以便從「知道內容（knowing that）」進展到更 深層的「知道為什麼（knowing why）」。而科學的三段論法（scientific syllogisms）即是為「為什麼的問題」提供了解答（Audi, 1995）。

Hempel (1965)為最知名、最早為科學解釋定下定義或規範之人，其涵 蓋律模式(covering law model) 曾是論述科學解釋最著名的典範 (Salmon, 1989)。近年來，涵蓋律模式，已不再被哲學界所全然信服（林正弘，1991；

曹志平，2003）。Godfrey-Smith (2003) 指出涵蓋律模式已成歷史灰燼 (the covering law theory is dead) ，但 Hempel（1965）的 D-N model 和 I-S model，

仍然被認為科學解釋類型之一。

Dupre（1993）曾為「科學的」一詞下了判準，他指出符合「物質單 元論」(substance monism)及符合「科學的」標準，也就是認為科學解釋是 能把自然現象化約到基本物質的運作。物質主義為「化約論」中的一部份，

Sterelny 與 Griffiths (1999) 指出化約一詞，其實有三個意思：（1）理論通 則化 (theoretical unification)：此概念指出，科學的目標應是要發展定律系 統或通則 (systems of laws or generalizations) ，把之前數個看似不相關的定 律加以統合（化約），找出新的定律促成科學的發展。（2）分解

(decomposition)：此概念，科學的目標在於把現象區分為獨立的成分，並

13

分別研究，以物質實體或以概念實體來區分、切割。（3）明確的機制 (identifiable mechanism)：此概念指出科學解釋中，必頇存在著明確的機 制。

Salmon (1984, 1989, 1998)指出科學哲學界對於科學解釋有兩大傳統，

第一個傳統便是上述的由 Hempel (1965) 等邏輯實證論者提出的涵蓋論，

他們基本上否定解釋內要談到因果 (Salmon, 1984, 1989, 1998;Thagard, 1992) 。第二個傳統則是認為因果和解釋有強烈的關係，Salmon (1984, 1998)指出「要解釋一個事件，便是要展示出如何使該事件配置到這個世界 的因果結構」換言之，解釋一個事象，便是在找出其起因。

Salmon (1998) 認為在解釋的定義當中只有其中三種解釋，可算是科 學解釋：通則性解釋、機制性解釋和功能性解釋。通則性解釋，又稱為定

Salmon (1998) 認為在解釋的定義當中只有其中三種解釋，可算是科 學解釋：通則性解釋、機制性解釋和功能性解釋。通則性解釋，又稱為定