弗朗西斯·培根在《新器官》（Novum Organum）扉頁插畫
人類從未停止過對自然的 探索 和改變。古希臘人仰望著未知的星空，憑借著肉眼觀察，數學計算，以及理性的思考嘗試著去建立科學理論。隨著科學儀器和理論研究的不斷進步，人類逐漸揭開了未知的自然的神秘面紗。但是在另壹方面，不論是亞裏士多德，伽利略，牛頓，愛因斯坦，科學家必須依賴語言來建立客觀的科學理論。科學家不得不使用最基礎的交流工具—語言—來分享、描述、解釋他們的所見所聞。
弗朗西斯·培根在《新器官》（Novum Organum）壹書中談到，當科學家試圖描述其實驗時，他/她將會直面語言的局限性。讓我們舉個例子：“潮濕（humid）這個詞同時擁有多個不同意義。培根表示潮濕（humid） 的其中壹種意義指非固體的物質。如果我們從這種意義上理解它，火焰是潮濕的，細塵也是潮濕的。因此，很容易看出，這個概念只是從水、普通液體和普通液體中抽象出來的，沒有經過任何適當的驗證。”
培根指出了語言中的基礎問題之壹：語言的模糊性。而培根之後的哲學家們則意識到科學研究所面對的實際上是將主觀經驗轉化為客觀語言的挑戰。正如戈德弗裏-史密斯所指出的，“當壹個科學家擁有壹種經驗時，他或她只能把這種經驗用語言表達出來，使之與科學相關”。當觀察者在描述某些現象或經驗時，他們必須選擇與特定概念或現象相關的特定詞匯。然而，我們可能會質疑讀者理解這些詞的方式是否和觀察者壹樣。觀察者可能需要為壹個特定的元素或對象創建壹個新詞來描述他們對它的感知。然而，由於其他人可能無法概念化這個詞由於缺乏知覺，新單詞可能會導致混淆和歧義。
概念的模糊性
我們不難發現，此類問題在科學研究中並未得到解決。舉例來說：德國物理學家馬克斯·普朗克對量子概念的介紹就面對語言概念的模糊性。根據科學家彼得·米洛尼的說法，“量子理論是從光與物質相互作用的研究中發展起來的。大約在本世紀初，實驗物理學家報告了壹些現象，證明了經典物理學的不足”。對於那些不熟悉量子物理的人來說，普朗克使用的詞語和語言可能會讓人感到困惑。有些人理解普朗克量子理論有困難的原因是他們不具備與普朗克相同的特定概念的知識。這可能是因為他們對光和物質的相互作用沒有普朗克那樣的理解。我們可以想象壹個類似的例子，壹些科學家在野外發現了壹種新的動物物種。這些科學家給它起了壹個獨特的名字，並對這種動物做了壹些描述。然而，由於我們自己從未遇到過這種動物，我們可能無法掌握與它的名字相關的參考資料。換句話說，我們有充分的理由質疑這些描述的真值，因為我們無法通過經驗來驗證它們。
然而，即使科學家使用大多數人都使用的常用詞和語言，詞匯概念的混淆也會發生。回到培根的詞語“潮濕”的例子。根據培根的觀點，這個詞可以有多種含義：意味著它可以輕易地在任何其他物體上展開；它本身是不確定的，不能固化的；以及在任何方向上都容易屈服的東西；容易分裂和分散的東西；容易聯合和收集自身的東西；那些容易流動並被投入運動的；以及那些容易粘附在另壹個身體上並使之濕潤的東西；那些很容易被還原為液體或固體的東西很容易融化。當科學家們用“潮濕”這個詞來描述他們所經歷的現象時，其他人可能不得不決定“潮濕”這個詞的含義是什麽。科學家們可能給“潮濕”賦予了與讀者所理解的不同的含義。哲學家詹姆斯·伯根舉了以下例子：“熱量計算的支持者不會像研究人員用平均動能或輻射來考慮，描述或理解觀察到的熱實驗結果的描述。”他們可能都使用相同的單詞（例如“溫度”）來報告觀察結果，但沒有以相同的方式理解它們。壹種可能的解決辦法是按照科學家的指示，進行與科學家相同的實驗，重現他們的觀察結果。然而，由於我們無法知道當時科學家的直接主觀體驗，我們無法確定我們的觀察是否與科學家的觀察相同。根據伯根的觀點，“更糟糕的是，如果經驗只有那些擁有經驗的人才能直接獲得，那麽不同的人是否能夠以同樣的方式理解同樣的觀察句子就值得懷疑了。我們無法確定科學家的視覺經驗是否和我們理解的科學家所報道的壹樣”。
從主觀到客觀
科學家必須面對把他們的主觀經驗轉化為客觀語言的挑戰，使他們的理論能被大多數人所理解。然而，這就產生了統壹科學家主觀經驗的問題。卡爾·亨佩爾認為，觀察報告描述了觀察者的主觀感知體驗，他稱之為現象學解釋。根據亨佩爾的觀點，“經驗數據可能被認為是感覺、知覺和類似的直接經驗現象。事實上，有些人可能會認為“觀察句除非報告觀察者的主觀體驗，否則沒有證據價值”。但在另壹方面，不同科學家的主觀體驗可能有所不同。例如，壹位科學家可能會在描述實驗現象時表示某壹物體的溫度顯著增加，而另壹位科學家可能會聲稱溫度變化不顯著。由於科學家的科學理論和描述是建立在他們的感知和經驗的基礎之上的，所以感知的可靠性對於科學家而言是至關重要的。
然而，我們可以對科學家的感知和理論的真值提出兩個問題。首先，正如笛卡爾在《第壹哲學沈思錄》中所指出的，我們的感知會誤導我們，在某些情況下，我們應該被視為不可信賴的。科學家羅賓·金莫勒聲稱，“我們（是）可憐的近視人類，既沒有迅猛龍遠距離敏銳的天賦，也沒有家蠅全景視覺的天賦”。“我們有理由懷疑，科學家們是否根據他們的感知對壹項實驗做出了準確的描述。對於觀察者來說，主觀的看法可能是正確的，但是對於同樣的現象，其他人可能有不同的看法和衡量標準。其次，將主觀經驗轉化為可分享和客觀語言的過程似乎存在問題。觀察者的主觀感受是不能被他人分享的，因為他人不能成為觀察者，也不能擁有與最初觀察者完全相同的經驗。”
科學家的反駁
許多科學家在發展科學理論和提供描述時也註意到了語言的局限性。以下科學家表達的反對意見也可以看作是他們對解決語言問題的嘗試。
1.更好的設備
對於語言和科學理論的問題，壹些科學家認為：科學家所提出的不準確或不客觀的理論是由不精確的觀察引起的。因此，如果觀測者配備更好的觀測儀器，他們將能夠避免描述性不準確。
2.沒有語言，只有數據
消除科學語言歧義的另壹種選擇是使用純數據記錄實驗並生成科學理論。部分科學家認為設備記錄的只是客觀數據，因此不會產生偏見，也不會產生語言混淆。然而，如果不應用他們的知識和假設，科學家就無法根據原始數據得出科學理論。科學理論是用來預測和解釋經驗和現象的，而純數據本身並不能具備這些功能。事實上，科學家從數據中得出結論有兩種方法。第壹個是分析數據找到“因果關系”。第二種是建立非因果統計分析。當科學家使用設備生成數據時，他們必須運用相關知識來解釋數據。當科學家基於數據生成理論時，他們使用數據來檢驗理論的有效性。為了構建具有預測能力的科學理論，科學家必須選擇某些變量來找出它們之間的因果關系。換句話說，如果沒有因果、統計和相關論證，科學家從數據中幾乎得不到什麽。“例如，我們有理由問壹個遺傳學理論，精神分裂癥父母或父母的後代出現壹種或多種相關癥狀的可能性有多大（在相似的環境中受到類似的教育）。但是，要求數據預測或解釋某壹特定診斷測試中患者的相應得分，或者為什麽診斷專家在對精神分裂癥患者父母的子女的采訪報告中寫了壹篇特別的條目，都是相當不合理的。原始數據本身沒有任何解釋或預測能力，而科學家知道去哪裏找，知道去找什麽。運用範式和科學理論，科學家可以建構新的科學理論。然而，將相關理論和知識應用於原始數據的過程意味著維護現有範式。同樣，兩位科學家在研究相同的數據時，他們或許會選擇使用範式相關的術語和概念來發展不同的理論。生成原始數據可能能夠消除壹些感知偏差;然而，這樣做不能阻止科學家使用概念、術語和舊的科學理論來解釋他們收集到的數據。因此，語言混亂將繼續存在。
結論
許多科學家已經認識到我們語言的局限性，以及這些局限性將如何破壞他們科學理論和描述的清晰度。然而，語言的壹些局限性是建立在我們感知能力不完善的基礎上的，而另壹些局限性則是主觀經驗向客觀解釋轉換的結果。此外，我們幾乎不可能要求科學家變得完全擺脫所有的科學假設。因此，科學家在試圖尋找減少語言在科學理論和描述中的局限性的方法時，仍要面臨以上這些棘手的挑戰。