01/06-自然科學 實驗佐證理論

[新聞標題]
自然科學 實驗佐證理論

本文作者：【孫維新／台大物理系與天文物理研究所教授】
[新聞概要]
謝謝齊心教授四日在民意論壇上的指教。齊教授的結論是：「『理論論證』是科學最好的『論證』，而『理論』也並不一定要以『實驗』來作出『結論』」。這個說法，在自然科學的研究範疇中，不但敝人無法理解，恐怕許多學者也無法接受。最簡單的問題是：如果針對同一事實，出現了多個不同的理論，我們要如何來判定哪一個理論比較接近事實？
在自然科學（包含物質科學與生命科學）中，「理論」如與「實驗」不符，「理論」便毫無意義，只有消失一途。
敝人二日的文章「牛頓發現了萬有引力？」中，提到「科學只能『歸納』，不能『演繹』，理論上可以提出無數可能，但最終還是要以實驗來作出結論。」通篇文章討論的是自然科學（尤其是物理與天文）自古到今發展的過程。此處的「歸納」，在自然科學的範疇中，指的是經過實驗和各項理論的比較，篩選出「可能正確」的理論。
數學上的各項理論，包含歸納法和多項「重要理論」，只要邏輯正確同時內容「自洽」（self-consistent），就可以看作是正確的，但與自然界中的實際應用不必然有關。
托勒密使用「周轉圓」和「均輪」精心建構的行星運行體系，在數學上極端細緻精微，是主宰世人宇宙觀達一千五百年之久的「重要理論」，如果沒有後人日以繼夜的精密觀測加上細心比較，恐怕到今天我們還會相信太陽繞著地球轉；克卜勒是不世出的偉大數學家，但要是沒有第谷的火星觀測數據，他也無法作出行星軌道是橢圓的「重要理論」；愛因斯坦在一九一九年艾丁頓爵士進行日全食觀測來驗證廣義相對論的前夕，知道他的好友普朗克緊張得一夕無眠，笑說：「如果他真的瞭解廣義相對論，就可以像我一樣的安心睡大覺了！」愛因斯坦固然對他的理論充滿信心，不需他人驗證也可以安心睡覺，但平凡的我們又如何得知，在許多互相矛盾的時空理論中，廣義相對論是可以通過層層考驗的呢？
在自然科學的領域中，「理論」還是需要「實驗」來佐證的。