1.3 問題的起源：從天文學的案例談起

一般同意科學的基礎是「假設」(hypotheses)，「假設」有什麼特質？什麼樣的東西不能算是假設？殷海光認為，

1. 假設的心理背景是主觀的，但不能停止在主觀上；雖然它免不了有猜度、投射與臆斷的心理作用，但終究要交付驗證。
2. 假設性的推論和「條件推論」也不同，條件推論是「如果p涵蘊q，而且p為真，則q為真」(即邏輯上的「肯定前件推論」)，但「「假設推論」是「如果p涵蘊q，而且q是真的，所以p蓋然地為真。」--這即科哲上的「假設演繹法」。
3. 假設有兩種：一種是一個系統或理論在構造之最初起點的假設，在經驗科學中又稱「預設」；另一種則是出現在系統或理論的中間，是特定的、局部的。未經證驗而尚未升格為理論或定律的說法，就是這類假設。
4. 假設必須以一個或更多的理論為背景。它在科學上扮演聯繫事實的角色，並等待進一步事實的驗證。

「有用的假設」有五個標準：

1. 必須與所說明或預測的相干；
2. 必須可被驗證；
3. 有較大的說明力和預測力；
4. 簡單性；
5. 不可輕易與既成理論抵觸，但亦不可固執既成理論。

幾乎所有西方的概念都起於古希臘，「假設」也不例外。英文的hypothesis直接繼承希臘文的拼法，thesis是一個有理據的主張、論題，hypo-表示「在....之下；還不到....」的意思，因此hypothesis的意思是「還不到一個有理據的主張或理論」程度的「設想」。正因此，它需要尋求「理據」，需要求證。

希臘人首度發現假設的妙用是在天文學。在希臘時代，人類認識的天體只有恆星(fixed stars)和行星(planet)，認為天空是一個半球狀的天幕，以地球為中心而轉動，就是古代人感官所見現象的最合理說明。從這個說明中誕生了兩球宇宙(two-spheres universe) (天球和地球)的模型。

希臘人發現海上的船隻航行靠近岸邊時，總是先看到桅桿再看到船身，因而推斷地球並不是平的。可是，視覺經驗告訴我們大地是平的。讓希臘思想家開始懷疑「經驗」或「現象」會欺騙我們，並不真實。經驗和現象背後，藏有一個「真實」--只有理性才能掌握。

希臘人繼承了古埃及人和古巴比倫人的長期觀察，累積了一些天體規律性現象，有待使用理論來加以說明。例如：

• 天上世界有幾千顆恆星，恆星間相對位置不會改變。
• 有七大行星，其在恆星間穿行。
• 太陽每日升起降落。
• 太陽每日升起和降落的位置會逐步地改變，（在北緯地帶）春秋分時是正東、夏季偏北、冬季偏南。
• 水星和金星總是出現在太陽附近，而且只有在清晨和黃昏時才出現。
• 行星偶有逆行現象。
• ....

其中以行星逆行是相當特別的一種現象，困惑了古希臘人。外圍行星如火星、木星和土星，除了每日升降和繞行黃道的正常現象外，它們被觀察到一種異常的運行--它們會產生「逆行」(retrograde)的現象。也就是在公轉周期的某一段時間中，它們會突然向西運動，一段期間後再轉回原來的向東運動。以火星為例，它可能在四月時進入白羊座，然後六月時在白羊座和金牛座之間慢慢轉向西方逆行，直到八月底左右再轉回原來的向東方向。

所謂的行星運動，乃是從固定的地球上來觀察，行星的位置顯出令人迷惑的複雜性和不規則性。對希臘天文學家來說，這種觀察上的複雜性、不規則性只是一種「表象」(appearance)，必定有「真實」(reality)隱藏在其後，而「真實」是有秩序的、規則的、可理解的。

亞里斯多德提出一個完整的、基於「本性論」的「物性學」(physica)和天論(宇宙論)，被後續希臘天文學家視為「真實」，而柏拉圖的數學計算和幾何圖形只是「假設」，次於「論題」，只是用來「拯救規律性」的工具。

最令古希臘天文學家迷惑的逆行現象，托勒密以「副輪--主輪假說」(epicycle and deferent hypothesis)來處理。從今天的哲學觀點，我們會稱它作「模型」(model)。這個假說或幾何模型，假定在行星繞行地球的主要圓圈(主輪)上還有一個小圓圈(副輪)，行星其實位在副輪上，而副輪的圓心在主輪上。天文學家可以調整副輪--主輪的半徑比例，使得假說推算的數值可以吻合於觀察數值。

托勒密的「副輪--主輪假說」不在意數學「模型」是否表徵了物理實在--因為數學模型只是「假設」，而真實和實在已經由<<聖經>>和大哲學家亞里斯多德提供了。因此，他們接受一個數學模型，可以適當地和經驗數據，而且同時承認它不必表徵宇宙的真實。這種觀點在科學哲學中稱作「工具論」(instrumentalism)，亦及數學假說或模型只是一項說明和預測的工具（只需「拯救現象」就夠了）。可是在十五世紀時，哲學/科學家有方法論的轉變，一種「實在論」(realism)的態度慢慢興起，主張數學模型也必須要能說明真實才成 -- 這種觀點似乎是促成哥白尼革命的因素之一。

（陳瑞麟(2010)科學哲學：理論與歷史，群學，P12~18）