在相互竞争的假设中抉择

科学证据是累进的，是把一块块砖头似的证据，依据理论的蓝图，配上混凝土，艺术般结合搭建起来的。只有在极少数的情况下，单一理论才能以量子跃进的方式改变我们的世界观，譬如天择理论和相对论。甚至连分子生物学的革命也是渐进的，它建立在物理学和化学之上，而非根本性地改变它们。

科学上的声论很少被视为一种定论，尤其是牵涉到观念时。但是，随着证据的累进、理论的巩固，某些知识确实会得到普遍的认同。随着理论的可信度步步升高，研讨会中的用词也会随之更改，从“这个理论有意思”到“有建议性”，再到“有说服力”，最后成为“极可信的”，之后，经过一段足够长的时间，就变成了“显然如此”。

并没有客观的标准可以评估理论的可接受程度，因为用来校对标准的客观外在真理并不存在。套用一句詹姆斯的话，我们所具有的只是一种“证实的可断言性”（warranted assertibility），其中对现实的某些特殊描述会变得愈来愈符合科学家的要求，直到反对意见完全消失为止。正如数学家卡克（Mark Kac）曾经提出的，“证明”是叫讲理的人信服的方法；“严谨的证明”是叫不讲理的人信服的方法。

偶尔，我们也可能把科学方法浓缩成一种方法。最令人满意的方法，是以相互竞争的多种假设为基础，这又称为“强性推论”（strong inference）。这个方法只能在局限的条件下，适用于相当简单的过程，尤其适用于物理学和化学，因为在这些学科中，结果不易受到环境和历史的影响。我们知道被研究的现象会发生，但不能直接观测到，所以只能通过结果来猜测现象真正的本质。研究人员首先要设想出过程发生的每一个可能方式，也就是想出相互竞争的多种假设，然后设计出测试方法，只留下一个假设，其他的全部去除。

举一个在1958年发生的有名例子。当时，加州理工学院的梅塞尔森（Matthew Meselson）和史塔尔（Franklin Stahl），就是用强性推论的方法证明了DNA分子自我复制的步骤。我先说他们得到的结论：DNA双螺旋首先沿着长轴的方向分开，产生两条单螺旋；随后每条单螺旋再组配出相对的单螺旋，而产生另一条DNA双螺旋。其他可选择的假设则必须抛弃，譬如双螺旋的复制是整个一次完成，或是单链螺旋是被切散后才进行复制的。

接着再谈证实的方法。尽管它涉及技术上的应用，但在想法上精致简单。梅塞尔森和史塔尔提出现在回想起来是正确的问题之后，就设计了适当的实验，试图在相互竞争的假设中做一个选择。他们首先把在重氮同位素培养液中制造DNA分子的细菌，转移到含有正常氮的培养液中继续繁殖。随后，研究人员把细菌中的DNA分子抽取出来，置入氯化铯溶液中离心，于是DNA分子会随着氯化铯溶液的密度梯度而分布。细菌利用重氮原子制造的DNA，会比相同细菌利用正常氮原子制造的DNA来得重，所以会降到氯化铯溶液的密度梯度的较下层。当分离过程达到平衡状态时，他们发现DNA会形成壁垒分明的带状分布，分布模式正好吻合“单螺旋分离后重新产生双螺旋”的假设。这个模式去除了另外两个具有竞争性的假设：整个分子会同时复制，以及分子会分解成零散的片断后才进行复制。