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1、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
2、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.
3、,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,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
4、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
5、,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
6、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
7、 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
8、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 stateme
9、nt)。,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
10、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
11、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
12、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
13、；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
14、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
15、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 18
16、67,25,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
