科学的な仮説とは何なのか?

 科学の仮説は自然に関する「知識に基づいた推測」です。では、ある言明を単なる推測ではなく、科学的な推測と判定する理由は何なのでしょうか。科学的仮説は次の二つの条件を満たさなければならないと言われてきました。

(1) 科学的仮説はテスト可能でなければならない。
(2) 科学的仮説は反証可能でなければならない。

 まず、(1)について考えてみましょう。科学活動は自然について実験や観察をすることによって行われます。仮説が観察できるテストを生み出さないなら、その仮説を使って科学者ができることは何もありません。そこで、次の仮説を考えてみましょう。

仮説A:すべての物質は現在の私たちには経験的に確かめることができない要素を含んでいる。

 この言明は真かもしれませんが、科学的な仮説ではありません。それはテストすることができないからです。仮説が正しいかどうかを決めることのできる観察は存在しません。(どうしてでしょうか。)仮説Aが考察に値するとしても、科学はそれについて何も言うことができません。それは思弁的(speculative)なものであり、科学的な仮説ではありません。
 科学的仮説がテスト可能でなければならないという要請はしばしば「科学的仮説は予測ができなければならない」と表現されます。未来に何が起こるかを述べるのが予測であると通常考えられているため、「予測」という言葉は誤解を生みやすいのです。科学的予測は未来に起こるというだけでなく、正に今何が起こるかも述べているのです。ですから、予測は仮説のテスト(観察や実験)になります。仮説が「予測を生む」ことは仮説が「テスト可能である」と同じことを意味しているのです。
 次に(2)について見てみましょう。科学的仮説はテスト可能でなければなりませんが、テスト可能な仮説が真に科学的と考えられる前に満たさなければならない条件が一つあります。それは科学哲学者ポパー(Karl Popper, 1902-1994)が主張したもので、反証可能性と呼ばれています。次の仮説を考えてみましょう。

仮説B:地球にはまだ発見されていない生物が存在する。

 この仮説はテスト可能です。でも、これは科学的な仮説ではありません。その理由は以下の通りです。仮説Bは正しいかもしれないし、誤っているかもしれません。正しいなら、それを証明する方法が幾つかあります。例えば、生態学者が熱帯雨林で新しい生物種を見つけ出すかもしれません。既に現地の人がそれを見つけているかもしれません。あるいは、既に過去の自然誌の書物に記載されていたのに、誰も気づかなかったのかもしれません。
 ですから、仮説Bが正しければ、それを証明するような観察があります。でも、仮説は誤っているかもしれません。仮説Bが誤りなら、それを証明するテストはありません。生態学者が新しい生物種を発見できなくとも、未発見の生物種が存在しないと結論することはできません。現地の人が見つけていなくとも、仮説が誤りだとは結論できないのです。いずれにしろ、仮説Bの反証はできません。

(問)上の仮説Bが科学的でない理由を述べ、その理由が正しいかどうか示しなさい。

でも、次の仮説はどうでしょうか。

仮説C:空気抵抗を無視すれば、同じ高さから地上に落下する二つの物体は同時に地上に達する。

 この仮説は科学的仮説です(実際、「落体の法則」あるいは「自由落下の法則」と呼ばれています)。この仮説はテスト可能です。二つの物体を使って、真空中で落下実験をすることができます。そして、反証可能でもあります。同時に地面に落下しない二つの対象が見出されるなら、そして、そこに空気抵抗が関与していないこともわかれば、仮説が誤りであることが証明されます。理論上も、実験上も、仮説Cが誤りであれば、それを示すのは簡単で、直ぐにわかることです。
 ポパーが指摘するように、仮説はそれに矛盾する予測ができなければなりません。仮説に対する本当の信頼を獲得する過程は、それゆえ、有利な証拠をかき集めることではなく、その誤りが事実起こらないことを確立できる状況を示すことです。
 しかし、大半の科学的仮説はそれが正しいことを証明することができません。仮説Cが誤りであることを証明するのは簡単この上ないのですが、それが正しいことを証明するのは不可能です。仮説Cはどんな対象の対もある仕方で振舞うので、それが正しいことを証明するには対象のすべての組み合わせがテストされなければなりません。仮説Cを何度もテストすれば、それだけ信頼度は増すことでしょうが、絶対に確実だという点にまでは至ることができません。誰かが明日仮説Cにしたがわない振舞いをする対象を見出すなら、これは仮説Cが誤りであることになります。
 では、決着はつくのでしょうか。科学的な事実、仮説、法則、そして理論が真であることが証明できないということは多くの人を不安にします。でも、科学者はそれに悩みません。科学的な仮説が真だと証明できるように書き換えることはできないのでしょうか。次の仮説で考えてみましょう。

仮説D:ここの大きな物体とそこの小さな物体を同じ高さから落下させれば、同時に地上に達する(ガリレオの実験を思い出して下さい)。

 この仮説は科学的な仮説です。これはテストできるし、反証可能でもあります。でも、二つ問題があります。強力で有用な仮説Cに比べると、仮説Dは実際には役に立ちません。そして、仮説Dは正しいことを確かめることができません。誰かが明日今までにない精巧な測定装置を開発し、ここの大きな物体が100万分の1秒だけ速く落下すると言わないとも限らないのです。私たちにせいぜい言えるのは、現在両方の物体は同時に地面に達するようだというくらいです。

(問)仮説Cと仮説Dの違いを指摘し、仮説Dは通常の科学的仮説とどこが違うか説明してみて下さい(ヒント:科学的仮説を言明にすると、どのような論理形式の言明になるか)。

 仮説がテストに失敗すれば、それは真ではあり得ませんし、修正か廃棄を余儀なくされることになります。科学では、観察と仮説の間に衝突があるなら、観察が勝利し仮説が敗れるのです。誰の仮説か、それが如何に有名な仮説かは問題ではありません。仮説が事実に合わなければ、それは廃棄されなければならないのです。
 二つ以上の競合する仮説が両方ともテストに合格することになるなら、どうしたらよいのでしょうか。確かに、仮説が異なる予測をするなら、適するほうを選べばよいから話は簡単です。でも、競合する仮説が区別できない場合はどうすればよいのでしょうか。そのような場合に使われてきたのが「オッカムの剃刀」と呼ばれる選択方法である。オッカム(William Occam, c. 1280-1349)は中世の論理学者で、「オッカムの剃刀」と呼ばれる原理を主張しました。その原理は次のようなものです。

二つの仮説が実験的に区別できない場合、より単純な仮説を選べ。

 オッカムの剃刀が唯一の判定方法ではありませんし、この方法が常に正しい訳でもありません。
 テスト可能性と反証可能性の二つの条件は科学的仮説の特徴だけでなく、宿命も表しています。科学的仮説は正しいことが証明できず、それゆえ、仮設でしかなく、反証によって新しい仮説が採用されるまでの暫定的なものです。ですから、仮説の書き換えの繰り返しが科学の歴史なのです