问题与推理杨倍昌需要3小时.ppt

問題與推理 楊倍昌 (需要3 小時),1,宣稱科學理性必須要有良好的科學環境的說詞，並沒有根據。不必然要有科學的意識才能推理。 提問的5W1H原則：以人（who）、事物（what）、時（when）、地（where）、為何（why）、如何（how 。 推理的多焦點策略: 將唯物歸納的因果論的量尺擴充為五把：包括時間、空間、歷代的經典、多數人的意見、異例。,Take home message：,問題,生物科學的問題不會像你吃飽了嗎？那麼簡單而無趣。在實驗科學裡所討論的科學問題，至少會牽涉科學問句內容和評價科學問題這兩個層面。,你(這個人)吃飽了嗎？具有生物種類及動作的屬性。 雖然它勉強可能是，生物科學的問句，但是,2,科學問句內容 ：生物學處理的問題大多由機械論 出發，以了解實存物的功能為目的。,為什麼要創造蚊子？、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的疑惑，並不是目前生物學家所要關切的問題。 蚊子會傳播瘧疾、登格熱嗎？、睡眠時腦波變強嗎？它會影響動物的哪些生理反應？，這類針對功能性的問題才是適宜的生物科學的問句。,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,新聞報導中的手法,4,Ernst Mayr（1904-2005）,以人（who）、事物（what）、時（when）、地（where）、為何（why）、如何（how） 這 5W1H來分類生物學各別的次領域 。討論生物學中的What是分類學，How是發生學，Why是演化學，Where是生態學，When是自然史、古生物學和一些演化學。,5,Why & How 的區別,英文的意思裡， why較注重目的性（cause、reason、purpose），而 how應該注意過程及前因後果（process、procedure、mechanism）。 玄學可以只關注物自身的存在作為目的，生物科學在質問物的存在時，常常會討論物本身的功能、機械性及影響。玄學偏重 why，生物科學問的主旨多半是 how。,6,依照 5W1H來展開問題：細胞生物學中動物細胞爬行的研究,Who：有哪些基因、蛋白質組成細胞爬行的機器？哪些 趨化素決定細胞移動？ What：有哪些基質能讓細胞黏附？細胞趨化素受體所活化的訊息傳遞物有哪些？ When：細胞移動多快？讓細胞爬行的訊息中，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？細胞黏附與脫離基質的速度？ Where：細胞內爬行的機器在哪裡？趨化素受體是在細胞膜嗎？ Why：細胞往某個方向爬行的誘因是什麼？是追逐營養嗎？或是趨化素的吸引？ How：細胞內的蛋白質機器如何運作而讓細胞爬行？,7,哲學家 vs. 生物學家,只能負責提出問題，不負責提供解答。 對生物科學這種實證學科來說，光只是提出問題並不充分。,8,直到十九世紀才證明這三個古希臘幾何問題是無解的 。,古希臘人在研究幾何作圖三個問題： 用沒有刻度的直尺和圓規將任意一個角三等分 畫出一個正方形讓它的面積等於一個已知圓 一個立方體，做出另一個體積是它 2倍的立方體。 對數學家而言，無解的問題本身就具有知識性的趣味。但是生物學是個以成敗論英雄的學門。,9,康明昌 (1984)古希臘幾何三大問題，數學傳播，第八卷第二期、第三期，中央研究院數學研究所。,推理原則,10,宣稱科學理性必須要有良好的科學環境的說詞，並沒有根據。不必然要有科學的意識才能推理。 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，礎潤而雨，人人知之。人事之推移，理勢之相因，其疏闊而難知，變化而不可測者，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,生物學研究的四個基本綱領,古典邏輯 三段論證 新工具 (經驗實證學派) 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不會同時又是B。同一物不可以多義。同一律是將物的本身劃出確定的範圍。 矛盾律 (the law of contradiction)：矛盾律的內容是指明物的本身之外的另一個存在。對一個需要驗明正身的物而言，它不在A這個範圍之內，就是在A這個範圍之外 (非A)。 排中律 (the law of excluded middles)：排中律是矛盾律的延伸，是否定詞。排中律指明出對某物而言，它不在A這個範圍之內，就是在A這個範圍之外的【非A】，此外無它。絕對不會有既是A，同時又是B；或者既不是A，又不是【非A】的情況。,12,古典邏輯適用的範圍,數 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指述的【物】要完全清楚。生物學中對於同一律的執著還必須延續到另一層：杜絕假貨。生物學家透過實存主義；以形態學、解剖學為基礎的分類法；透過共識與教育而統一命名；蒐集博物、分享研究材料；利用圖像記錄這五種技巧儘量達成讓同一物不可以多義，讓A的概念儘量等同於A的實體。,全稱命題 (universal statement),全稱命題：細菌都是原核生物；酵母菌都是真核生物；人都是動物。 全稱命題的否定命題是：有隻細菌不是原核生物；有隻酵母菌不是真核生物；有個人不是動物。 (全稱命題有一種對稱命題將主詞和賓詞對調，它的結論一樣成立。有些原核生物不是細菌；有些真核生物不是酵母菌；有些動物不是人。),15,特稱命題 (particular statement),特稱命題：某綠色蛋白質會發出螢光；S品系的炭疽桿菌會感染牛隻。 特稱命題的否定命題是：綠色蛋白質都不會發出螢光；S品系的炭疽桿菌都不會感染牛隻。 (特稱命題也有主詞和賓詞對調的對稱命題，但是它的結論則不一定正確。 不成立的對稱命題：所有會發出螢光的都不是綠色蛋白質；所有能感染牛隻的細菌絕對不可能是S品系的炭疽桿菌。 成立的對稱命題：有些會發出螢光的物質不是綠色螢光蛋白質；有些能感染牛隻的細菌不是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構分成四個階段：先假定想要證明命題是假的，然後按照對方的邏輯推出一個明顯不正確或自相矛盾的命題。 要證明的命題：X是A 假設：X是【非A】 若X是【非A】時，會產生錯誤的延伸敘述。 結論：X是A,17,歐幾里德幾何原本: 2不是有理數的證明,(一)要證明的命題：2不是有理數的證明 (二)假設：假設2是有理數 (三)若假設2是有理數時，2可以用p/q來表示（有理數的條件是p與q互質，都為整數q0）。則p2=2q2，所以p2是偶數，所以p也是偶數；p2必定是4的倍數，所以q2必定是2的倍數。所以q也是偶數，與pq互質的條件矛盾。 (四) 結論：2不是有理數的證明,18,生物學的歸謬法之一,要證明的命題：B型肝炎病毒感染造成肝癌。 假設：B型肝炎病毒感染不會造成肝癌，則肝癌的發生率在感染B型肝炎病毒的族群與一般人應該相同。 罹患肝癌的病人肝細胞內大多含有有B型肝炎病毒；感染B型肝炎病毒的人發生肝癌的機率比一般人高很多；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基因能讓肝細胞癌化；使用疫苗阻絕B型肝炎病毒感染會降低肝癌的發生率等等證據都與原先的假設不合。 結論：B型肝炎病毒感染會造成肝癌。,19,要證明的命題：A型肝炎病毒不是造成肝癌的原因。 假設：A型肝炎病毒感染會造成肝癌，則肝癌的發生率在感染A型肝炎病毒的族群應該比一般人高。 罹患肝癌的病人肝腫瘤細胞內找不到A型肝炎病毒；治療病人A型肝炎不影響肝癌的發生等等證據與當初的假設不合。 結論：A型肝炎病毒不是造成肝癌的原因。,20,生物學的歸謬法之二,變形之二：矛盾律+排中律=否證論,哲學家卡爾波普在他著名的否證論 (Falsification) 中認為成千上萬的觀察不能證明一個結論為真，但是只要一個觀察卻能證明一個科學結論為偽。科學中並沒有可驗證的真理，真理的意義在於可否證，可被推翻，當所有可能的假說逐漸被推翻時，真理就逼近了。,21,1902 1994,三段論證,syllogism，希臘語 sullogismos的意思是演繹 亞理斯多德創立的形式，希望經由界定陳述之間的邏輯關係，導出明確的結論。亞理斯多德的工具論（ Organon）包括 Categories, Prior Analytics, Interpretation, Posterior Analytics, Sophistical Refutations, and Topics。工具論裡所談論的歸納、演繹、分析、綜合等等，都只是人們研究問題時所用的方法，不包含思維物件的內容。 最基本的三段論證由三個部分組成：,22,大前提：所有人都會死 小前提：希臘人是人 結論：希臘人都會死。,Carbolic acid, phenol,1866年，李斯特(Joseph Lister ， 1827-1912)讀了巴斯德報導微生物造成物質發酵的研究之後，認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,截肢手術的傷亡率:Note by Sir James Simpson: Hospitalism 1867,25,在英國超過 300 床的大醫院死亡率會超過 41%. 開業醫小診所死亡率約 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%。基於這樣的貢獻，我們推崇李斯特為消毒學之父 。,侷限,三段論證的推理過程雖然合理，但是只要前提不正確，就可能產生錯誤的結論。除了命題蘊涵可能不當、結論仍然會產生錯誤之外，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，也無法檢驗大、小前提的真實性。甚至我們還可以懷疑它到底有沒有能力產生新的知識。,26,新工具,雖然培根十三歲就進入劍橋大學，接受當時正規亞理斯多德體系的教育，到頭來反而強烈批判演繹方法，蔑視數學。1620年，在他所出版的偉大的復興，書中認為人要認識和征服自然，就要排除各種偏見和虛妄觀念，強調以自然經驗為主的歸納法。為了跟傳統亞理斯多德體系的工具論區分，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,培根主張知識就是力量。 東漢思想家王充（字仲任, 27-97），說人為貴，貴其識知也。論衡書裡提出知為力的觀念。王充認為，人有知學的話，就會有力量。王充將力區分為筋骨之力及仁義之力，並主張兩者結合才能獲得成功。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出現代科學純理的知識。沒有人因為王充所論述的知為力而尊重知識。,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） 個人的偏見（洞穴假相，idols of the den） 語言不清所圈囿的偏見（市場假相，idols of the market-place） 盲目崇拜權威、迷信傳統觀念（劇場假相，idols of the theatre）。,29,因為有這四種假相的存在，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，個人的腦力才有自由使用的機會。,新工具,（一）觀察 (?) 自然和蒐集事實。 （二）整理經驗材料：進行三種例證的比較。 1.本質表（Table of essence）：搜集特殊性質的所有例證，找出共同點。 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）：比各個例證中性質的差異程度，看看它是否會隨著某一種指定形式的增減而增減。 （三）排除所有不相關的性質。 （四）做出肯定的結論。,30,培根之後,西班牙醫生塞爾維特（Michael Servetus, Miguel Serveto, 1511-1553）發現血液的小循環系統，證明血液從右心室流向肺部，通過曲折路線到達左心室。他的發現，推翻了蓋侖的心臟中隔有篩孔的論點。 英國解剖學家哈維（William Harvey）利用動物解剖實驗，發表心血運動論，完整的說明血液運動的規律和心臟的工作原理。這種強調實物經驗的價值，應該高過古人經典的主張，都可以算得上是近代科學要求知識主體應該直接回歸自然泉源的前奏曲。,31,因果關係陳述，至少須具備三個條件,原因的發生一定要在結果之前； 原因在空間上的涵蓋範圍一定會與結果的所在地重疊； 原因與結果之間必須有一種必然的聯繫。,32,因果關係陳述:霍氏法則,33,柯霍氏法則的四個步驟中所推論的重點，除了將疾病的起因歸咎於病原菌實體的存有之外，柯霍推論事證的因果依據，也只是建立在時間和空間這些要素上。 在時間的順序上，是病原菌感染健康個體而後發病。 在空間上，病原菌與感染個體存在的空間重疊。其餘的部分則是不得不然的常識而已。,休姆問題,我們為什麼會視某些事情的發生為理所當然，而另外一些事卻不可能發生？我們如何從個別的已知事例論及到未知呢？這些經驗為什麼可以擴展到將來，並且擴展到我們所見的相似物？因果律有沒有必然性呢？,34,恆常聯繫,我們對於因果關係的概念，來自於兩個獨立事件間的恆常聯繫經驗。恆常聯繫的經驗只是人們心理上的一種印象。當我們觀察到甲事件總是和乙事件結合在一起時，在想像中會建立起一種習慣性的聯想，成為信念。 但實際上，沒有觀察到的事例與被觀察到的事例相似這個歸納原則，並不保證絕對的真實，因為就算相同的印象重複無數次，也無法產生必然聯繫的新觀念。,35,多焦點的權宜之計,將唯物歸納的因果論的量尺擴充為五把：分別是時間、空間、歷代的經典、多數人的意見、異例。 生物科學太複雜，細節太多，既然一個人無法完成，多找一些人來勝算會比較高。在接受孔恩的建議之後，生物學家所用來驗證事件關係的因果律，至少會多了幾個參考點：將經典作為參考點、將多數人的意見作為參考點、將異例作為參考點。,36,機械鴨,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說以及後世達爾文的演化論。哥白尼把人由宇宙的中心地位拉下成為陪襯的角色；達爾文的理論質疑人的血統由神而來的自傲。這兩個人當時都捲起了極激烈的反彈。笛卡兒沒有挑起燒身戰火實在是很幸運。如果真的接受生命只是零件的組合，那麼完整的生命會有什麼神聖性呢？,閱微草堂筆記卷七 如是我聞一清河間紀曉嵐著 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，國土不可以數計，其人當百倍中土，鬼亦當百倍中土，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，聞于上古，何後代所遇之仙，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、沙城堡絕者不下千家。生員宗應祚、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。 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：裨海紀遊卷中，頁16。,懷來縣志,1637年，笛卡兒匿名發表方法論。(把知識拆散成片段),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，凡事只能根據自己的判斷。沒有經過自己親身體會的問題，不管有什麼權威的結論，都可以懷疑。這是笛卡兒著名的懷疑一切。內容和培根、休姆這些懷疑論者很類似。 可以將要研究的複雜問題，盡量分解為多個比較簡單的小問題，一個一個地分開解決。 思想必須從簡單到複雜。將問題從簡單到複雜排列，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，看是否完全，是否將問題澈底解決了。我們應該時常進行澈底的檢查，確保沒有遺漏任何東西。,40,想像力 (不同的歷史紀錄，目的是什麼？),41,吳沙既欲以信結，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