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科学哲学の話

観察

1998年2月 4日 00:00

我々は、
科学理論は客観的な観察から構成される
と考えがちだ。
このとき、無条件に、理論と観察を区別している。
一種のあるがままの観察というものを前提しがちだ。
反証主義や検証主義などは明らかに、明確に理論と それを検証(反証)する観察の二つを明快に分離している。

果たして、その様な観察は可能であろうか?

良く言われる例として、Tクーンの「科学革命の構造」で 出てくる学生の話が出てくる。
この話は、大雑把に言うとこんなストーリーだ。
教授が学生に「観察しておいで」というと、学生は「何を観察すれば良いのですか?」と聞き返す。この事より、観察には客観的な「見る」という活動以上に何か前提が必要であると結論付ける。
また、ハンソンの「科学的発見のパターン」などでは、観察の理論負荷性という概念を用い、前提知識の有無と観察についての関係を指摘した。
たとえば、顕微鏡を何も知らない子供がのぞいたときと、微生物の研究者がのぞいたとき、全く同じものを見ているはずなのに、その報告は全く違うものになる。
すなわち、その人が観察の前に持つ科学理論という概念や先入観で、観察は大きく変化するという事である。
さらには、現代の科学において測定器なしの観測は存在し得ない。 そして、その測定機の多くは科学理論の賜物である。

この議論を推し進めると、「観察の前に理論あり」という事になる。
極論すると、実在主義者が述べるような「観察とは科学理論の枠組みの中で行われる活動である」ということになる。

しかし、この話は真であろうか?
科学理論は理論と合致しない観察によって棄却され取り替えられてしまう。
観察が理論の枠組みにて行われているのであるから、理論に背く観察が 現れるというのは、何かしっくりこない。
言いかえれば、理論と実在が合致しないということも検出する機能を明らかに持つと思われる。
そうすると、観察は理論の枠組みの中に入らない何かが少なくとも存在する。
たとえ、科学の理論が観察のすべてをも含むものになろうとしているとしても。

帰納

1998年2月 3日 00:00

一般にイメージしている帰納法を想像すれば、 大きな違いはないだろう。

ようは、たくさんの事例を集めてきて、そこから 何かを述べることである。

しかし、科学における帰納法を議論するには二つのシーンを 分けて考える必要がある。 何のために、個々の事例を集めてくるかで変わってくる。 一つは発見の文脈であり もう一つは正当化の文脈である。

発見の文脈というのは、理論を見出すのに事例を用いる時である。たとえば、今、気体の体積、温度、圧力なんかを たくさん測定する。それらをグラフ化して眺めたりすれば 何らかの関係と思しきものが見えるだろう。 そこから、
PV/T=一定
みたいな関係式を導出してくる。こういった帰納が 発見の文脈の帰納である。
事例の帰納から関係を導くのには、一定の飛躍が必要になる。たとえば、有限個の事例からは、 複数の可能な関係が無限個出てくる。 その時に、そのうちのどれを選ぶかということは、 関係を考え出す側に委ねられることになる。 このように、帰納で導かれた関係なり理論には、 確実さが欠けてしまう。

正当化の文脈というのは、 すでにある理論や関係がどれくらい正しいかを 確かめる過程である。この過程でも、たいていは 帰納が現れ、より多くの事例に合致した方が よりよい理論である。ということになる。 理論の確認に事例を用いることである。
先の
PV/T=一定
は、いろいろな人が、毎度毎度、条件を変えて たくさんP、V、Tを測定する。 この時、P、V、Tの対が多ければ多いほど その理論が確からしいと考える。
確からしさの定量化としてベイズを用いたものなどが知られ、AIとかにも用いられている。

しかし、この二つの区分はそれほど明確でもない。 実際に帰納法で考えるとしても、理論を生み出しつつ 確認していくプロセスというのは現実の科学ではよく 見られる。
また、同時に、反証主義等、 科学から帰納を取り除く試みも多数知られている。 その際議論の的になるのは、正当化の文脈であることが多い。

様相

1998年2月 2日 00:00

ここでいってしまえば、ようは可能性や必然性のことである。

しかし、この可能性や、必然性というのは 現実に起きた事とは、関係はするものの、やはり別物である。

例えば、サイコロを振る時、振るまでは、 1、2、3、4、5、6の目は、それぞれ出る可能性のある目である。 で、実際に3とかが出たとしても、さすがに、 「必然的に3が出た」なんてめったに言わないと思う。

この必然とか、可能とかを上手に扱う方法として、 様相論理がある。
詳しくは ここ を参考に。

確率

1998年2月 1日 00:00

確率とは、数学的には次のような公理を満たすものである。

空間K、また、Kの部分空間A、B、........。
ある関数Pを考える
0≦P(A)≦1、
P(K)=1
AとBが互いに独立の時
P(A∪B)=P(A)+P(B)

上記の関係を満たす時
P(A)を事象Aの確率値
とよぶ。


数学的にはいたってシンプルなものだ。
ではこの確率の意味することは何であろうか?

我々が確率を用いると基礎の意味について いくつかのスタンスがある。

一番多く用いられているのは、我々の
無知の尺度
としての解釈である。
たとえば、サイコロの目の確率を考えてみよう。
確かにそれぞれの目の出る確率は1/6だが じつは、これは我々が単に細かい諸条件の全てを 知ることができないがゆえであると考えられるだろう。
たとえば、サイコロの振り出される時の向き、角度、速度 テーブルの弾性、etc....。
そういったものを全て把握できたなら、どの目が出るかは分かると考えるだろう。
そういった諸条件や隠れたメカニズムを我々が知らないが ゆえに確率を用いている。
このように考える解釈を、確率の主観主義解釈という。
この立場を取るなら、本質的には確率は存在しない。 あくまで、確率の背後にその確率をつかさどる 決定主義的なメカニズムが存在するからだ。

それとは反対の立場がある。
確率を対象の本質的な性質と捉える立場だ。
この立場では、ある確率はその背後のメカニズムの導入を 認めないとする。
こちらの解釈は、確率の客観主義解釈と呼ぶ。
この立場によれば、確率は世界から 抜き取れない性質であるがゆえに、 世界を非決定主義的に捉えることになる。

現実の科学における確率はどちらの立場といえるかといえば、1900年初頭の統計力学の登場においては、主観主義解釈が採用することが正当のように見える。
様々な事象の性質を、粒子と力学に還元することによって 説明を与えることに成功したといえるからだ。 すなわち、確率の背後にある現象を巧みに与えることが 出来たからだ。
しかし、量子力学、特にフォンノイマンのNO-GO定理の 登場により様子は一変している。量子力学は確率しか 予測しない理論であるが、この確率以上の背後にある力学 を熱力学に対する統計力学のように構成することは、 非常に困難であるからだ。
そして、NO-GO定理は、そういった隠れたメカニズムの 構成を不可能であることを証明したといわれる。 そうすると、確率を客観主義的に捉えざるをえなくなる。

しかし、客観主義的に捉えるとしても、まだ問題は残る。 それは、確率値と現実に起こる(もしくは起こった)事象との 関連である。
これをクリアしようと多数の解釈が提出されている。 様相解釈や傾向性解釈、頻度解釈など、多種多様である。 しかし、いまだに科学に用いられてる、確率の解釈を 一意にし上手に説明できるものは提出されてはいない。

説明

1998年1月30日 00:00

科学における説明については、様々な観点からの議論がある。
特に、科学の目的として、現象に説明を与える事を 課すような立場にとっては、非常に科学における説明の 本質を考えることは重要だ。

その、科学における説明に対し、一つの定式化を与えた もっとも代表的なのはヘンペル等の理論であろう。

そのスキームは至極シンプルで、かつ、一見、説得力に富む。

仮説(法則)A
諸条件B
補助仮説C
----------
現象D

A,B,CからDを演繹する。
その時、Dに対して説明を与える。
また、これは現象の予測にも使える。
この図式で、仮説Aで現象Dを説明する事になる。

また、ある法則に対して、なぜその様な規則性が生まれるのかという事を より、深い理論を用いて説明する事もある。

理論E
諸条件B
補助仮説C
----------
法則F

E,B,CからFを演繹する。
その時、Fに対して説明を与える。
また、これは法則の予測にも使える。
この図式で、仮説Eで法則Fを説明する事になる。

この図式は、熱力学的現象と、熱力学の法則と、統計力学、 との関係などを考えると、非常にもっともらしく見える。


しかし、原因と結果の対象性の問題や、結果を確率的にしか導出しない現象の場合など、現実の場面を多数考えると、不適合な場面も多く、 多くの批判や修正があり、その議論はまさに百出と言っても過言ではないだろう。

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