从科学哲学的“证实”/“证伪”认识中医药科学实验的对照设计＊

杜力军，雷 帆，谢伟东，邢东明，闫智勇，李 俊，袁梽漪，高红伟

（1.清华大学生命科学学院 北京 100084；2.江西中医药大学创新药物与高效节能降耗制药设备国家重点实验室 南昌 330006；3.广西中医药大学药学院 南宁 530000；4.清华大学深圳研究生院生命与健康学部 深圳 518055；5.西南交通大学生命科学与工程学院 成都 611756；6.重庆医科大学药学院 重庆 400016）

西方科技发展史的两个重要时期，集中体现在“证实”和“证伪”两种科学方法论方面[1,2]。前者主要用逻辑经验归纳方法来实证一种理论假设的正确性，后者则主张用证伪的理性的检验方法来反证一种理论假设的正确性。两种方法论由于其自身的局限性，以及科学发展过程中的特点，导致后来出现的以科学发展史为主要背景来探讨科学性，即所谓的科学历史主义[1]。当今人们对于“证实”和“证伪”的认识多是将两者进行统一，认为这两种方法论从不同侧面论证一个理论假设的科学性。在中医药科学实验中，由于其理论假说全称陈述的内涵较多，常常导致其论证的严密性不足，也常常使其实验研究的结果得不到较高程度的认可，因此应该重视实验设计的科学性对于中医药的现代实验研究的重要性，其中尤其是实验设计的思路。我们以“证实”和“证伪”的概念含义为主要出发点，对这种方法论背后的实质精神进行探讨、并由此扩展于中医药科学实验设计中，以有助于提高相关科学实验的严谨性，同时也有助于中医药理论假说的实验验证。

1 “证实”与“证伪”

图1 实验设计分组及其一般原则示意图

证实（Verification）指得是用逻辑归纳的方法，以单称陈述的经验事实对一项理论是否为真所进行的归纳性论证。逻辑实证主义把可证实性作为科学分界的标准。逻辑实证主义又称“逻辑经验主义”。作为一种科学哲学，逻辑实证主义是一种科学方法论，其最大成就就是制定了经验的现代逻辑方法论。按照逻辑实证主义的标准，“凡是经验可以证实的命题就是科学的；反之，凡是经验不可证实的命题就是非科学的”[3]。随着时间的推移，现代逻辑实证主义又提出了概率论，以完善逻辑实证主义的不足[1]。这种标准认为，理论不可能被事实严格证实，但却可根据理论可资利用的事实证据不同而理论获得的概率不同。获得经验证据越多的理论，其概率越高，那么这个理论就越科学。但是在现代科学面前，逻辑实证主义仅以直接经验及其以单称陈述（Singular statements/particular statements）来论证一个全称陈述（Universal statements）科学理论的方法越来越受到人们的质疑。正如英国哲学家波普尔（Karl R.Popper）所述“从单称陈述推论出理论，这在逻辑上是不允许的。所以理论在经验上是决不可证实的”[4]。

证伪（Falsification）则是用与证实相对立的方法去证明其不正确性，最终去否定理论陈述。提出了可证伪性标准，并以此来评判一种理论假设能否具有可证伪性（Falsifiability），能否进行证伪来判断该理论的科学性，即所谓的科学划界（Demarcation）。他认为科学的理论假说是能经得住经验否定的检验的，也就是经得起证伪检验，因此这些理论是科学的。而形而上学的认识是不能被证伪的，因此形而上学的东西是不科学的。逻辑实证主义者所使用的经验归纳方面试图证实一种理论的正确性，是不可靠的。他认为“实证主义者在急于消灭形而上学的同时消灭了自然科学，因为科学定律在逻辑上也不能被还原为基本的经验陈述”[4]。科学理论只有通过检验或者证伪，才能确认其科学性。波普尔的科学哲学被称为批判理性主义。他的科学方法论正是对现代自然科学作出的唯理主义反应。波普尔认为，一项理论当能够被证伪时，则说明该理论是科学的。当无论用什么方法都不能被证伪或者说被否定时，则该理论不属于科学范畴。波普尔思想里强调否定，当一种理论被否定时，在说明该理论是科学的同时该理论也将被抛弃，因为这种己经被否定的理论己没有实际价值。由此，波普尔提出了科学发现方法：运用猜想和反驳，按照可证伪度、确认度和逼真度等规定来论证一个理论假设[1]。

从科学研究本质来看，证实/证伪反应了一个问题的两个方面。它们是一个矛盾统一体。一个从正面以经验为基础的归纳，一个从反面以实证为基础的演绎。科学不仅仅是从正向的归纳证实，也应该具有质疑精神的反驳验证。正如有学者所说，“实证研究实质上是一个融合证伪思想于一身的过程，即面对一个命题，总试图寻找否定它的理由，只是在还没有足够的证据否定它时，才暂时接受它。但保留否定它的可能性。批判才是科学进步的本质，科学及其理论都只是尚未被证伪的、暂时的假设。因而，科学的本质特点是批判的检验”[5]。科学也就是在其理论一次次被证实/证伪的论证中进步。正如英国哲学家Alexander Bird所说，“迄今为止还没有一个理论被证明是假的。科学家总是拒绝己经被证伪的理论，而保留未被证伪的理论；后者将被暂时的接受”[6]。“证伪”的实质不是去一一将理论假说证伪后的否定抛弃，而是对具有科学属性的理论假说进行可证伪性论证，即这些理论假说应该具有可证伪性，即具有科学属性，最终接受并促进科学发展[7]。

以上便是“证实”与“证伪”的本意。长期以来，人们围绕“证实”与“证伪”进行了热烈的讨论。其中尤其是“证伪”理论的提出，使人们对一项理论的科学性从单一的正向思维，改变为逆相思维。其中所体现出来的精神内核，正好与科学所提倡的质疑精神不谋而合。无论“证伪”思维有如何不完善，但是其所表现出来的反向思维和质疑精神，则是我们所要汲取的。这种证伪的思维特点体现在中医药科学实验设计中，实质上就是对照实验的设计。

2 “证实”与“证伪”在中医药科学实验设计中的应用

2.1 证实”与“证伪”在实验设计中应用的一般理念

一个实验分组的设计中，对照组的设定的主要目的就是使实验组的结果更符合实验假设，并由此支持其背后的理论假设，避免假阳性或者假阴性结果（图1）。这种对照组的设计就具有了“证伪”的含义，即如果对照组的实验结果与实验组的实验结果一致，也就证明了实验（理论）假设的“伪”（False）。在统计学中，对照组对于实验组来说主要体现在对实验条件控制的检验上。而从科学哲学角度来看，实验组所得结果具有“证实”的含义。即从正向去证明实验的假设的成立，进而证明其背后理论假设的“真”（Truth）。但由于“证实”是一个全向证明的过程，而实验所用有限的样本例数不等于整体样本例数，而我们所作的理论假设往往是全称而不是单称陈述。所以人们对于实验结果便借用了统计学的概率理论。我们通常说实验所得的符合实验假设的结果出现的错误概率小于0.05（P＜0.05），我们就接受这种实验假设检验。这一点类似于现代逻辑实证主义提出的证实的概率主义。

在“证伪”方面，波普尔所提出的检验结果的“确认度”来说明证伪结果的准确性，即否定一个理论假设的准确性。在中医药科学实验设计中，我们可以借用这一理念来衡量所设立的用于证伪的对照组设计的质量，即可以取得证伪结果的“确认”（Corroboration）和“确认度”（Degree of corroboration）的问题[8]。实际上就是对照设计对于否定实验组结果的准确性。这种对照组设计的“确认度”也直接影响到实验组结果的质量，进而影响到实验假设及其理论假设的科学性。而这种具有证伪属性的对照在该理论假设中的权重的大小，则反应了该对照的可证伪度（Degree of falsfiability）。由此可见，证伪属性的对照设计不仅关乎到对于实验组结果的可靠性，同时也关乎到实验假设背后的相关理论假设的可靠性。通俗地讲，就是对有关实验结果证伪的专属性以及在对与该实验相关的理论假设证伪中的关键性。

2.2 中医学实验的对照设计

实验设计中所进行的分组，大多体现在相对于治疗组的对照上。实验组与正常对照组大多具有“证实”的属性，即要通过实验证明一种理论假设存在的合理性。同时常常设另外一组阴性对照，也称Placebo control（PC）（安慰剂对照）或Sham control（假手术对照），这种阴性对照多具有“证伪”的属性。即本意是要证明这种实验假设的不合理性。例如，观察某种药物特定治疗作用，采用的空白溶剂组，或非特异性手术动物的对照组等。对动物来说，由于其没有心理因素的干扰，因此在动物实验设计中，PC具有较强的证伪效果。但在临床实验时由于心理因素的影响，有时候PC则具有证伪的属性时，对于所验证的实验假设并不完全具有否定性。例如，神经内分泌系统或者受此系统影响的临床实验，PC 则表现出了明显的安慰剂效应（Placebo effect）[9-14]，但此时我们不能仅凭此就否定原有的实验假设，最多只是说这种临床实验假设所涉及的效果中，PC是其组成部分。而这种PC有时也为我们提供了新的线索和思路[15-19]。对于一些较高级动物是否也具有PC效应，值得研究人员关注。

中医实验研究中一个重要的工作就是符合中医证候标准的动物模型及其相应的病理生理变化的研究。证候动物模型的制做具有较高的难度，这主要是因为中医的“证”的组成多是临床症状主诉，缺少客观指标，而动物不能主诉。因此中医“证”动物模型的研究很大程度上基于临床的基础研究，即对于临床确认的“证”所获得积累的病理生理变化的客观指标[20]。同时，在研究中医证候动物模型中对于典型的中医基本属性的动物模型的研究，可以设置经典中药复方的对照组，以反应这种模型“证”属性的确认度。例如，研究“寒”证动物模型，设置热性中药（复方）的对照，热证动物模型，则设寒凉药中药（复方）的对照，这些均具有了“证伪”的属性。与此同时我们还要意识到，由于中医药具有以定性描述和概率化评判的特点[21]，证候之间、各类中药之间往往有一些交叉属性，或者说一些界定不是特别清晰之处，因此在使用这类药物证伪时，很可能会出现交叉或不完全证伪的结果，这就需要我们在进行证伪对照设计时在选择相关检测指标及其证伪中药时注意其区别性，以提高证伪的确认度，提高可证伪度。

一般来说，不同层次所需要的对照设计的数量和内容不同。例如：有关针炙的实验研究。如果是观察单纯的针刺的作用，则仅用于针刺与非针刺对照就够了，此时的设计多具有证实的属性。但如果除针刺外，还要探究不同穴位的作用，则需要在针刺的基础上加上穴位与非穴位的对照，以排除这种因针刺刺激本身所带来的非特异性干扰，此时的设计多具有证伪的属性，即检测穴位作用的科学性。如果我们在穴位前再定位功能属性的内涵，例如调气补血穴位。那就需要增加相应的调气补血穴位的证伪对照，即非调气补血作用穴位的对照组，以检测调气补血的科学性。

属于证实的实验对照，其结果通常采用统计学概率理论来说明其证实结果。即这种差异性出现的可能性概率。科学哲学中逻辑实验证主义的证实说中所提出的“可证实性”（Verifiability）和证实的“可能性”(Verifiable)即具有此种含义[22]。

2.3 中药学实验的对照设计

药理学实验中常设置空白对照、模型对照、阳性药对照，它们的作用所对应的层次不同。空白对照对应于模型。而模型对照则是对应于受试药（也称实验组）。这种对照属于“证实”的范畴，即要正面的说明其假说的正确性。由于“证实”的不可达到性，因此这里就引入了统计学概率，也就是说，这种对特定模型作用的有效的概率。但是科学是要经受“证伪”的检验的。在同一个实验里的“证伪”主要体现在对照组的设计。药物研究中的“阳性药”对照实际上体现的新药研发的“优效性”的对照设计理念。即与己知有效的药物对比，新的受试药的药效如何。因此，从这一点来说，药物研究中的“阳性药”不属于真正意义上的“证伪”。但是在基础药理研究中，针对某一特定机制造模，有时候阳性对照药也有工具药的含义，用于反应特定机制的模型的成功与否，而此时则又具有了一定的证伪属性，只不过它不是要否定受试药的实验假设，而是否定模型的成功与否，从而进一步支持受试药实验结果的确证性。

药物研究中用于证伪的对照设计应针对这一药理实验设计要说明的假设命题进行。例如，仅仅说明某药对于某模型有效，则仅需设计安慰剂对照即可。通常给模型动物与药物相同的溶剂（不含药物）。为了进一步说明受试药物对于特定靶点的模型有效，常常设计阻断该靶点或利用分子生物技术干预该靶点，来进一步观察受试药物的作用。如果该靶点阻断或敲除后，受试药的作用消失，则说明该靶点就是受试药作用的位点，而这种药理作用机制就是受试药作用于该靶点。通常药理学将此称为专属性（特异性）（Specificity），这才是在探讨药物与效应之间的因果关系，才是真正地探讨所谓药物作用的机制。从科学哲学角度看，这种实验的设计也属于“证伪”的范畴。此时的药物实验设计中常增加一组拮抗或激动某一靶点的证伪性实验，以说明受试药与模型对照出现不同结果的确认度。使某药对于某模型具有某种作用的科学假说具有更好的“确认性”。

中药研究由于受中医理论的指导，其药理实验常含有复杂的因素。例如，证候的动物模型，带有中药属性的中药复方药理实验等。这就需要设计中增加更多的对照以达到证伪和确认的效果。例如：证动物模型实验，需增加非证动物模型对照，以证明受药中药对该模型作用的确认性；如具有某种特性中药属性的受试中药复方药理作用，则需增加非某种特性中药属性的中药复方的对照。比如某滋阴药对于某阴虚证动物模型的药理实验，则需要增加补阴药对于非阴虚动物模型作用对照、以及非补阴药（最好是补阳药）对阴虚动物模型作用的对照。而后两种对照即属于“证伪”设计的范畴。从逻辑学角度来看，上述实验设计基于该实验假设的全称陈述的内涵和外延内容。内涵多的则应依据相应内涵来设计相应的对照（图1）。例如：滋阴清热药A对大鼠阴虚模型的防治作用的研究。其所涉及的科学假设是：滋阴药A 具有防治阴虚病变的作用。其所对应的实验假设是：滋阴药A 对大鼠阴虚模型的防治作用的观察。这里的内涵涉及到：（1）阴虚证；（2）滋阴药。因此在实验设计上除了阴虚大鼠模型的证伪外，还要增加滋阴药的证伪对照，即增加一组非滋阴药治疗的对照组。又由于中医理论的阴虚内热之间的内在关系，要想使研究结果更具确认性，最好还要增加清热药和滋阴加清热药的两组对照。

药物的研究最终常常涉及到其药理作用的机制，中药也是如此。对于机制研究，则需要进行专属性或者叫因果关系确证的实验。没有进行这种因果关系确认的实验研究都只能称为相关性结果，或者说是与某种机制相关（Correlation），而不能称为机制（Mechanism）[23]。这种因果关系确证性实验设计实际上就是特异性的或者讲是有针对性的证伪实验设计。例如，阻断或干扰某一受体以确认该受体对于受试药药理作用的关键性，也就是所谓的作用靶点（Target/site verification）。

总体来说，实验设计中的给药组与模型组的结果的差异属于证实性质，模型组与正常组的对照行为也属于“证实”概率性质。除此之外，其它的对照设计多属于“证伪”性质，而后者又恰恰是影响实验假设是否成立的关键，也常常能反应出研究者对于所研究命题及其背后理论的把握度及其实验设计的水平。我们常说，对于科学研究需要大胆假设，小心求证。其小心求证在实验设计中则主要体现在了“证伪”对照的设计中。

3 结语

综上，科学哲学中的“证实”和“证伪”是哲学发展史上前后两个时期的主要科学方法论。目的都是在于论证一个理论假设的真伪，进而论证其科学属性。由于“证实”以经验归纳的逻辑实证及其所依赖的经验的不可能完全涵盖性，导致“证实”需要引入概率概念。“证伪”则是从反面以验证的方法来论证一个理论假设的真伪。但是“证伪”的真正含义不是要使之理论假设为伪，而在于经得起“证伪”的理论假设，具有科学性。这一点也恰恰是“证实”/“证伪”能够被借入中医药科学实验的依据所在。以科学哲学的理念来丰富完善中医药实验设计，注重证伪性的对照设置，使我们从另一个层面去认识实验中的设计，提高设计水平，从而使中医药实验所获得结果具有更高的确认度。