检验证据的价值与干净的实验，本文主要内容关键词为：证据论文,干净论文,价值论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一
本文的主旨是要研究实验哲学中的一个价值学问题——检验证据的价值评价问题。当然，为此还不得不研究一些认识论问题，特别是关于“干净的实验”的结构与逻辑的问题。
尽管迄今已有的实验哲学研究，大都集中于实验、观察中的认识论问题。但是，真正地说来，价值学的研究实际上是比认识论研究更为根本的；甚至在一定意义上可以说，认识论的研究是为价值学研究服务的。作者虽长期从事实验观察的认识论问题研究，但是愈是深入，就愈感到价值学的研究更根本。这种感受，正好与传统哲学（至少是从逻辑实证论以来的科学哲学传统）的观念或倾向相反。
正因为传统哲学不重视价值学的研究，所以，迄今为止，价值学的研究远不如认识论的研究成熟，甚至可以说，它迄今仍停留在十分粗陋、混乱和表浅的水平上。这种情况，无疑大大增加了本课题研究的困难。但是，毕竟已经有一些思想敏锐的科学哲学家洞察到了这样一个无可避免的研究方向。L.劳丹在《进步还是合理性？规范自然主义的前景》一文中明确地指出：“……科学研究的价值论是认识论中很不发达的部分，它的简陋的发展状态同它的关键核心性质很不相称。没有价值论就没有方法论。”（注：原载《美国哲学季刊》1987年第1期， 中译文载《哲学译丛》1992年第1期。）
为了讨论检验证据的价值评价这个困难的问题，我们不得不对检验证据的某些认识论性质预先作一些探讨，其中特别需要对科学中作为新的检验证据的“新事实”的发现与“新理论”的发明之间的关系预先作某些探讨。作者曾在《问题与科学发现：事实的发现与理论的发明》（载《自然辩证法研究》1993年第5 期）一文中对这一问题作过较深入的讨论，其总的结论是：
（1）对科学理论的任何一种新的检验，都意味着知识的扩张。 这种扩张，不但增加了事实的知识，而且增加了或改变了理论的知识；因为对理论的任何一种新的检验，都意味着一种新的事实的发现；而任何一种新的事实的发现，都伴随有新理论的发明，它必须以新理论的发明为前提。
（2）检验过程具有复杂性， 它决不像庸俗认识论所试图告诉人们的那样，以为科学理论的检验只是以“客观事实”为准绳去检验出理论的真假。以往分析已经表明：对于任何科学理论的检验，一方面固然是通过实验观察手段以获得科学“事实”（科学事实陈述）来检验理论，但另一方面，在科学实验观察活动中，对任何新的科学事实的判定和发现，都要依据于背景知识中已有的已蕴藏于实验观察活动中的许多理论和假说，因为实验观察中所使用的仪器，本身已蕴含有许多假说和理论：仪器的设计、制造、安装、调试和操作要依据一定的假说和理论；仪器所提供的信息的判读，误差处理，也要依据一定的假说和理论。当我们相信仪器所提供的信息时，实际上意味着我们预先相信它背后的一大堆假说和理论。而且，作为新的检验证据的新事实的发现，还要依赖于新理论的发明。由此可见，作为科学理论的检验证据的实验观察事实本身，决不是独立于任何理论的，相反，它已融注了大量理论，具有了非常沉重的理论负荷。由此，当然地引申出了对于科学活动中实验观察事实的可靠性评价（或可置信度评价）这个复杂的问题。因为对于科学理论的检验，我们理所当然地要求依据于可靠的实验观察事实，然而对于实验观察事实的可靠性或可置信度评价，却又离不开对它所负荷着的那些理论或假说的可靠性或可置信度的评价。
（3）仅仅从以上这些分析出发， 就已经迫使我们不得不接受整体主义的结论。这种整体主义的结论，可以用蒯因的一句话来刻画：“我们关于外在世界的陈述不是个别地，而是仅仅作为一个整体来面对感觉经验的法庭的。”（注：蒯因：《经验论的两个教条》，《从逻辑的观点看》，上海译文出版社1987年版，第38—39页。）从整体主义出发，所谓科学理论接受经验的检验，决不只是理论与外部世界两者的关系。由于经验的背后也蕴藏着理论，所以，这种检验活动，至少在部分的意义上（甚至在很大的程度上）也包含着理论之间的相互比较。科学发展的重大目标导向之一固然是要求它的理论与经验相一致，但是，当某个受检理论与某个（或某些）经验不相一致的时候，所应当受到指责的并不必然是理论，也可以是经验陈述；通过指责它背后的观察性理论，就有可能把指责的矛头指向经验陈述，并通过修改经验陈述的方式保护住那个受检理论使之免遭“证伪”。骤然看来，科学理论的检验活动的直接目的，是要检验出那个受检理论的真假，但作深入考察后却能发现，把科学理论诉诸实验观察的经验检验，其实并不能实现这一功能。然而，对科学理论的检验却又十分重要，它构成了科学活动的最基本的特征。因为正是通过这种检验活动，在科学理论必须与经验相一致的基本价值目标的导向之下，一方面，通过科学理论之间的相互比较而不断地作出修改和调整，使之不断地趋向相互协调、一致或融贯；另一方面，正是通过这种修改和调整，使得科学的总体在愈来愈趋向协调和融贯的同时，愈来愈趋向于涵盖愈来愈多的经验，并具有愈来愈强的解释力和预言力，以致于发挥出愈来愈强的指导实践的功能。
二
传统科学哲学不研究价值论问题，它原则上只是科学逻辑或科学认识论。逻辑实证论更是明确地认为价值问题仅仅是一种情感的表达，对于它们是不可以作理性的讨论的，因而明确地把它们拒之于科学哲学的论题之外。但是实际上，价值问题又是传统科学哲学研究的一种逻辑结果。波普尔曾经依据于严谨的逻辑，批驳了逻辑实证论的可证实原则，指出作为普遍性陈述的理论是不可证实而只可证伪的。然而，通过对科学理论的检验结构的进一步分析，却又表明：企图通过有限数量的检验证据（而科学中检验证据的数量总是有限的）证实一个理论固然不可能，而要想明确地证伪一个理论同样是不可能的。这种见解，由于它有着坚实的逻辑和认识论基础，所以自蒯因、库恩和拉卡托斯之后，几乎已被当代科学哲学家们所一致接受。如果承认这一点，那就必须承认，已往科学哲学所热衷于讨论的科学理论的真假问题，由于它包含着一个无意义的预设（我们能够确定一个理论的真假）而必须转向研究评价科学理论的优劣，以便从相互竞争的诸理论中选择出较优的理论并努力创造出更优的理论，从而推动科学的进步。而这就意味着，我们已从传统哲学中的“真理问题”而合乎逻辑地转向了作为传统哲学之引申的“价值学问题”。实际上，这样的问题转向早已发生。拉卡托斯在本世纪60年代指出科学理论既不能被证实又不能被证伪时，就已看到：科学理论的评价问题已成为了当代科学哲学的中心问题。
但是，如果承认以上的思维脉络， 那就不得不提出两个问题：（1）既然实验观察的经验检验，既不能证实又不能证伪任何理论，那么，在科学活动中，把科学理论诉诸实验观察的经验检验还有什么意义？它在推动科学进步的过程中还能起到什么作用？（2 ）如果承认实验观察的经验检验对于科学作为人类认知世界的主要方式是至关重要的，甚至它构成了科学本身之特质的主要标志，如果承认实验观察的经验检验在推动科学进步的过程中是一种至关重要、不可或缺的环节，那么，势必要问：在科学检验活动中，由实验观察所提供的种种检验证据，都具有同样的价值吗？如何评价它们的科学价值呢？
对于第一个问题，由于我们已在别处有过讨论，而且本文也已提供了一个简明的思路，这里不再另行赘述。本文的重点在于对更为困难的第二个问题作出较为详细的具体的讨论。这第二个问题在科学方法论上是尤其重要的，它不但关系到如何评价历史上和现实中科学家所完成的实验研究成果的价值，而且将提供一组准则：实验科学家应当选择做哪一些实验观察研究，而避免做哪些价值不大或毫无价值的实验研究。而关于这个问题的回答并不是一目了然的。举例来说，伽里略在将近四百年前所完成的斜面实验和当今中学物理教学中所演示的气垫导轨实验，都同样地确证或支持了力学中的惯性定律，而且后者比前者具有更高的水平，更能显示物体的惯性运动的性质，但是前者被评价为历史上的丰碑，而后者只不过被用来向中学生作教学演示实验而已。由此可见，对检验证据的价值是不可以仅仅从证据与受检理论的逻辑关系上来评价的，甚至也不可以仅仅从实验的“先进性”上来评价的。
事实上，以上两个问题的解决都离不开对科学目标的理解，而科学的实际可检测的总目标应是如下三项的合取，即：（1 ）科学理论与经验事实的匹配，包括理论在解释和预言两个方面与经验事实的匹配，这种匹配又包括了质和量两个方面的要求；（2 ）科学理论的统一性和逻辑简单性的要求；（3）科学在总体上的实用性。
根据我们对科学总目标的理解，科学中一个新事实之发现的价值就在于它在推进科学向着它的总目标前进的方向上所作出的贡献。由此，我们就能够把科学中一个新发现的事实E的价值V（E ）的评价模式归结为如下简要的公式：
V（E）＝φ（B[,E]，S[,E]，I[,E]）
φ为一单调递增函数，即E的价值V（E）是B[,E]，S[,E]，I[,E]的单调递增函数。
其中，B[,E]表示E的可置信度（E通常用观察陈述来表述， 如前所指出，其中浸透着理论）。E 的高可置信度当且仅当满足如下两个条件，即：（1）E具有好的可重复性；（2）为判明E所依据的理论（包括观察性理论）是高度可置信的。因此可以说，B[,E] 又是这两个因素的单调递增函数。
S[,E]表示E的惊人值（Surprised Value）。S[,E]可用E 对于科学背景知识K[,B]的冲击强度来描述。可以认为，S[,E]的值与E 对于已被接受的科学背景知识K[,B]的冲击强度成正比；冲击强度愈大，E的惊人值S[,E]愈高。所以，只要我们做简单的技术处理， 我们就可以用这个冲击强度来对S[,E]下定义，即S[,E]＝dfE 对于已被接受的科学背景知识K[,B]的冲击强度。因此，当E满足下列条件之一时，E 将具有较高的S[,E]值。（1）E 导致背景知识中已被普遍接受的具有高度似真性的理论之“证伪”；（2）对于某种大胆的， 当时由于贫于证据而缺乏似真性因而未被科学共同体所接受的理论之确证（confirmation，或译作确认，认可）；（3）E是对于某种理论的新颖预见之确证。这里所谓的“新颖预见”，是指在当时的背景知识之下所未知的，甚至是被当时背景知识下的某种公认理论所明确排除的关于新事实的预言。（4）E构成对科学理论体系中某种具有基础性质（基本公理性质）的命题之“证伪”。在科学理论的体系结构中，愈是能对其中的具有基础性质（基本公理性质）的命题构成冲击的，其惊人值就愈高。因为：（1）如果E导致了科学背景知识中已被普遍接受的具有高度似真性的理论之被“证伪”，那就意味着它强烈地冲击了科学背景知识，要求重新审度和修改已被广泛接受的背景理论，因而它当然地具有了很高的惊人值S[,E]， 恰如当年拉瓦锡之燃烧实验和巴斯德之食物腐败实验分别证伪了当时居于统治地位的燃素说理论和生物自生论，从而极大地冲击了当时的科学背景知识，并终于导致了科学中的重大进步，并使这些实验成为了历史上的丰碑那样。（2）如果某个新发现的事实E支持或确证了当时由于贫于证据而缺乏似真性，因而未能被科学共同体接受的理论，那么，E 就将极大地提高该理论的似真性从而提高人们对它的确信，在一定条件下，它甚至可能导致科学中规范的变革。如此，这个新事实E 就构成了对科学背景知识K[,B]的极大的冲击，从而有了极高的惊人值S[,E]。例如，伽里略的斜面实验，由于它既证伪了当时居于统治地位的亚里士多德理论，又极好地支持了当时仍不被人们所承认的伽里略所首创的新的力学原理——惯性定律，从而具有了极高的惊人值。而晚近出现的气垫导轨实验，虽然也确证了惯性定律，但对它所处的背景理论却不构成丝毫冲击；而且，作为对惯性定律的支持证据，当这个定律已因有了无数证据而具有高度似真性，早已为科学界所公认之后，也就没有任何新颖性，它的惊人值极低。所以，气垫导轨实验尽管在精致性和先进性上要超过伽里略当年的实验，但在科学历史上，它却不会获得高的评价，充其量，由于它在显示惯性运动之特质上更为“清楚明白”和“一目了然”，因而在科学知识传授的意义上，它可以获得较高的教学演示实验的价值。（3 ）如果一个新事实E表明是某种理论的新颖预见之被确证，那么也将导致E具有较高的惊人值S[,E]。因为既然E确证了在当时背景知识之下见所未见、闻所未闻的关于新事实的预见，甚至确证了被当时背景知识下某种公认理论所明确排除，认为是不可能存在的某种新事实的预言（因而是“惊人的”预言），那么，这个新事实的发现当然就具有高的惊人值，它足以增长人们的新知识，在一定条件下，它甚至还足以造成对背景理论的强大冲击，迫使科学家对科学背景中诸种竞争理论作出重新评价和选择，从而导致科学中主导理论的易位（或称规范变革）。这一条（3 ）与前一条（2）的特征虽有某些相似，但实际上却有重大差别。 因为科学中已经具有高度似真性的理论或假说并非不能继续作出新颖的预见。牛顿理论早在18世纪初以前即已成为被科学界普遍接受的具有高度似真性的理论（注：关于科学理论的“似真性”（plausibility）这一概念的详细分析，请参见拙著《科学的进步与科学目标》，浙江人民出版社1992年版，第120—132页，也可参见拙著《科学研究方法概论》，浙江人民出版社1986年版，第473—484页。），但是直到19世纪中叶以后和20世纪，科学家还从这个理论中相继惊人地预言了海王星和冥王星的存在并被确证，这两颗大行星的发现同样构成了科学中的重大事件而具有极高的价值。（4 ）新事实对于科学理论体系中愈具有基础性作用的公设或公理构成冲击，就具有愈大的惊人值。因为在科学理论体系中愈具有基础性的公设和公理，它在科学理论体系中的影响就愈加广泛和深远；对于它们的冲击，可能构成科学中理论体系的根本变革，甚至还可能影响到哲学家苦心经营的哲学体系或一般知识阶层中流行的世界观的根本变革。
由于S[,E]值是与E对于已被接受的科学背景知识K[,B] 的冲击强度成正比的，所以，从已被接受而受其冲击的那部分理论来看，E 的惊人值S[,E]与其可信度B[,E]是正好成反比的。由于背景知识K[,B] 内部并非完全一致，所以，K[,B]中的导致和支持发现E的那些部分（如导致发现E的观察性理论）使得E的可信度B[,E]值增加， 同时也使它的惊人值S[,E]减小；而K[,B]中受冲击的那个或那些理论，则使它的可信度B[,E]值减小，而使它的惊人值增加。但是，重要的是，对于E来说， 它的可信度B[,E]主要是由它是否具有良好的可重复性以及E所负载的那些观察性理论是否具有高度似真性来决定的，而背景知识中与导致E 无关的其他理论对于B[,E]值的影响，是间接的并且是较微弱的；相反，决定E的惊人值S[,E]的，却主要是科学背景中受其冲击的那个或那些理论， 此前是否具有高度的似真性或是否已被科学界广泛接受，以及这个理论在科学理论体系中的基础性、重要性等，而科学背景中不受冲击的那些理论对其惊人值S[,E]的影响是十分微弱的。所以， 作为这些因素影响的结果，在科学中仍然会屡屡出现同时具有高惊人值S[,E]和高可信度B[,E]的新事实的发现，而这样的新事实E当然就会具有高的科学价值V （E）。
I[,E]是E除了它所导致的对背景理论的冲击以外，所能做出的其他新的逻辑蕴涵的总和。具体说来，E的发现， 除了它可能与某理论的逻辑蕴涵相悖，从而可能导致对该理论的冲击以外，它通常还能产生其他结果，特别是，由于科学中的新事实的发现总要伴有新理论的发明，它要以相关的新理论的发明为前提，所以E 的发现同时也意味着改变科学背景知识，使之从E发现之前的K[,B]改变为发现之后的K’[,B]。 这个改变后的背影知识K’[,B]与新事实E结合，就能做出许多新的逻辑蕴涵。I[,E]就是由E所导致的对背景理论的冲击之外，由K’[,B]·E所能做出的新的逻辑蕴涵的总和，而这些逻辑蕴涵中的任何一个都是E 发现之前的背景知识K[,B]所不曾蕴涵的。
这些由K’[,B]·E所能做出的新的逻辑蕴涵I[,E]，常常可分为两个基本部分。其中一个部分是由K’[,B]·E所蕴涵的新的理论结论、新事实的预言和新的科学问题，而另一部分则是它所可能蕴涵的科学的新的实际应用。正如当1895年伦琴一旦发现了X射线以后， 不但由此引出了科学中一系列理论的、事实的发明与发现以外，还明显地蕴涵了它的实际应用的广阔前景，诸如它在医学、工业探伤以及其他技术领域中的许多重大应用等等。所有这些蕴涵的价值又是可以另作单独评价的。但是，十分明显，所有这些价值的总和将构成E之价值的一部分，即构成V（E）的一部分。假定K’[,B]·E总共有n个新的逻辑蕴涵（即为K[,B] 所不具有的逻辑蕴涵），这些逻辑蕴涵可分别地记作i[,1]，i[,2]，…，i[,j]，…，i[,n]，其中的每一个逻辑蕴涵各有其价值，可分别记作V（i[,1]），
n
V（i[,2]），…，V（i[,j]），…，V（i[,n]）。则I[,E]＝∑i[,j]
j=1
，而V（I[,E]）即I[,E]的价值在简单情况下可表示为V（I[,E]）＝
n
∑V（i[,j]）。在某些复杂情况下，它甚至应当用交叉增援矩阵法对
j-1
之进行计算。 V（I[,E]）则构成V（E）的一部分。
当然，应当指出，I[,E]以及由它所构成的价值V（I[,E] ）实际上是一个与时间因素有关的量。因为不但K’[,B] 本身会有一个演化的过程，而且从K’[,B]·E得出的逻辑蕴涵也将是一个不断发掘和发现的过程。所以，随着时间的推移，科学中某些新事实的发现将可能愈来愈显示出它不断增长的巨大的价值。正如伦琴发现了X 射线以后所已经表明的那样；而在本世纪50年代由沃森和克里克发现了DNA 分子双螺旋结构以后的数十年间，这一发现的价值更是无与伦比地增加了。
总而言之，我们可以把科学中的一个新事实的价值V（E ）表示为B[,E]，S[,E]，I[,E]的函数，即：
V（E）＝Φ（B[,E]，S[,E]，I[,E]）
且Φ具有单调递增性质。
在这里，值得注意的是，从科学史的角度来看，对于E的价值V （E）的评价，往往会存在“实时评价”和“延时评价”两种不同的评价。
所谓“实时评价”，是当E被发现时，按当时的科学背景知识K[,B]及由于E的发现而紧随其后的K’[,B]而作出的评价。当然，这里所说的“当时”，只能是相对而言的，因为发现本身就是一个过程，而K’[,B]也会在E之后不断发生变化。我们只能大体上谈论关于E 的“发现之前”和“发现之后”以及相应的K[,B]和K’[,B]。就“实时评价”而言，在对E 的价值V（E）作出评价时，其B[,E]、S[,E]都是针对当时的K[,B]而言的，而I[,E]是针对当时K[,B]及紧随其后的K’[,B]而言的。我们暂且把对E 的“实时评价”记作V[,实]（E）。
所谓“延时评价”，是当E被发现后， 又经历过一段或长或短的历史时期以后，再用历史的眼光来重新评价E之价值，暂记作V[,延]（E）。V[,延]（E）将不同于V[,实]（E）。在对V[,延]（E）作出评价时， 对于E的可信度B[,E]以及逻辑蕴涵I[,E]，都是用新的历史眼光， 即用作出V[,延]（E）评价的当时的最新科学背景知识K’[,B]的眼光， 来对E的B[,E]和I[,E]作出重新审度和评价的。在这种重新审度和评价之下，它们的B[,E]值和I[,E]值都可能发生很大的变化。其中，特别值得注意的是对于一个事实E的可信度B[,E]值的变化。在科学历史上，被当做实验观察事实发现的某个E， 它的可信度可以因为背景知识的变化而获得进一步巩固或提高，也可因背景知识的变化（特别是观察性理论的变化）而削弱，甚至被根本否定，以致于可能出现这种情况：在历史上被当做实验观察事实发现和接受的某个E， 尽管它的发现者并非弄虚作假的科学作伪者，而接受者也并非因无知而受骗上当，但这个“事实”E 在经过一个科学发展的历史阶段以后，其可信度却可能被根本否定，被判定为根本“不是事实”（或它的B[,E]＝0）。考察科学史，这样的事例比比皆是。17世纪上半叶，著名的比利时化学家赫尔蒙特（J.B.VanHelmont）曾精心设计和实施了两个著名的定量实验—— 柳树实验和培里肯实验，他宣称他从实验中观察到的基本事实是：“水变成了土”，并以此来支持他的“水是万物之源”的理论。但自从拉瓦锡以后，科学家们会说，赫尔蒙特所“观察到”的根本不是事实，他所宣称的“新事实”可信度极差。与此类似，直到18世纪中叶以前，曾有许多科学家宣称在他们所“精心设计的实验中”，观察到了各种微生物从腐败发酵的有机质中自然发生，但从巴斯德以后，在新的背景知识之下，科学家们会说，所谓“微生物的自然发生”根本不是事实，以往所宣称的那些事实发现，其B[,E]值为零。
当然，在对V[,延]（E）作出评价时，其S[,E]值仍然必须是针对作出E之发现时对当时的科学背景知识K[,B]的冲击强度来作出评价的。
最后，必须特别强调，尽管E的价值V（E）的值取决于B[,E]，S[,E]，I[,E]等诸多因素的影响，但是，对于V（E）值起基础性和决定性作用的，则是必须具有高的B[,E]值。 要想作出一项经得起历史检验的有价值的新事实E的发现，其首要条件是它的高B[,E]值要经得起历史的检验。如果E本身的可信度极差，那么尽管所宣称的新事实E具有多么高度的惊人值S[,E]以及它的蕴涵值I[,E]，科学家们仍将公正地认为那个新事实E毫无价值。所以，实验科学家要想做出具有高度价值V（E ）的新事实E的发现，在选题时，固然要选择做那些具有高度S[,E]值和I[,E] 值的实验，但在具体实施时，却一定要保证所做出的E具有高度的B[,E]值。这就是科学界要求从事实验的科学家做出“干净的实验”的理由。
三
这里我们试图专门讨论“干净的实验”的结构和逻辑。因为诚如前面所言，做出“干净的实验”，乃是使实验中所发现的E具有高度B[,E]值的基本条件。
“干净的实验”，这是一位理论物理学教授在与作者讨论实验所涉及的认识论问题时所提出的名词。在作者看来，可以把“干净的实验”理解为简单而结论明确的实验。
由于在实验观察中已浸染着大量的假说和理论，所以实验观察中可以导致错误的陷阱是很多的，以致于在科学中，绝不是只要从实验中，即使是从“严格的实验”中获得事实陈述，就可以放心地让人接受的。这是每一个有造诣的科学家都深有体会的。英国著名的动物病理学家贝弗里奇曾经对此深有感触地指出：“除了它的创始人，谁也不相信假说；除了其实验者，人人都相信实验。对于以实验为根据的东西，多数人都乐于信赖，唯有实验者知道那许多在实验中可能出错的小事。因此，一件新事实的发现者，往往不像外人那样相信它。”（注：W.I.B.贝弗里奇：《科学研究的艺术》，科学出版社1979年版，第50页。）但是，另一方面，科学家又都力图做出干净利落、其结论无可争议、可信度极高，因而科学共同体往往能一致认同的实验。津泽在谈到法国大细菌学家尼科尔时，曾有过一段关于高明实验家的十分精彩的论述：“尼科尔属于那种在制定实验方案之前周密思考，精心构思，从而取得成功的人。尼科尔做的实验很少，很简单。但是，他做的每一个实验都是长时间智力孕育的结果，要考虑到一切可能的因素，并要在最后的实验中加以检验。然后，他单刀直入，不做虚功。这就是巴斯德的方法，也是我们这个职业中所有伟大人物的方法。他们简单的、结论明确的实验，对于那些能够欣赏的人来说，是一种莫大的精神享受。”（注：W.I.B.贝弗里奇：《科学研究的艺术》，第12页。）
在科学中，科学家们不但希望能做出干净的实验来检验定律，而且希望能做出干净的实验来检验理论。当然，当试图用“干净的实验”来结论明确地检验理论的时候，其情况要比检验定律的过程复杂得多。在检验科学中某一个定律的情况下，我们通常能够以定律陈述（或称规律陈述）结合一定的条件句而导出某个可观测的检验蕴涵，它描述预期中的某个现象P；然后通过实验使满足所规定的条件C，看现象P 是否发生。如果我们把对定律的这种检验方式称作直接验证的话，那么，对理论的检验通常不可能有这种直接的验证方式。科学理论为了要对广泛的现象作出统一的解释，就必须假定在现象的背后有某种机制：它设想现象背后有某种并不由经验所直接提示的实体和过程，这些实体和过程被假定为受某种理论定律或理论原理（即所谓“内在原理”）所支配，然后借助于这些内在原理结合着一定的桥接原理（对应规则）而导出先前已经发现的经验现象中的一致性（经验定律），并且通常还能预见出类似的新的可予以直接验证的规律。对理论的检验通常都是通过对这些后续定律、定理的检验来达到目的。但是，这种验证方式，当然会带来一些麻烦，因为不同理论，它们对存在于现象背后的实体和过程的基本假定虽然不同，但却有可能蕴涵相同的现象论规律来作为它们各自的导出规律（后续定律）。所以试图要对理论的那些基本假定的真与假做出结论明确的检验几乎是不可能的。但是，科学家们为了对某些科学理论中的基本假定的真或假提供可信度高的依据，还是在努力地、煞费苦心地对它们做出某种干净的实验。
对于科学中的定律，如何做出“干净的实验”对之进行检验，情况相对比较简单。本文以下将着重讨论对于科学理论如何做出“干净实验”的检验。
科学中，所谓用“干净的实验”来检验理论，实际上就是要从实验中发现某种高度可置信的事实E来检验理论。然而， 诚如前面所已指出，E的可置信度B[,E]是与得出E所依据的理论T的可置信度B[,T] 密切相关的。为此，我们在进一步讨论如何做出“干净的实验”之前，不得不先来讨论一个概念：“理论的可置信度”。
一个理论的可置信度B[,T] 可以看做是对于一个理论的似真性的主观描述，它与理论的似真性程度成正比。简要说来，一个理论具有高可置信度，当且仅当：（1）这个理论内部是自洽的；（2）它迄今未发现反例；（3）它的预言为真的概率很高；（4）已有的正面证据在理论的解释域中的分布较优（证据的分布熵很高）；（5 ）在背景理论中嵌合较好，特别是与背景中已被普遍接受的高层次理论比较融贯、协调和一致。这里，需要说明的是，虽然我们提出，理论的可置信度与理论的似真性成正比，但是，我们所说的理论的“似真性”（plausibility）完全不同于传统意义上的近似真理性 （ Truelike
）
或逼真性（Versimilitude）。我们所说的理论的似真性， 仅仅是说一个理论看起来像是真的，或者看起来像是有理的，而完全不涉及这个理论所假定的基本实体和过程是否与世界本体（现象背后的隐蔽客体）相符合和逼近。似真性尽管有可能表示为某种或高或低的概率，但这个概率不表示理论关于所假定的基本实体和过程与自然界隐蔽客体的一致性意义上的真或近似的真，它仅仅表示由这些基本假定所导出的结论（解释和预言）与观察事实或观察陈述相一致或一致的程度。也因为如此，我们在说到一个理论具有高可置信度的条件时，并不是强调一个理论的成真度，而只是说“一个理论的预言”为真的概率很高。因为从归纳问题的讨论我们已经知道，一个理论或一个规律陈述，都是严格的普遍陈述。因而对于理论或者规律陈述，不管有多少有限数量的证据的支持，其成真度的概率均为零，它不会因为支持证据的增加而增加。但是，倘若我们转向求一个理论的预言为真的概率，那么已能证明它可以有不为零的几率，并且这个几率值会随着这个理论或规律陈述的支持证据的增加而增加。
当一个理论满足以上所给出的条件时，我们虽然不能断言这个理论已被证实为真，但却可以有理由让我们说至少从目前来看，这个理论是高度“似真的”，因而可以被看做是高度可置信的。
那么如何做出干净的实验以检验理论呢？关于这个问题，我们不妨先分析一下科学理论的检验结构。关于科学理论的检验结构，我们曾构建过一个简洁的模型，它可描述为：
（1）T∧H∧C→P
（2）S[,0]可错
┌P
（3）S[,0]＝┤
└P1
其中，T表示受检理论，C表示初始条件和边界条件的集合，H 表示其它相关的辅助假说的集合，P表示检验蕴涵，S[,0]表示观察陈述。前述三条简要的描述中，（1）表示要从受检理论T、一组初始条件和边界条件的集合C以及相关的辅助假说集H的合取中，才能导出检验蕴涵P。（2）表示观察陈述本身是可错的。（3）表示所获得的观察陈述S[,0]与理论所导出的检验蕴涵P是相关的，它或者肯定P，或者否定P（注：参见拙著《科学的进步与科学的目标》第五章。）。
当然，这个模型由于它的简化毕竟是把检验过程中的许多复杂因素抽象掉了。例如，从理论上做出的待检验的预言实际上常常并不是直接可观察的，就如科学家们虽然从理论上事先预言了正电子、胶子、夸克的存在，但是正电子、胶子、夸克等并不是直接可观察的那样。而且，通常观察陈述S[,0] 也并不能直接对理论上的预言作出肯定或否定的回答。在科学实验中，科学家们通常要通过实验获得一大堆的观测资料或数据，即S[,0]是一个庞大的观察陈述的集合， 然后依据另一些相关的理论和假说集T′、H′结合着实验中所给出的条件集C对S[,0]作出分析，才能通过对这些资料S[,0]的分析而断定有某一事实E，而E＝
┌P
┤
└P1
这些都是一个非常复杂的借助于理论的分析过程。但尽管如此，这仍并不妨碍我们对理论的检验模型作出前述的那种简化的描述。因为如果把相关的各种理论、辅助假说与条件集都并归到前件之中，那么仍然能够作出一个蕴涵式T∧H∧C→P。而P为直接可与观察陈述相比较的预言，则
┌P
S[,0]＝┤也就能够成立。
└P1
然而，为了能够更加深入地讨论干净的实验或结论明确的实验，我们不妨以更加贴近实际（而不是简化）的方式来讨论科学理论的检验问题。科学理论的检验实际上是通过如下三个基本步骤来实现的。
第一步，从理论上做出检验蕴涵P[,E]
T∧H∧C→P[,E]
其中P[,E]为理论上作出的关于某种基本事实的预言， 如牛顿理论预言天王星的轨道，爱因斯坦广义相对论预言光线在引力场中将发生偏转，并定量地预言偏转角服从公式
4GM
δψ＝————
c[2]r[,0]
所以当光线从太阳边缘掠过时，将发生偏角为δψ＝1.75弧秒的偏转。但十分明显，像这一类基本事实的预言，都不是直接可观察的。即使在某些场合下，理论上作出的预言P[,E]是肉眼直接可观察的， 但也存在着肉眼观察的可靠性问题。
第二步，设计一定的实验，引进必要的仪器设备，通过这些实验观察仪器进行观察（观测），并获得一系列的观察陈述S[,0]， 这些观察陈述通常表现为一系列的测量数据或资料。这些数据或资料就被看做是自然客体向我们提供的信息。但由于在实验中，不但对仪器所提供的信息的判断要依据于理论，而且仪器的设计、制造、安装、调试和操作也都要依据于理论。所以，当我们相信仪器所提供的信息时，我们实际上等于相信了仪器背后的一大堆理论（和假说）。
第三步，依据与实验相关的理论集T[,E]， 结合着实验中给出的条件集C，对S[,0]作出分析，从而对S[,0]作出理论解释， 断言其中呈现出有某个基本事实E，而
┌P[,E]
E＝┤ ，即实验事实E对理论的预言P[,E]做出了
└P1[,E]
肯定或否定的验证。
要想对理论的检验做出“干净的实验”，那么其中的每一步骤都必须是“干净的”，即它的结论都必须是高度可信的。但是，对理论的上述那种方式的检验，就能对理论做出结论明确的检验吗？假定我们能够从S[,0]的分析中得出存在有基本事实E，并且此结论是可靠的，那么我们就真的能从
┌P[,E]
E＝┤ 而对理论T作出结论明确的检验吗？不能！我们且不
└P1[,E]
说对蕴涵式T∧H∧C→P[,E]的后件P[,E]的肯定， 并不能由此而肯定其前件，即使当E对P[,E]进行否定的情况下，我们也只能得出这个蕴涵式的前件T∧C∧H是假的结论，而不能得出T是假的明确结论；退而言之，即使我们假定在这个蕴涵式的前件中，C和H都是无可置疑的正确的，这时，我们也只是可以断言T是错的。但理论T乃是一个有结构的命题系统，因而即使在这种情况下，我们也不能明确地得出结论，说在这个理论系统中究竟是哪一个命题错了。所以，从这个意义上，我们仍然不能对理论T作出结论明确的检验。这种情况， 使得企图对科学理论作出干净的、结论明确的实验的良好愿望面临了几乎不可克服的困难。尽管如此，当代的科学家们还是在做出顽强的努力，向着某个极限前进，以便做出尽可能干净的、结论明确的实验。
在当代，任何严密科学的理论都是一个演绎陈述的等级系统。在这个系统中，它以某些基础假定作为初始命题，它们的地位相当于一个公理系统中的“公理”；然后，从这些作为初始命题的基础假定中推演出次一级命题和又次一级命题。于是，在某些条件允许的场合下，科学家们就设计某种精心构思的实验，试图对这些理论中作为初始命题的基础假定逐个地进行检验。
设某个理论T有n个基础假定：A[,1]、A[,2]……A[,n]。通常， 一个好的科学理论，其n值都是很小的。例如， 狭义相对论只有两个基础假定，即狭义相对论原理和真空中光速不变，与参照系无关，与光源的运动无关的原理。广义相对论也只有两个作为初始命题的基础假定，即广义相对性原理和等效原理。这时，如果我们对这个理论的后续定理进行实验检验，则由于这些后续定理是从这些基础假设中共同导出的，所以这些实验结果即使与后续定理不一致，也不可能指明这个理论中究竟哪一个基础假定出了问题。为了尽可能对这些基础假定进行某种“直接”的检验，于是科学家们力图仅仅从理论的某个单独的基础假定而不是从两个以上的基础假定的合取中，“导出”某种检验蕴涵P[,E]。 它们将分别具有下述形式：
A[,1]∧H[,1]∧C[,1]→P[,E1]
A[,2]∧H[,2]∧C[,2]→P[,E2]
…
A[,n]∧H[,n]∧C[,n]→P[,En]
然后，设法对这些P[,Ei]（1≤i≤n）进行检验， 即设法从精心设计的实验中发现某个E[,i]，而
┌P[,Ei]
E[,i]＝┤ 。这样，这些实验就能对A[,1]
└P1[,Ei]
，A[,2]……A[,n]分别作出单独的“直接”验证了。并且当这些实验满足某些条件时，它们就将成为某种“干净的实验”。
从以上的讨论可以看出，要试图对科学理论作出“干净的实验”的检验，必须满足如下条件：
（一）受检理论本身必须具有高度的先验可检验性，即这个理论本身是高度严密的和精确的。这是不难理解的。事实上，波普尔在论及科学理论应接受严格检验的时候，就已经指出过：“对理论的后验评价完全取决于理论经受严格的和精巧的检验的情况。但是，严格的检验又以高度的先验可检验性或先验内容作为前提。因而，对理论的后验评价主要取决于它的先验价值；先验地乏味（即内容少）的理论并不需要接受检验，因为它们的可检验程度低，先验地排除了它们会受到真正有效并且有意义的检验这种可能性。”（注：波普尔：《客观知识》，上海译文出版社1987年版，第153页。）所以，十分明显， 尽管当代科学中追求并且实施“干净的实验”，这无疑是意味着实验的重大进步，但是，这种进步本身又显然是依赖于理论的进步的。
（二）必须做到检验蕴涵P[,E]是严格地从它的前提中导出的。 而这就意味着：
首先，其前提中的所有成分都是清晰地表达的，而不是其中有某些前提是隐含的或未被表达的，而且这些前提中的概念都是清晰的，而不是模糊的或多义的。
其次，从前提推出结论P[,E]，是逻辑上严格的， 而不是逻辑上脱节或不相关的。
（三）所引进的辅助假设集H和条件集C中的所有假定，都是高度可置信的，即它们都有很高的B[,T]值。
（四）所引进的辅助假说H和有关条件陈述的假说， 要尽可能地少。因为虽然每一个假定尽管是高度可置信的，甚至其B[,T]值接近于1，但是大量的这些假说的联合，就会使可置信度下降。
（五）实验是可重复的。这里所说的实验“可重复”是指在所给出的实验条件下，实验所提供的观测数据、资料（亦即S[,0] ）在实验的误差范围内是可重复的。实验的可重复性是实验结果具有高可置信度的最基本的必要条件；对于不可重复的实验，对它当然不可能做出明确的结论。但是，实验结果（数据、资料）的可重复性并不就意味着这些结果是高度可置信的，更不等于由这些结果所断言的E是高度可置信的。
（六）实验设计中所引进的假说都是可靠的或高度可置信的，其中包括实验仪器的设计、制造、安装、调试、操作以及试剂、试样的研制中所引进的假说都是高度可靠的或可置信的。
（七）实验的设计思想和所引进的假说都能被物化在实验仪器、装备以及实验的实施和操作之中。这其中，当然包括仪器、装备、试剂、试样的各种性能指标都能达到设计标准，而不是不合格的或失效的，而且实验的实施和操作也都必须合乎规范。
（八）实验中还必须考虑到可能影响实验结果的一切因素，即在实验中，除了所已考虑到的可能影响结果的各种疑因子以外，不会再有其他可能的未被考虑的因子来影响结果了。因为从理论上我们知道，当在实验中分析因果关系时，实际上都必须引进“除了所考虑的疑因子以外，其余条件均不变，或其余条件均不影响实验结果”的先验假定。如果实际上不满足这个要求，就不能保证实验结果的确实可靠性，就会成为如历史上的赫尔蒙特所作的“柳树实验”那样的典型的“考虑不周”的实验（注：参见拙著《科学研究方法概论》第四章。）。
（九）以大量的观察陈述S[,0]（数据、 资料）为基础而判定出一个基本事实E，一方面要依据于一定的假说和理论，另一方面， 即使依据了这些假说和理论，实际上从S[,0]到E仍然是没有逻辑通道的。这是因为判定E本身常常意味着一个新理论的发明。为此，必须做到， 第一从S[,0]到判定出E，所依据的那些假说和理论是高度可置信的；第二当断言有某个E以后， 至少应当能借助于相应的高度可置信的假说和理论而能合理地解释实验中所获得的S[,0]（数据和资料）。 最好还要能根据E而能做出新的预言，并获得实验的支持。
（十）E是与P[,E]明确相关的，即
┌P[,E]
E＝┤ 而不是对P[,E]而言是中性的或不相关的。
└P1[,E]
通过以上分析，我们可以看出，尽管科学家们追求“干净的实验”，但是由于实验中不可能摆脱假说和理论的渗透以及其他许多不确定因素的影响，所以实验的所谓“干净”或结论明确，都只具有相对的性质，绝对意义上的所谓的“干净的实验”实际上是做不到的。
但是，科学家追求“干净的实验”，仍然是意义重大的。正如我们所曾经指出的，由于在实验观察本身中承载着大量的理论，所以科学中所谓用实验观察来检验理论，至少在部分意义上（甚至在很大程度上）也包含着理论之间的相互比较。通过“干净的”（或相对干净的）实验，就能在科学理论必须与经验相一致的基本价值导向之下，比较深入地对科学理论之间作出相互比较并对其中的某些其B[,T] 值不高的理论作出修改和调整，从而一方面使科学理论的总体不断地愈来愈趋向于协调和融贯，同时又使得科学理论愈来愈趋向于涵盖愈来愈广泛多样的经验，发挥出指导实践的愈来愈巨大的功能，从而极大地推动科学和人类文明的进步。但是，通过以上的分析我们也能看到，在科学上要做出一个好的、结论明确的或曰“干净的”实验，势必需要在实验之前作周密思考、精心构思。所以，科学中的一项好的实验的伟大成果，首先一定是一项智力上的伟大成果，由于它们在推动科学进步中的重大价值，所以它们常常也成为科学进步的某种里程碑性的成就。