歸納推論沒有普遍的形式模板:這是 Norton 在《The Material Theory of Induction》全書的主張。每一次歸納推論的擔保(warrant)都來自該案例所處領域中的局部事實(local facts),這些事實須經經驗探究確立。第 4 章把這個主張施用於類比推論,論證分兩段:先摧毀形式進路(§4.2–§4.6),再給出材料進路的正面刻畫(§4.7),並提出三個案例。
對形式進路的批評
Norton 檢視的形式進路以 Hesse(1966)與 Bartha(2010)為代表。
對 Hesse 的批評有二。其一,Hesse 偏好物質類比(material analogy,即可觀察項之間的前理論類比)而排斥形式類比,這個限制過嚴:牛頓重力與庫侖靜電之間的類比是反例。兩者在可觀察層次上並不相似——質量恆正、重力恆吸引;電荷可正可負、可吸可斥——material analogy 薄弱。但兩者滿足同一條反平方律場方程,至多差一個源項(source term)的正負號,形式上幾乎同構,使高斯定理、位勢展開等解法可在兩個領域間直接互用,是物理學史上數一數二多產的類比。其二,Hesse 把垂直關係定為因果關係,但她對何謂因果的說明含混:她自己列出了休姆式相對頻率、假說演繹、模態、生產性等多種候選解釋,卻只說垂直關係是某種可接受的科學意義下的因果關係(Hesse 1966: 87)。一個形式的類比判準需要一個可用的形式因果理論,但該理論其實不存在。
對 Bartha 的批評是結構性的,也是本章最關鍵的一步。Bartha 的分節模型(articulation model)把垂直關係以推論詞彙刻畫:預測關係是 P 蘊涵 Q,解釋關係是 Q 蘊涵 P,功能與相關關係則以歸納關係說明。於是類比推論所傳遞的是一個以推論詞彙表達的性質。
This means the analysis is meta-logical, since the analogical inferences are performed at a higher level—that is, at a “meta” level—on lower-level structures that are in turn characterized by inferential properties. 這意味著該分析是後設邏輯的,因為類比推論是在較高層——即「後設」層——對本身以推論性質刻畫的低階結構執行的。(Norton 2021: 130)
由此得出雙重負擔:
If it is to give a formal schema for analogical inference, it must provide a schema for the analogical parts of the inference at the meta-level and also schemas for each of the lower-level forms of inductive inference. In short, it must solve the formal problems of analogical inference and also every other form of inference it invokes. 若它要給出類比推論的形式模式,它必須同時提供後設層上推論之類比部分的模式,以及它所援引的每一種低階歸納推論形式的模式。簡言之,它必須解決類比推論的形式問題,以及它所援引的其他每一種推論形式的問題。(Norton 2021: 130)
Norton 承認有一條簡便出路:對低階推論採取材料進路。那麼可由 P 歸納地推出 Q 只要求 P 與 Q 之間存在某個事實關係去擔保該推論,不預設普遍模式;被類比推論傳遞的就是這個事實關係,模型隨之失去後設邏輯性格。但他不走這條混合路線,而是直接轉向完全的材料進路。
正面主張:fact of analogy
材料進路有兩個概念。
第一是類比之事實(fact of analogy):一個涵蓋兩系統的事實狀態,對應方式的具體樣態是該事實的一部分。它是局部的、逐案不同的。不存在普遍的自然齊一性原理,相應地也不存在普遍的相似性原理。
The fact of an analogy will require no general, abstract theory of similarity; it will simply be some fact that embraces both systems. There is no general template to which the fact must conform. 類比之事實不需要任何普遍的、抽象的相似性理論;它就只是某個涵蓋兩個系統的事實。不存在該事實必須符合的普遍模板。(Norton 2021: 131)
第二是由該事實所擔保的類比推論。我們知道一個系統的性質而不知另一個的,於是推測兩者間有某個 fact of analogy 成立;該推測的事實成為推論的擔保。若該事實被無條件且明確地持有,類比推論可以是純演繹的,全部的歸納風險落在接受該事實這一步上;若該事實帶有不確定或含混,推論才具歸納性格。
註 6 對相似性原理的反駁值得記下:任何類比的失敗都是該原理素樸表述的反例;真正的原理必須分開可投射與不可投射的相似性,而給出這樣的原理與找到類比的形式理論是同一個問題,Norton 主張該問題無解。
相似性不是做工的東西
Norton 主張,fact of analogy 不能只斷言兩系統相似:它必須斷言第二個系統的某個事實性質,該性質足以擔保對其性質的推論(Norton 2021: 132)。因此在材料分析中,兩系統之間的相似性反而較不重要,相似性毋寧更像是表達上的方便。類比之事實所表達的,與其說是源系統與標的系統之間的粗糙相似,不如說是兩者共有的一個性質;驅動該推論的是標的系統擁有該性質這一事實,而非它與源系統的相似(Norton 2021: 132)。
Galileo 的例子用來說明相似性只是表達方便:要說清楚月面暗形如何是高聳突起在陽光直線傳播下的遮蔽,語句冗長;說它們就像地球上山的影子則輕便。做工的是遮蔽機制這條事實,不是「像」。
推論強度的評估相應改變:不去精煉形式原則,例如正類比與負類比如何權衡的一般指引,而是對 fact of analogy 做經驗探究。知道得更多,就推得更好。
案例
三個案例:Galileo 對月球山的發現、流體力學的雷諾類比(Reynolds analogy)、原子核的液滴模型。
Galileo 與月球山
Galileo(1610)望遠鏡下的月球,明暗交界處不是平滑曲線,而是一條粗糙、波狀的線;隨交界線推進,亮點會先在其前方出現,逐漸擴大並與推進的邊界會合。Galileo 把這類比到地球上的山:日出前,山的最高峰先受陽光照亮,平原仍在陰影中;太陽升起後,平原與丘陵的照明才終於合而為一(Galileo 1610: 33,轉引自 Norton 2021: 133)。
控制性的類比之事實是:地球上與月球上,移動的明暗圖案由同一種機制生成,都是直線傳播的陽光造成的陰影(Norton 2021: 134)。這個事實一旦被如此陳述,接下來的推論都是演繹的:月球暗處出現、並在推進的亮邊前方逐漸擴大的亮點,是高聳、不透光的突起;其中最高的突起,高度可達四英里,這一步純粹是三角幾何的計算(Norton 2021: 134–135)。
但仔細檢視後,類比與相似性其實只扮演很小的角色。地球在論證中的功能只是「任何在單向光源下轉動的不平整物體」的一個方便替代品,Galileo 同樣可以用一顆在燈籠照射的房間裡轉動的人頭來設想:臉轉向光源時,鼻尖會先被照亮,才輪到整個鼻子。推論真正倚靠的不是類比,而是把月球歸入一個更大的類別,即受光照射而顯出明暗的物體(Norton 2021: 135)。演繹重建之外,Galileo 完整的分析其實包含歸納:從明暗點移動的方式推論它們是陰影,這一步是歸納的,儘管相當可靠;要看出它是歸納而非演繹,只需注意到它還需要一個額外假設,沒有其他機制能產生這種移動模式(Norton 2021: 135)。
雷諾類比
雷諾類比(Reynolds analogy)處理動量與熱的傳遞:熾熱氣體流經管道時,因與管壁摩擦而損失動量,同時把熱傳給較冷的管壁;核心主張是這兩個傳遞過程共用同一套機制(Norton 2021: 136)。較鬆的表述只說支配兩者的機制或定律相同,本身含糊;較精確的表述把「相同」化為兩個無量綱數之間的比例,摩擦因子 (動量摩擦損失)與司丹頓數 (熱傳遞速率),令 (Norton 2021: 137)。
這個事實授權的推論通常是從動量傳遞推到熱傳遞:已知摩擦因子 ,用類比之事實推得司丹頓數,再推得熱傳遞速率,這條路徑有實際效用,因為摩擦因子由壓力差就能測得,遠比熱傳遞速率好測(Norton 2021: 137)。這個類比夠不夠好,工程文獻不靠正類比與負類比的權衡規則決定,而是把 當成一個要用測量解決的經驗問題:結果是層流的液體與紊流的液體都不成立,只在紊流氣體中成立、且僅是相當粗略的近似(Norton 2021: 137)。
液滴模型
原子核由許多粒子構成,使人聯想到液滴由許多分子聚集構成;液滴模型建立在這個類比上(Norton 2021: 138)。1939 年,Meitner 與 Frisch 提出核分裂可以用液滴模型理解:中子被鈾核捕獲,可能足以像輕敲一顆不穩定的液滴那樣使其碎裂。
液滴聚合是因為構成分子彼此吸引,表面附近的分子受內部分子牽引,於是液滴傾向採取表面積最小的形狀,球形(Norton 2021: 138–139)。類比推論把這套機制搬到原子核:核的表面積隨核子數 的 次方變化,液滴模型據此假定一個與 成正比的核能項;核的激發模態也被假定對應到液滴的振動模態(Norton 2021: 139)。核分裂的不穩定性也能定量分析:表面張力使核保持完整,核的正電荷則使核分裂,計算兩者相抵的臨界點,得出穩定條件 ;鈾-238 的 ,逼近這個臨界值,因而預期容易分裂,這向來被當成該模型的一大成功(Norton 2021: 139)。
Blatt 與 Weisskopf 在核物理專著裡列出這個類比的正類比與負類比清單:液滴與原子核的體積、束縛能都大致與 成正比,且各自需要同一種 加項修正,是正類比;但液滴的穩定性來自分子間的最小距離限制,核子之間沒有已知的類似限制,液滴分子遵循古典動力學,核子則受量子力學支配,是負類比。他們自己的評語是:這個類比很可能只是很表面的(Blatt and Weisskopf, p. 300,轉引自 Norton 2021: 140)。
他們評估這個類比的方式,同樣不是訴諸類比推論的一般規則,而是把模型導出的核能級公式拿去接受實驗檢驗:液滴模型在描述實際激發態上並不十分成功,所給出的能級間距過大;但在核分裂的表現較好,對抗核分裂的穩定性極限被很好地重現(Blatt and Weisskopf, p. 305,轉引自 Norton 2021: 141)。相似性在此又是次要的:起作用的是液滴與原子核共有的那些性質,不是兩者「像不像」(Norton 2021: 141)。
標記
本章未處理類比推論是否傳遞。Norton 亦未使用可廢止的(defeasible)一詞來刻畫類比推論;他的框架下,可廢止性表現為 fact of analogy 本身的可修正性。