目　录

总序

前言

绪论　科学哲学的兴起与转向

第一节　实证科学与思辨哲学

一、科学与哲学的分与合

二、实证科学与可检验性

三、哲学的思辨方法

第二节　从反形而上学到认识的建构论

一、作为哲学运动的实证主义

二、新实证主义的基本特征及其困境

三、认识是不断建构的产物

第三节　对后实证主义的回应

一、后实证主义的新潮

二、后现代主义倾向

三、困难而必要的再定位

第一章　科学的逻辑结构

第一节　科学事实与归纳

一、两个迫切的认识论问题

二、客观事实和科学事实

三、归纳问题及其意义

四、科学归纳法和概率统计方法

第二节　科学假说与理论结构

一、作为理论方案的假说

二、科学理论的功能

三、科学知识的演绎模型

四、归纳模型的意义

第三节　理性准则

一、理性信念

二、可检验性原则

三、对应原理

四、简单性原则

第二章　科学实验与时空构架

第一节　实验方法的意义和作用

一、实验方法的认识论意义

二、观察和实验

三、科学实验的一般作用

第二节　科学实验的结构和特点

一、仪器和测量问题

二、科学实验的主客体结构

三、实验在行为和功能方面的特点

第三节　科学的时空构架

一、时空的测量方法及其经验基础

二、数学空间与物理空间

三、世界时空构型的可选择性

第三章　科学的意义和基础

第一节　科学文本的语言分析

一、科学陈述的分析与澄清

二、观察语言的分析

三、理论语言的分析

第二节　因果性、决定论与概率统计性

一、因果性意义的分析

二、牛顿、拉普拉斯的决定论

三、确定性规律与统计规律

四、超越决定论的彼岸

第三节　经验规律与理论规律

一、可观察性与两类规律

二、理论规律的预言能力

三、如何从理论规律导出经验规律

第四章　科学发现的逻辑

第一节　辩护与发现

一、证明的逻辑与对发现的关注

二、科学中的创造性

三、从言传到意会

第二节　发现的模式

一、类比推论

二、合情推理及其原则

三、合情推理的手段和模式

第三节　直觉思维

一、直觉和灵感

二、自觉地激发灵感

三、机遇偏爱有准备的头脑

第五章　元科学的重构

第一节　从确证到历史主义的确认

一、实证论的确证观

二、确认观及相应的真理观

三、理论发展模式研究的突破

第二节　对科学的社会学探讨

一、科学发现的社会承认过程

二、科学共同体与学派的社会功能

三、发表与马太效应

四、同行评议的两重性

第三节　科学的合理性及其限度

一、预设主义与相对主义

二、程式化的努力

三、“怎么都行”

第六章　对中国科学与哲学的反思

第一节　从现代文化的眼光看中国传统思想

一、李约瑟的独特诠释

二、中国古代的自然观

三、中国传统哲学思想的启发

第二节　中国传统思维与西方科学思维的比较

一、中国独特的有机论思维传统

二、西方科学传统的方法论特点

三、通过互补而更新

第三节　当代中国科学哲学的重构

一、开放的窗口

二、全方位的吸收与剪裁

三、中国特色的研究与探索

参考文献

科学哲学

刘大椿　著

中国人民大学出版社

·北京·

图书在版编目（CIP）数据

科学哲学／刘大椿著．—北京：中国人民大学出版社，2011

（哲学文库）

ISBN 978-7-300-13672-1

Ⅰ．①科…　Ⅱ．①刘…　Ⅲ．①科学哲学　Ⅳ．①N02

中国版本图书馆CIP数据核字（2011）第076680号

哲学文库

科学哲学

刘大椿　著

Kexue zhexue

出版发行　中国人民大学出版社

社　　址　北京中关村大街31号

邮政编码　100080

电　　话　010－62511242（总编室）

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经　　销　新华书店

印　　刷　北京联兴盛业印刷股份有限公司

规　　格　155mm×235mm　16开本

版　　次　2011年5月第1版

印　　张　22.25插页1

印　　次　2011年5月第1次印刷

字　　数　337000

定　　价　49.00元

版权所有　侵权必究　　印装差错　负责调换

总　序

时光已悄然走到了21世纪的第二个十年。哲学这门古老的思想技艺在蜿蜒曲折的历史长河中屡经淘漉，在主题、方法和形态上不断发生着深刻的变化；然而，在自身中对自由精神的追求，在思想中对智慧境界的探寻，在反思中对历史与现实的把握，却是她一以贯之、经久不衰的品格。正是这些品格，使每个时代杰出的哲学思想成为时代精神的精华。

我们正处在风云际会的全球化时代，纷繁复杂的时代变迁既为理智生活提供了足够丰富的思想材料，也向哲学提出了极其严峻的挑战：如何描述我们的生活世界？如何刻画我们实际的生存境域？如何让驰骛于外物的内心生活重新赢得自足的根基？如何穿越各种技术统治的壁垒，实现自由而全面的发展？

我们也站在古今中西的十字路口，源流各异却又殊途同归的各种思想资源既为哲学提供了丰富的滋养，也让哲学面对数不清的艰难抉择：如果哲学真的是带着乡愁寻找家园的冲动，那么梦想中的家园是在古老的期盼中，还是在今日的创造中？既然以往的哲学已经提供了形形色色的安身立命和改造世界的指南，确立了各个层面的观念批判和社会批判的原则，当今的哲学又如何在继承、革新和创造中描画自身的范式？

这些问题，这些挑战，已然引发了多种多样的回应。这些回应方式接续着哲学长河中的伟大传统，举其卓有成效者，或以经典文本为研究对象，与哲学大师晤对，与时代问题对接；或直面哲学问题，以锐利才思洞幽烛微，以当代立场梳理剖析；或在反思中考问现实哲学问题，举凡伦理人生谜题、宗教信仰困境、科技生态难题，皆以哲思相发明，力求化危机为契机。

在回应这些挑战的学者中，既有涵泳覃思的学界耆宿，也有意气风发的中青年才俊。以新一代中青年学者之佼佼者而言，视野开阔而不故步自封，沉着稳健而能破门户之见，多能将本土资源与异域资源相贯通，将才气与襟怀相融会，管窥锥指，亦能以小见大，旧瓶装新酒，未必不能化腐朽为神奇。

为了让这些当代的回应更充分地发出自己的声音，展示当代学者特别是中青年学者的研究成果，哲学文库编委会与中国人民大学出版社合作，遴选佳作，荟萃英华，推出“哲学文库”系列研究丛书，以期回应哲学应当直面的各种挑战，应当反思的各种难题，力图敞开更广泛的理论视域，力求奠定更深厚的思想地基。假以时日，集腋成裘，汇成系列，对当代中国的哲学研究当大有裨益，亦能于国际学界赢得一席之地。

是所望焉。谨序。

哲学文库编委会

2010年1月1日

哲学文库编委会

（按姓氏笔画排序）

马俊峰　冯　俊　刘大椿　李秋零

宋志明　陈慕泽　吴潜涛　张风雷

张　法　张志伟　段忠桥　郝立新

郭　湛　彭永捷　韩东晖　焦国成

前　言

科学进入哲学的视野可谓久矣。但是，哲学真正把科学作为自己批判的武器、进而作为自己批判的对象，那还是近代以来的事情。当前学界所津津乐道的哲学史上的两大转变：认识论转变和语言学转变，都可以说是哲学与科学联姻甚而至于梅开二度的结果。这并非宣称科学与哲学是天然相契的、视科学为哲学发展方向的指示者，实际情况要复杂得多：科学与哲学愈是难分难解，其间的纠葛就愈加缠绵、激烈，冲突的事也屡有发生。然而，如果离开科学来讨论哲学，那么，后果却是完全可以预料的，哲学将必定会背离当代最迫切的知识论问题、道德抉择问题、终极关怀问题，哲学的论辩也将沦为空谈，并且与活生生的现实脱节。

科学哲学正是肇始于科学在自己确立过程中出现的那许多哲学问题，为此，科学家经常超越实证研究深入元科学的领域进行思考，哲学家又不失时机地把触角伸向科学活动的各个方面及其后果，科学与哲学长期互动，才终于造就了宏大的科学哲学大厦。有趣的是，无论作为认识论转变还是作为语言学转变的主角之一，科学哲学在历史舞台上都曾经扮演一种哲学运动倡导者的角色，开初有声有色、威武雄壮，接着潜心研究、致力于克服自身的偏颇，继而恰当定位在一个特殊的哲学分支上，并为其他哲学分支、派别所接受，所容忍，或进一步发生互动。经过几百年的积累和改造，科学哲学虽然仍然在成长变动中，却应当说已经相对成熟了，已经在哲学园地中牢固地占据了一席之地。

本书乃科学哲学的基础性读物。它涉及如下几部分内容：1．科学哲学的历史演变（绪论：科学哲学的兴起与转向，第五章：元科学的重构）；2．科学哲学的基本问题和框架（第一章：科学的逻辑结构，第二章：科学实验与时空构架，第四章：科学发现的逻辑）；3．科学哲学的目的与方法（第三章：科学的意义和基础）；4．中国科学哲学的特殊问题（第六章：对中国科学与哲学的反思）。但在行文中，这几部分内容并非泾渭分明，而是互有交叉，难以恰当划断。因此，本书大致是按这样的顺序安排的：1．总论（绪论）；2．正统科学哲学（第一、二、三章，即证明的逻辑与分析方法）；3．发现的逻辑（第四章）；4．超越正统科学哲学（第五、六章，即后实证主义和中国科学哲学）。“对中国科学与哲学的反思”虽然十分重要，但这部分内容尚不规范，乃一家之言。

改革开放以来，国内学者做了相当大量的有关科学哲学的文献引进工作，译介的典范性著述也已陆续面世，它们对于深入理解和研究科学哲学无疑是必不可少的。本书之末开列了一个参考书目，其中包括许多有中译本的名著，可供读者选择和对照使用。

科学哲学植根于特定的时空背景，其构架、其内涵、其外延虽有通例，但无定规。随着科学在当今世界日趋重要、日趋复杂、日趋多面，科学哲学将获更为丰富、更为多样，甚至更为吊诡的发展可能性，人们也有理由期待各类观点相左、意趣迥异的诠释。然而，科学毕竟是科学，为其进一步反思而探寻一些最具基本性的前提，并由此而提供一些基本的论著，无论对后学还是前驱，应当是不无意义的。笔者有志于斯久矣，不揣浅陋，就教方家。

本书初成于1998年，当时被人民出版社收入“大学哲学丛书”。2006年曾作些许修改，列入中国人民大学出版社的“科学哲学基本著作丛书”。现跻身“哲学文库”，聊作历史和现实多样挑战的一种回应，实有幸焉。谨记。

刘大椿　2011年春之时

绪　论
科学哲学的兴起与转向

第一节　实证科学与思辨哲学

科学哲学是当代哲学的一个重要分支学科，是对科学及其演化过程中最基本问题所作的系统的哲学思考。当然，科学哲学首先是近现代科学发展的产物，但是，在思想史上，需要特别注意，它是伴随着实证科学的凯歌作为一种哲学运动而兴起的。科学哲学最卓著的成果之一便是深化了对科学与哲学关系的认识。

科学与哲学的关系是非常复杂的。从横的方面去看，它们之间有许多联系和区别；从纵的方面去看，不同时代各有特点，并没有一成不变的所谓永恒关系。但是在当代，这种关系的性质似乎可以从它们各自的名称中体现出来。当我们说科学时，我们所想说的是实证科学，特别是自然科学；当我们说哲学时，或多或少与思辨哲学（广义的）脱不了干系。因而今天我们议论科学与哲学关系的种种方面，最终要归结到实证方法（或实证性）与思辨方法（或思辨性）这对矛盾上去。

一、科学与哲学的分与合

当古代思想家作出理解自然界的最初尝试时，哲学与科学是一同发生、互相掺和在一起的。自然哲学既是当时的哲学，也是当时的科学。像现在这样认为科学和哲学是各自独立的学问、把两者加以区别的流行看法，并不是太久的事。哲学这个词源自希腊语中的“Philosophia”，意思是“追求”（Philem）和“智慧”（Sophia）。所以按词源学的解释，“哲学”这个词是作为追求关于“世界的固有状态”和“人类的生活方式”的智慧、知识的理论性和体系性的活动的整体。换言之，它把今日的诸种科学作为其部分，即作为学问整体的活动对象包含在自身。

但即使在古代，也不能说哲学等同于科学，只是两者没有分离罢了。在今天看来，那个时代的哲学方法与科学方法之间仍然存在着某些非常确定的界限。就个人而言，亚里士多德无疑是对具体科学发展作出过最重要贡献的思想家，他涉猎了许多专门领域，被称为百科全书式的人物。但在阅读他的论著时，总感到他首先是作为一个科学哲学家而不是一个科学家进行思考的。当然，人们丝毫不否认他在诸如动物分类学等方面所取得的实证科学成就。而对于欧几里得的几何、盖伦的医学、托勒密的天文学、阿基米德的力学，就很容易认出纯粹数学或实证科学的特征，历史也是把这些人划在科学家圈子里的。

数学很早就成了专门的研究对象。实证科学在近代科学革命之后，成了人类知识活动的主角，并且最终脱离哲学而独立出来，形成与哲学不同的学科门类。这以后，实证方法和形而上学的思辨，才逐渐被科学家和哲学家自觉地看成两种在本质上不同的方法。有了这种自觉性后，恰当处理这两者之间的关系就成为科学方法论的重要课题。

19世纪进入了以牛顿力学为代表的近代科学向各个领域胜利进军的时代。与此相适应，针对当时流行的德国自然哲学，诞生了一种标榜与形而上学思辨方法彻底决裂的实证哲学。法国哲学家孔德是这一运动的先锋。他主张用实证科学代替形而上学，首先明确地把科学方法规定为实证方法，把实证方法与形而上学的思辨方法对立起来。孔德认为，发现事物内在本质的企图是徒劳无益的，应代之以努力发现存在于现象之间的一致关系。他说，自然科学的显著进步令人想到，科学方法是一切领域要遵循的方法。科学唯一的目的是发现自然规律或存在于事实中间的恒常关系，这只有依靠观察和经验才能做到。用这种方法取得的知识是实证的知识，实践证明，正是实证知识能够成功地运用到人类实践的各个领域。凡是没有把握这种知识的地方，我们的重要任务之一就是模仿自然科学所采用的方法来取得这种知识。

作为自觉地排斥思辨的自然哲学，企图把科学的实证方法与形而上学的思辨方法完全分离的尝试，实证哲学有其深刻的背景。19世纪初，谢林、黑格尔的自然哲学曾经风行一时，而在实证科学已经取得决定性进展之后，构造新的自然哲学体系以囊括一切自然知识的做法显然不合时宜了，它们只能成为强弩之末。历史发展的趋势表明，哲学最初是作为人类知识的总汇而出现的。到亚里士多德时已被区分为自然哲学（关于自然的知识）、伦理学（关于社会的知识）和逻辑学（关于思维的知识）。近代开始分门别类地研究各个自然领域，出现了各门实证科学，导致了自然哲学的贫困化。自然哲学所采取的研究自然的思辨方法已经过时，不但不再能取得有意义的理论成果，而且还自觉不自觉地束缚实证科学的发展。自然科学家对自然哲学是反感的。德国博物学家洪堡直截了当地把当时德国科学远远落后于英国和法国的原因，归咎于谢林和黑格尔自然哲学的流行。著名德国化学家李比希年轻时曾热烈拥护自然哲学，但在后来回顾这个阶段时却说：“我也经历过这个时期，它充满空话和幻想，但就是缺乏真正的知识和切实可靠的研究；它浪费了我两年宝贵的生命。当我从这个陶醉状态清醒过来以后，我真无法形容我所感到的厌恶。”可以举一个当时讨论得很热烈的例子来说明自然哲学思辨方法的特点。在颜色理论问题上，黑格尔在《自然哲学》中用了很大篇幅，根据思辨的理由，竭力反对牛顿的物理光学。他认为，白光不是复合的，而是单纯的，引起颜色的是光明与黑暗的结合，从这种结合关系中产生了黄、蓝、红三种基本颜色。他也反对牛顿用光学仪器分析光谱的实验，指责这是把主观因素从颜色视觉中排除出去的行径，而颜色离不开主观因素，颜色正是由眼睛变幻出来的，是为有感觉能力的生物而存在的。当然，黑格尔的颜色理论在牛顿物理光学面前，已经是强弩之末，只能遭遇惨败。

素朴形态的自然哲学的衰落是不可避免的，因为从总体上看，它是一个窒息科学的封闭体系。自然哲学对待它所容纳不下的那些知识，乃是一种没有伸缩余地的、独断独行的体系。它没有办法加工科学研究所提供的经验材料，没有办法使经验顺利地向概括运动。所以，自19世纪中叶以后，无论哲学还是自然科学知识的真正进展，都是在自然哲学之外取得的。

那么，与自然哲学体系曾经紧密联系在一起的形而上学思辨方法是否也应该被抛弃呢？这是一个更为复杂的问题。让我们换一个等价的提问方式：就近代以来科学的实际发展而言，科学方法与哲学方法之间，确切地说，实证方法与形而上学思辨方法之间，是否总是互相排斥的？经过一番审视，可以概略地回答如下：每当科学的概念出现危机、科学面临重大突破之际，哲学家和科学家常常是紧密合作的（这与另外一些哲学家竭力反对科学家的工作形成对照），科学的实证方法与哲学的思辨方法之间会出现难分难解的局面。同样，在一门新近发展起来的科学的初始阶段，如日心说诞生之时，量子力学确立之际，控制论问世之初，也显示出这种情景。但在其他的情况下，在科学的常规发展阶段，当一门科学的概念处于相对平稳期间，科学家和哲学家之间的合作就减少了，像各干各的。这时，许多科学家安于在自己的实验室或书斋里从事实证的研究。

尽管近代科学以独立于自然哲学为标志，但它的产生却是科学家和哲学家、实证方法和思辨方法共同作用的结果。正是从哥白尼、开普勒、伽利略开始觉醒，通过笛卡儿、莱布尼茨和牛顿这样一些大科学家、大哲学家的多方面努力，近代科学和近代哲学才一起出现，互相促进，形成第一个成熟的、综合的、科学的世界观。那些科学和哲学的泰斗们大都相信，在人类知识的一般结构中，尽管科学和哲学是不同性质的学科，但它们具有不可分割的联系。著名德国哲学家康德认为，给经典物理学提供哲学基础，同时把哲学放在经典物理学成果的背景上，是他最有意义的任务。康德的思辨哲学，从原则上来说，作为科学的方法论基础，其统治地位保持几乎近一个世纪。

具有讽刺意味的是，导致一度流行的科学与哲学、实证方法与思辨方法分离的思潮，来源于一批科学家对物理学基础进行哲学改革的努力。奥地利物理学家马赫试图完全剔除物理学中的形而上学，减削它的理论结构，直到只剩下“实证科学”。为此，1886年，马赫提出了“意义的经验主义标准”。这条标准拒绝承认那些没有经验基础的、其术语中包含不可观察的客体或事件的命题。他要把所有这样的术语和命题都逐出正统的科学殿堂。按照他的意见，“绝对空间”这个词并不代表物理世界（经验世界）中可观察的客体或事件，因此绝不能允许“绝对空间”作为正统科学的一个概念。显然，马赫是要从科学中消除对任何不可观察客体的参照，从而使科学与形而上学完全分家。虽然，马赫的工作澄清了许多物理概念，但却是不可能贯彻到底的。它的逻辑结果之一必然使数学在科学中无容身之地。因为纯粹数学概念并没有可观察的对照物，如果理论术语当且仅当它们具有可观察的对照物才有意义，那就不得不把数学从科学中驱逐出去。不过，尽管有许多严重的问题，马赫在科学的更深层次反对形而上学思辨方法的思想，曾经影响科学哲学达半个世纪之久。

无论如何，科学与哲学的分化是近现代的主流。实证性的、具体的诸种科学一个接一个地从作为其母胎的“哲学”中独立出来。这种分化虽然首先是从所谓关于自然现象的研究领域开始的，但因为实证方法渗入到人类主体活动和内在精神活动的研究中，后来连社会和人类精神现象的研究领域也逐渐被“科学化”了。

在这样的情况下，应当怎样看待科学与哲学的关系呢？当前大致有下述三种立场；

第一种立场是，在承认科学所作出的成果及其意义的同时，认为在哲学中还存在着科学无能为力的独特的问题领域，因而仍然存在着与科学不同的、独特的方法。具体地说，他们把追求“世界的固有状态”划归科学，把关于“人类的生活方式”乃至“世界、人生的意义”这种智慧留给哲学去探讨。这类观点认为哲学是与主体和价值问题相关的，是用基于感性知觉这种通常的科学方法不能处理的问题，只有它们才是哲学的中心课题。许多人文主义思想家，例如存在主义哲学家们特别热衷于这种思考方式。他们的思考主要基于个别性的和主体性的体验、直观和信念，倾向于所谓非理性主义和反科学主义。

第二种立场是，主张哲学本身也“科学化”，从过去的独断性形而上学中脱胎出来，成为“元科学”（metascience）或“思维科学”（逻辑学、认识论）。持这种立场的激进派是构成当代分析哲学主流的逻辑实证主义学派，他们认为应当把哲学还原为“科学逻辑学”。有一些马克思主义哲学家也主张，哲学的中心课题和任务应是确立和形成“思维科学”。但这种立场在排斥独断性形而上学的同时，也隐含着放弃历来作为哲学重要课题的“世界观、人生观”领域，造成它们反而成为独断性、非理性主义的禁脔这样的尴尬局面。

第三种立场是，一方面批判地考察诸科学所建立起来的前提和基础，把握科学“系统发育”和“个体发育”的规律；另一方面，不单单限于探讨诸种科学的逻辑性和认识论性的基础本身，而且进一步超越这点，要对科学的存在论和价值论基础进行考察。通过这种努力，使哲学恰当地承担现代科学和文明所提出的各种哲学问题，成为名副其实的、本来意义上的“哲学”。

第二种立场曾经作为一种哲学运动盛行了百余年，并且为正统的科学哲学打下了基础。但从20世纪50年代以来，它受到了激烈的批评。就是在分析哲学营垒中，最近也超越了将哲学局限于逻辑学—认识论方面的立场，以“语言分析”作为方法，在存在论和价值论问题方面不断地显示出了积极的姿态。事实上，在科学哲学作为一个成熟的哲学分支为人们所关注的同时，第一种和第三种立场愈来愈被认同。

二、实证科学与可检验性

实证科学在认识论和方法论方面的特点是：

1．具体性。

科学是将世界分门别类地进行研究，它们的对象是具体的、特殊的物质运动，相对于无限世界的永恒问题，它们一般只提出和设法解决现实对象的有限问题。

2．经验性。

科学以经验为出发点和归宿。起于经验（由观察、实验而来），讫于经验（用实验对所得到的科学认识进行检验），力求不超越经验。

3．精确性。

科学要求得到的结论是具体而明晰的，一般都能用公式、数据、图形来表示，其误差限制在一定的范围之内。

4．可检验性。

科学的最终结果不是笼统的、有歧义的普遍性规范，而是个别确定的、具体的命题，它们在可控条件下可以重复接受实验的检验。

其中可检验性是关键，它是具体性的体现、经验性的基础和精确性的保证。在科学方法论中极为重要的、后来被称为实证原则的可证实性标准，正是对科学可检验性特征的一种哲学反思。实证性在某种意义上就是可检验性。

可检验性至少包含三层意思。第一，它意味着科学实验是最基本的科学实践活动，实验方法是科学的标志，是最重要的科学方法。第二，它为科学假说提供了一个基本的方法论原理，不论提出假说还是鉴别假说都应当遵循这个原理。第三，它是科学发现获得社会承认的基本条件，在这里表现为实验结果必须可以再现的可重复性特点。

人们也常常把近代以来成熟的自然科学叫做实验科学。由于实验方法的建立，自然科学才最终与神学、与自然哲学分道扬镳，由直觉思辨的研究发展到实证的研究，以实验事实为依据并由实验事实加以检验，从而成为现代意义下的真正的科学。实验是近现代科学最伟大的传统，离开实验传统，科学之树就丧失了壮大成长的肥沃土壤。当然，理论不断改进要靠人们的想象力和创造力，但它基本的原动力是来自实验及其结果。原因很简单，要取得进展，人们总得扬弃一些旧的观念，产生一些新的思想。一般人往往很难跳出传统观念的牢笼，也不可能凭空获得卓有成效的思想。实验却能显示新鲜的发展道路，提示更深刻、更奥妙的观点。过去300年间，科学，特别是物理学和生物学的伟大成就，充分证明了这一原则。这种成功，也为科学活动立下了一条极其严格的标准：理论必须能经受起检验。换言之，理论应当解释已知的实验结果，还应当预言今后可能得出的实验事实。在解释和预言中，一般都是拿理论导出的数据与实验中测定的数据相比较，这就是所谓实验检验，就是科学的可检验特性。如果解释或预言失败，或者说没有经受住实验检验，理论就需要修正或被别的更能满足要求的理论取而代之。

可检验性同时为科学假说提供了一个重要的方法论原理：科学假说在原则上应当是可检验的。即是说，可检验性作为方法论原理，要求假说具有真正的检验蕴涵。再则，可检验性使科学活动处于同行专家的严格监视之下。科学活动要求科学家向他们的所有同行作出说明，他们必须用公认的方法与手段验证自己的成果。可检验性为科学发现的社会承认机制带来了客观性和合理性，这就是科学实验的可重复性特点。确立一项科学发现，其基本前提是实验的行为可以重复、实验的结果可以再现。实验的行为和功能在严格规定并加以控制的条件下，绝不会因人、因时、因地而异。科学活动为此立下了一个规矩：任何一个实验事实，至少也应该被另一位研究者重复实现，否则就不予承认。可重复性特点是可检验性原则的具体化，它在行为和功能方面，对检验的客观性和现实可行性作出了保证。它表明，科学家面对的不是一个外行当事人，像医生面对病人，律师面对法律当事人一样。科学家面对的是有资格的同行，这些人对科学活动的兴趣和知识素养与他不相上下，因而他早就预料到要经受严格的审查。利用门外汉轻信和无知的可能性，在科学活动中是很小的。

只要在原则范围内加以考察，可检验性作为实证科学的基本原则的确是没有什么问题的。但是，许多科学哲学家，特别是逻辑实证主义者在对之作哲学分析时，企图把这个原则与形而上学完全对立起来，并且宣称要用“现代奥卡姆剃刀”从科学中清除形而上学。这种在科学与哲学、实证方法与思辨方法、可检验性与形而上学划清界限的观点，却被实践证明是一种新的偏见。

实际上，科学的实证性或可检验性并不是毫无歧义的。认为科学的特征仅在于它的观察基础，而伪科学的特征则在于思辨方法，这显然是片面的、不能接受的二分法。例如，现代物理学，特别是爱因斯坦的广义相对论，是高度思辨、高度抽象的，远远离开了通常所称之为“观察基础”的东西。相反，人们却可以在许多流行的圆梦书或占星术中看到，其中的迷信观念和根据经验规则的程序，倒是与观察联系得非常紧密。占星术之类之所以不为现代科学所容纳，原因倒不是毫无观察基础，而是不符合公认的科学理论和方法。

因此，当我们谈到实证科学的可检验性时，不能仅仅停留在它们是否具备直观的经验基础上，同时必须把可检验性这一根本特征与科学的理论结构联系起来考察。广而言之，任何科学理论，特别是现代科学理论，都需要下述两类基本命题，可以把它们简称为内在原理和对应规则。内在原理所表征的是理论诉诸的基本实体和基本过程，并提出假说以便确立与这些基本实体和基本过程相适应的规律。为此，在科学理论中，提出的假定必须明确，足以容许我们对于理论所要解释的现象推导出特定的经验蕴涵。对应规则则是为着把假定和经验联系起来的。通过对应规则，人们将能把理论所设想的基本过程与我们已经熟悉的经验现象相联系，而这些经验现象又是该理论所能解释、预见和后顾的。

例如，在气体运动理论中，内在原理就是表征分子层次“微观现象”的那些原理，而对应规则则将微观现象的某些方面与相应的气体的“宏观”特征联系起来。当我们说有关气体运动的格雷厄姆扩散定律是科学的和可检验的时候，意为该定律诉诸内在原理提示了关于分子运动随机性质的假定以及支配这些分子运动的概率性规律，对应规则则给出了该定律的检验蕴涵：作为气体宏观特性的扩散速率（这是可用实验测定的）与它的分子的平均速度（这是用“微观层次”术语定义的量）成正比。

由此看来，对应规则可以说是把一定的、在理论上假定不能直接观察到和测量到的实体（例如运动着的分子，它们的质量、动量与能量），与中等大小的物理系统的或多或少可以直接观察或测量的方面（如用温度表、压力表测量到的某一气体的温度和压力）联系起来。但是，不要误认为在任何情况下，对应原理都可把“理论上不可观察的东西”与“实验上可观察的东西”直接联系起来。有时，对应规则将一个理论所假定的基本实体和过程联结起来的那些现象，并不是“直接”可观察的或可测量的，只是说可以根据以前建立起来的理论来表征这些现象。例如，玻尔的氢原子模型的假定，将由对应规则与表征氢发射光谱的谱线波长规律的巴尔末公式联系起来。

显然，没有对应规则，理论是不可能检验的。因为一个理论的内在原理关系到为这个理论所假定的特殊实体和过程（如在玻尔理论中，电子从一个原子能级跃迁到另一个原子能级），因而它们主要用涉及这些实体和过程的特有的“理论概念”来表达。但使这些理论原则接受检验的蕴涵，却必须用我们先前已经熟悉的、我们已经知道的怎样去观察、测量和描述的事物来表达。换言之，一个理论的内在原理表达于它特有的理论术语（“核”、“轨道电子”、“能级”、“电子跃迁”等）之中，而检验蕴涵必须用先前已经理解了的术语（如“氢蒸汽”、“发射光谱”、“谱线波长”等）来表述。著名美国科学哲学家K.亨普尔把它们称为“预先得到的或前理论的术语”。从理论的内在原理推导出这些检验蕴涵显然需要有进一步的前提，这些前提确定这两种概念集之间的联系，而这种联系正如上面所述，是通过适当的对应规则来实现的（例如把电子跃迁中释放的能量与作为其结果的发射的光的波长连接起来）。没有对应规则，一个理论的内在原理不会产生任何检验蕴涵，从而就会违反可检验性要求。①

概而言之，科学的基本特征可以表述为原则上的可检验性。所谓原则上的可检验性，即是说在逻辑上有检验的可能性。当然，这仅仅是科学的必要条件，而非充分条件。但是，不具备原则上的可检验性，就不成其为科学；尽管有些不具备原则上的可检验性的假说和理论，对科学和人类的知识并不是没有意义的。

三、哲学的思辨方法

与实证科学相对应，可以把哲学的认识和方法的特点概括如下：

1．抽象性或思辨性。

哲学研究是对经验研究（近代以来主要是实证科学研究）的成果以及这种研究本身进行反思和反观。反思以解决认识的根本规律问题，反观以达到对本体问题的洞察。在作哲学研究时，当然也要求以经验为基础，但不能停留在直接经验之中，而必须超越经验，探求包含在经验之中（或更恰当地说，由经验所呈现的）普遍的概念、范畴、规律、原理。这些概述或原理与直接经验之间的联系不是直接的，是要通过许多中间层次的过渡才能达到的，这种间接性也就是哲学的抽象性或思辨性。反之，当用哲学的方法分析问题时，由于使用的是这类超验的概念或原理，就表现出与实证研究不同的思辨性特点。

2．丰富性或歧义性。

哲学命题是普遍的、一般的，其内涵极其丰富和深刻，但面对具体问题的研究，常常显现出不确定性或歧义性。相对而言，哲学研究不能像实证科学研究那样，得到精确的、单义的、确定的结论，允许作唯一的解释。以因果性原理为例，该原理可作多种解释，其中包括拉普拉斯决定论的因果模式、大数统计性的因果模式、微观粒子量子几率性的因果模式等。这些因果模式彼此间是很不相同的，但均属因果性原理，可用于解释事物或现象间的联系。没有因果性原理，进行任何研究都是难以想象的。然而该原理自身又带来至少两方面的问题：一是何为因果性，各家争论不休，众说纷纭；二是如何用因果性——是用来描述，还是用来解释，是作回溯性探讨，还是作前瞻性推断——则更加莫衷一是。换句话说，哲学方法不能不用，但不同的人用法不同，结论也可能迥异。

3．难以检验性。

这是与上述特点相联系的，好事者喜欢说：“辩证法是变戏法”，“公说公有理、婆说婆有理”。当然，不是说哲学命题根本不可能检验，但它确实不能像实证科学那样，在可控制的实验条件下对具体结论进行直接检验。对哲学命题的检验需要通过大量的、长期的实践活动之总和才能奏效。同时，由于实践活动本身的复杂性以及实践材料与哲学结论之间关系的复杂性，对哲学的检验还必须辅之以解释。在这里，哲学不像实证科学那样，检验相对来说具有足够的清晰性和不可辩驳性。

其中，思辨性是哲学方法的关键。思辨性带来了歧义性和难以检验性，也带来了与实证方法不同的功能。

之所以在对世界的认识中需要运用思辨方法，首先，是因为这种方法对科学思想的发展具有开拓作用。如果没有超验的思辨性观念，许多重要的科学发现是不可能的。例如，丹麦物理学家奥斯特在有关世界统一性的哲学信念鼓励下，尝试把电与磁的现象联系起来并导致了电磁效应的发现；俄国化学家门捷列夫（又译门得列耶夫）为了追求元素性质的量化规律，不懈努力而发现了元素周期表。可见，诸如世界统一性这类思辨性观念，虽然不可能直接被经验验证，而要在人类认识的不断发展中加以检验，但是，它们对于激发科学家探索真理的热情和勇气却是不可缺少的。卓越的奥地利物理学家薛定谔1925年在《我的世界观》中写道：“形象地说，当我们在知识的道路上迈进的时候，我们必须让形而上学的无形之手从迷雾之中伸出来引导我们，但同时也必须时刻保持警惕，以防止形而上学温柔的诱惑把我们引离正路坠入深渊。或者换种说法，在探求知识的道路上迈进的大军中，形而上学是一支先遣队，它深入到情况不明的敌方境内布下前哨。我们不能没有前哨，但我们也知道这些前哨最容易遭到狙击。再打个比方，形而上学并非知识大厦的一部分，而只是建造大厦不可缺少的脚手架。或许我们甚至可以说形而上学在其发展中可以转变为物理学（形而下学）。”其次，科学理论中常常包含着一些无法用经验直接说明、也无法从理论本身推导出来的基本假设，在该理论范围内，这些基本假设是超验的、思辨的、形而上学的。欧几里得几何学的第五公设，即平行公设，就是非常典型的案例。由于平行公设的超验性，人们有理由对它的合理性表示怀疑，或者试图思辨地找到与此不同的其他公设。正是这些怀疑和努力，导致了非欧几何的建立。因此，科学理论中某些超验的思辨性基本假设的存在，又保证了理论体系的开放性，为理论体系的完善或新理论体系的建立留有“潜在”的可能性。

一些最新的发展表明，在科学与哲学的关系问题上，经历过长期的紧张冲突和复杂的演变之后，又出现了两者关系得到改善的希望和苗头。一方面，这涉及一些新的学科和课题，它们不能不借助哲学的思辨方法。例如，现代宇宙学中提出的人择原理，它显然既提出了方法论的思辨问题，也提出了真实存在的问题。这个原理断言人类的存在并不是宇宙中一个简单平常的事实，因为这种存在本身对宇宙学中可以观测到的东西具有重要意义。人工智能问题的研究，实际上也开始了科学家和哲学家之间的紧密协作。生物学在当代出现如此剧烈的动荡，在概念和方法论两方面的改变，都为哲学的介入洞开了大门。另一方面，科学、哲学本身也在螺旋式前进，它们在久违之后，又试图把形而上学重新接纳进来。库恩科学革命学说中的规范、拉卡托斯研究纲领中的硬核以及美国科学哲学家麦克斯韦的形而上学蓝图等等，都在不同程度上肯定形而上学在科学中是不可缺少的。因此，在当代科学和哲学之间，存在着一个再统一的激烈过程。不过，与以往不同，哲学不再主观臆断地把某些具有陈腐的自然哲学特点的具体答案强加于科学，而是以自己特有的形式自觉地参加科学的探索活动。

近代，人们对科学中的思辨方法有了新的评价。这一点很引人注目，因为思辨方法在近代科学活动中常遭诟病，人们总是情不自禁地想在实证方法与思辨方法之间划一条分明的界限。这样，就出现了一些奇怪的现象，即使对行星运动三定律的发现者开普勒，人们在颂扬他的卓越贡献时却讳言他的方法。拉普拉斯批评开普勒陷入到怪诞的思辨中……把这种思辨看作为天文学的生命，看作为天文学的灵魂。这代表了近代科学思想的主流。但是，人们很难解释下述科学史上的事实：开普勒在哥白尼体系的基础上进行思辨构想，力图寻找行星运动的和谐图景，这种努力居然也能导致伟大的发现。

当然，第谷的观测资料对开普勒的研究起了很大作用。正是观测数据的作用，使他否定了行星的圆形轨道（信仰中最和谐的轨道）。但无论开初他提出的有偏心点的圆形轨道，还是后来提出的鸡蛋形轨道假设，都只是一种思辨的猜测，并不是由观测数据或原有理论的矛盾直接提示的。众所周知，提出猜测和用观测事实检验这种猜测，对于科学研究来说属于不同的阶段，两者缺一不可。否认思辨在发现中——特别是在提出猜测阶段——的作用，必定在发现论中留下一个缺口。爱因斯坦曾经中肯地说：“只有最大胆的思辨才有可能把经验材料之间的空隙弥补起来。”②思辨的优点首先就在于它能弥补经验的局限，使理性的触角伸展到实践的前面。

当代科学哲学家发现，思辨方法——或者说非实证原则——在科学活动中所起的作用，集中表现在科学家于从事研究之先已具备某种思维框架这一点上。这种框架，康德称之为先验范畴，皮亚杰称之为格局，库恩称之为规范。对于大部分科学家来说，不管他的工作是偏重理论还是实验，甚至在他很好地贯彻研究方案之前，他常常好像已经知道了全部结果，而研究方案所要得到的只是这种结果的最奥妙细节。他倾向于尽一切努力使最终的结果和最初预期的模式相吻合。这就是说，某些非实证的因素，包括成见和抵制，更不用说个人的思辨，不但不是成熟科学发展的外在因素，相反是一些必然起作用的因素。在正常情况下，它们刻画了最出色、最富创造性的研究和常规研究的共同特点。在非常情况下，它们导致下述不幸结果：意想不到的新事实和理论特别容易受到许多专业科学团体中最负盛名的成员的抵制，并且常常被他们否定，正如道尔顿曾经否定法国化学家、物理学家盖·吕萨克的定律，英国著名物理学家开尔文曾经否定麦克斯韦的成果。

科学活动中的这种“先验性”，主要是由科学教育造就的。科学教育的基本原则就是灌输科学共同体先前艰苦获得的东西。教科书一开始就提出具体问题的答案，提供用作解释的一般模式，这些是已被专家们作为规范接受了的。然后，它们要求学生用笔和纸或者在实验室里尽量模仿书本引用他们的方法。因此，规范决定了成熟科学发展的模式。他们已经在不同的科学活动模型中做好了抉择（主动地或被动地），此后，不再重视对立方面的否定结果，除了结论的细节外都是预先知道的。

不难理解，为什么埋头于解题活动的人总是先验地抵制实质上的新东西，因为对他而言，这些东西改变了游戏的规则，而游戏规则的任何改变本质上都是破坏性的。也可以这样说，科学家所从事的大部分工作，不是提示未知的东西，而是去得到已知的东西。使他们入迷的根本不是揭示秘密的成功，而是获得成功的困难性。如果一个人不能保证他的努力一旦成功就会达到预期的结果，他是不会去设计和制造精细的专用仪器，也不会去冥思苦索求解偏微分方程的。

在成熟的科学中，预想不到的发现总是在差错一再出现之后。当科学家们一再失败，次数越来越多时，科学界就出现危机。这时，科学家如果承认作为他们工作基础的理论在某些地方有根本性的错误，他们就要对过去的理论作出更加基本的解释，他们也将在更大的程度上运用思辨方法以及其他非实证方法。在所有这些不同性质的方法共同作用下，有可能出现新的规范。

一般地说，哲学思辨乐于对新的理论进行反思，并试图确立新理论在传统哲学范畴中的位置，但是，当新理论难以被传统哲学体系接纳，本身又具有旺盛的生命力时，哲学思辨将转而设法对传统哲学作出相应的改变。在物理学发展中，对于一个新实验，常常可以提出好几种不同的理论来解释。在一种新的科学理论出现时，应当也可以作出不同的哲学解释。哲学思辨为科学理论的突破性发展所必需，在这个过程中，哲学本身也取得进展。

哲学思辨是世界观发挥方法论作用的直接形式。在通常情况下，它表现为科学活动中的理性原则。只有承认世界是个有规律的整体，科学认识在本质上是与客观规律同一的，才可能产生世界是合理的这样的信念。这种信念，是规律性认识的前提。否则，就不可能有科学认识。理性原则要求科学认识符合对世界总的看法，所以哲学思辨可以避免人们把太多的精力和时间花费在一些伪科学上，从而集中更多的力量去发展真正的科学。但是，同样重要的是，对世界总的看法又会随着科学认识的深化不断改变、不断发展，因此，不能把理性原则或哲学思辨作为科学的裁判官。无论如何，科学活动不需要迎合某种哲学观点，但它却需要借助于某种哲学思辨。

第二节　从反形而上学到认识的建构论

在科学认识究竟什么最为根本的问题上，科学哲学界的观点，有一个清楚的发展脉络。可以说，科学哲学是随着作为哲学运动的实证主义而兴起的，它以反形而上学为这个运动的主要诉求，试图把科学认识建立在经验归纳的基础上。随后对此进行了正反两方面的检讨，从“观察渗透理论”的命题导致对经验论教条的否定，又从认识的建构理论中得到启发，发现了经验和理论之间复杂的互动关系。

一、作为哲学运动的实证主义

科学哲学在历史上首先是以实证主义的哲学运动而著称于世的。实证主义主要属于经验论传统。

经验论哲学家认为，经验科学或实证科学是知识的理想形式，感性观察是知识的最初源泉以及最后评判者。他们把那些相信人类智力能够直接达到除空洞的逻辑关系以外的任何一种真理的论断，都斥为欺人之谈。换言之，经验论哲学家并不自称要发现科学家所不能达到的一种新知识，而只是以研究和分析通过观察得到的知识、竭力理解它们的意义和蕴涵为己任。经验论也有个漫长的发展过程，但是，作为体系的经验论是近代的产物，有着与近代科学基本同步的关系。

20世纪西方科学哲学的主流是新实证主义，或者说是逻辑经验主义。其他的流派或者是新实证主义的变种，或者是从新实证主义分化出来的。新实证主义自认是由英国哲学家培根和洛克开始的经验主义哲学传统的继承者，但它与19世纪的经验论者有更直接的关系。换句话说，它是19世纪以法国哲学家奥古斯特·孔德和英国哲学家约翰·穆勒为代表的老实证主义者为先导，经过19世纪末20世纪初的科学家、哲学家马赫、迪昂、彭加勒这些人卓有成效的工作的启迪而发展起来的。

新老实证主义都把思辨的哲学体系作为自己的对手，他们批判的矛头主要是德国古典哲学集大成者黑格尔。

黑格尔的客观唯心主义体系着眼于概念的辩证运动。概念或范畴不再是死板的、一成不变的，它们可以成为思维综合活动的基础；它们不是将思维从一个符号引向另一个符号，而是把思维从一个概念引向另一个更深刻更全面地理解客体的概念。下面让我们简要地阐述一下黑格尔的思想和思路。

黑格尔认为，实在是一个活生生的、发展的历程。自然与理性是同一的，但自然从属于理性；实际上，一切实在和理性都是同一的，在理性中起作用的同样的历程，到处都有。任何运动、活动和生命，不过是无意识的思维，它们服从思维规律，自然界中规律越多，其为主体把握的程度就越高，它的活动就越是唯理的。

黑格尔指出，哲学的方法必须适合它的目标。如果哲学的任务在于探索事物的本质：它的性质、缘由、根据和目的，那么，哲学的方法就必须重视那唯理的过程或理性在这世界上演化的行程。但黑格尔认为，我们不能用抽象的概念详尽地阐明实在；实在是一运动的过程，抽象的概念只能说明其片面或部分。要正确地对待事物，必须提示它的全部真理，论述它的所有矛盾。因此，思维从最简单的、抽象的和空洞的概念开始，前进到比较复杂的、具体的和丰富的概念，这种辩证的方法才是认识事物本质的真正科学的方法。例如，在古希腊哲学家中，巴门尼德认为存在是永恒的，赫拉克利特认为存在处于不断变化中；原子论者则断言，上述两种观点都不对，存在既是永恒的，又处于不断的变化之中，有某种东西是永恒的，又有某种东西是变化的。新的概念引起新的问题和矛盾，这些问题和矛盾又必然消融于其他概念中。辩证的过程，紧随实在的演化，前进不已。

与一切唯理论者一样，对确定性的寻求是黑格尔知识论的灵魂。自然界何以是有规律的？因为自然是理性显现的一种情形。在黑格尔那里，逻辑是基本的科学，但逻辑不研究理性的显现——自然、历史和社会，却研究真理的体系、观念世界的本质。但是，我们也能就理性的显现来研究它，看到这个构架附上血肉的情形。在自然界，理性显现于它的他在、它的外在性和相随性，显现于时空中。这样就有了对象化的客体——自然界。自然哲学正是将体现或外在化于自然中的观念，复归于自身而变为精神，在精神中观念向自己显现自己，使原来自在的观念变成自为的观念。确定性的寻求正是由于理性自身的这种运动而成为可能。

黑格尔把自然界划分为力学、物理学和有机学这三个领域，其目的在于表明理性如何在自然界里自己规定自己，达到具体普遍性或总体状态，表明自然对象如何在精神支配下提高自己的组织程度，达到独立的有机生命。黑格尔认为，在力学领域，物质系统的各个规定或环节彼此处于外在状态，它们所包含的概念还没有把它们组织成有机整体，只能在自身之外寻求自己的中心。过渡到物理学后，内在概念就把各个物理的物体组织在一起，但这种系统在外部偶然性面前还不能自己保持自己，总是为外界冲击而趋于瓦解。只有发展到有机领域，才出现了具体的整体，出现了能自我保持、自我组织和自我繁殖的有机生命，这种自为存在着的总体状态以自身为目的，征服了自己内部和自己周围的各个环节，把它们降低为手段，于是，理性便在生命中找到了自己。

兜了一个很大的圈子，终于回到了出发点。原来，实在的本质就是理性，客体不过是理性外在化于自然中的观念，只是这种外在化的观念没有自我意识。科学认识就是无意识的外在观念（客体）复归为自我意识到的理性自身。所以，确定性的寻求不是别的，就是理性的复归。

黑格尔关于自然所构造的基于理性自我意识的三段论体系，确不失为一种令人惊叹的尝试。但是，与一切自然哲学一样，黑格尔的自然哲学也是在自然科学实际材料相当有限、甚或十分贫乏的条件下，在对真正自然规律缺乏认识的情况下，一相情愿地构造出来的。这种终极的自然体系是“用理想的、幻想的联系来代替尚未知道的现实的联系，用臆想来补充缺少的事实，用纯粹的想像来填补现实的空白”③。正因为如此，黑格尔的自然哲学便成了知与不知、真理和谬误的大杂烩。

科学知识必须组织成为相互联系的逻辑体系，这种体系应当是开放的，能包容新知识的，在一定条件下可以发展和转化的。黑格尔的自然哲学尽管在思辨的某些方面所取得的成果甚至使现代科学思维都感到惊讶，但从总体上看，它却是一个窒息科学的封闭体系。自然哲学对于它所容纳不下的那些知识，乃是一种没有伸缩余地的、独断独行的体系。它没有办法加工科学提供的经验材料，没有办法使经验向概念运动，因此抑制了经验自然科学的发展。正因如此，出现了以反对形而上学为旗帜的实证主义运动。首先披挂上阵的是孔德。

孔德把人类认识的发展分为三个阶段：神学阶段、形而上学阶段和实证科学阶段。神学阶段是人类的童年时代，此时，人用神人同形同性论的观点来看待事物，把事物看作是超自然物的表现，由拜物教经过多神教到一神教。形而上学阶段是人类的少年时代，此时，具有人格的神被抽象的力量或实体取而代之。这种力量或实体是各种事物所固有的，是在事物中所观察到的现象的必然的原因，人类一旦认识这种原因，就可以推知其结果。神学和形而上学都相信，取得绝对的知识和解释事物内在本质是可能的。孔德反其道而行之，断言这都是未成熟的人类的幻想，并打出反对形而上学的旗帜，鼓吹用实证科学代替形而上学。孔德认为，发现事物内在本质的企图是徒劳无益的，应代之以努力发现存在于现象之间的一致关系。问题的提法不是“为什么”，而是“怎么样”。他说，自然科学的显著进步令人想到，科学方法是一切领域要遵循的方法。而科学唯一的目的是发现自然规律或存在于事实中间的恒常关系，这只能靠观察和经验才能做到。这样取得的知识是实证的知识，只有为实证科学所证实的知识才能成功地运用到人类实践的各个领域。凡是没有把握这种知识的地方，当务之急就是要模仿自然科学所采用的方法，来取得这种知识。

孔德认为，虽然实证科学不像形而上学那样自认为可以回答“为什么”，却比形而上学更能适应实践的目的。牛顿创立了实证科学，从此，人类虽不能认识热、光和电本身，却能认识它们所以发生的条件以及为这种条件所共有的一般现象，它们就是制约这种条件的普遍规律。

19世纪中叶，经验论的观点在约翰·穆勒的《逻辑体系》（1843）中达到了顶峰。穆勒师承英国哲学家休谟，与孔德同道，排斥所谓普遍和必然的知识，认为知识不过是观念的牢靠而始终如一的关联。他概括总结了为近代实验所运用的发现这种关联的归纳法：契合法、差异法、契合差异共用法、共变法、剩余法，后人称之为“穆勒五法”。穆勒强调，一切推论和证明，一切非自明真理的发现，都是由归纳法和对归纳法的解释构成的。这使他以完全归纳主义者著称于世。

老实证主义者们提出的反对形而上学以及全归纳主义这两个基本观点，后来被证明是片面的。不过，这里有两个共同的特点对后来的发展影响很大。其一是他们的活动与发展着的自然科学休戚相关；其二是他们十分注意思维从经验向概括所作的运动。由于他们经常关注实证科学的成就和方法，由于他们强调科学发展除了借助逻辑推论，更重要的是在概括经验的基础上提出新的定律和原理，所以获得一定的活力并吸引了当时许多自然科学家。

例如，19世纪末20世纪初著名物理学家马赫，他主张在科学中摒弃那些缺乏实际或至少潜在地可观察的对应物的概念，如牛顿的绝对时间、绝对空间和绝对运动的观念，原因是任何人都无法对之作出量度，它们既无实用价值，也无科学价值，只是无意义的形而上学观念。他也反对先验的因果律，主张代之以可观察量之间的函数关系。马赫总是努力证明概念是来自经验的，甚至最基本的概念也只能从经验知识中得到它们的根据，它们在逻辑上绝不是必然的。科学不过是对经验材料的一种整理，或者说是试图根据思维经济原则，用函数关系来取代和节省经验材料本身。这种反对思辨的形而上学的实证精神为20世纪科学哲学的兴起奠定了基础。

20世纪以后的新实证主义者保持了老实证主义者的经验主义传统。但要扮演新世纪科学哲学家的角色，停留在原有水平上是不够的。数字基础研究方面取得的引人注目的成果，新物理学——相对论和量子力学的兴起和最终确立，提供了无比丰富的反思材料。新实证主义在这种形势下，给自己确定了一个新的中心问题：知识的经验论证问题。

大家知道，虽然知识总依赖于经验，但真正的科学必须同远离经验的原理和规律打交道。新的几何学和物理学在某些方面甚至是与人们的日常经验相悖的。例如，旧的时空观很难设想狭义相对论中有关与光速可比拟的高速物体的尺缩钟慢效应，也很难设想广义相对论中有关引力场所引起的空间弯曲效应。因此，为了贯彻经验主义，新实证主义就竭力寻找一条从理论还原为经验的通道。它们的工作和意图大致可以描绘为：利用数理逻辑的成果对所有的知识命题进行逻辑分析，以揭示这些命题的经验基础。这就很容易理解，为什么新实证主义又叫逻辑实证主义或逻辑经验主义。新实证主义者首先把某些可以归属“直接的感性所予的”初始元素（命题和纲领）区分开来，将它们视为知识的经验基础，再制定出一套还原的方法，把科学的所有其他命题和纲领归结为上述初始命题和词项，从而找到对科学的一切命题作经验证实的手段。

20世纪二三十年代是新实证主义的黄金时代，它产生于奥地利维也纳，被称为“维也纳学派”。英国著名逻辑学家、哲学家罗素和维特根斯坦是这个学派的先驱者，德国著名哲学家石里克是它的创始人，最重要的代表人物有后来流亡美国的科学哲学家卡尔纳普以及赖欣巴哈（又属于柏林学派）等人。新实证主义在上升的过程中，曾经取代实用主义成为西方现代哲学中影响最大的流派之一。维也纳学派宣称只有一种哲学，就是对科学进行逻辑分析的科学哲学，而所有其他的体系哲学都是可以排斥在真正知识之外的形而上学。他们一个个像中世纪昂首阔步的骑士，手里拿着“现代奥卡姆剃刀”，将传统的被称为本体论或形而上学的问题，当作有关本质的多余议论一概剃去。

二、新实证主义的基本特征及其困境

逻辑地还原于经验和反对形而上学是新实证主义的两个重要特征。它们在哲学史上因此占有一席之地，但也正是在这两个方面，新实证主义遇到了难以克服的障碍。

新实证主义的基本理论，是以观察术语和理论术语的严格区分为前提的。这两种术语的区分，应按照它们是否可直接观察而定。从观察术语过渡到理论术语，标志着思维从经验走向概括。反之，理论术语可以通过对应规则还原为观察术语，逻辑分析所要完成的正是这件事情。可是，企图形式地作出有关观察术语和理论术语的区分，只是新实证主义者的如意算盘。在这里，他们遇到了第一个重要障碍。例如，可直接观察的标志是什么？这个最简单、最基本的问题就很难解决。卡尔纳普说，可直接观察的标志在于观察术语是否真可用最简单的工具作比较少量的观察来确定。但就是这样表述的标志，在实践中也是非常模糊的。第一，“最简单的工具”意思不清楚。用肉眼看不到的，例如“细胞核”，用显微镜或电子显微镜却能观察到。用天平能观测一个物体的“质量”，但该物体的其他性质，又不是仅仅用天平能观测的。概而言之，在不同的观察中，所使用的工具的复杂程度十分不同；同样复杂的工具，对于不同的观察任务来说，所能起的作用也迥然有别。第二，“比较少量的观察”并不是明确的概念。少到什么程度？是指重复观察的次数少，还是指观察时的特征数目少？这些问题是无法形式地用某种分类指标和定量指标加以确定的。没有确定的指标，也就很难形式地把观察术语和理论术语截然划分开。实际上，观察术语与理论术语往往是相对的，例如，达尔文的“进化论”，起初提出时就是指可观察物，但显然又是理论术语。许多观察报告，如“电子束被磁场吸引而偏斜”，其中“电子束”、“磁场”、“吸引”，又都可以是理论术语。

新实证主义的第二个重要障碍是在致力于驱逐“形而上学”过程中遇到的。科学和形而上学的分界线在哪里？石里克认为，形而上学系统的论题是一些以违反语言的逻辑规则的方法组合起来的符号系列，形而上学力图认识实在。而形而上学者认识的所谓实在，指的并不是刻画事物状态的性质之间的关系，而是关于现象实质内容的知识。石里克否定这种对实在认识的可能性。他说，科学知识的对象只能是关系——把现象的次序再现出来的，包括经验材料的数量，相同、相似和相续等详细情况的关系，以及测定诸量之间的函数关系。而依靠这类次序关系是不能掌握现象的实质内容的，实在的内容只有通过直观的情感体验才能为人们所了解。形而上学力求知道实在事物的“内容”，的确是强科学所不能，因此必定陷于独断论的境地。这也就是石里克所说的，形而上学不得不以违反规则的方式去使用科学语言符号的意思。对形而上学命题的逻辑分析将表明，它们是没有意义的，是无法用经验证实的。

新实证主义者的意图很清楚，就是说，在科学认识中，应当排除作为科学共同出发点的原则和概念，至少不能认为这些哲学原则和概念是可以证实的。在特定时代的特定科学实践中，排除为科学发展所抛弃的思辨原则和概念，或许是不可避免的，然而，企图从哲学上作出科学不需要形而上学（此处指哲学思维）的结论，则显然既在理论上站不住脚，又悖于科学的实践。由于不可能用形式逻辑的精确方法解决全部科学问题，许多当代科学家与科学哲学家又重新转向思辨哲学。

现代科学，特别是理论物理学，对时间、空间、因果性等概念作出了重要的修正。这表明，绝对的原则和概念在科学中的确是不存在的。但是，这并不意味着科学上只要逻辑分析规则，而不需要有一定数量的涉及本质的概念。在这里，爱因斯坦的观点常常引起重视，他是一个既对科学作出了划时代贡献，又热衷于对科学认识进行反思的卓越人物。他认为，在科学发展的每个阶段上，都必须具备一些参与思维综合活动的思维原则和范畴。换言之，爱因斯坦在承认经验材料和逻辑演绎法则的同时，还承认有若干个作为出发点的原则和概念存在，并相信这些原则和概念是有客观内容的。科学认识要以某些原则和概念作前提，它们是科学认识的必要条件。这足以说明，科学认识的实际情况并不像新实证主义者希望的那样，能把理论最终看作是初始经验命题演绎的结果。值得注意的是，任何经验命题，也不是对现象照相式的反映。如果研究者事先没有某种预想，没有一定的概念框架，经验命题就不可能建立起来。这个重要情况引导人们怀疑和修正实证主义的立场。在现代自然科学的突飞猛进面前，单纯的经验论或单纯的唯理论都不足以恰当地说明科学认识的复杂本质。于是，以经验论为主流的科学哲学公然热衷于抨击经验论的教条，从实证主义营垒中分化出带有根本不同特点的新潮流。

经验论的认识论以证实理论和还原分析方法为自己的理论核心，它们也是逻辑实证主义的精髓。其中的根本点在于把直接观察和观察语言作为互相竞争的理论的基础和标准。理论的确证度有多大，就看它在多大程度上能够接受直接观察的检验，为此，必须假定存在着一种中立的观察语言，任何有意义的经验陈述都可能通过逻辑分析归结于它。

上述假定遇到了强烈的质疑。美籍英国科学哲学家N.汉森第一个表明，中立的观察语言是不存在的，因为观察和事实渗透着理论。

汉森的这个著名命题——观察渗透着理论——是根据心理学和科学史的研究而提出来的。他的观点影响了包括著名美国科学史家、科学哲学家库恩在内的许多当代著名的科学哲学家。这个观点的意义是在经验论的背景上，深深地打进了一个唯理论的楔子，是新实证主义转向的重要标志之一。

许多研究表明，观察本身并不是客观的、中性的，一个人的知觉必定依赖于他的信念、价值观、以往的知识和经验。说一个人看到某一现象然后加以解释，和说一个人看到一个已被解释的现象，这两种说法之间存在着重要的区别。事实上，人们并不是先观察了某一现象然后加以解释，而是在观察时已作了解释，所以后一种说法是正确的。如图0—1所示，你可能光看到一些阴影，但如果将注意力集中在白色开口的地方，你就会发现英文单词“THE”。一旦你认出这个单词，你就难于再将它看成是有空白的图案了。可见，观察者看到的东西并不是纯粹客观的。相反，具有不同知识体系和过去经验的观察者会有不同的可能把各种映象当成表面上客观的东西看待。也就是说，以前看过上面图形的人总是将它看成“THE”，而没有见过这个图形的人总是将它看成是一些有空白的东西。这就是说，纯粹客观的观察是不存在的，观察本身是观察者与被观察的东西之间的相互作用，观察者的知识背景会影响观察的结果和对观察的解释。

图0—1

显然，上述实例对于逻辑实证主义有关观察语句的基本观点是摧毁性的。如果有一种中立于理论的观察语言，用这些中立的观察语言所作的断言可用直接观察证实，以便找到一种理论还原的基础，那么，这种观察语言的客观性质就要求使用这个语言的所有人看同一物体时都看到同一东西。而这却是不符合实际的。

又如图0—2所示，情况也一样。上面画的既可以看作一个印第安人的侧面像，又可以看作一个爱斯基摩人的背视图。观察者的视觉映象是一样的，但具有不同经验的观察者，从同一张图上看到的东西是不一样的。他看到什么东西，取决于他已有的有关印第安人或爱斯基摩人的概念结构。对于不具备上述概念结构的人，他所看到的将既不是印第安人，也不是爱斯基摩人。

图0—2

再如图0—3所示，不同经历和知识准备的人，从对图的观察中说出的东西也将是很不相同的。大致有这么四种情况。没有见过羚羊的人看不出这个图形是羚羊，只能看出是鸟——鹈鹕，此其一。但没见过鹈鹕、却见过羚羊的人只能看出是羚羊，此其二。也可能先看出羚羊，后看出鹈鹕，或者相反，此其三。当然也有的人什么也看不出来，或者看出是别的什么东西，此其四。不论何种情况都是在同一图形上看到了不同的东西。有必要强调，当人们从对图形的观察中说出是什么时，结论是由对总体的视觉一下子得出的；当人们从把图形看作羚羊改变为鹈鹕时，这个转换也是一下子发生的，并不需要去思考或解释，分析是事后再作出的。在观察和转移过程中，唯一改变的不是记录在视网膜上的东西，而是所看到的东西的组织和整体形象。

图0—3

这样的例子很多。为什么不同的人，对于同样的对象，看到不同的东西呢？是不是对相同的视觉经验作出了不同的解释之故？不是。因为解释就是思考，而观察是一种经验状态。观察者并没有作任何思考，只是直接经验到不同的东西。他们之所以在同样对象中看到不同的东西，原因仅在于他们关于对象有不同的知识。这说明，观察是渗透理论的。

当人们从看到羚羊转换为看到鹈鹕时，发生了什么事情呢？观察者的眼睛所接受的刺激并没有改变，在视网膜上的映象前后是相同的，那么为什么视觉经验前后迥异呢？因为映象不等于视觉经验。接受视网膜映象是一种物理状态，但是，看到则不仅指物理状态，而且是一种与观察者的知识背景密切联系在一起的视觉经验。人类的任何经验都有赖于他先已具备的概念框架，使用不同的概念框架，将产生不同的视觉经验。

汉森曾经用同样的观点来考察科学史。他设想，如果第谷和开普勒两人一道看日出，会发生什么事情。换言之，持截然不同理论体系的人对同一现象进行观察，他们将得出什么结论？情况是，开普勒看到的是太阳不动，地球围绕太阳转动，而第谷看到的是地球固定不动，太阳围绕地球转动。显然，开普勒和第谷两个人从日出看到的东西是不一样的。这正如坐在开动的火车上的人，以自己作参照物和以窗外物体作参照物，得出的结论恰恰相反一样。可以说在第谷和开普勒看日出时，他们凭视觉得到的映象是相同的，但他们的视觉经验并不相同。因为他们经验中的概念结构大为不同，所以他们看到的不是一样的东西。广而言之，在观察中经验得到的东西取决于先前的知识背景，观察是渗透着理论的。对此，后来库恩发人深省地说：“当天文学家们用古老的工具观察古老的对象时，却迅速而又毫不费力地看到了新东西，这会使我们想说，在哥白尼以后，天文学家们生活在一个不同的世界里。”④

既然在科学观察中，人们究竟看到什么是受到理论影响的，那么，人们就不应当脱离背景知识或理论框架去看待经验事实的科学发现问题。固然，任何观察过程都依赖于感官对被观察物的客观性质的反应，但观察过程不完全取决于感官的映象，还要依赖于观察者的理论和观点。一旦观察者的视野发生相应的变化，就会看到以前所看不到的东西。这也就是哥白尼派天文学家与托勒密派天文学家似乎生活在不同世界（宇宙）中的原因。

三、认识是不断建构的产物

从经验论的眼光看来，智慧的内容来自外界，任何客观的知识，都仅仅是知觉的记录、运动的联合、语言的叙述等方面的结果，这些方面的活动都参与产生客体的摹本。换言之，知识是语言、符号工具将对外界的感知进行组织协调的结果。

认识活动的这种消极解释，遭到当代科学哲学家的强烈反对。从唯理论的眼光看来，智慧是在主体内部预先形成的，非如此不足以说明认识的确定性。经验只是理性的幻影，它不能提供可靠的知识。真正的认识是超越经验探求本质的活动。

实际上，主体与客体、理性与经验，是不像经验论者或唯理论者说的那样是截然分开的。在每一个活动中，主体和客体都融合起来。知识的来源，既非完全来自客体，也非完全来自主体，而是来自最初无法分开的客体和主体之间的相互作用。

瑞士心理学家、哲学家皮亚杰从儿童心理学的研究出发，对人类认识的发生和发展提出了独到的论点。他的工作超越经验论和唯理论的界限，提出认识是不断建构的产物，这种观点对当代科学哲学的观念转换有很深刻的影响。他说：“认识的建立或者更广泛地说，认识论诸种关系的建立，包括的不是外界事物的一个简单摹本，也不是内部预先形成的主体结构的开展，而是在主体世界和客体世界之间相互作用而不断形成的一整套结构。”⑤这就提出了一个关于认识来源和发展的新见解。

起初，皮亚杰的主要兴趣是生物学，埋头研究生态学和适应问题，发展了他的中心论题：适应是建立在有机体与环境相互作用不断取得平衡的基础之上的。在较低级的物种中，这种适应是生理的和行为的，而人则以相互作用的活动形式扩大了知识。心理学的研究，尤其是探究认识的来源，是皮亚杰生物学工作自然的发展。1970年，皮亚杰出版了《发生认识论原理》一书，系统阐述了他对于认识论的观点。他批评传统的认识论只顾到认识的某些最后结果，看不到认识本身的建构过程，因而他首先从心理的发生发展来分析认识、讨论认识发展的形式。其次，他分析了获得认识的生物学前提，研究认识在机体方面的起源和机制问题。最后，对逻辑的、数学的、物理学的认识论问题作了考查，他认为各门科学都应有自己的认识论，但一切认识都是一种继续不断的建构。所谓建构，是指主体在和客体的相互作用过程中逐步建立自己的思维结构，然后再运用主体结构去逼近客体结构，每一次建构都把认识提高到一个新的水平，同时，接踵而来的将出现至今未知的其他建构作用。

在认识发生的问题上，皮亚杰既不同于传统的经验论，又不同于传统的唯理论。经验论认为认识的发生是由于外界的刺激引起机体（大脑）反应，这种观点只看到认识的外源因素，或者只强调认识的外源因素，否认或忽视认识的内源因素，实质是机械反映论的观点。唯理论对于认识的基本观点是：认识的发生决定于机体内部由遗传继承下来的素质的特性，认识的基本范畴是天赋的。这种观点只承认或重视认识发生的内源因素，并且把内源因素说成是与生俱来的。

皮亚杰认为，认识的发生、发展取决于认识的外源因素和认识的内源因素的双重作用。这就是说，认识的发生、发展既不能由经验论的白板说来解释，也不能由唯理论的预成说来解释。他写道：“认知的结构既不是在客体中预先形成了的，因为这些客体总是被同化到那些超越于客体之上的逻辑数学框架中去；也不是在必须不断地进行重新组织的主体中预先形成了的。因此，认识的获得必须用一个将结构主义和建构主义紧密地连接起来的理论来说明，也就是说，每一个结构都是心理发生的结果，而心理发生就是从一个较初级的结构过渡到一个不那么初级的（或较复杂的）结构。因此，逻辑数学运演最后就跟行动的一般调节（联合、排列顺序、对应等）联系起来，分析到最后，就跟生物的自我调节系统联系起来，但是生物自我调节系统并不是预先就包含着所有那些建构物，而仅仅是这些建构物的起点。”⑥

皮亚杰的发生认识论之所以会大大影响当代许多科学哲学家，其中一个重要原因是它既批判了又继承了将近200年前康德所作的综合。康德希望能把经验论和唯理论批判地融为一体，把知识的发生看作先验范畴整理经验的结果。但是，康德的先验范畴是静态的、既成的、天赋的，皮亚杰则代之以一个动态的建构过程。

认识的发生不能忽视主体的活动，不是对外界照镜子般的反映。刺激能够引起反应，当且仅当有机体有所觉察并能够有所反应时。而谈到一个有机体或主体对于刺激有所觉察并能够有所反应，指的是它具有一个格局或者一个结构，可以同化这个刺激。格局或结构是人类认识事物的基础。个体把刺激纳入原有的格局或结构之内，就好像消化系统将营养物质吸收一样。婴儿最初的格局是一些本能的活动，是遗传性的。初生儿就会吸奶，是他把奶头同化到吸吮的格局中去。后来在适应环境的过程中格局不断改变或复杂化，就由最初遗传性的反应格局发展为多种格局的协同活动，这样他就对原有格局进行了调节。

同化和调节是个体在原有格局的基础上，对刺激作出反应的两种形式。同化有三种水平：第一种水平，在物质上，把环境的成分作为养料，同化于体内的形式，这是最低一级的水平；第二种水平，在感知运动智力水平上，把自己的行为加以总结；第三种水平，即在逻辑智力水平上，把经验的内容同化为自己的思维形式。但是，在认识过程中，同化是个体把客体纳入主体的格局中，此时没有把格局改变或创新。当主体的格局不足以同化客体时，主体可以进行自我调节，以便引起和促进原有格局发生变化和创新，使个体能适应外界环境的刺激。

适应包括同化和调节两种作用和机能。通过同化和调节，认识结构不断发展，不断适应新环境。皮亚杰把适应看作智力的本质。通过适应，同化和调节这两种活动达到相对平衡。平衡既是一种状态，又是一种过程。儿童遇到新事物，在认识过程中总是试图用原有的格局去同化，如获得成功，便得到暂时的认识上的平衡。反之，儿童便调节原有格局或创立新格局去同化新事物，直至达到认识上新的平衡。平衡状态不是绝对静止的，一个较低水平的平衡状态，通过机体和环境相互作用，就过渡到一个较高水平的平衡状态。这种不断发展的平衡就是认识结构形成和发展的基本过程。

格局或结构不是天生完备的，而是一步步建立起来的。对于糖溶解于水的过程，不同年龄段的儿童就具有不同的格局，四五岁的儿童认为糖一溶解就变成甜味，糖也就消失了。他们的头脑里没有原子论和守恒定律的理论结构。七八岁上下的儿童，会认为糖的实质以极小的形状和看不见的重量保存下来，但原来的重量和容积就消失了。十岁左右的儿童则能认为每一颗糖的微粒仍保留它的重量，而总重量则等于没有溶解前的重量。自发的原子论，在儿童的认识中是一个逐步建立起来的建构。

很明显，任何物理的、生物的学说，都把客观现象同化到某种格局或者有限数量的模式之内，而这些模式却不完全来自这些现象，还包括主体自身的运算活动。模式是在认识过程中建构出来的，它们在新的建构过程中又作为必要的工具。例如，彭加勒曾稍早于爱因斯坦提出与相对论相类似的理论，他之所以在相对论前一步停下来，重要原因之一就是他把欧几里得空间和黎曼空间都看作语言上表达的现象，没有什么区别。而爱因斯坦就能够引用黎曼的几何空间，作为建构的工具，去把握空间、速度和时间的关系，从而确立了自己的学说。

发生认识论的建构学说，以主体作为建构活动的出发点，打开了面向活生生的经验的循环往复的通路。对于唯理论者不得不以为根据的、并且直到罗素和希尔伯特时代还得到承认的那种宇宙与思维之间的“先定的”和谐，建构理论则以“被建立的”和谐取而代之。这种和谐或理性，是由一个在机体水平上就已经起作用的过程逐步建立起来的，并且是从机体水平无限地向前扩展的一种和谐。随着人类认识水平的提高，用以同化或调节外界刺激的格局或结构也在不断更新。在这个意义上，发生认识论比康德更为成功地实现了经验和理性的综合。

皮亚杰的发生认识论确认并解释了下述事实：所有科学，包括高度发展了的科学，都是以处于不断发展之中为其特征的。换言之，“任何一门科学都总还是不完善的，经常处于建构的过程之中”⑦。然而，建构过程究竟是怎样实现的？途径之一是依靠历史进行追溯。可是，人们并没有关于史前人类认识功能的充分资料。因此，皮亚杰采用了生物学家的办法。正如生物学研究以胚胎发育补充种族发育知识之不足，皮亚杰以儿童心理的个体发生来说明人类认识的历史发展。心理发生是认识发生的重要方面，这种研究是别开生面的。

当然儿童心理的个体发生只能给认识的发生提供类比，同时，认识过程并不单纯是心理过程，它还是生理过程，更重要的是社会过程。因此，皮亚杰的工作只能说是突破性的，而不能说是完全的。在科学哲学发展中它富有启发性的作用是，在克服经验论的简单性的同时，也避免了先验论的绝对性，从而有助于恢复一种综合的、辩证的观点。当代科学哲学形成了一个基本的话语体系，这正是不断建构的结果，其中并没有固定不变始终居于中心地位的语句。

第三节　对后实证主义的回应

当代世界科学哲学界，正处于“战国”时期，各种观点、学说异军突起，纷繁无绪。目前引人注目的是：在科学哲学界内部，因对实证主义进行反思而形成了后实证主义的潮流，几乎与此同时，在一般哲学界，对理性主义进行反思而形成了后现代主义的倾向。对它们作出恰当的回应，是科学哲学健康发展并在世纪之交走向成熟的关键。

一、后实证主义的新潮

后实证主义在当前（主要是西方）的科学和文化研究中，是与后现代主义、后哲学文化同源的一个重要潮流。它的正面作用是有助于克服传统科学哲学偏重实证论、忽视历史逻辑和人文精神的倾向。但它对正统科学哲学的否定性倾向也很容易在科学哲学根基不稳的中国引起误解，把还没有真正建构起来的科学哲学解构得一无所有。

科学哲学近些年在西方已经相对冷清，20世纪30年代维也纳学派流行前后那种咄咄逼人的气势再也看不到了，60年代历史主义的兴起，七八十年代实在论的回潮都只是各领风骚三五年，甚至更短的时间。大师级的科学哲学家，维特根斯坦早已作古，赖欣巴哈、卡尔纳普等也先后故去。当代著名的科学哲学家，英国的波普尔、美国的亨普尔、库恩、奎因等，有的退休了，有的已经转向一些更专门的领域和课题。例如在波士顿的库恩和普特南，前者转向了语言哲学，后者开始热衷宗教研究。总的说来，一般性的科学哲学问题、范畴、概念，人们已经说得太多，再别出心裁也引不起轰动效应了。更严重的问题是，本来科学哲学最大的生命力来自与近现代科学革命及科学活动的有机联系，归纳主义是与实验科学的成长相呼应的，范式嬗替理论是科学史的反映与重构。但在当代，出现了一个最糟的情况，多数科学家似乎对科学哲学界所争论的问题并不感兴趣。当然，这并不意味着科学哲学已无实际用处，相反，这在某种意义上恰好说明科学哲学的基本思想与方法已渗透到科学实践中，成为科学家行为规范的一部分。但是，今天流行的那些技术性很强的有关科学理性、目的等的新争论，不管结论如何，眼下却真被认为于事无补，受到科学共同体的冷落。近年来科学哲学的另一个趋向是，又回到有关自然科学哲学问题的研究中，有的还研究社会科学的哲学问题。在物理哲学、生物哲学等方面有一定进展。但由于内容艰深，使用的分析工具技术性非常强，非科学界人士难以问津，无法产生较大的社会影响。

就美国而言，科学哲学在哲学界一向势力很大，但是，近些年已很难说科学哲学仍然充当哲学的主流。相反，社会问题、伦理问题、心智问题等愈来愈引起注意和思考，它们也直接影响到科学哲学研究。因此，总体来说，比较有进展的是：对科学的社会学研究，如环境问题；对科学活动中道德规范的形成及其意义的探索。当然，这些研究多已超出传统的纯科学哲学范围，因而使那些不情愿涉足社会学、伦理学禁脔的纯科学哲学家感到“高处不胜寒”。

各种情况表明，对科学和文化的哲学反思出现了许多崭新的特点，唯科学主义已经受到强烈的批评，反传统和反潮流在科学哲学领域早已成为时髦。

可以说，科学哲学的研究近年来经历了一个向后实证主义的变化。科学知识、科学语言、因果性和解释性的图景都比传统实证主义给出的简单说明复杂多了。但是，后实证主义并不像实证主义那样具有自身的相对确定性。实证主义发展的巅峰——逻辑实证主义或逻辑经验主义——在对科学与哲学关系的理解，对科学事实和规律、科学因果性、科学理论和结构以及科学的本质和功能的说明方面，都有明显的相对一致性。后实证主义却表现出无定型的、兼容并包的、边际型结构的思想倾向，在一定程度上，是一切对实证主义进行批判的形形色色的思想形式和趋向的大杂烩。它们在对实证主义的批判方面结成统一战线，但彼此之间的分歧却是很大的。之所以称之为后实证主义，可以理解为，后实证主义是实证主义自身演化而不断脱胎出来的变种，是实证主义的延续和超越，与其母体有着千丝万缕的瓜葛。它们使用的术语有很大部分是相同的，当然，时不时要根据变化了的语境赋予这些术语以新的意义。

为了叙述方便，兹将后实证主义对当代科学和文化反思中的新观点及表现出的特点扼要概括为下列几个方面⑧：

1．理论相关性。

各种后实证主义倾向的学者都认为，传统科学方法论所设定的目标其实是无法实现的，因为不可能拥有一种普适的思想和中性的规则。换言之，科学方法论对某种理论的相关性是不可避免的。实证主义以反对形而上学为旗帜，最终却走到这一步：形而上学是任何真正的哲学无法摆脱的。理论相关性概念的深化，排除了那些简单的科学证实主义概念，因为证实并不是一种原始的、中性的概念和操作，在对它的理解和运作两方面都会遇到更深刻的困难。在科学哲学的一般领域，实在论和新康德主义的结构主义构成对实证主义的有力批判和竞争。一些原来的实证主义信徒，为回应科学方法论中理论相关性的出现，也提出了一种与之相应的、经验主义的、精致的后实证主义描述。

2．自然主义认识论。

在后实证主义中，实用主义倾向下的自然主义概念，由知觉因果性导出的有关因果性的推理概念，摧毁了在一般知识以及特别地在科学知识中作为奠定知识根本训练的哲学基石——有关知识的基本概念。在他们那里，真理不再看成以哲学兴趣进行理论探讨的东西，而看作不过是全部真实陈述所具有物的名称而已。著名的具有实用主义倾向的分析哲学家罗蒂（R.Rorty），《哲学与自然之镜》的作者，认为哲学不可能在探索中界定永恒的认识论架构，哲学家的唯一作用在于，斥责那种论证的虚伪性：它们为避免具有某种有关观点，而自己实际上具有另一种有关观点，任何观念与现实的关系均是暂时性的、偶然性的，新的研究方式不再是对科学认识的评估，也不再是某种预言，只是一种新样式的重新组合。于是，休谟的因果性概念以及与之相联系的解释性覆盖律就需要革新了，对之进行结构主义的和自然主义的重新考虑成为当务之急。

3．非形而上学的洞察。

由于不存在永恒的哲学基石，诸如尼采、詹姆斯、海德格尔、维特根斯坦、杜威之类的大哲学家们都是“形而上学的破坏者”。但是，既然要对科学知识进行说明，那么，根据科学方法论的理论相关性，也根据知觉因果性导出的有关因果性的推理概念，任何知识的说明必须至少把某些自然主义的元素具体化。类似的，科学概念以及科学语言词项的定义也是理论相关的，任何科学词项在语义学上的充分说明都必须反映这个事实，而不论作者对于语义对象的理解最后持什么立场。当然，对科学词项的任何说明也必须体现对因果性的洞察以及对自然主义的定义和推理的洞察。

4．史论结合，发现与辩护一体化。

由于在科学哲学中“自然主义”考虑的重要性，科学理论化的“自然史”，即科学史，对科学哲学理论的进展施加了一种强有力的影响。如今，在科学哲学中十分强调与科学史的关系，而不特别强调发现与辩护之间的区别。在后实证主义者看来，发现和辩护之间的区别相应地比实证主义者想象的重要性要少得多，他们认为，发现和辩护之间没有一道鸿沟，支持或然性发现的东西，同样也支持或然性的辩护，发现和辩护之间只有程度的差别。当前科学哲学发展的一个重要趋势，是把或然性的发现纳入辩护的轨道，或者扩展传统的辩护的范围，让证明的逻辑也浸入发现的逻辑的地盘。

5．对各门科学多元化的哲学探讨。

出现了在哲学中非常重要的对各种专门科学（生物、心理和历史等）的哲学探讨，这种探讨不要求逻辑实证主义统一科学理论所预期的那种对物理句法的还原性。生物科学和社会科学可以离开已经由物理概念设定的物理科学而“自主”。对特殊科学的还原主义研究，也不再根据物理性概念的一般还原性的分析，而主要考虑该科学的特殊性质。在物理哲学中也出现了一种类似的后实证主义的再评估。对各门科学的哲学问题的研究呈现出一种多元化的态势。

6．科学研究与哲学研究互动。

由于后实证主义在争论中的多样性和普遍性，促使各门特殊科学（及其历史），如物理科学（及其历史），都与科学哲学密切相关。许多科学问题的解决，直接与相关的哲学思考联系在一起。例如，同时性问题、大脑和意识问题。对科学哲学的后实证主义研究，又使各种专门科学的方法论争论都具有同一个重要的哲学构成，不但否定任何绝对的确定性，而且强调各种相互对立的科学方法之间的互补性。哲学研究与各种专门的科学研究之间形成了某种恰当的相互作用关系。

上述变化说明，后实证主义比新实证主义（逻辑实证主义）更为复杂。它反映了这么一个简单事实：正统科学哲学的教条主义观点已经过时，起而代之的是科学实在论、新康德主义的结构主义和后实证主义的经验论。这三种替代研究具有某种一致性，故可以统称之为后实证主义研究，它们是在新条件下对实证主义的批判，并构成当代科学哲学的最新图景。

回过头看，在当代新实证主义科学哲学除了对逻辑学，对其他哲学分支的作用，在有成效的意义上，并无很大建树。当前，几乎整个哲学界都被一种人本化的、社会本位化的哲思倾向所笼罩。后实证主义研究在这种形势下，有可能更深地体现科学哲学与其他哲学分支的相互作用。自然主义知识概念的出现，使科学哲学家在研究非科学的课题时，也能像他们在弄清楚科学哲学自身的问题时一样处理。如今有关非还原论的唯物主义的可能性研究，是由功能主义的心智哲学家去做的，他们中的许多人对一般形而上学问题比对科学哲学或心理哲学更感兴趣。现在对休谟因果性概念的批判也常常是由类似的形而上学问题引起的，他们的研究与科学哲学的研究互补。

后实证主义承认各种专门科学与其历史的关系可导致一种复杂的类比，如果不了解由形而上学激发的、对还原论进行功能主义批判的生物哲学，也不了解心理哲学中功能主义的发展，就无法理解当代对唯物主义的反还原论处理；同样，如果不了解归纳推论在进化论生物学及其历史讨论中的表现，也就无法理解最新文献中对归纳推论所作的更好解释。总之，后实证主义研究虽然莫衷一是，却使科学哲学的论题变得比较通用，为专业工作者和学生提供了一些熟悉的科学及社会科学问题，并使科学哲学有可能为更多的哲学分支服务。

二、后现代主义倾向

如果说后实证主义潮流尚是在科学哲学领域内，在西方学术传统内部进行反思，那么后现代主义倾向则干脆直接否定性地批判西方学术传统，乃至整个西方文化传统。因而后现代主义的实质是文化多元主义的，也是理性多元主义的——并且，如果“理性”仅仅指启蒙时代以来西方学术中的“理性”，那么它在某种意义上就是非“理性”乃至反“理性”的。在科学哲学界外部，人们承袭海德格尔以来人文学术的传统，表现为人文主义对所谓“科学主义”的攻击。“他们争辩说，科学只是多种神话的或叙事的体系之一种。他们坚持说通过解构科学语言，可以发现不存在真正的客观性标准。海德格尔抱怨科学技术起着非人化的作用。福柯指出科学常常受权力结构、官僚和国家政权的支配，在科学声称的中立性下面隐藏着对科学的政治性与经济性运用。”⑨

特别值得重视的是，在当前中国，由于社会转型造成的脱序效应，非理性主义的倾向颇有市场，反对“科学主义”的声音也很响亮。这种状态为下面几个或许相互矛盾的取向大开方便之门：（1）追随西方后现代主义的倾向；（2）向形而上学的回归；（3）反权威主义的自由追求；（4）民族文化传统的反弹。中国当代科学哲学的前途和命运，很大程度上将取决于它如何应对这四种取向，借此而重构自己的辉煌。

在中国，当真要追随西方的后现代主义倾向，那是立即会碰壁的，且很容易返回到前现代化的困境。虽然很少有人声称后现代主义是当代中国的主流，但实际上不自觉沿袭后现代主义思维框架的人在激进的知识分子中并非少数。一个典型的例子是“边缘化”这个概念。它认为中国当代知识分子和整个后现代文化条件下的知识分子一样，正在丧失“话语的中心地位”，滑向社会的边缘。边缘化的根源是世俗化，这本来是现代化进程的一个侧面，其结果却导致了对现代性的消解。甚至认为，知识分子曾经赋予理想激情的一些口号，比如自由、平等、公正等等，现在得到了市民阶级的世俗性阐释，制造并复活了最原始的拜金主义。然而实际情况是中国知识分子有自己的独特历史轨迹。传统士大夫与西方近代意义上的知识分子固然有天壤之别，而当代知识分子在新中国诞生之后，很少有过占据“话语权力中心”的时候。西方18世纪启蒙学者的一呼百应，在中国似乎只是五四前后昙花一现的现象。知识分子的命运更多地与政治进程而不是与现代化进程有关，他们最“边缘化”的时候也许是“文化大革命”期间，但那并不是一个走向后现代化的时期，而是倒退到前现代化的逆流。我们不禁要问：假若80年代后期知识分子的“贬值”现象就是西方的“边缘化”，那么70年代末为知识分子平反、落实政策又相当于西方的什么呢？难道是“中心化”吗？西方后现代主义的概念在中国是轻易套用不得的。

这期间，对“科学化的哲学”的追求，也不得善终。一部分感到失望的人试图回归到形而上学的传统中去。但这条道路看来也充满陷阱，因为它们大多设定科学哲学是反人本的。有些论者说：科学世界图景一旦本体化，人必然就处在一个次要的位置，见物不见人或者将人当作物，也就是顺理成章的事情，各种尝试人本化的哲学努力如果不打破自然的本体化，就绝不可能在逻辑上是一贯的。应该指出，在反对将科学世界图景本体化上，逻辑实证主义——一种“科学化的哲学”——恰恰与这种观点是一致的，然而其理由不在于这种本体化是否与“人本化”相冲突，而在于一切本体化——无论科学主义的抑或人本主义的——都是可疑的。回归到形而上学传统也许有一定的意义，但无助于解决科学主义与人文主义之间的对立。形而上学并非必然等同于人性的复归。

反权威主义的自由追求，在很大程度上与后现代主义类似。它强调在产生后现代主义的当代西方文化背景下，争取知识自由的绝对价值，因而反对一切迷信，包括对科学的迷信。费耶阿本德把他的书名取为《自由社会中的科学》，便表明了这一理想。另一位学者利奥塔德认为，在当代条件下，知识分子的职责已完全不同于往昔，不能再维护理性，而要向一切全能性（totality）开战，弘扬自由欲念的差异和局部独特性（singularity），从根本上颠覆一切专制赖以存在的统一性和理性根基。传统的、关于人性全面伸张和社会开明进步的口号，会使人们丧失个体的独特性，而导致对秩序权威的与日俱增的服从。于是，一些反权威的自由主义知识分子认定，在中国，“科学主义”正是极权政治的基础。⑩和盲目的后现代主义相比，自由主义传统对科学主义的批评更切近中国的现实，提出了一些可资借鉴的思想。然而总的来看，这种论点仍是站不住脚的。“文化大革命”时期的专制现象更像是一场宗教狂热，一场非理性的运动，很难使之与“科学主义”联系上。我们知道，崇尚科学在拨乱反正、改革开放的进程中曾经充当开路先锋。若任由反权威主义的自由追求把科学作为主要的靶子，在中国这块土地上，生长出的很可能不是个性弘扬之花，却是远离科学理性的封建愚昧。

在对科学主义、科学哲学乃至科学的诸种批评中，一度作为对立面的民族文化传统的反弹，也许是最容易引起中国学者，特别是人文学者共鸣的。无可否认，中国传统文化有着与西方科学文化十分不同的传统，正是这一点使得近代中国引入科学文化的努力屡屡受挫。问题在于，我们是继续这种努力，还是在一定程度上（乃至全部地）放弃这种努力呢？很多反科学主义者所强调的“人文精神”都与中国传统文化有渊源，在《读书》杂志1994年的《人文精神寻思录》系列讨论中，不止一位参与者把传统的“士”的许多美德视为人文精神。问题在于，这种积极向上的精神与科学理性是水火不相容的吗？如果真是这样，那么我们将面临一个悲惨的选择：要么放弃现代化进程，要么放弃民族传统文化。如果我们不想陷入困境，我们就要反思：导致这个二难推理的前提是否错了？中国传统文化是否绝对不能容纳科学理性？科学理性是否一定与民族文化传统所体现的人文精神相抵触？再深入下去：民族传统文化真的完全等同于人文精神吗？三纲五常，从一而终；君要臣死，臣不得不死，父要子亡，子不得不亡，这些能算人文精神吗？

三、困难而必要的再定位

从历史上看，科学主义与人文主义的对立是存在的，但是，科学精神与人文精神之间的对立，很大程度上是现代人制造的一个幻象。科学主义的偏颇并不在于坚持科学理性或科学方法本身，而在于视其为人类理性的全部，又视理性为人类精神的全部。同样，所谓人文主义，即强调人性中情感、直觉的一面，或强调个人的自主存在的价值的一面，也不能自诩为包容了“人”的全部，并将自己等同于人文精神。科学主义与人文主义乃是两种哲学倾向之间的争执，不是所谓“人的哲学”与“非人的哲学”的分野，更不是科学精神与人文精神的对峙。

从哲学学科分类的角度来看，科学哲学与人文哲学不存在互相对立的关系。但是，科学主义与人文主义的确代表两种不同的倾向，它们的内涵虽有变化，其对立的势态却是一直没有改变的。最初，孔德标榜反对形而上学，正式揭开了科学主义的序幕。逻辑实证主义在20世纪上半叶，试图建立科学的统一哲学，这大概是科学主义最辉煌的壮举。此后，科学主义逐渐走下坡路。叔本华、尼采的唯意志论，柏格森的生命哲学，以及后来存在主义和新托马斯主义对“人”（此在）、对“神”（终极关怀）的重新解释，则是100多年来鼓吹各种各样的人文主义，以与科学主义对峙。在某种意义上，现代主义与后现代主义的对立，恰好反映了科学主义与人文主义的较量。

不过，切勿简单类推，把科学主义与科学精神、人文主义与人文精神等同起来，因为两者之间是没有必然通道的。广而言之，科学哲学不一定是科学主义的，例如费耶阿本德的科学哲学，毋宁说它更倾向于人文主义。科学主义不但不一定符合科学精神，而且越到后来越与科学精神相抵触，例如对技术决定论的盲目崇拜，恰恰违背了多元主义的科学怀疑精神。至于人文哲学，人文主义及人文精神之间的关系，也不难作类似的说明。

中国的科学哲学，面对当前社会和学界存在的脱序状态，应特别警惕失范的危险。科学精神与人文精神在理论上不是对立的，在实践中更是相容的。实际上，科学精神与狭义的人文精神一样，都是人类精神中弥足珍贵的组成部分。必须清醒地看到：支撑科学活动的科学精神，与科学主义是两码事，它同时也是其他人类活动的必要支柱。科学精神的内涵固然难以用几句话说清楚，但就下述内容取得共识并非难事。科学精神包括：怀疑一切既定权威的求实态度；对理性的真诚信仰、对知识的渴求、对可操作程序的执著；对真理的热爱和对一切弄虚作假行为的憎恶；对公正、普遍、创新等准则的遵循。可以毫不犹豫地说，所有这里的列举，无不是人类精神中最深层次的宝贵内涵。在这一层次上，所谓科学精神与所谓人文精神——对人的价值的至高信仰，对人类处境的无限关切，对开放、民主、自由等准则的追求——已经密不可分，一个永远紧伴着另一个，失去了任何一个，另一个也就空洞到毫无意义。这二者间并不存在谁高谁低，谁是谁非的问题，我们只能说，它们都是人类精神的内核。

在中国，现在最通用的词大概是“现代化”，上上下下对如何实现现代化的问题也特别关注。但在发达国家，现代化已然实现，看看汽车、电话和计算机的普及，想想它们在生活中不可须臾或缺的情况，即能得到一般性说明。享受着现代化的国度，倒是“反现代化”、“超现代化”、“后现代化”之类的思潮非常时髦。因而许多人并不认为那些只需抬手之劳便可获得的现代化成果值得费劲作哲学思考，反而是在现实生活巨流中暴露出的现代化的许多副产品引起了特殊的关注，它们包括：高能耗、超前消费、强竞争、泛福利、族裔冲突、性错乱、环境污染等等。这样，在哲学研究中，不但不是非常关心如何达致现代化，反而倾向于对现代社会和文化传统进行猛烈批判。后现代主义、女权主义以及向人文精神回归的趋势成为主流。与国外知识界对话，每每发现这样的哲学特征，即否定由启蒙时期以来作为蒙昧主义对立物的、以个人自律为标志的理性主义，而以一种非理性主义取而代之。在论辩方式上，表现为“复古主义”、“借鉴于东方”和“诉诸未来”三种形式。“复古主义”即以古代否定现代，托古改制，希望从古希腊和传统思想的材料中，找出可以改头换面的原始素材，在变化了的语境中重新解释，进行加工后用以批判现代主义。“借鉴于东方”则是从东方文化传统中找出某些相应的形式和内容，将一种对立的眼光放到现代西方语境中加以理想化，同样用以批判现代主义。“诉诸未来”则是以明天否定今天，以某种超越现代社会思想条件的理想回馈社会，来批判现代主义。何故常有西方人问：“中国为什么要抛弃自己的传统（包括古代大同式的和现代空想社会主义的），而追求西方这种没落的、工作紧张、人际关系淡漠、精神空虚的生活？”设身处地，倒觉得在西方人中有人提出这种问题是不难理解的。就好像一个吃饱睡足的人，对那些饥肠辘辘的芸芸众生感到奇怪：他们怎么对使自己伤透了脑筋的胆固醇如此之高的食物，却要梦寐以求？

当前中国的现实问题在于：一方面，它基本上尚处于前现代化阶段，必须走向“现代化”；另一方面，世界还在前进，相对于中国的超前发展已然形成气候，还没有现代化的中国人毕竟不能回避后现代化的要求。这就是说，在某种意义上，中国人处在前后夹击之中，面对相互矛盾的双重任务：首先要弥补我们传统中缺乏的形式理性与实证精神；同时又须应对后实证主义与后现代主义的时尚。中国的科学哲学需要调整自己的方向，既现实地致力于现代化，又前瞻地关注其可能的负面影响。在两者间形成“必要的张力”，才能游刃有余。

在一般哲学思考上确有这么一个时间差和空间差，在科学哲学上当然也是这样。这就给中国学者造成了特殊的困难、提出了特殊的任务。第一，中国的社会条件、特定学界的条件，与西方是很不相同的，简而言之，在像现代化和科学哲学这类大小不一的相应范围里，西方已经走过的路我们还刚开始，我们必须补课，尽管我们要补的东西，别人可能已经吃腻了，厌烦了，准备抛弃了；或者说已经暴露了许多问题，很难义无反顾地把它们当理想目标去追求了，但是我们必须在传统因袭力量和后现代主义力量的双重反对下，坚决跨出这一步。没有现代化就没有未来；同样，没有基本的科学哲学建树就不可能有该学科的深入。第二，为了跨出这一步，又不能忽视后现代主义对我们必然产生的影响，因为我们发展的滞后性并不能阻止某些超前意识的作用，事实上，它们与我们固有的环境一道，共同形成我们在其中活动与理解的语境。所以我们的特殊任务是，在跨第一步时要比别人更自觉地顾及第二步。

在中国，科学哲学从无到有，经历了一个非常曲折的发展过程。在晚清和辛亥革命前后，它是作为一种启蒙的思想与科学一道引入中国的。20世纪20年代以后，科学哲学一方面与中国的现代科学体制的引进和确立相联系，一方面成为哲学论争的重要力量，但它的影响总的来说还是比较表层的。

20世纪七八十年代之交，科学哲学在中国重新获得活力，成为思想解放、走向世界的有力武器。在某种意义上，它是摆脱哲学僵化模式、为改革开放事业提供思想材料的窗口。十多年来，科学哲学作为一个哲学分支已经在国内学界得到确认，并纳入到学科系统、教育体制之中，但其自身的建设似还有很长的路要走。

当前国际上科学哲学已经在向后实证主义阶段转变的格局下，中国的科学哲学显然有一个困难而必要的再定位问题。总的来说，科学哲学在中国作为一个哲学分支尚未真正成熟。表现在引进翻译介绍居多，深入扎实的研究功夫较欠缺。科学哲学无论对科学实践还是对一般哲学的影响都不太够。特别是要在中国大地上真正确立科学意识，使之成为时代精神不可分割的一部分，更有赖于科学哲学家的艰苦而有成效的努力。

目前最大的困难，在国内是如何将科学哲学与科学技术的现实发展接口，提高科学哲学的基础水平（包括某些必要的技术性处理能力）。科学哲学无论如何不能与科技本身、与现实科技的发展问题脱节，但又不能为实际问题所消解、淹没，因为在急功近利气氛的环境下要取得哲学思考的生存权是不容易的。在这方面，中国的科学哲学工作者看来不能像国外同行那样“固守阵地”，在象牙塔里自行其是，而应当把自己的手伸到科学社会学研究、科技战略和政策研究中去，既当科学哲学家，又当科学社会学家，特别是从事必要的科学技术社会（STS）研究工作。

另一个困难是前面所说的，国外后实证主义研究使我们在某些方面落后一拍，某些方面落后两拍，如何自觉地处理好这个时间差与空间差，尤其需要哲学眼光和勇气。举例说，我们不能简单地跟着国外流行的反科学主义潮流跑，在中国也大反科学主义，因为中国有没有真正的科学主义还说不准哩！在科技不发达的条件下，超越可能意味着愚昧。但是，我们对许多已见端倪的问题，如工业化带来的生态破坏，科学作为文化的一部分与其他文化构成之间冲突的可能性，等等，又不能漠然置之，留待工业化后的将来再处理。我们应该敏锐地作出既在当前行得通、又有利于长远发展的思考。

注释

①参见［美］K.亨普尔：《自然科学的哲学》，134～139页，北京，三联书店，1987。

②《爱因斯坦文集》，第1卷，585页，北京，商务印书馆，1977。

③《马克思恩格斯全集》，中文1版，第21卷，340页，北京，人民出版社，1965。

④［美］T.库恩：《科学革命的结构》，96页，上海，上海科技出版社，1980。

⑤《皮亚杰学说及其发展》，15页，长沙，湖南教育出版社，1983。

⑥［瑞士］皮亚杰：《发生认识论原理》，15页，北京，商务印书馆，1981。

⑦［瑞士］皮亚杰：《发生认识论原理》，13页。

⑧参见刘大椿：《谈科学哲学的再定位》，载《自然辩证法通讯》，1994（1）。

⑨Kurtz,Paul：The Growth of Antiscience,Skeptical Inguirer,Vo1.18,No.3,p.257.

⑩这一观点最早见于郭颖颐：《近代中国的唯科学主义》，雷颐译，南京，江苏人民出版社，1989。

第一章
科学的逻辑结构

第一节　科学事实与归纳

从认识不断深化的角度来看，可以把知识生产过程当作一个从原材料到毛坯再到成品的发展系列。首先由科学实验提供科学事实，接着进行科学概括，最后再建立起理论体系。当然，实际情况并不像这样机械，但认识提升的逻辑顺序是这样的。

一、两个迫切的认识论问题

不可能离开事实问题来谈论科学。

事实概念很早就在科学认识论中占据首要地位。中世纪末期是近代自然科学的孕育期，当时最杰出的人物，13世纪英国哲学家罗吉尔·培根，对事实概念给予了特殊的关注。他认为，由于观察和实验可以为真理提供事实，因而观察和实验应被看作证明真理的唯一方法。罗吉尔·培根把归纳程序的成功归于精确而广泛的事实知识。近代英国唯物主义的始祖弗兰西斯·培根进一步指出，实验科学最重要的特性之一，就是利用实验来增加事实知识。对于事实在科学认识中的重要性，著名生理学家巴甫洛夫说得好：“在科学中要学会做笨重的工作，研究、比较和积累事实。不管鸟的翅膀怎样完善，它任何时候也不可能不依赖空气飞向高空。事实，就是科学家的空气，没有它你任何时候不可能飞起，没有它，你的‘理论’就是枉费苦心。”①

科学哲学的一个重要派别——逻辑实证论，特别强调把事实作为自己的出发点。其主要代表之一奥地利哲学家维特根斯坦写道：“世界就是所发生的一切东西。世界是事实的总和，而不是物的总和。”②维特根斯坦在事实和事物之间作了严格区分，强调世界是由发生着的事实组成的，事物依赖于事实。这种区分是有意义的，但是，维特根斯坦不把发生中的事实看作客观事物变化过程的反映，而把它说成感觉经验中给予主体的东西，事物反倒从属于这些主观经验了。唯物主义首先把事实解释为外部世界的事件、现象、过程，即客观事实，然后（并非不重要的）再仔细讨论客观事实和科学事实之间的联系和区别。这便是事实问题的认识论本质。

事实的概括则牵涉到或然性推论的问题——归纳问题。

科学事实不是系统的知识，不是科学理论，因而需要从事实向理论过渡。过渡的过程是很复杂的，借用哲学史上有名的知性和理性范畴，大致可分为知性认识阶段和理性认识阶段。知性认识阶段主要是对科学事实进行分类、系统化并对它们加以分析和概括，简单说，就是对事实进行科学概括。相应的方法是所谓广义归纳法，包括科学归纳、统计、类比等等或然性推论，简称归纳方法。理性认识阶段主要是在科学概括的基础上建立理论体系，以便反映客观世界普遍而必然的联系。在借助归纳方法进行科学概括的问题上，以怎样看待归纳方法为焦点，历史上长期存在着激烈的争论。

实证主义者强调，归纳方法是唯一获得真正知识的方法，因为只有它直接和经验相联系，是对事实进行概括的方法。尽管，近代西方经验论哲学强调认识和经验的联系，复兴和发展归纳方法，对科学的发展起了很大推动作用。但是，实证主义者强化了经验论趋势，把归纳方法捧到了天上，因而引起了一系列的问题。

英国逻辑学家约翰·穆勒企图将归纳逻辑系统化，并上升为一般认识论。他的著名作品是《逻辑体系》。穆勒坚持认为，科学定律的证明是一个满足归纳“格”的问题，归纳可以定义为由经验作出概括，因此归纳既是发现又是证明一般性命题的活动。逻辑学的任务是设计一套归纳程序，为此他系统地建立了寻求因果联系的科学归纳法（穆勒五法）。穆勒确信，利用这些归纳“格”可以在经验基础上发现自然规律，科学定律的证明也可以用是否满足归纳“格”来解决。这些观点后来以归纳主义著称于世。

现代实证主义者则致力于科学理论的结构分析，并从这个角度来强调归纳法。他们认为，只有运用归纳方法，才能逐渐从记录事实的判断过渡到理论陈述。反之，理论陈述中的术语和概念必须能归结为可观察到的事实的陈述，才可视为是科学的，否则就是形而上学。

这种夸大归纳方法意义的倾向是片面的。应当同时强调在科学认识活动中理论思维的重要作用，坚持把事实向理论的过渡进行到底。解决所谓归纳问题的关键就在此。但是，辩证的认识论不否认归纳在科学认识活动中的相应地位，并且非常重视归纳方法与经验、与科学事实的直接联系。归纳在科学概括中的作用是科学认识论的重要组成部分。

二、客观事实和科学事实

回避客观事实，只承认经验事实，固然是错误的。但是，在科学认识活动中，简单地把经验事实与客观事实等同起来，只强调它们的同一性，忽视它们之间的差异，也是不恰当的。

在科学认识活动中，常常在下述两种意义上使用事实概念。③

首先，将现象、事物和事件本身称作事实，也就是把客观实在的现象、事物、事件本身称作事实。在这种意义上使用的事实概念，可以借用一个古老的哲学术语，叫做“本体论”意义上的事实，科学方法论中常常标明为“事实1”。这也就是我们通常说的客观事实。

此外，人们还在认识论的意义上来使用事实概念。科学文献上的事实多具这种含义。事物本身固然叫事实，人们关于事物的比较直接、比较确实的知识也叫事实。例如，1898年1月5日在法国物理学家P.居里的实验记录上，关于X射线对铀的状态的影响写道：“X射线不改变铀的状态。”这是一个科学事实的陈述，在科学认识活动中经常这样使用事实概念。在这种意义上，事实作为某种特殊的经验陈述或判断，其中描述着被认识的事件和现象。科学方法论中把它标明为“事实2”，它就是我们通常说的科学事实。

有些时候，事实还指谓不可驳倒的理论原理，例如，“过两点可以且只可以作一条直线这个事实”，这里就把“事实”作为理论原理的同义词了。人们可以用这些理论原理证明或驳倒某种东西，不过，因为我们主要是涉及作为理论基础的事实概念问题，所以把事实的上述意义主要看作语义学上的问题而加以排除。

事实概念的两种主要含义：客观事实和科学事实，即“事实1”和“事实2”，后者有时也称作经验事实、实验事实。现在我们就来讨论这两种事实之间的联系和区别，讨论它们之间的辩证关系。

辩证唯物主义首先把事实解释为客观世界的事件、现象、过程，它们不以人的主观意志为转移，但能为意识所反映。这是一个基本前提，也是“事实1”的基本含义。同时，辩证唯物主义又认为，人们不是呆板地、照相式地反映事实，而是在实践中，在变革世界的过程中把握事实，这就是能动的反映论。对于事实的这种全面理解，有些科学家也曾自发地达到过。例如，法国物理学家德布罗意曾说，科学事实当然不依赖于表达它的观念而存在；又强调，这当然没有穷尽对实验事实的理解，因为实验事实以某种方式同理论联系着，同解释联系着。

毋庸争辩，事实的本质属性在于它具有不依赖于主观意识的客观实在性。科学认识应当以客观存在的事件或现象为基础，这样才可能得到反映它们的客观规律。既然如此，为什么在客观事实的概念之外，还要引进科学事实的概念呢？

第一，科学事实作为客观事实的反映，固然具有不依赖主观意识的客观实在性，但是，对科学事实（经验事实或实验事实，“事实2”）的客观性，要作认真的分析。仅仅在作为客观事实的反映这个意义上，它的客观性才是绝对的。面对具体的科学认识，我们应当分辨清楚：物质世界的事件、现象、过程，这些是客观事实；人们从观测和实验中所得到的映象，对观测实验结果作出的经验陈述或判断，这些是科学事实（经验事实或实验事实，“事实2”）。科学事实是对客观事实的反映，两者具有同一性，但由于反映过程的复杂性，两者往往并不能直接一致。因此，有必要在科学认识活动中把它们区分为“事实1”和“事实2”。

第二，就事实概念而言，在这里，同一件事情是从不同的关系上被考察的。当我们说到客观的事件或现象，即“事实1”时，往往是对事实进行所谓“本体论”的考察，即就它们与其他事件或现象的关系上加以考察；而当我们把这些事件或现象称之为“事实2”时，我们对它的考察是着眼于认识论的考察，也就是在它们与认识主体的关系上、与在事实基础上创立的假说和理论的关系上加以考察。由此可见，“事实1”是和本质范畴有关的“本体论”范畴，“事实2”则是同科学规律、假说、理论有关的认识论范畴。

第三，在科学认识活动中，事实也是认识的一种形式。科学事实反映的不仅是客观的、不依赖于主体的事件或现象，而且也同样反映它们与主体的客观关系。科学事实是科学研究感兴趣的现象，它们被研究者借助于观测实验而发现并被记录下来。在科学认识中，一般所说的事实都是这种对事实的认识，即“事实2”。

第四，科学认识活动从经验地收集事实开始，最终目的是建立能解释事实并预见新事实的理论。收集、积累、概括事实，这是科学认识系统化、理论化的必要前提。但是，客观的事件和现象会随着观测实验过程的结束而消失。怎样才能长期保存事实，把它们纳入科学认识的系统中并在理论上加工它们呢？这就需要对事实进行描述。能够保存事实并使之纳入科学构成的手段是语言。首先是自然语言，但更重要的是人工语言，即各种专门的科学语言。借助于语言可以表达陈述和判断。科学事实就是用语言记录有关客观事实的陈述或判断。科学事实的总和组成科学的描述。然而，以某种语言形式记录下的事实，已经被纳入了某个概念系统。它们只能是“事实2”而不是“事实1”。

把“事实2”理解为“事实1”的陈述或判断，这说明在科学地描述事实的层次上，已经对事实进行了初步的概括。“事实2”同借以表达的语言不可分割，语言则体现了一定的概念。特别是借助于专门的科学语言对事实的描述，明显地不同于用自然语言对同一类事件的描述。例如，对飞行体的描述，在自然语言中借助“大”、“小”、“快”、“慢”、“在某地上空”、“飞行”等等类型的词来实现。在物理学的语言中，同一事件的描述则借助“质点”、“质量”、“运动”、“速度”、“轨迹”等等类型的词来实现。不同的语言系统所作的描述，标志着对事实不同层次、不同深度的把握。这样，在科学认识中，描述作为在一定语言中对事实的表象，同时又是概括的基本形式。最初的概括，通过把所反映的事件、现象、过程纳入一定的概念系统而得到了实现。因此，“事实2”可以说是作为科学知识的原始成分的事实。

与客观事实不同，由于“事实2”是某种经验的陈述或判断，所以允许对它作出某种评价或估计。在科学活动过程中，人们对客观事件、现象、过程的描述难以避免出现错误，并可能丧失重要信息。化学史上，由于实验或计算的误差，曾经有好些被公布的元素原子量并不符合它们真实的原子量，但在校正之前却被当作科学事实。在1864年法国生物学家巴斯德做出他那著名的食物腐败实验之前，“自生说”曾经长时间占据统治地位，并被认为是有许多实验事实作根据的。直到1859年，还有一位著名学者普希通过一系列的实验，提供大量实验事实，并在此基础上写了长达700页的著作来证明“自生说”。后来我们知道，所有这些实验事实都与客观事实不相符。怎样才能辨明科学事实究竟与客观事实是否一致呢？这个问题非常复杂。原则上，我们可以要求对事实的描述必须是真实的，实际上，它们的真理性却只能依赖实践通过反复校正来实现。原则上，科学事实应当经受得起检验，实际上，它又不可避免地为检验所纯化。科学事实作为科学知识的基本成分不但被检验着，而且被检验过；不但被检验过一次，而且被相互独立的实验检验过多次。在这个意义上，就说科学事实与客观事实是统一的。

最后要指出，科学事实的经验性质并不取决于它的内容而取决于它的来源。例如，关于零族元素——氦、氖、氩、氪、氙、氡——具有惰性这个陈述或判断，如果是从化学实验中取得的，所涉及的就是科学事实。但是，同一个论断，如果是从关于原子的量子理论的正确原理中推导出来的，那么，我们所指的就不是事实概念，而是理论的推断了。科学事实是否符合客观事实，理论判断在理论上是否正确，这两种情况下的真理性，都意味着陈述与实际情况一致。不同在于，前者同实践直接联系，同确定其真理性的经验方法直接关联；后者则是理论和理论思维的产物，它最终还需要实践的检验，还要诉诸实验。从认识论的观点来看，确定理论陈述的真理性的途径比较复杂，它要以经过检验的理论为中介，经过一系列的逻辑推论；而确定“事实2”的真理性则较为简单，它的真理性直接取决于观测和实验的结果。但是，若从实施的角度来看，情况也许恰好相反，获得逻辑的、数学的推断通常比进行复杂的、精确的实验容易得多。

三、归纳问题及其意义

按照逻辑和实践的顺序，在科学认识活动中，紧接着获取和积累科学事实的，是对科学事实进行科学概括。

如前所述，在借助归纳方法进行科学概括的问题上，历史上长期存在着激烈的争论。无论是穆勒的朴素的归纳主义，还是现代实证论者精致的归纳主义，都对经验事实（观察陈述）作了唯心主义的理解，并且忽视理性在科学认识中的巨大作用（把理论思维斥之为形而上学）。对归纳方法作为认识方法的作用，新老实证主义也有片面性：第一，科学认识是经验方法和理论方法相互作用的复杂过程，在考察科学认识的一般方法时，认为任何一种方法（包括归纳法）已经穷尽了事情的本质方面，这是有悖科学认识的实际的，在理论上和实践上都是有害的。第二，研究归纳方法的作用时，不能忽视归纳方法同演绎方法、同理论推断的联系，实际上，归纳方法和演绎方法在科学认识的经验层次和理论层次上是相互补充的；归纳中贯穿着演绎的成分，演绎依赖归纳的结果作前提。恩格斯说：“归纳和演绎，正如分析和综合一样，是必然相互联系着的。不应当牺牲一个而把另一个捧到天上去，应当把每一个都用到该用的地方，而要做到这一点，就只有注意它们的相互联系、它们的相互补充。”④

可惜，对实证主义的正确批判，也带来了一些副产品，出现了另一种倾向，即不敢正视归纳方法在概括科学事实过程中的重要地位和作用，同时，对归纳方法和演绎方法究竟在什么意义上是不同的认识方法，也作了过分简单化的回答。

近年来，西方科学哲学中出现了一种反对传统的归纳主义并对其进行批判的潮流。他们不无道理地指出：观察依赖于理论，观察是易错的，归纳推理是不可靠的。正好和归纳主义唱了反调。在吸取其中的合理因素时应当指出，反归纳主义的结论常常是极其片面的。不错，观察依赖于理论、观察是易错的，但如果由此否认观测和实验是最基本的科学认识活动，否认实验结果能够提供科学知识赖以确立的可靠基础，那就把伽利略以来的实验科学最本质的精神抛弃了。英国科学哲学家查尔默斯在他那本生动的介绍反归纳主义的小册子《科学究竟是什么？》中，就是把实验科学这种最本质的精神斥之为“流行观点”而大加挞伐的，他所表示出的态度是非常偏颇的。⑤

所谓归纳问题是个古老的哲学问题，休谟在《人性论》中首先发难，一直争论了几百年。归纳原理被认为是：如果大量的A在各种各样的条件下被观察到，而且如果所有这些被观察到的A都无例外地具有B性质，那么，所有A都有B性质。既然科学知识是用归纳法从观察陈述中推导出来的，很明显，归纳主义者就将面临下述问题：归纳原理如何能被证明是正确的？就是说，如果观察给我们提供了一组可靠的观察陈述作为出发点，为什么正是归纳推理导致可靠的甚或是真正的科学知识呢？从逻辑上无法证明这个原理，因为有可能归纳论证的前提是真，而结论是假。从经验中是否能推导出归纳原理呢？人们可以列出很多归纳成功的例子，但用经验的方法来证明归纳原理无异于循环论证。

休谟早在18世纪中期已经论证了对归纳的经验证明也是完全不能接受的。休谟指出：意在证明归纳的论证是循环的，因为它运用的正是其正确性应该需要证明的那种归纳论证。这种证明的论证形式如下：

归纳原理在X_1场合成功地起作用。

归纳原理在X_2场合成功地起作用。

等等。

归纳原理总是起作用。

他又指出：“断言归纳原理正确性的全称陈述在这里是从一些记录这原理过去成功运用的单称陈述中推论出来的。所以这个论证是一个归纳论证，因而，不能用来证明归纳原理。我们不能用归纳来证明归纳。与归纳的证明联系在一起的这个困难传统上称之为‘归纳问题’。”⑥

不错，归纳问题使归纳主义者陷入困境。归纳推理是不可靠的，把归纳法作为论证科学理论的唯一方法是片面的。实证论者试图把科学解释为能够根据已知证据确立为真的一组陈述，遇到了一个接一个的困难。但是，如果因此认为：“归纳这种东西是不存在的，这就是说，由‘经验证实了的’个别论点引出的理论结论在逻辑上都是不允许的，因而理论永远不是在经验上被证实的。”⑦这就陷入了另一个极端。归纳推理不可靠，无非是说，归纳推理得到的知识并不是必然的知识，但这并不能导出归纳方法无用论，更不能说明理论永远不可能得到经验的证实。“归纳问题”可以表明：归纳方法并不是科学认识的唯一方法，它有自己的作用范围，有自己的局限性。而正确的态度是：恰如其分地评价归纳方法，搞清其实质。

为此，有必要分析归纳方法和演绎方法究竟在什么意义上是不同的认识方法。

传统的说法是，归纳方法建立在从特殊到一般的推理基础上，演绎方法却是建立在从一般到特殊的推理基础上，所以归纳和演绎恰好是互相对立的两种认识方法。不能认为这个说法已能令人满意了，除非在很狭窄的范围，即传统的形式逻辑中，而且只限于简单枚举归纳。

我们已经说过，作为经验认识方法的广义归纳，包括多种多样的形式，把它们统统表征为“从特殊到一般的推理”，未免遗漏太多。属于归纳方法的某些形式，例如直觉归纳法，一般地说并不是逻辑推理。另一些形式，例如类比，也不是从特殊到一般的过渡。再说，作为理论认识方法的演绎也不局限于从一般到特殊的推论。演绎方法的本质在于根据一定的逻辑规则，从前提中得出必然的结论。因此，演绎推理也可以是从一般到一般和从特殊到特殊的推理，还可以是无须用一般和特殊概念的推理，如命题的演算。充其量说，传统上所谓从一般到特殊与从特殊到一般的对立，只是在区分逻辑类型的意义上才大致适用。

在科学认识活动中，归纳方法应理解为概括由经验获得的事实，演绎方法则应理解为建立逻辑必然的知识体系。换言之，归纳方法和演绎方法是从认识的起源和发展过程的观点来看才迥然不同。归纳方法与概括和加工事实有关，并且总是以观测和实验的结果为根据。演绎方法则是要从一些作为原理的判断形式，推导出一个判断体系，推导程序完全依据所采用的逻辑系统的规则。因此，在科学认识论中，不要太拘泥于形式逻辑中关于归纳法和演绎法的对立，而要着重看到科学认识两个阶段的两类认识方法之间的区别。其中一类方法——归纳方法，目的是确立科学认识基础的客观性，并由它得出合乎情理的、或然的推论；另一类方法——演绎方法，目的是组织“现成的”知识，即从作为真理而被采用的前提中得出必然结论的方法。正如著名数学家G.波利亚所说：“我们用确凿的推论使自己的数学知识巩固起来，但是用合乎情理的推论加强自己的判断。数学的证明是确凿的推论，物理学家的归纳理由，法学家的间接罪证，历史学家的文字依据和经济学家的统计理由都属于合乎情理的推论。”⑧

或然性推论的目的在于探索事物的规律性，这是对在观测实验中得到的科学事实进行概括的恰当形式，也是科学认识中不可缺少的一个步骤，所以，忽视或然性推论、贬抑归纳方法的倾向是错误的。当然，在这之后，还要建立必然的本质的认识，它将通过假说在科学理论中得以实现，理论体系的建立主要靠必然性推论即演绎方法。把两个阶段结合起来，可以发现，由或然性推论得到科学概括，是从科学事实到科学理论的桥梁。

四、科学归纳法和概率统计方法

穆勒在《逻辑体系》第3卷第8章中系统论述了科学归纳，标题就是“关于实验研究中的四种方法”。他实际上讲了五种方法，即契合法、差异法、契合差异并用法、剩余法和共变法，因此又叫“穆勒五法”。这些方法有一个共同的目的，即要在实验研究中探索因果联系。我们知道，因果联系是最重要的科学概括之一。

在实践中，“穆勒五法”像其他任何一般方法一样，很少孤立地出现。然而对思维形式的分析，仍要求把它们和整个科学认识过程分开，也要求把这些归纳形式本身分解成最基本的类型。认识论的研究应当利用这些成果，以便揭示科学认识过程中发现的规律和进行科学概括的一般途径。另一方面，认识论的研究又要注意“穆勒五法”之间的联系，说明它们在整个科学认识过程中的地位和作用。

“穆勒五法”是在科学归纳的实践中所形成的相对稳定的“格”。怎样对经验事实作出概括？“穆勒五法”提供了一些可能的思维形式。

当然，归纳是对事实的概括，严格地说，不可能有必然的逻辑通路，所以，切不能把归纳“格”和演绎“格”等同看待。需要清醒地、批判性地看待培根下面的话：“我们的发明是这样的，它给天赋的敏锐和才能留下了为数不多的东西，而方法几乎就等于天赋。就像为了划一条直线或描出一个理想的圆周，如果只是用手的话，手的果断、技巧和有效性的关系就很大，如果使用圆规和直尺，那么手就不大起作用或没有什么意义，这就是我们的方法问题。”⑨这段话显然夸大了归纳程序的作用。用圆规必然可以划出真正的圆，任何人只要会用圆规都能办到这件事。但对掌握了归纳“格”的人，却不能说他一定能作出归纳概括。

“穆勒五法”的“格”现已众所周知。例如契合法，它假定有两个或两个以上的场合，每个场合由若干情况和若干现象所组成，如果某种情况出现，相应的现象也出现，那就可以根据契合法的“格”推论：在这种情况和这种现象之间存在着因果关系。举一个实例，当人们对醋、柠檬汁、碳酸矿水和盐酸进行实验时，会有许多现象发生，其中它们都能使石蕊试纸变红。上面所列物质的化学性质显然极不相同，醋和柠檬汁是有机化合物，碳酸矿水和盐酸是无机化合物，形态上也有很大的区别。但它们都有一个共同的性质：酸性。因此我们可以按照契合法的“格”得出结论：酸性这种情况与石蕊试纸变红这种现象之间可能有因果联系。

不过，运用契合法绝不等于说，只要能用归纳“格”来套，就可以得出结论。相反，机械地套用归纳“格”是很容易出错的，关键在于发挥理性的能动作用，妥帖地进行比较、分析。在人们考察的若干个场合中，有时那个共同的情况可能和所研究的现象毫无关系。在上例中，所考察的四种物体都是液体，但这个共同情况与石蕊试纸变红并无关系。反之，人们考察到的若干具体场合中那些不同的情况，经过进一步的分析，可能都包含一个共同的因素，而这个共同的因素正是所研究的现象的原因。如上例四种不同的液体，都含有氢离子（H＋），它便是使石蕊试纸变红的共同因素。

契合法主要是在实验中就各个正面场合进行比较。为了便于对实验事实进行概括，常常安排正面场合与反面场合进行比较，也就是有意使一个相关条件发生变化，而其他条件不变，这样构成正、反两个场合来进行比较；或者，在正面场合中加入一个新条件，而在反面场合下则不加入这个条件，然后比较这两个场合各产生什么结果。这就是所谓差异法。

例如，人们发现，在以稻米为主食的民族中，如果经常食用去壳稻米就会生脚气病，吃不去壳稻米则不生脚气病，它们恰好组成正、反两个场合。这样，就可以运用差异法的“格”作出推论：在稻米壳里可能包含一种物质，缺少它就会得脚气病。现代科学证明，稻米壳里含有维生素，长期不食用可能导致维生素缺乏症——脚气病。

将契合法和差异法结合起来，会产生一种新的归纳“格”，即“穆勒五法”中的契合差异并用法。达尔文在研究动物形态与环境之间的关系时，曾借助这种方法。他观察到，不同类的动物如果生活在相同的环境里，常常呈现相同的形态。例如，就鲨鱼、鱼龙和海豚而言，鲨鱼属于鱼类，鱼龙属于爬行类，海豚属于哺乳类，它们的种类完全不同，但由于长期生活在相同的环境里，外貌很相似，形态都呈梭形，并且都有胸鳍、背鳍和尾鳍。反之，同类动物如果生活在不同的环境里，就有不同的形态。例如狼、蝙蝠和鲸都是哺乳类，由于生活条件不同，形态就很不相同：狼适于奔跑，蝙蝠适于飞翔，鲸适于游水。达尔文由此得出结论，动物形态构造与其生活条件和环境之间存在着因果关系。

我们可以把契合差异并用法分解为三个步骤。第一步，把所研究的现象出现的那些场合加以比较；第二步，把所研究的现象不出现的那些场合加以比较；第三步，把前两步所得的结果再加以比较。由于这种归纳“格”首先在正、反两个场合分别运用契合，再对正、反场合所得出的结果加以比较，运用差异法作出结论，这就比契合法和差异法都有所发展。

在“穆勒五法”中，剩余法的归纳“格”是比较特殊的，因为它必须有普遍的定律作前提，并且要运用演绎“格”去作预言。1846年海王星的发现，是一个著名的应用剩余法的例子。根据各已知天体对天王星的引力作用，可以运用万有引力定律从理论上计算出天王星的运动轨道。但天文观测发现天王星的实际运行轨道与理论计算的轨道之间有一个偏离。原因何在？英国科学家亚当斯（J.Adams）和法国科学家勒维列（U.Leverrier）各自独立地断言，这个偏离现象是由于某个尚未发现的天体的引力影响。他们计算出了这个尚未发现的天体的可能位置，后来果然在这个位置上发现了一颗新的行星——海王星。

质能转换现象的发现也运用了剩余法。在放射性衰变时，铀最后变成了氦和铅。根据质量守恒定律，铀的质量应当等于氦与铅的质量之和。但是，人们发现铅、氦质量之和小于铀的质量。然而在放射性衰变时，除了形成氦和铅外，还有放射能逸出。于是，人们推断，破坏质量守恒的原因在于放射现象，能与质有一个转换关系。通过精密测量，验证了它们是符合爱因斯坦质能转换式E＝mc^2的。

上述运用剩余法的例子，首先都谈到已经确立的定律或一般规律。观测和实验结果使人们面临下述选择：或者放弃原来的定律、改变已知的一般规律，或者找出新的事实，它们正是表面上偏离已确立的定律或一般规律的原因。随着这些事实的发现，已知定律或规律也同时得到新的补充的证明，变得比以前更可靠。海王星的发现，就更有力地证明了万有引力定律是个普遍定律。

值得注意，在运用剩余法时，归纳“格”中包含着演绎“格”。没有演绎“格”，就不可能推导出天王星的理论轨道与实际轨道的差别，也不可能预言海王星的位置。这表明归纳和演绎之间存在着内在的统一：人们通过归纳获得一般规律，从它出发，演绎地推出具体情况，演绎的结果似乎与观测结果不相容；可是，这种不相容到底又通过新事实的发现而归纳地说明和排除了。总的看来，一般的规律得到了新的归纳的证明。这种情况对于科学认识的发展是颇具代表性的。

“穆勒五法”中的共变法是大多数定量实验都要用到的归纳“格”。它的特点是设法保持其他现象（因素）不变，而让一个现象（因素）发生变化，由此观测另一个现象（因素）的相应变化，例如让压强的值逐渐改变，并测出相应的体积值，就能够运用共变法的归纳“格”概括出气体的体积与压强两者的反比关系。

这里再举一个现实中的例子。上海地面的严重沉降在20世纪60年代以来引起了人们的关注。沉降的主要原因是什么？上海水文地质大队进行了大量调查研究，运用共变法解决了这个问题。水文地质大队的基础工作，是收集全市地下水的使用历史和现状资料，并给每口深井建立档案。他们发现，自1860年上海开凿第一口深井，到新中国成立前夕的1948年，上海共开凿深井708口，每天出水量为24万吨，地面沉降为35毫米。新中国成立后，在第一个五年计划期间，深井增加到854口，出水量增加到每天34万吨，地面沉降为54毫米。1958年，深井增加到1183口，出水量每天达到56万吨，地面沉降为98毫米。运用共变法的归纳“格”，可以清楚地看到：深井越多，所抽出的地下水越多，地面沉降就越严重。但是，如果其他现象（因素）在不受控制地发生变化，运用共变法就会失败。多因素的情况必须借助别的方法，例如统计方法。

运用共变法的归纳“格”，可以得到一个函数关系，有较大的可靠性。由于它关注现象变化的数量或程度，具有定量的特点，因而优越于前面几种方法。前面几种方法（除了剩余法），基本上是定性的科学归纳方法。

如果说“穆勒五法”在颇大程度上必须以机械决定性概念为前提，那么，随着机械观的衰落，随着大数现象愈来愈多地进入科学的视野，统计方法的重要性就显得愈益突出了。

所谓大数现象，即其变化发展具有几种不同可能性的随机现象。究竟哪一种可能成为现实，带有偶然性。但大数现象绝非无规律可循，它遵循统计规律。在现代自然科学领域，有许多重要的理论和规律具有概率性质，表现为统计规律。按照现代物理理论，放射性衰变是一种随机现象。任何一个原子究竟在什么时候衰变，完全是偶然的。但每一种放射性元素的原子在一定时间内具有独特的蜕变概率，人们称之为半衰期。镭226的半衰期是1620年，钋218的半衰期是3.05分钟。意思是说，镭226的原子在1620年内，钋218的原子在3.05分钟内，衰变概率都是1/2；或者说，对于大量的镭226原子或钋218原子，在1620年或3.05分钟后，有非常接近一半的原子核依然如故，其余的则由于放射性衰变而蜕变了。

研究大数现象，不能仅限于少数事件或现象，而必须涉及大量事件、现象的集合。因为在这类集合里，元素之间存在着相当大的差异，它们在一定的范围内按不同的方式表现出自己的属性。核外电子，可能表现为粒子，也可能表现为波。因此，对于大数现象，必须制定新的分类、概括和预言的方法，以便处理由计量得到的数据，从而对大数现象的规律作出估计。这样的方法被称为统计方法。现在发展起了一门专门的数学分支，概率论与数理统计，它是统计方法的基础理论。

按机械决定论的观点，规律所表述的情况（属性、关系、发展方向等）是不变的，毫不例外的，对任一同质的事件或现象，都表现为同一的形态。但是，统计规律却只能作为占优势的趋势而出现，这种趋势无法在每一个单独的事件或现象中被观察到，只有通过对大量事件或现象的研究从整体上得以发现。如果谁在研究大数现象时，也像在简单枚举归纳或“穆勒五法”中那样，把在个别情况下获得的某种特性外推到所有的情况，那是肯定要犯错误的。对于大数现象，机械决定性原理已经完全不适用了。

统计规律或概率规律不同于以“纯粹的形态”表现的必然性，它所体现的是客观事物发展进程中偶然性与必然性的对立统一。偶然性并不像过去人们习惯于理解的那样，是人们对原因无知的结果，而是客体本身具有的特性。必然性正是在大量偶然事件中占统治地位的趋势；必然性或规律性是通过大量的偶然性，通过偏离、涨落、个别的例外，而给自己开辟道路的。

大数现象一般分为两种基本类型，一种由大量成员所组成，每个成员的变化发展结果都是“无规则的”、不确定的，人们只能探求整个集合的规律性，从整体上表征该集合的属性、特点、趋势；一种由单个客体所组成，在特定的条件下，该客体的某种行为具有一定的潜在的可能性，人们可以借助在同样条件下重复大量次数的“实验”，求得客体该种行为得以实现的相对大小，以便对这种行为的可能性作出数量估计。对这两种类型的大数现象，都可以运用概率统计进行描述和处理，看出大势所趋，得到统计规律。

第一种类型的典型例子当推大量物质微粒的运动。例如，气体是由大量分子构成的，所有的分子都不停地作“无规则”运动，如果考察每一个别分子的运动状况，那么它在每一时刻都可能有种种不同的位置、不同的方向和不同的速度，它究竟处于何种状态是偶然的、不确定的。但是考察由这大量分子构成的总体——气体，考察该气体的宏观性质如温度、压强、体积等等，这些变量之间则呈现出一定的规律性。宏观量是微观量的统计平均结果，宏观规律体现了气体分子运动的统计规律。

掷骰子可以作为第二类大数现象的典型事例。掷一次骰子，具有六种潜在的可能性，掷得某一特定点（例如四点）的可能性有多大呢？单独进行一次“实验”——作一次投掷，无法解决这个问题。但如果投掷成千上万次，即进行重复大量次数的“实验”，就可以发现，掷得某一特定点的次数，差不多占总投掷次数的六分之一。在这种情况下，统计的集合虽然不是实际存在的客体的集合，却是求得可能性数量估计的必要手段。统计规律预言了客体某种行为得以实现的相对大小，并成为它的概率量度。

概而言之，对于大数现象而言，客观规律的概率性质，使统计方法成为科学概括的有力工具。建立统计规律，常常是科学认识过程中不可或缺的重要步骤。

第二节　科学假说与理论结构

科学假说是科学理论发展的思维形式，是人们根据已经掌握的科学原理和科学事实，对未知的自然现象及其规律性，经过一系列的思维过程，预先在自己头脑中作出的假定性解释。

科学假说是科学理论的可能方案。作为理论思维的形式，假说积极地作用于研究过程，导致新事实的积累、新思想的涌现和新知识的产生，从而达到可靠的理论。这个把理论方案转变为科学理论的过程，也就是达到真理认识的过程。

一、作为理论方案的假说

假说，它的提出、论证和构成体系，是通向科学理论道路上的必要环节。恩格斯在批评轻视理论思维倾向的归纳主义时，指出真正的科学发现得以实现，绝不是仅仅运用归纳方法的结果，而是用更加复杂、更加深刻的方法得到的。对于假说在理论建立过程中的作用，恩格斯是这样说的：“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。一个新的事实被观察到了，它使得过去用来说明和它同类的事实的方式不中用了。从这一瞬间起，就需要新的说明方式了——它最初仅仅以有限数量的事实和观察为基础。进一步的观察材料会使这些假说纯化，取消一些，修正一些，直到最后纯粹地构成定律。如果要等待构成定律的材料纯粹化起来，那末这就是在此以前要把运用思维的研究停下来，而定律也就永远不会出现。”⑩

假说之所以必要，是因为从个别的事实中，规律是不可能被直接看到的。牛顿曾经宣称，在实验哲学中，“特殊命题从现象中推出，然后通过归纳使之成为普遍命题。物体的不可入性、可动性和冲力以及运动定律和万有引力定律就是这样发现的”⑪。在这里，牛顿显然把经验概括和理论抽象混淆起来了。在他那里，从现象上升到特殊命题再上升到普遍规律，都被划入归纳过程。其实，一般而言，前者才是归纳概括，后者已经是理论抽象。它们属于认识过程中的不同阶段。归纳是不能反映理论抽象的实质的。

不过，牛顿并未讨论他所说的“归纳”过程的性质，因此也不能简单地把他的“归纳”与我们今天所理解的归纳等同起来。否则，会在评价牛顿的“归纳”思想时出现一些混乱，大多数哲学家和逻辑学家使用“归纳”都限制于指称那些概括观测结果的逻辑“格”（枚举、契合、差异法等），对归纳持有较为狭义的理解。按照这种理解，显然不能说牛顿定律是依靠归纳“格”发现的。请看第一定律，它规定没有受到外力作用的那些物体，必定保持惯性运动（匀速或静止）状态。然而，自然界中并不存在这样一些物体，即使存在，我们也可能对它一无所知。一个被观测的物体无法摆脱外力的作用。首先，观察者或仪器本身就必然与它发生万有引力的作用。由此可见，惯性定律并不是关于被观测的特殊物体运动现象的概括，相反，它是从这些运动中所作出的理论抽象。牛顿在实践中，无疑作出了非常深刻的理论抽象，但他却在哲学概括中把这说成是“归纳”过程。一个人就是这样充满了矛盾。因此，既不能赞同牛顿片面的概括，也不能简单地把牛顿划入归纳主义者之列。

不管事实积累有多少，本质跟现象总是具有质的差别。第谷积累了如此丰富的天文观测事实，但并不能直接从中看到后来为开普勒发现的行星运动定律，更不能直接导出万有引力定律。可见，在理论形成之前，就要产生作为未来理论的前提或雏形的各种可能的方案和适当的思想。理论准备的整个时期，从最初的推测，到建立依赖于某些推测的演绎体系，到对结果的实验检验，都可以称作假说形成和确立的过程。所以说假说是通向理论的必要环节。

假说是在事实和已有科学知识的土壤中生长的，它不但要以一定的实验材料和经验事实为基础，而且要以一定的科学知识作依据，经过一系列的科学论证才能提出来。假说与主观臆测不同，同缺乏科学论证的简单猜测、随意幻想也有区别。它具有科学性的特点，是科学性和假定性的辩证统一。

但是，假说毕竟是假说，它还不是科学的真理，它的基本思想和主要部分是推想出来的，是否真实还有待于实践的检验，因而和确实可靠的理论不同。简言之，假说有一定的推测性，是一种思维中的现象，是对外界各种现象的猜测和推断。假说的假定性或推测性，意味着它是作为问题的可能回答之一而产生的。如果在实践中，现存的理论没有出现某种困难，把它应用于一个又一个的对象领域都不会产生什么矛盾，换句话说，如果现存的理论与实践相符，不存在问题，在这种情况下，是不会开始新的研究，也不会去作出新的推想的。从量子力学建立的历史可以看到，经典力学认为运动电荷的轨道将随着能量耗损连续变化，如果这个理论没有受到原子中电子轨道具有稳定性这个观测事实挑战，如果没有产生如何协调它们两者之间的矛盾这一问题，那么，物理学家是不会作出量子假说的。困难在于不能用旧的理论解释新的对象领域、解释新的观测实验事实。作为问题而表述出来的困难是建立新的理论的起点。假说的推测性意味着它是科学理论的发展形式。

这样，提出假说，除了要求发达的理论思维能力和足够丰富的知识素养以外，还要求具备在困难中发现问题症结的能力。解开这个疙瘩是解决其他许多问题的前提。当然，这种能力属于创造性能力范畴，不是所有的人在同等程度上都具备的，也不存在人们借以学会这种能力的普遍适用的规则和程序。换言之，科学假说并不是直接从科学事实中引申出来的，而是为了说明科学事实而发明出来的。它们是对正在研究的现象之间可能获得的各种联系的猜测，是对这些现象的本质的猜测。这种猜测需要巨大的创造性——科学的创造性。提出假说的能力是科学才能的重要标志。因此，假说是科学认识中，方法论领域和创造心理学领域共同关注的对象，不过，它们感兴趣的角度不同。

在科学认识中，假说常常在下述两个意义上使用：作为个别的假设与作为判断系统的假设的总和。我们分别称之为狭义的假说和广义的假说。

在狭义上，假说是有关对象存在或有关某一对象与其他对象之间具有本质联系的猜测性判断。例如，1931年奥地利物理学家泡利（W.Pauli）发表的关于特殊粒子（后来由费米命名为“中微子”）的推测，就是一个关于事物存在的假说。提出中微子存在的假说，目的是解释守恒定律在表面上的某种不协调。当然，这样也就不单是对某种粒子存在这一事实加以确认，而且包含着关于这一粒子的属性、它在β衰变等过程中跟其他粒子的关系的意见。因此，在这个意义上，该假说又是关于现象规律性和本质联系的推测。但总的来说，中微子假说是个别的假设。几乎每一个实验都需要这种假设来提示和引导。

个别的猜测性判断，这种意义上的假说在科学概括中已经用到，英国天文学家约翰·赫歇尔（J.Herschel）在他那本著名的《试论自然哲学研究》中追溯科学发现的两条不同途径时说，第一条是通过应用特定的归纳“格”；第二条是自由猜测，即通过提出假说。还需指出，在理论层次的认识中，个别的猜测性的判断也是重要的，因为在理论结构中，它变成了一个假说演绎系统的前提或初始命题。

在广义上，假说是指判断的系统，其中既有一些狭义的假设，它们是系统中具有或然性质的原始前提，另外还有一些由这些前提所作的演绎展开，它们共同构成一个整体。例如，有关光的学说中，不仅关于光的波动本性的推测是假说，而且，从它引出的光在不同介质中的折射性质——斯涅耳定律——这个结果也是假说，甚至整个光的波动学说也是假说。后者是以有关光的波动本性的假设为前提，根据逻辑的必然规则演绎出来的。它在没有被现实证明以前，仍然是或然性知识。

判断的系统——广义的假说，这是关于对象系统认识的理论方案之一。作为广义的假说，它与理论的区别不在于自己的逻辑结构，甚至也不在于它的内容，而在于原始前提是否具有真理性。

总之，假说是理论思维的重要形式，它为经验研究提供指导，为理论的建立提供方案。在这一章中，我们着重研究广义的假说，即作为判断系统、作为理论方案的假说，有时涉及狭义的假说，也是把它作为假说系统的一部分、作为假说系统的原始前提。广义的假说在科学认识的理论层次上具有特殊重要的意义。尽管广义的假说依然是不完全可靠的、或然性的知识，但它已经不是经验性的科学概括、不属于经验层次的认识了。一旦它的真理在理论和实践的辩证统一的认识过程中被确认，这种假说就上升为理论。例如爱因斯坦提出的广义相对论，在1919年爱丁顿的日食观测验证了光线在引力场的弯曲效应之前，只是一种费解的理论方案，或者说只是一个科学假说。在那以后，特别是近年来宇宙学的巨大成果，确认了广义相对论的真理性，科学界已普遍承认它是一种成功的科学理论了。

怎样才能判别假说已经转化为科学理论了呢？很难划出一条分明的界限，把假说和理论截然分开。某个判断系统，究竟属于假说还是属于科学理论，完全取决于它在实践中，特别是在科学实际中被证明的程度。但是，如果在原则上，假说满足下述两个条件，一般就认为假说已经转化为科学理论了。

第一，把假说运用于实践，如果有愈来愈多的事实和该假说相符合，并且没有任何已知事实与之矛盾，那么，就证明这个假说是客观规律的正确反映。这是假说转化为理论的首要标志。例如，牛顿的万有引力定律在刚提出时，只是一个假说。其后200多年来，它运用于实践，无往而不胜。17世纪末，牛顿运用这个定律推断，既然秒摆长度愈接近赤道变得愈短，说明赤道处的引力比两极附近小，因而赤道半径大于极半径，可见地球是个两极较平、赤道凸出的扁球体。牛顿进而把引力定律用于状如扁球体的地球的运动，解释自古以来就知道的岁差现象。他指出，因为地球与其轨道平面（黄道面）成一倾斜角，所以作用在地球赤道鼓出部分的太阳引力，一定要引起地球的自转轴绕着垂直于黄道面的直线缓慢地转动，转动周期约26000年。这个解释遭到天文学家的强烈反对，因为当时人们根据一些错误的测量认为，地球的形状应当是两极距离大于赤道直径的长球体。双方争执不下。为了解决这个争论，法国数学家德·莫泊图（De Maupertuis）在1730年组织了一次探险，冒着遭遇狼群的危险，在芬兰北部的拉普兰测量北纬子午线一度的长度。他的测量证明，牛顿的观点是正确的。有趣的是，牛顿所计算的地球扁率（1/230），比德·莫泊图的测量值（1/178）还更接近后来的精密测量。18世纪初，英国数学家哈雷（E.Halley）根据万有引力定律推算出以他命名的彗星轨道，并预言该彗星以76年的周期绕太阳运转，这也被观测所证实。1798年，英国物理学家卡文迪什采用扭秤法较精确地测定了引力常数的值，从而直接证实了地面物体之间存在着万有引力。正因为万有引力定律在实践中取得了圆满的结果，成功解释了一个又一个的事实，并且没有遇到不可克服的矛盾（反例），所以它就从假说逐渐转化为理论。

第二，假说是否已转化为理论，除了解释性条件，还必须有预见性条件。如果由假说作出的科学预见得到实际的证实，那么，就标志着假说已经转化为理论。

拿假说能否预见未知事实与能否解释已知事实相比较，前者是假说真理性的更有力的证明，当然更能作为假说是否转化为理论的鲜明标志。所谓判决性实验，就是在对立的两个假说之间，设计一个或一组观测或实验来证实哪一个具备预见性，或者更确切地说，证实哪一个不具备预见性。长期以来，科学家们相信，如果从一个假说作出的推断（预见）跟另一个假说作出的推断（预见）相抵触，实验结果支持其中的一个推断而否定另一个推断，那么就可以认为该实验在两个对立的假说中作出判决，其中一个便转化为理论。例如，在20世纪40年代初，关于有机体遗传的物质基础，有两种对立的假说。一种认为，蛋白质具有高度的特异性，因而主张蛋白质是遗传的物质基础；另一种认为，由于每个物种中核酸的含量和组成都十分稳定，因此主张核酸是遗传的物质基础。1944年，加拿大生物学家艾弗里（O.Avery）等设计了一组实验，从光滑型肺炎球菌里分离出纯的蛋白质和纯的脱氧核糖核酸，分别把它们加给粗糙型肺炎球菌，结果，只有后者能使粗糙型转变为光滑型。这是个判决性实验，它确定了遗传的物质基础是核酸而不是蛋白质。

不应当夸大判决性实验在假说转化为理论中的作用，正如同不要把假说向理论的转化绝对化一样。一般而言，判决性实验可以指望来作为推翻某一种假说的手段，但不能指望推翻一个假说同时就能完全证明与之对立的另一个假说。巴斯德的实验推翻了自然发生的假说，但并没有成为生命永恒假说的证明。

拉卡托斯曾经从科学史的研究指出下述事实：判决性实验只是在数十年后才被认为是判决性的。水星近日点的反常行为作为牛顿纲领中许多尚未解决的困难之一已知有数十年，只有爱因斯坦更好地解释了它之后，才把一个暗淡的反常转化为一个对牛顿研究纲领的光辉“反驳”。英国物理学家托马斯·扬（T.Young）认为他1801年的双狭缝实验是在光学的微粒纲领和波动纲领之间的一个判决性实验。但是他的主张只是在很晚，即法国物理学家菲涅耳（A.Fresnel）“进步地”发展了波动纲领以及牛顿派不能同它的启发力匹敌这一点变得清楚之后才得到承认的。这表明，相互竞争的假说往往经过长期的不平衡发展，直到其中一个假说明显地具有更大的启发力，即预见性之时，回过头来认识，最初的实验才能被称作判决性的。因此可以说，判决性实验之所以常被看作假说转化为理论的根据，是因为它恰当地成为假说预见性的标志。

二、科学理论的功能

由假说转化而来的理论，是在一定历史条件下相对完成的东西，是科学认识的成熟形态。科学理论具有两个最基本的特点：一个特点与实践检验相联系，就是具有客观真理性；一个特点与形式结构相联系，就是构成严密的逻辑体系。这两个特点相互作用、相互补充，意味着科学理论系统地反映了客观事物的本质。科学理论两个最重要的功能——解释功能和预见功能就是由此而来的。

从形式上说，解释一个现象，需要说明有关该现象的描述是从定律和先行的陈述中合乎逻辑地导出来的。同样，解释一条定律，需要说明该定律是从其他一些定律中合乎逻辑地导出来的。从内容上说，所谓解释，就是揭示存在事物的本质。理论是对现象本质的系统化的反映，当然，在它的原理、规律、论断中反映着现实的各种本质的联系。对某一客观事物的科学解释归结为对这些联系的全面分析，并且在分析的基础上综合地再现所解释的客体。

在经验概括基础上建立起来的科学理论，揭示了有关对象的各个经验规律之间的一致性。理论一旦形成，它又不同于经验规律，一般地说，它将设法解释已有的经验规律，对所讨论的现象提供一个更为深入和精确的理解。因此，理论是有关对象本质的知识，它把现象看作本质的表现。对象受理论规律的支配，借助于理论，可以对非常多样的现象提供系统统一的说明，从而获得对本质的理解。理论把所有这些现象都追溯到同样的基本过程，并把在基本过程中显示出的各种经验的一致性，描述为一组共同的基本规律的表现。在自由落体、单摆、月球、行星、彗星、双星、人造卫星的运动中，显现了极为多样的经验规律性，这一切都被牛顿的运动基本定律和万有引力理论说明了。同样，波义耳定律之类的经验定律，也是以类似的方式由气体运动理论提供解释。气体运动定律把所有这类经验定律解释为分子随机运动中基本统计规律性的表现。

解释的过程常常是发展知识的过程。理论所打算解释的先前表述的经验定律并不是严格的、毫无例外可以成立的，它们只是近似的、在一定范围内适用的。经验定律尚没有达到对事物本质的理解，还有待于进一步深化。牛顿天体力学理论表明开普勒定律只是近似地成立，并且解释了为什么是这样的，因为其他行星对某一行星所施加的引力，使它偏离严格的椭圆轨道。天体力学根据干扰物体的质量和空间分布，可以对所产生的摄动现象作出定量的说明。同样，牛顿力学将伽利略的自由落体定律解释为只是在万有引力作用下运动基本定律的一种特殊表现，并且表明这个定律只是近似地成立。原因在于落体运动公式中，加速度为常数（9.8米／秒^2），但在万有引力平方反比定律中，作用于自由落体的力随着它与地心的距离的缩短而增加，因此，按照牛顿的运动第二定律，落体的加速度在下落过程中将不断增加，而不是保持不变。

科学解释有些什么类型呢？

上面已经说到，科学解释，意味着揭示事物的本质。组成本质的关系很多，最重要的有下述三种。第一，因果关系。在必然现象中，就是严格决定论的规律；而在随机现象中，则是统计的或概率的规律。第二，结构—功能关系。在这个关系中，系统的结构制约着它的属性和功能，而功能又是系统存在与系统行为合理的必要条件。第三，起源关系。它表明事物发生、发展和转化的过程。根据本质关系的这些客观特点，可以建立各种科学解释的类型。

（1）因果解释。这种解释试图找出制约某种现象发生、某种经验规律存在的原因。

（2）概率解释。它试图解释现象遵循着怎样的统计规律。在这里，应当强调，概率解释并不是经验性质的，尽管它来源于经验。解释的概率特征取决于客观存在的概率本质，并不是认识主体主观造成的。由于不确定性（偶然性）是事物本身的性质，因此，关于不确定事物具有不确定性这样的知识，完全是可以确定的。例如，在量子力学中，波动方程在一定的外部条件（边界条件）下，对于涉及子客体（如电子）行为的概率给出确切的描述，这是一种概率解释，但绝不是真理性没有把握的解释。

（3）结构解释。这是系统分析最重要的方面之一。结构解释在于阐明系统的结构，揭示系统各成分之间的联系，用结构来解释系统的某些属性、行为或结果。例如，在物理化学中，常常通过揭示结晶、高分子、分子、原子等等的结构，来说明物质的许多物理、化学属性（如硬度、弹性、化学活性、原子价等等）。

不应当把结构解释与结构主义混为一谈，因为结构主义把结构解释绝对化，使结构脱离物质要素，并把它说成是某种原始的、不依赖于物质过程的本质。结构解释则以承认结构对物质要素的从属、依赖关系为前提，着眼于通过结构来揭示它们之间的本质联系。

（4）功能解释。这也是系统分析的重要方面。功能解释把系统的某个因素（成分、器官）看作整个系统正常功能的必要条件，通过阐明由这个因素所实现的功能，帮助人们增加对系统总体的认识。例如，在商品生产中，对市场调节的分析，有助于揭示实现商品生产的必要条件。在生物学中，对氧气交换的分析，有助于揭示生命存在的必要条件。

在运用功能解释时，要注意：第一，功能解释只是局部的、不完备的，通常要与其他类型的解释结合起来，才能在总体上得出令人满意的结果；第二，功能解释不同于目的论解释，后者以某种外在目的来制约被解释的系统，前者是对客体本身进行系统分析的形式之一。

（5）起源解释。这种解释在于揭示出各种作用的总和如何使得一个系统转变为时间上较晚的另一个系统，并且考察这个发展的各个基本阶段。把起源解释作为科学解释的一种独立类型，其根据是发展原则和逻辑与历史一致的原则。例如恒星演化学说是通过星际弥漫物质——星云——主序星——红巨星——白矮星——黑矮星等系统之间的嬗替，阐明天体起源的规律性。这种解释类型，只有当对历史形态和具体历史条件的研究成为解释的必要成分时，才有意义。

理论解释提供了认识的过去和现在，揭示已知事实的本质及从理论上解释和领悟它们的可能性。科学解释标志着人类的认识能力大大深化。但是，解释并不是理论的唯一功能，如果科学认识只停留在对过去和现在的解释上面，只能说明已知的事实，那么，就很难理解为什么人类把科学当作自己行动的向导了。至少与解释功能一样重要，科学理论还具备另一个重要的功能：预见功能。

科学预见提供了认识事物发展进程、预见最近和未来发展前景的可能性，是人类改造世界的思想基础。预见和解释一样，它们都是依据同样的理论，也就是依据同样一些规律性和本质联系，并且按照同样的逻辑机制，从理论前提和先行条件中演绎出来的。演绎结果作为理论蕴涵，与理论体系是完全一致的。预见和解释的区别在于，作为解释，它是从已知的事实概括、抽象出理论，再从这个理论逻辑地推导出内容上与这些事实耦合的判断；而作为预言，则是从该理论逻辑地推导出未知事实的结论，这些事实或者已经存在但不为人们所知，或者暂未存在，但应当和能够在将来产生。

一个好的理论，必然会通过预见当理论提出时还不知道的现象来扩展我们的知识和理解。例如，托里拆利关于大气具有压强的“空气海”理论，导致帕斯卡作出随着水平面的高度增加气压计的水银柱将会缩短的预见。结果，这个预见为他的内兄波里孜孜不倦的实地测量所证实。爱因斯坦的广义相对论不仅解释了已知水星轨道的摄动现象，而且也预见了光线在引力场中的弯曲效应，这都是后来为天文观测证实了的预见。这些惊人的预见所获致的成功，极大地加强了人们对于相应理论的信心。它们提供的洞察力大大超过经验定律，而经验定律由于它自身的局限，不可能像理论那样达到全面而精确得多的理解。

科学预见不同于经验推测。以日常经验和个别经验为基础的经验推测，常常是不可靠的。其不可靠性根源于对现象本质的无知。例如，人们在多少年的经验中积累了一系列有关天气特征的知识，当然可以根据这些知识推测天气的变化，但结果它们中有许多是错误的。根据现代气象科学进行的天气预报，情况就完全不同了。由于气象卫星的发射，遥感和遥测技术的高度发展，以及电子计算机的应用，现在已经能非常准确地预报天气。科学预见的可靠性和正确性，在可能范围内是因为理论揭示了对象本质的结果。科学预见要求准确地表达被预见现象发展的具体条件，要求善于运用逻辑的规律和规则，并善于运用数学运算，要求对导出结果的现实可能性作出评估。

科学的预见功能，是科学理论创造的能动作用最鲜明、最显著的表现之一，也是科学理论相对独立性最有特色的表现之一。在科学预见中显示出理论思维能够明显地超越认识的经验层次。

科学的预见功能，对于人们的实践活动，对于在物质生产和社会发展领域中有效地控制复杂的系统，并对系统的进程进行监督，有着巨大的意义。

科学预见的类型类似于科学解释的各种类型，采用哪种类型取决于所采用的原始理论前提的本质和特点。当采用所谓严格决定论的规律时，预见是“单值的”，足够准确的。对日食和月食、对人造卫星的运动等的预见就是如此。在采用统计规律的情况下，预见将是概率性的。这时，精确而可靠的预见，不是事件本身（例如电子的行为），而是在给定时空时隔中事件出现的概率。当理论着眼于客体的结构特点时，人们可望预见的是客体的属性，例如，对于合成具有预定属性的化学物质来说，就有赖于结构化学理论。

科学理论的解释功能和预见功能的实现，使它成为变革现实世界的锐利武器。人类因此有可能自觉地控制自然界和社会的发展进程。当然，在理论的实际运用过程中，解释和预见都不是绝对的、一劳永逸的。相反，解释错误、预见失败的情况屡见不鲜。这将暴露出新的事实，产生新的问题，并将导致科学认识在经验方法和理论方法之间又一轮相互作用。

三、科学知识的演绎模型

运用构造性语言作为科学知识的模型，这是科学史上最重要的成果，也是方法论中最重要的课题——至少就知识的形式方面而言，这种说法是不过分的。

演绎理论是构造性语言的一种特殊形式。从句法学的角度来看，演绎语言是不考虑符号之外意义的某种符号组合，称之为演绎体系。已经得到解释的演绎体系就是演绎理论。

一个演绎体系通常由三个部分组成：第一，基础词汇（即基本符号手段的总和）；第二，给定语言所使用的逻辑手段；第三，通过逻辑手段而从基础词汇得出的体系。长期以来，演绎体系（首先是公理化理论）被认为是一种构筑科学知识的最完美、最高级的形式。对经验知识来说，演绎体系转变为假说—演绎结构。科学知识的发展就在于从不完善的、具体的理论转化为假说—演绎理论。

系统研究假说—演绎方法的学者首推亚里士多德。亚里士多德主张，科学家应该从要解释的现象中归纳出解释性原理，然后再从包含这些原理的前提中，演绎出关于现象的陈述。他的归纳—演绎程序如图：

按照这个程序，科学研究应当从有关某些事件发生或某些性质同时出现的知识开始，从中归纳出解释性原理。但是，只有当关于这些事件或性质的陈述能从解释性原理中演绎出来时，科学解释才算完成了。因此，科学解释实际上是从关于某个事实的知识（1），通过解释性原理（2），过渡到关于这个事实的原因的知识（1′）。显然，归纳—演绎程序把偶然的知识转化为必然的知识。

按照这种程序得出的结果，是一个构造性知识体系。一门科学是通过演绎组织起来的一组陈述，必然的知识应当从解释性原理演绎出来，但解释性原理的由来，不一定在知识体系中反映出来。具体地说，亚里士多德的知识结构如下：在一般性的最高层次，是涉及所有证明的第一原理，即逻辑规则，它们可以应用于一切演绎论证。在一般性的次高层次，是特殊科学的第一原理和定义。例如，物理学的第一原理包括：

所有的运动或者是自然的或者是受迫的；

所有的自然运动都是趋向自然位置的运动（如固体由于其本性而向地球中心运动）；

受迫的运动是由于动因的不断作用而产生的（即超距作用是不可能的）；

真空是不可能的。

在一门具体科学中，像这样的第一原理，不可能再从更基本的原理中推演出来了，相反，这门科学中的一切真命题都要以它作为证明的出发点。亚里士多德的这些思想深刻地影响了后世知识体系的构成形式。

中世纪的英国经验论经院哲学家罗吉尔·培根，对假说—演绎模型的发展作出了重要贡献。他建议把研究的第三阶段加在亚里士多德的归纳—演绎程序上。在研究的第三阶段，归纳出的原理要接受进一步的经验检验。亚里士多德满足于演绎出关于作为研究出发点的同一现象的陈述，罗吉尔·培根则要求演绎出新的能与经验耦合的事实。经过他的修正，亚里士多德的归纳—演绎图式变为：

这就是说，从观察知识（1）归纳出的解释性原理（2），将演绎出新的与观察（3）耦合的知识。新知识实际上是某种理论预见。

假说—演绎模型在近代科学史上的完善过程，是与牛顿创立力学体系的工作一道进行的。这一工作的实质是用一个与经验联系的公理体系来组织科学知识，具体说，可分为下述几个方面。

首先，提出一个公理系统。公理系统是通过演绎（特别是数学关系）组织起来的公理、定义和定理体系。牛顿力学体系就是以三定理为公理的公理体系，其中用公理和定理的形式规定了诸如“匀速直线运动”、“运动变化”、“外力”、“作用”、“反作用”等等术语之间的恒常关系（数学公式）。这个公理体系本身是自洽的，全部定理都必须由公理逻辑地推导出来，而公理本身为初始的基本假说。

其次，规定一个把公理体系的命题与观测结果相关起来的程序。在《自然哲学的数学原理》一书中，牛顿始终区分了公理体系与它在经验中的应用。这种区分是牛顿对科学方法理论作出的最重要的贡献之一，因为它把科学知识演绎系统化的程度提高到崭新阶段。当然，抽象的体系在具体场合必须获得恰当的物理解释，所以，牛顿又要求公理体系与物理世界中的事件联系起来。他自己建立这种联系的方法，是选择“对应规则”，把绝对空间—时间间隔的陈述转换为受测空间—时间间隔的陈述。

第三，确证用经验解释的公理体系中的演绎结果。例如，天体系统和地球上的物体系统，都是与牛顿力学体系（公理体系）相联系的物理世界，也可以说它们是牛顿力学体系的经验解释。牛顿本人曾经做了引人注目的确证，确证天体系统和地球上的物体系统，作为力学体系的特例，它们之间具有广泛的一致关系。从中得到结果，如月球绕地球旋转的向心力等于月球和地球之间的万有引力，在精密观测的条件下获得了确证。力学体系正是与这些可观测的现象联系起来，才成为经典科学。

20世纪以来，假说—演绎结构作为最重要的演绎模型，成为方法论研究的焦点之一。对它的机制和实质的认识也在不断深化。

现在，最为流行的演绎模型可用图示如下：

P……H∝Oc→Hc

其意义是，某项研究从解决一个问题（P）问题，通过非逻辑的或者直觉的猜测——所谓智力突变（……），导出一个假说（H），由此推演出（∝）必然的可观察的检验陈述（Oc），然后，如果这些陈述被证明是正确的，就归纳出（→）被确证的结论（Hc）。

这里强调的是科学研究必须从解释或解决出现的难题开始，否则就无法前进一步。研究者是从有关问题的内容和已经掌握了的知识出发，提出试探性的解释，当这些解释作为命题被阐述时，它们便被叫做假说。假说用以指导我们整理事实。

研究始于问题，而不是始于观察和实验，这是演绎模型的关键。美国著名科学哲学家C.G.亨普尔更加明确地主张，鼓舞研究的不只是问题，而且是假说本身。他认为，收集全部有关的事实，这个“有关”的对象，如果仅指问题，意义仍是模糊的；经验事实只有参照一定给定的假说，才能从逻辑上判断其是“有关”还是“无关”。因此，演绎模型的关键，进一步说在于研究者以假说的形式对问题所作的试探性答案。试探性的假说对于指导科学研究是必需的，它决定在科学研究指出的问题上应该收集什么事实材料，它是演绎模式的出发点。

波普尔就此发表的意见更为极端。他不相信所谓“概括方法”，也就是说，他不相信科学开始于观察，然后经过某种归纳或概括过程而得出理论那种传统观点。他认为，理论是先于观察和实验，并且仅仅在这个意义上，观察和实验对于理论问题才是不可少的。在每次观察前，总是先有一个问题或者假说，不论你管它叫什么，总之，它是我们所关心的，是理论或者推理的东西。所以，观察乃是有选择的观察，要以某个选择原则作为先决条件。

波普尔的演绎模型甚至把一般演绎模型中最后的归纳确证过程去掉了，他的著名图式如下：

P_1——TT——EE——P_2

这里P_1表示问题，TT表示试验性理论，EE表示消除错误，P_2表示新的问题。与前述演绎图式相比，波普尔的图式实质上是删去了最后一步：

P……H∝Oc

按照这个图式，通过假说被检验或确认而得出每一个论据，被认为毫无归纳可言。整个程序由两种类型的尝试构成，一种尝试是猜测出假说H，另一种尝试是演绎出观察命题Oc来试图对假说加以否证。前者是直觉的突变，后者是演绎出来的论据。这种否证法预先假定不存在归纳推理，而只是演绎逻辑的反复运用。

很明显，这种演绎模型有两个特征。首先是反归纳主义的倾向，它强调科学发现不是来自对事实的归纳。诚如波普尔所主张的，每次观察都有期望或假说居先，尤其需要期望，因为它能给出一个有意义的观察范围。科学绝不是从零开始的。它清晰地表现为前科学的修正工作的一个直接继续。如果假说和科学理论是期望的继续，那么，通过观察归纳出假说的观点是虚构的神话。实际上，假说必定先于观察；我们有潜在的先天的知识，它处于潜在的期望中，在我们从事积极的探索时，通常由于我们反作用于它而使之活化。一切知识都是某些先天知识的变态，因而不存在重复性的归纳。

演绎模型的第二个特征是间断论的观点。它认为发现的过程并非单一的逻辑过程，而可分为两个不连续的思考阶段。第一步是非逻辑的或者直觉的，属于发现阶段；第二步是逻辑的或理论的重构，属于证明阶段。把发现和辩护分开，才可能贯彻演绎模式的基本论点。关于这个特征，下一章将会详述。

近年来，一些科学哲学家对科学理论的演绎模型通过科学史上的案例研究提出了许多新见解。例如，美国科学哲学家H.普特南就对上述传统的归纳主义的论证和波普尔的反归纳主义的论证全都表示了异议。他说：尽管他们的分析是很不相同的，“但他们都有着共同的教义：基本语句或预言是从理论中演绎出来的。两种图式都说：查看理论所蕴涵的预言，看它对不对”⑫。于是，普特南通过对牛顿万有引力理论的案例分析，对这种演绎环节提出了异议，说明在许多重要的场合里，科学理论全然不包含着预言，因为预言并不总是从理论中演绎出来的。

万有引力理论由牛顿三定律及下述定律组成：

任一物体a施一力Fab于另一物体b之上，力的方向指向a，其大小为

这里g是宇宙常数，Ma与Mb为a与b各自的质量，d是a与b之间的距离。

普特南指出，这个理论是普适的，但因力Fab并不能自身直接量度，所以没有一个预言可以单独从这个理论中演绎出来。为了从万有引力理论中获得预言，需要加上进一步的假定。例如，为了获得开普勒行星运动三定律（由德国天文学家开普勒发现的、描述太阳系行星运动轨道的三条定律）作为预言，人们必须引进下列几个简化了的假定：

（1）除了太阳和行星，没有其他物体存在。

（2）太阳和诸行星存在于高度的真空中。

（3）太阳和行星除了受相互引力作用外，不受任何别的力的作用。

由此看来，开普勒行星运动定律作为一个预言，并不是单独从万有引力理论演绎得到的，确切地说，它是从万有引力理论和上述三个辅助假定联合演绎得到的。值得注意的是，按照科学家对“理论”一词的实际用法，辅助假定（1）至（3）并不是万有引力理论的组成部分。理论被假定为真的，但（1）至（3）并不具有这种特征。事实上，它们都被认作是假的。

显然，像万有引力理论这样的理论，只有当它添加上不属于该理论的某些辅助假定时才能导出预言。辅助假定与理论之间的显著区别是：科学家极其细心地陈述理论，而他们引进辅助假定时则是高度冒风险的，这些辅助假定比理论更多地受到修正。科学史告诉我们，在200年的时间里，万有引力理论作为不成问题的真理被接受。同时，辅助假定一旦不能作出成功的预言，它就毫不犹豫地被修正。例如，当在万有引力理论基础上作出的关于天王星轨道的预言出现错误时，人们并不怀疑万有引力理论，而是否定了“所有已知的行星构成太阳系”这个辅助假定。实际上，18世纪英国天文学家亚当斯和法国天文学家勒维列曾据此预言，在太阳系一定存在着另一颗尚不为人所知的行星。幸运的是，这一预言导致了海王星的发现。

根据这个案例分析，普特南对理论的演绎模式提出了下述新的看法：

（1）理论并不包含着预言；只有将理论与一定的辅助假定相结合时才包含着预言；

（2）辅助假定作为边界条件或初始条件，通常是高度地冒风险的。

（3）由于人们非常不信任辅助假定，所以人们并不认为一个错误的预言就是对一种理论的最终证伪。⑬

这些结论既与归纳主义者所讲的证实（对理论演绎推论或蕴涵的证实）相左，又是对波普尔可证伪性教条的否定。如果一个预言被证明是错误的，它也不能必然地归咎于理论，因为可以嫁祸于辅助假定。日后发现辅助假定确实错了，理论又将恢复原状。可见证伪并不是决定性的。

鉴于上述分析，为了在实际处理科学问题时引进理论的演绎模型，可以考虑下列三种图式：

图式1：　理论

辅助假定

预言——真或假

图式2：　理论

？？？——引进辅助假定

欲加解释的事实

图式3：　理论

辅助假定

？？？——导出结论

图式1运用于这样的问题类型，在那里我们已经有了某些辅助假定，并据此从理论推出一种预言，问题是检查这个预言是真的还是假的。图式2运用于这样的场合，在这里我们已经有了需要加以解释的事实，但尚无合适的辅助假定，问题在于寻找出真的或接近于真的辅助假定，使之能与理论相结合来获得对此事实的解释。图式3则运用于下述情况，在那里我们有了一个理论和某些辅助假定，问题在于弄清楚我们可能从中导出什么结论，并且找出这个结论。用海王星发现得益于天王星轨道预言的偏差及其解释这个案例，能够恰当说明这三种图式。天王星轨道的预言是由图式1表示的，它反映了一种检验假说的意向，这是一种批判的意向。解释天王星轨道预言中的误差，这种情况是用图式2描述的，它反映的是一种解释事实的意向。这两种意向是冲突的，因为在图式2的场合，人们倾向于认为理论是成问题的。但这两种意向又是相互独立的，重要的是在解释态度与批判态度之间保持必要的张力。至于图式3，它反映的是一种渴望作出新发现的意向。当然，要找到一种可检验理论的新结论常常是极其困难的。因其困难，所以激动人心，如海王星的发现。

四、归纳模型的意义

19世纪，科学知识的归纳模型处于黄金时代。英国科学哲学家W.惠威尔在《归纳科学哲学》一书中写道：“大家认为并假定，所有科学的学说是通过从特定的观察事实中收集一般真理的共同过程而获得的，这个过程称之为归纳。进而假定，在这些以及其他知识领域内，只要这种过程恰当地合理地进行，其结果将是获得真正有重大价值的真理。”⑭显然，他认为用归纳模型来说明科学知识的增长和真理的获得，是不言而喻的。

20世纪50年代，著名德国科学哲学家赖欣巴哈在他的名著《科学哲学的兴起》中，别开生面地把假说—演绎方法解释为归纳模型。他认为，归纳推论是科学方法所不可或缺的，它旨在发现某种新东西，某种超出以前观察的总结之外的东西，它是预言性知识的工具。然而，归纳推论缺乏必然性，它的结论可能为假，演绎逻辑的那种可靠性是预言性知识所不可达致的。培根的简单归纳法有这个缺点，假说—演绎方法也不能提供逻辑必然性。

赖欣巴哈写道：“假说—演绎方法，或解释归纳法，曾受到哲学家和科学家们很多的讨论，但它的逻辑性质常常被误解。由于从理论到观察事实的推论常常为数学方法所实现，有些哲学家就以为，理论的建立可以通过演绎逻辑得到解释。这一见解是不能成立的，因为理论之被接受，并非以从理论到事实的推论为基础，而是相反，是以从事实到理论的推论为基础的；这个推论不是演绎的，而是归纳的。所给予的是观察材料，观察材料构成确立的知识，理论则是通过确立的知识被证为有效的。”⑮

赖欣巴哈的观点与前述波普尔的观点形成对照，一个把假说—演绎方法看作归纳模型，另一个把它看作演绎模型。一个想说：事实使他的理论有可能成立，并促使他的理论预言以后的观察事实；另一个想说：理论不是由事实归纳证实的，而是由它演绎出的观察命题否证的。同一个方法，由于出发点和看问题的角度不同，变成了互斥的知识模型。

20世纪50年代末以来，对波普尔的倾向比较占上风，许多科学哲学家批评逻辑实证主义推崇归纳模型的片面性，对科学知识的模型研究有了长足进步，其观点已如上节所述。但是，完全排斥归纳模型也是不行的，80年代以来，归纳模型又有复兴的苗头。在这方面，一些案例研究以及由此得出的分析结论是颇有说服力的。

意大利科学哲学家M.佩拉在《归纳法与科学发现》一文中，抨击了承认假说具有“先验功能”的观点，重新强调科学的归纳模式。他认为：“假说是一个解释性方案，为了对一定事实给出一个描述，对特殊问题给出一个特殊答案，它被审慎地提出来。因此，假说在经验方面起作用，它是同事实有关的、后天的、经验的，当这些事实被查明之后就开始产生效果。”⑯佩拉提出的归纳模型的图式是：

O……Hp……Oc……Hc

按照这个模型，一个完整的科学研究从最新的观察（或事实）开始，根据观察归纳出可取的假说，然后在获取进一步的观察结果以后，再继续归纳出确认度更高的假说。这个模型有两个特点；第一，归纳主义，其中作为一系列观察归纳出的最后结论，来自另外的有关的归纳论据。第二，连续性，它排除在其中区分非逻辑阶段和逻辑阶段的可能性，承认假说是由归纳得出的。

最棘手的问题是如何从初始观察或事实中归纳出假说。首先需说明，归纳不仅仅是简单枚举，甚至大部分不是简单枚举。任何或然性的推论都能称之为归纳，只要这种推理的前提起源于观察，起源于那些被描述的事实，它就是根据事实的归纳。

在演绎模型中，假说只是猜测，它导出某些观察结论O_1，O_2，…，On，从而可以加以检验。如果检验的结果是否定的，假说被否证；反之，检验的结果若是肯定的，假说就被证实。逻辑图式为：

H，O_1，O_2，……，On

O_1，O_2，……，On

H是很可能的

这个图式的最大问题是没有讲H的最初可能性，这就使结论在逻辑上不正确。道理很简单，如果假说在一开始就不具有一定程度的可能性，无论观察结果的数量和质量如何，都不能认为它是可取的。

归纳模型一开始就用归纳得出H的可能性。这可以运用类比或其他广义归纳得到，使假说H具有“似乎可能性”，因此，其图式为：

H是可能的

H，O_1，O_2，……，On

O_1，O_2，……，On

H是更可能的

该图式告诉我们，没有最初的假说H的似乎可能性，一个假说的检验结果不会有任何力量，也不会提供任何确证。

那么，应当把假说是似乎可能的归入哪个阶段，发现阶段还是证明阶段？佩拉认为，似乎可能的考虑不是假说发明之后加上去的，而是设想和发展假说的一个充分理由。所以，绝不能把假说看作非逻辑的或直觉的猜测，它是归纳推理的一个可能结论。因此，发现阶段和证明阶段是连续的，都包括在归纳模型之内。从假说脱颖而出的最初的论据开始，到相继的一系列的论据，假说从中得到了增强。

当然，由归纳产生假说的论点，并不意味着存在着一个像发现机器那样的可以代替个人天才的一种归纳逻辑作用。这里肯定的只是，存在一种归纳模型。该模型的第一个行动——发明假说——就是一个推论，它可以采取归纳论证的一切形式。同样，接下去的一个行动——检验假说——也是一个完全同样形式的推论。

第三节　理性准则

在科学认识中，常常根据科学实践的规律和能动反映论的认识论原理，为提出假说和鉴别假说规定一些方法论原理，以便随时剔除那些不适当的假说，而集中精力分析、验证真正有价值、有前途的假说。这些方法论起着理性准则的作用，主要包括：理性信念、可检验性原则、对应原理和简单性原则，它们在科学认识中具有重要的实践价值。

作为理性准则的方法论原理体现了理性活动的本质特征，它们反映了科学认识的基本性质。

一、理性信念

理性信念直接来源于世界观，只有承认世界是个有规律的整体，科学认识在本质上是与客观规律同一的，才可能产生世界是合理性的这样的信念。这种信念，是规律性认识的前提，否则，就不可能有科学认识。

理性信念大致可以分为这么两部分：普遍的哲学原理与普遍的科学原理。就前者而言，它帮助我们剔除非理性的假说，把那些必然通向迷信和唯心论的伪科学关在科学的殿堂之外。

有必要特别指出，作为理性信念的普遍的哲学原理不是现成的教条，那种凭借权势在不同的科学假说或理论上乱贴标签的做法，与理性原则的运用毫无共同之处。恰恰相反，那只是理性的胡作非为。当年李森科等人借口现代遗传学说不符合辩证唯物主义，取消遗传学实验室、研究所，把遗传学家投入集中营，这完全是借辩证唯物主义之名，来玷污辩证唯物主义，把理性信念当作手中随心所欲的棍棒，是不可取的。普遍的哲学原理，其作用在于引导科学工作者科学地对待科学问题，走上按事物的客观本性概括事物规律的轨道，它绝不应当阻塞各种科学假说相互竞争、在竞争中发展的道路。

还须注意，任何历史的、具体的人都是复杂的，科学家也不例外。那些创造力旺盛的、走在时代前列的人，世界观常常是矛盾的，他们对世界总的看法并非呈现单一的色调。很难说某个科学家有标准的、完整的科学世界观。在复杂的社会条件下，一个人的世界观既包含合理的、进步的方面，也包含不合理的甚至落后的方面。正是世界观中合理的、进步的方面促进了科学认识的发展和实践活动的成功。认清这一点，有益于客观评价一个人的世界观在科学活动中的真实意义。用贴标签的办法简单地论断一个人的世界观，很容易使自己陷入可笑的境地。在分析大科学家时，这一点尤应注意。记得，在冷战期间，曾经因为爱因斯坦发表过“反苏”言论，由此便臆断他具有“反动的”世界观。那么，怎样解释他所取得的科学成就呢？除了不予承认，只好说这是世界观同方法论之间矛盾的结果。有人论述道：爱因斯坦由于从事科学活动，不得不采用科学方法，于是违背自己的世界观而作出了贡献。当然，在今天看来，这不仅是无力的辩解，而且是可笑的遁词了。人们不明白，一个人如何能在自己最重要的科学活动中违背自己的世界观！？若干年之后，事过境迁，爱因斯坦恢复了名誉，没有人再宣称他是“反动的”了。然而，事情并没有结束。又有人转了一百八十度，把爱因斯坦作为科学的完人供奉起来了，以至于对他世界观中个别不那么合理的因素也极力辩解。当然，爱因斯坦是20世纪的科学巨人，也许，在全部科学史上，只有牛顿可以和他相提并论。然而巨人并不等于完美无缺的人，他的世界观同样是充满着矛盾的。平心而论，爱因斯坦在科学活动中就理性准则而采用的哲学信念，有正确的一面，例如他对世界统一性的信念。他说：“物理上真实的东西一定是逻辑上简单的东西，也就是说，它在基础上具有统一性。”⑰这个信念，促使他在狭义相对论、广义相对论方面，作出了划时代的贡献。也有比较保守的方面，例如他对统计规律的排斥。他说：“在我看来，理论原则上的统计性，肯定不过是描述不完备的后果。”⑱爱因斯坦对“掷骰子的上帝”执拗地不信任，导致他后半生游离在量子力学发展的主流之外。

由此可见，理性信念首先是正确的世界观或世界观中正确的方面，它们作为获取新成果的方法在科学认识和实践中起着巨大作用，对于科学假说的提出和选择，具有准则的意义。

除了普遍的哲学原理和信念，科学中普遍的、基本的理论和规律，对于提出假说和鉴别假说，也起着准则的作用，这是理性信念的另一个重要部分。例如，现代科学放弃任何有关永动机的方案，除非能证明能量守恒与转化定律不是普遍成立的。在这里，热力学第一定律就是理性信念。

当然，这个条件也不应当被绝对化，否则就会使知识的发展就此止步。一旦发现所提出的假说同科学中业已确立的某个原理、规律相矛盾，首先去怀疑假说，对它加以严格审查是慎重而合理的。然而，如果假说在逻辑上非常完备，新的观测事实又在不断加强这个假说，那就应当检查与假说矛盾的原理、规律的可靠程度究竟如何，适用范围到底多大。科学史上，新假说指出旧理论局限性的例子是不胜枚举的。卢瑟福－玻尔提出的原子模型假说，与麦克斯韦和洛仑兹建立的古典电磁理论就带有根本性质的矛盾，结果并不是假说被抛弃，倒是由此导致了电动力学原理的重大进展。

理性信念，也是当代科学哲学探究的重要课题。在各种各样的科学发展模式中，“核心”部分实质上就是某种基本的“框架”——也许有些人不愿意称之为理性信念。无论如何，他们都花大力气来说明科学活动是受世界观支配的。在这里，我们举出库恩的“范式”，从某种意义来说，这正是他为科学假说或理论立下的理性准则。

美国著名科学史家、科学哲学家库恩认为，科学的发展并不单单是理论同经验一致的问题。其中包括重要的认识问题，还包括社会学问题和心理学问题。在科学的常规发展时期，存在着某种科学传统，“这就是一些历史学家以‘托勒密（或哥白尼）天文学’、‘亚里士多德（或牛顿）力学’、‘微粒（或波动）光学’等为例所描述的传统”⑲。由这些范例代表的科学传统，构成范式，成为研究工作的样板，为新的科学假说提供原则标准，指明可能的出路。库恩的范式包括理论，却不止于理论，还包含理论的实际应用以至于仪器设备。因此，和抽象的原则不同，范式通过具体事例为研究工作提供关于世界整体的模型亦即世界观。而且，范式不是永恒不变的，在科学的危机和革命发展时期，旧的科学传统被抛弃，新的科学传统取而代之。范式的变更，反映着整个世界图景的变换，相应地就会改变科学发展的形式和方向。科学革命时期所实现的范式变更，在“科学共同体”即接受该范式的科学家整体中，造成一种心理上的“格式塔”转换，形成新的“代表这一共同成员所共有的信念、价值、技术手段等的总体”⑳。

作为方法论准则，库恩赋予范式以强烈的“历史感”。他把特定的范式规定为当时的知识水平和社会文化环境的产物，而这个历史阶段反过来又受到该范式的支配。

范式的历史作用，首先表现于对这个历史时期的定向作用。范式一旦确立，专业工作者就具备了有待进一步发展的共同基础，立即提出一系列有待消除的疑点。于是，科学界精英荟萃，集中力量解决这些疑点。库恩认为，范式的历史作用正在于这种“收敛性”，使科学界“集中注意狭小范围内比较深奥的问题”㉑，从而取得最大限度的成就。

库恩对范式发表了许多新鲜的意见，范式实质上是被当作理性信念对待的。但是，对于范式的本质，库恩却没有坚持理性主义的观点，反而屈从于实用主义的见解。他认为，范式以及整个科学知识无非是一套消除疑点、摆脱困境、适应社会需要的工具。科学只能在这个不断更换工具的过程中日趋完善，然而没有什么标准能够说明一种工具比另一种工具更进步。这种相对主义观点是不符合科学史事实的。如果把这种观点坚持到底，科学的理性信念就会变成非理性的社会约定，人们也就没有理由据以提出或选择假说了。因为根据约定论，假说的真理性概念本身就是不存在的。

二、可检验性原则

科学假说在原则上应当是可检验的。如果一个假说不但无法在技术上接受观测实验或一般实践的检验，而且在原则上也不可能被检验，那就不能称之为科学假说。所谓原则上不可能被检验，是指它根本没有检验蕴涵——它本身不能被检验，由它演绎推导出的命题也不能被检验。概言之，它与任何经验现象都没有关联。既然找不到哪个经验能够与它符合或抵触，就只能认为它缺乏经验意义，是不可检验的。

例如，关于月球物质构成的假说，即使在人们登月之前，即使技术上尚无法实现，原则上仍然是可以检验的。人们可以用许多间接方法，把它转化成一组检验蕴涵。一旦登月飞行实现后，还能最终在技术上实现直接检验。关于速度为每秒40万公里的火箭行为的推测，原则上则是不可能被检验的，因为它与物理学基本原理根本矛盾，无法从中导出任何能为物理实验检验的检验蕴涵。再如天主教物理学家认为，物体相互的引力吸引，是与“爱”有着密切关系的某种“爱好或自然倾向”的表现。爱是那些物体所固有的，它使得它们的“自然运动成为可以理解的和可能的”㉒。这个假说在原则上也是不可检验的。因为，引力与爱有关的主张是如此不可捉摸，以至不可能作出任何确定的检验蕴涵，没有什么可以设想的观测实验资料能够确证或否证这个解释。进而言之，如果我们把这个假说换成完全相反的观点，主张引力的基础是某种“恨的自然倾向”，物体因为彼此仇恨而纠缠不休，那么，要在这两个截然相反的假说中作出经验判定，实际上也是不可能的。并非科学对它们无能为力，而是这样的假说根本就没有作出什么实质断言，因此，提出它们是真的还是假的这个问题毫无意义。它们不具备可检验性，不能称之为科学假说。

需要强调，假说的可检验性，同假说的演绎展开的可能性紧密地联系着。观测实验所检验的常常不是假说本身，而是它们的推论，即从该假说中逻辑地推导出来的描述个别现象或事件的判断。爱丁顿1919年在普林西比岛对日全食所作的观测，验证的并不是广义相对论的基本假设本身，而是它的一个推论。可检验性的实质在于，假说与其他的前提条件（逻辑规则、科学定理和定律）相结合，必须包含这样一种演绎推理的可能性，使其推理结果可以被检验。简言之，假说的可检验性，就是假说具有检验蕴涵。

这点很重要，一个科学假说，一般情况下只有当它与一些适当的辅助性假设结合在一起时，才能产生检验蕴涵。为此，可分析意大利物理学家托里拆利提出的大气压强受到大气层影响这个假说。托里拆利的假说，只有加上大气压遵循类似于水压所遵循的那些定律这个辅助假说，才能产生确定的检验蕴涵。当时，人们知道，利用抽水泵从井里抽水，高度不能超出水面34英尺。托里拆利为了解释这一限制，提出了“空气海假说”。他认为，地球被空气海包围，由于空气海重量向下对水面施加压力，当活塞提升时，对水面的这种压力迫使水沿泵筒上升。泵筒中水柱高度34英尺这个最大值，反映了大气对井下水面施加的总压力大小程度。

直接检验空气海假说显然是不可能的。托里拆利把大气压类比于水压，假设空气遵循液体那样的压强定律，由此推论：如果他的空气海假说正确，那么大气压力也能够支持相应的比较短的水银柱；实际上，既然水银的比重约为水的14倍，水银柱的高度应该是约英尺，即差不多2.5英尺。托里拆利用一个巧妙而简单的器械检查了这一检验蕴涵，这器械就是水银气压计。他在一根细玻璃管内装满水银，然后用拇指捺住口颠倒过来，把开口的一端没入盛着水银的容器中，再移开拇指，同时管中水银柱的高度下降到约30英寸（2.5英尺），与他的预言完全相同。

法国物理学家帕斯卡注意到托里拆利的空气海假说还有其他的检验蕴涵。他推论，如果气压计中的水银柱是靠容器水银上面的空气压力来取得平衡，类似于液体压强与深度成正比，水银柱的长度将随着地面高度增加而减少。这就是说，空气海中，越到上面压强越小。帕斯卡的这个实验蕴涵由他的内兄波里耶在高约4800英尺的多姆山进行了检查，结果证明，在山顶上水银柱比山脚下短3英寸。这使他们“以赞赏和惊奇的心情而狂喜”。空气海假说的成功检验使帕斯卡得以作出结论：“真空在自然界不是不可能的，自然界不是像许多人的想象那样以如此巨大的厌恶来避开真空。”㉓上述分析提示我们，在判定一个假说是否具有可检验性时，应该考虑到，在给定范围内，明确地或暗含地以哪些辅助性假说为先决条件，给定的假说与这些辅助性假说相结合时是否能产生检验蕴涵。

可检验性原则，对于提出假说和鉴别假说是重要的方法论原理，然而，不应当孤立地看待它，特别是不能把它绝对化。实证主义者企图把“可证实性”作为经验论的意义标准，断言凡是不可证实的语句，都是没有科学内容的，都是形而上学命题，是没有意义的。这种立场，实质在于把直接经验的证明，作为真理性的根本原则。实证论者曾经宣称这一原则是“20世纪伟大的奥卡姆剃刀”，认为借助它可以剔除那些失掉知识意义的东西。

这个原则是否有合理之处呢？与可检验性原则对照，无疑是有的。它提出了关于判断的真理性的检验同感性的直接可靠性有某种联系的思想。然而，在下述几个基本观点上它是错误的。

首先，可证实性原则的出发点是把真理性同受经验检验混为一谈，把真理的内容同检验的方法混为一谈。实践是检验真理的唯一标准，但实践是一个活动过程，不能归结为直接经验检验这样的个别环节。实践检验过程是借助逻辑推论的链条进行的，只是链条的某些环节（个别的判断）才通过具有直接可靠性品格的实践行为而受到经验检验。如果把构成实践检验知识真理性的这个环节绝对化，脱离其他方面，那么，就必然犯经验主义的错误，把检验知识真理性的全过程局限于主体感受中。我们知道，在实践过程中，人们并不是对自然界进行直观，以此证实理论假设，而是以实际行动，从物质上使自己的思想得到实现。于是，人们通过实践，在知识的基础上创造出一种可以感觉到的客观实在。合乎预期的结果的产生，才能最终证明知识的客观真理性。

其次，可证实性原则把检验归结为感性的体验，检验判断的真理性不意味着在经验中直接或间接地把判断同主体的体验进行对比。然而，科学的真理无疑带有普遍的和必然确定的性质，它们恰恰不能由主体的个别感觉和知觉所证明。如果说不能由经验检验的东西是没有意义的，那么，那些不是任何一种感性体验所能检验的科学原理和理论的普遍性，岂不要被说成是无意义的了？

简而言之，可证实性原则之所以错误，不是它强调可检验性，而是它把可检验性绝对化了。可检验性原则作为方法论原理，有一个不言而喻的前提，这就是理性信念，在某种意义上，也就是实证主义所排斥的“形而上学”。

三、对应原理

用对应原理来调整和发展原有的假说、建立新假说，这是一个很有效的方法论原则。

由于发现了前所未知的新事实，就必须补充或修正原有的假说，甚至建立全新的假说来取代原有的假说。新旧假说当然具有质的差别，但两者之间存在着一定的继承性。总的来说，人类精神财富都是可继承的。而科学理论，因为它主要是对自然规律的认识，本身并没有阶级性，所以继承性尤为突出。只强调科学发展量的积累固然是片面的，同样，只强调科学发展在质上的不可比性，也是不符合科学史事实的。对应原理的普遍意义体现了科学假说之间存在着又继承又发展的深刻联系。

我们知道，卢瑟福1911年根据γ粒子散射实验，提出了原子有核结构模型，为原子结构学说打下了一个很好的基础。但是，根据经典电磁学理论，卢瑟福的假说解释不了原子的稳定性和原子线状光谱的实验事实。1913年，丹麦物理学家玻尔把普朗克的“量子”概念引进卢瑟福的原子有核模型，把原有的假说大大改进了，从而建立了一个能够说明上述实验事实的量子化电子轨道理论。玻尔的假说显然根本不同于经典电磁学，后者对能量持连续的观点而排斥“量子”概念，但是，玻尔认为可以用对应原理说明它们之间的联系。根据玻尔的观点，量子域的理论与经典理论是很不相同的，但无论什么形式的量子域理论，它必定以渐近线的形式与已证明是适用的那个领域的经典电磁学相一致。

把对应原理作为可接受性的一个标准来应用，意味着任何一个新假说接替原理论（或假说）都应满足这样两个基本要求：

第一，新的假说比原有理论具有更丰富的检验蕴涵；

第二，新的假说在原理论得到充分确证的那个领域以渐近线的形式与之相一致。

形象地说，如果把新假说比作双曲线，则原有理论相当于作为双曲线渐近线的两条交叉直线。在交点附近领域，两者很不相同；随着曲线和渐近线的延伸，两者渐趋一致。

英国学者约瑟夫·阿盖西把对应原理作为方法论原则的意义表述为：“对任何新提出的理论，人们可以提出两个公认的、方法论上的要求：它应该产生它终于要代替的理论，而把后者作为一个结果或第一次逼近，同时也作为一个特例。第一个要求无非是等于要求新理论解释以前的理论所取得的成功。第二个要求相当于要求新理论是更一般的和可独立检验的。”㉔

在近代，特别是现代科学史中，一个相对成功的理论，即只在比较狭小的领域内确立的理论，被另一个更完善、适用范围更广泛的理论所吸收、所归并，这种现象是很多的。而且，这是科学史一再显现的基本特征。伽利略的落体运动定律被吸收到牛顿力学体系中去，开普勒的行星运动三定律被吸收到牛顿天体力学体系中去。在这里，所谓吸收，就是由比较特殊的假说或理论上升为比较普遍的假说或理论。另一方面，像经典热力学被归并到统计力学中，虽然出现在经典热力学中的某些概念如“温度”、“熵”等，并没有包容在统计力学的范围内，但从有关分子运动统计规律的前提中，可以成功地推演出经典热力学中关于温度、熵等的那些定律。这种归并现象不但表明统计力学适用于经典热力学无能为力的微观领域，而且表明，通过一定的连接规则，对于出现在经典热力学中的概念和有关定律，存在着某种对应关系，可以由统计力学的前提演绎出包容它们的概念和定律。

对应原理之所以能成为一个行之有效的方法论原则，原因就在于它体现了科学的继承性。新的科学假说并不能从一片荒漠中提出来，它对原有的假说只可能采取扬弃这种辩证否定的态度。即使是原则上错误的假说，也是人类认识发展过程中某一不可避免的阶段，它对尔后出现的正确的假说也起着一定的作用，它们之间依然有某种必然的联系。恩格斯在分析燃素说之于氧化说、热素说之于热之唯动说的关系时，就恰当地指出了其中的继承关系。燃素说是17世纪末至18世纪初由德国化学家施塔尔提出的。他认为一切可燃物中都含有一种特殊的物质——燃素，燃烧过程就是可燃物放出燃素的过程。但是，后来对燃烧现象进行精确的定量分析表明，金属燃烧后，重量不是减少，而是增加。这样，燃素说只好宣称燃素具有负重量。这当然是极其荒谬的。然而，燃素说经过近百年的实验工作，提供了大量材料和研究结果，借助于它们，拉瓦锡才能在英国化学家普利斯特利制出的氧中，发现幻想的燃素的真实对立物，创立科学的燃烧理论——氧化学说。氧化学说推翻了燃素说。“但是燃素说者的实验结果并不因此而完全被排除，相反地，这些实验结果仍然存在，只是它们的公式被倒过来了，从燃素说的语言翻译成了现今通用的化学的语言，因此它们还保持着自己的有效性。”㉕热素说的经历也是如此。把热看作特殊的神秘的物质当然是错误的，“然而被热素说所统治的物理学却发现了一系列非常重要的热学定律，在这里，特别是（让·巴·约·）傅立叶和萨迪·卡诺为正确的见解开拓了道路，而这种正确的见解本身不过是把它的前驱所发现的定律倒过来，翻译成自己的语言而已”㉖。

总之，当新的假说包容更大范围的现象，或更深刻地揭示事物的本质时，新假说与旧理论之间的关系应当通过对应原理来调整。根据对应原理，在出现更加普遍、深刻的理论的情况下，旧理论变为新理论的局部情况，或者成为新理论的准备阶段。俄国著名化学家布特列洛夫19世纪在谈到化学结构理论将来的命运时，非常精辟地理解了对应原理这一方法论原则的实质。他写道：“当我们将来更多地知道化学能的本质，知道原子运动本身的类别，当力学的规律在这里也得到运用的时候，那么关于化学结构的学说就会像从前的一些化学理论那样衰落了。但是，同这些理论中的大多数理论一样，它的衰落不是为了使它消失，而为的是在改变了的形态下进入到新的和更加广泛的观点的范围中。”㉗

四、简单性原则

科学是探求真理的事业。然而，在真和美之间，有着极其深刻的内在统一性。这种统一性反映在方法论原则上，就是科学在自己的历史上形成了一系列的美学准则，人们称之为臻美原则。它们在提出和选择科学假说的过程中，起着特殊的作用。

科学的美学准则中，最重要的一条是简单性原则，它的历史悠久，最为科学家所重视，而且一直是认识论和方法论的对象。其他一些美学准则，如和谐性、对称性、统一性等，大多数也可以归结为简单性，或者说是简单性原则的引申。

古代人们就认为，简单性是一条自然原理，欧几里得在他的《镜面光学》中，根据光线在同一介质中直线传播的公设，证明了光线的镜面反射时，入射角和折射角是相等的。后来，赫罗进一步证明，光线在镜面反射时所经过的路径，是所有可能的路径中最短的一条。由于人们认为光线在均匀介质中匀速行进，因而反射的路径也是费时最少的路径。赫罗把这个结论叫做最短路径和最少时间原理，并把它运用到球面镜的反射问题上去了。

对光的反射现象的研究，引发了哲学、神学和美学方面的遐思。自那以后，一种根深蒂固的信念影响了许多哲学家和科学家，这就是：大自然必定以最短捷的可能途径行动，公元6世纪，奥林匹奥多留斯在他的《反射光学》中说，“自然不做任何多余的事或者任何不必要的工作”。中世纪哲学家罗吉尔·培根的老师格罗塞特斯特相信，自然总是以数学上最短和可能最好的方式行动。㉘

简单性原则最著名的表述者，是14世纪唯名论学家奥卡姆的威廉，他被认为是托马斯·阿奎那以后最重要的中世纪哲学家。奥卡姆以不见于他本人著作中的一句格言而享有盛名，这句格言获得了“奥卡姆的剃刀”这一称号。这句格言说：“如无必要，勿增实体。”在他作品中有句类似的话：“能以较少者完成的事物若以较多者去做却是徒劳。”这也就是说，在某一门科学里，如能不以这种或那种假设的实体来解释某一事物，人们就没有理由去假设它。英国现代著名哲学家罗素在评论“奥卡姆的剃刀”时说：“我自己觉得这在逻辑分析中是一项最有成效的原则。”㉙

科学史研究者普遍认为，近代科学的开端，哥白尼的日心假说，之所以能取代托勒密的地心假说，其中一个重要原因就是日心说比地心说简单得多，漂亮得多。地心说为了从地球静止的观点来解释天层的表观运动，在每一个天体上都加上三个圆或圆的体系，哥白尼认为这类圆使宇宙体系不必要地复杂化了。他假定地球在其本身的轴上每天自转一周，并每年环绕太阳一周，从而把那些圆都废除了。哥白尼就是这样把托勒密体系用以解释天层表观运动的烦琐的圆从80个左右减为48个。这个体系是他在《天体运行》中提出来的。他的门徒莱蒂克斯在谈到这里提出的地球绕日运动时说：“既然我们看出地球的这一运动能够解释差不多无数的现象，难道我们不应当承认大自然的创造者上帝具有普通造钟者的技巧吗？因为这些造钟人都很谨慎地避免在钟的机件里加进一个多余的轮子，或者只要稍微改变一下另一个轮子的位置，其机能就可以发挥得更好。”㉚哥白尼所做的，恰恰是为用圆周和均速运动解释天体表观运动的问题，提供了最简单的答案。

作为方法论原则，简单性原则的权威表述者当推牛顿。在《自然哲学的数学原理》中，牛顿写道，除了真的和足以说明现象的那些原因之外，不应当在自然界中采纳别的原因。在《光学》一书末尾，牛顿进一步写道：“如果你能从现象中发现两三个普遍性的运动原理，然后再告诉我们一切有形体的物体的性质与作用都是由这些明显的原理产生的，那在哲学上就是一个大进步，虽然这些原理的原因还没有发现出来。”㉛牛顿的这些思想，被认为是简单性原则的基本点：以尽可能少的、包含检验蕴涵的假说来解释一定领域内所有的已知事实。

上述思想为许多卓越的科学家所遵循。爱因斯坦认为科学的伟大目标，就是寻求一个能把观察到的事实联系在一起的思想体系，它将具有最大的简单性。他说：“从有点像马赫的那种怀疑的经验论出发，经过引力问题，我转变成为一个信仰唯理论的人，也就是说，成为一个到数学的简单性中去寻求真理的唯一可靠源泉的人。”㉜可以毫不夸张地认为，爱因斯坦一生的科学活动非常成功地实践了简单性原则，卓有成效地得到了几个普遍的基本定律，并由此用单纯的演绎法建立起新的世界体系。

德国物理学家海森堡也认为简单性原则可以作为科学假说可接受性的标准。量子力学尽管无法说出原子介于两个状态的中间状态究竟是怎样的，但自然界所显示的数学体系的简单性足以把我们强烈地吸引。他说：“如果自然界把我们引向极其简单而美丽的数学形式——我所说的形式是指假设——公理等等贯彻一致的体系——引向前人所未见过的形式，我们就不得不认为这些形式是‘真’的，它们能显示出自然界的真正特征。”㉝海森堡在谈到简单性时，还注意了它与“思维经济”的区别。他强调，这些简单的形式是自然界显示给我们的，它必定会有进一步的后果。它应当有可能导致一系列实验，而这些实验的结果是能够事先由理论加以预测的。一个人不可能什么事都靠实验去试一试，因此他可以指望借助简单性原则来达到实在。

注释

①《巴甫洛夫选集》，31～32页，北京，科学出版社，1955。译文有少许更改。

②［德］维特根斯坦：《逻辑哲学论》，28页，北京，商务印书馆，1985。

③参见［苏］什托夫：《科学认识的方法论问题》，129～132页，北京，知识出版社，1981。

④恩格斯：《自然辩证法》，206页，北京，人民出版社，1971。

⑤参见［英］查尔默斯：《科学究竟是什么？》，10～46页，北京，商务印书馆，1982。

⑥［英］查尔默斯：《科学究竟是什么？》，24页。

⑦［英］K.波普尔：《科学发现的逻辑》，英文版，40页，1959。

⑧转引自［苏］什托夫：《科学认识的方法论问题》，145页。

⑨转引自［苏］什托尔：《科学认识的方法论问题》，161页。

⑩恩格斯：《自然辩证法》，218页。

⑪牛顿：《自然哲学的数学原理》，第2卷，英文版，547页，1967。

⑫［美］H.普特南：《科学的解释》，载《自然科学哲学问题丛刊》，75页，1981（4）。

⑬［美］H.普特南：《科学的解释》，载《自然科学哲学问题丛刊》，76页，1981（4）。

⑭［英］W.惠威尔：《归纳科学哲学：序言》，载《自然科学哲学问题丛刊》，47页，1984（3）。

⑮［德］赖欣巴哈：《科学哲学的兴起》，78页，北京，商务印书馆，1983。

⑯［意］M.佩拉：《归纳法与科学发现》，载《科学与哲学》，72页，1983（4）。

⑰《爱因斯坦文集》，第1卷，380页，北京，商务印书馆，1977。

⑱《爱因斯坦文集》，第1卷，517页。

⑲［美］库恩：《科学革命的结构》，8页，上海，上海科技出版社，1980。

⑳［美］库恩：《科学革命的结构》，英文增订第2版，175页，1970。

㉑同上书，20页。

㉒［意］奥地布伦：《引力与爱的统一原则》，见《托马斯主义者》，第21卷，183～194页，北京，商务印书馆，1958。

㉓转引自［英］卡约里：《物理学史》，73页，呼和浩特，内蒙古人民出版社，1981。

㉔［英］约瑟夫·阿盖西：《在微观与宏观之间》，载《英国科学哲学杂志》，26页，1963（14）。

㉕㉖恩格斯：《自然辩证法》，33页。

㉗转引自［苏］什托夫：《科学认识的方法论问题》，191页。

㉘参见［美］克莱因：《古今数学思想》，第2册，330页，上海，上海科技出版社，1979。

㉙［英］罗素：《西方哲学史》，上卷，573页，北京，商务印书馆，1981。

㉚［英］梅森：《自然科学史》，120页，上海，上海译文出版社，1980。

㉛转引自［英］丹皮尔：《科学史》，247页，北京，商务印书馆，1979。

㉜《爱因斯坦文集》，第1卷，380页。

㉝转引上书，216页。

第二章
科学实验与时空构架

第一节　实验方法的意义和作用

科学认识是通过经验和理论的相互作用而发展的，从认识的形式和手段来看，可以把科学认识相对地划分为两个层次：经验认识层次和理论认识层次。这两个层次之间存在着多渠道的反馈机制，但也具有足以相互区别的鲜明特点。

所谓经验认识层次，是科学思维活动的这样一个阶段，在这个阶段进行着各种事实的积累过程，以及对这些事实进行的分析、综合和概括，从而获得适用于实际目的的经验规律。

所谓理论认识层次，是科学思维活动的另一个阶段，在这个阶段，主要目的是实现知识的系统化，形成具体领域的理论体系。

实验方法是在经验认识层次上主要采用的方法，人们常简称为经验方法。实验方法的本质在于通过观察获得经验知识，为一切科学认识提供基础。根据如何观察，可将实验方法分成观察与实验两大类。

一、实验方法的认识论意义

无论是观察还是实验，作为经验方法，都是把感性认识和理性思维的特点在自身中有机地结合起来，主要是具有直接现实性的品格。正因如此，实验方法才成为证明和发展科学知识的有效手段。也就是说，实验方法既是业已获得的知识真理性的标准，同时又是产生理论原理的基础。正如苏联著名物理学家瓦维诺夫在其所著《相对论的实验证明》（1928年俄文版）一书中所说的：“在大多数场合下，设置实验是为了判明某些理论构成的正确与错误。实验结果能够彻底驳倒那些貌似正确的推测。反之，实验证实的某种理论，严格说来不应当被看作是不容反驳的，因为同一结果可以从不同的理论中得出来，就这个意义上说，未必可能存在万无一失的严密实验。实验所提供的答案，有时可能出人意料，但那时，实验就成为新理论的直接来源（例如放射性学说的出现）。实验最有价值的方法论意义就在于此。但是，这种成果非常罕见，因此，实验者总是在进行实验之前先提出实验的合理性问题。”

按照实践论的原则，科学认识的根本条件，首先必须是变革现实获取事实材料，然后才是对事实材料进行科学概括，最后再把带有经验性质的概括上升为理论。科学史是充分支持上述原则的。例如，近代天文学发展的过程，众所周知，经历了这样三个阶段：最初是所谓第谷阶段，接着是开普勒阶段，最后是牛顿阶段。丹麦天文学家第谷和第谷之前的天文学家，主要是通过天文观测获取第一手事实材料。第谷本人曾20多年如一日，进行了大量的天文观测工作。他的观测结果比前人准确近五十倍，几乎达到肉眼观测精度的极限，但这时，事实材料没有被系统化地组织起来。第谷临死前，把全部观测资料交给了青年助手、德国天文学家开普勒。根据这些事实材料，开普勒卓越地进行了科学概括，对行星的运动规律提出了以他的名字命名的三定律。开普勒定律准确地反映了行星运动的真实面貌，但没有回答行星运动的更深刻的原因。牛顿在开普勒行星运动三定律的基础上，运用数学分析这一有力工具，根据它们所揭示的运动速度变化与轨道及与作用力之间的关系，推导出万有引力定律，并以运动定律和万有引力定律为支柱，建立了天体力学。包括行星运动在内的许多天体现象，至此都得到了科学的说明。

从第谷的天文观测，到开普勒的行星运动三定律，再到牛顿的万有引力定律这个发展过程，明显地标志着科学认识发展的三个阶段。日本著名物理学家武谷三男曾经以上述发展历史为线索，对于科学认识的逻辑顺序作了一个哲学概括，称之为科学认识的“三阶段论”。武谷三男借用黑格尔的术语，根据逻辑顺序与历史顺序一致的原则，勾画了科学认识发展的一个粗线条，指出：从现象论阶段，到实体论阶段，再到本质论阶段，这就是科学认识发展的逻辑，也就是人类认识自然的逻辑顺序。科学认识活动按这个顺序展开，表明科学认识是一个逐渐深化的过程，同时指明了科学认识的基础是实验，起点是对实验结果的描述。①

武谷三男的“三阶段论”，对于科学认识发展的逻辑顺序，是一个很好的扼要说明，基本思想是合理的。然而，这个说明本身，对认识深化的动力问题讲得不够清楚，很容易造成下列印象：实验只是在科学认识之初起作用，在那以后，就是对实验事实的描述、整理和达到本质。有关实验在科学认识活动中与理论思维之间这种单线条的联系观点，有点简单化了。应当补充说明，在认识的每一次提升中，都有认识的反馈过程，它反过来提示新的实验，而新的实验事实，又促进了认识的提升。这个问题，在后面还将详细论及。简言之，如果在武谷三男“三阶段论”的基础上，再强调科学实验在科学认识活动的全过程自始至终起作用，那就比较完全了。

实验是科学认识活动的基础，这在科学认识中不但是个理论问题，而且是个实践问题。

过去三百年间，科学，特别是物理学和生物学的伟大成就，是实验和理论密切结合的丰硕成果。这种成功，也为科学研究工作立下了一条极其严格的标准，就是：理论应当解释已知的实验结果，还应当预言今后可能得出的实验事实。在解释和预言中，一般都是拿理论导出的数字与实验中测定的数据相比较。如果解释或预言失败，理论就需要修正或被别的更能满足要求的理论取而代之。哪怕是有一个数字与实验不一致，尽管相差可能只是在小数点后第十几位，理论也需要改进。当然，对实验的要求也越来越精密，以启发和考验更深一层的理论。

理论不断改进要靠人们的想象力和创造力，但它基本的原动力是来自实验及其结果。原因很简单，要取得进展，我们总得扬弃—些旧的观念，产生一些新的思想。一般人往往很难跳出传统观念的牢笼，也不可能凭空获得卓有成效的思想。实验所显示的发展道路是很新鲜的，在旧的思想方法和传统中是不可思议的，这样，它们就常常能提示更深刻更奥妙的观点，促进科学认识的发展。

实验是近现代科学最伟大的传统，离开实验传统，科学之树就丧失了成长壮大的肥沃土壤。当然，我们也强调理论思维，反对狭隘的经验主义。但重视理论思维有个必要前提，就是首先重视科学的观察和实验。作为科学家个人可以在研究工作中偏重理论或实验，一个什么都在行的全才是很罕见的。但无论从事哪方面的科学工作，如果不树立把自己的全部科学研究建立在实验结果基础上的思想，那是不可能有所发现的。

在我国科学发展的历史中，近代缺乏相应西方的实验科学传统，科学发展从总体上而言是非常缓慢的。封建社会末期，学术气氛日益趋向烦琐考证，流风犹在，至今仍有必要花较大力气强调实验在科学发展中的地位和作用。

清朝著名的乾嘉学派提倡整理国故，在学术上是有成就的。但他们造成的学术空气，从整体上来讲却不利于科学的发展。由于封建专制制度的禁苛，由于时代的局限，他们只能面向过去、面向典籍、面向祖宗之成法，而不能面向现在、面向生活、面向现实的知识。他们对当时已发展起来的西方实验科学传统很不以为然，这种态度反过来又延缓了近代科学思想在我国的移植和成长。这里举一个典型的例子。清代名家阮元，《畴人传》的作者，是一个比较注意科学技术的学者。但他对西方科学的态度总起来说就这么八个大字：老大自居，斥其屡变。阮元说：“西人亦未始不暗袭我中土之成就成法，而改易其名色。”在他看来，西方科学成就不是中国古已有之就是从中国抄袭过去的。他又说：“第谷至今才百余年，而其法屡变”，至于哥白尼体系，则“上下易位，动静倒置，则离经叛道，不可为训，固未有若是甚焉者。”②这就是说，屡变是不好的，离经叛道者，更是不足为训。阮元宣扬这么一种认识论和方法论思想：“天道渊微，非人力所能窥测，故但言其所当然而不复强求其所以然，此古人立言之慎也。”③他认为，学问不能讲得太具体，泛泛而论就行了，如果像西方科学家那样着眼于“窥测”（即观测）结果，必定不能传之久远，很快就会被新的知识淘汰。

在相当一部分人那里，阮元的观点是有影响的，也算是一种国粹吧。他说的并非毫无道理：如果科学认识只停留在概念游戏中兜兜圈子，危险自然较少，因为你实际上什么都没有说，当然不可能说错。“窥测”有两大缺陷：一是容易出错，二是老和经典对立。“窥测”者，必定“屡变”。“屡变”下去，学者的方步也就迈不成了。阮元无法懂得，在概念中兜圈子的文字游戏有个致命弱点：它不能增加人类的科学知识，因而根本算不上真正的认识。于是乎，如果要使科学有所发展，实在不“窥测”不可，不变不行！

美籍著名物理学家丁肇中由于重视实验研究，发现了J粒子。在接受诺贝尔奖（1976）的演说中，丁肇中说道：我是在旧中国长大的，因此想借这个机会向发展中国家的青年们强调实验工作的重要性。中国有句古话：“劳心者治人，劳力者治于人。”这种落后的思想对发展中国家的青年们有很大害处。由于这种思想，很多在发展中国家的学生们都倾向于理论的研究，而避免实验工作。事实上，自然科学理论不能离开实验的基础，特别是物理学，它是从实验产生的。我希望由于我这次得奖，能够唤起发展中国家的学生们的兴趣，而注意实验工作的重要性。

这些话出自一个受过中西两种文化传统熏陶的人之口，而他又取得了卓越的科学成就，应当是很有分量的。

科学实验之所以重要，主要是因为这种基本的科学认识活动形式直接指向研究对象。对事物和现象作经验的研究，乃是获得有关外部世界一切知识的基础。认识世界归根结底要求我们用不同方式直接变革所感兴趣的对象。科学实验正是科学认识中特有的作用于研究对象的活动，在经验认识中是最重要的一种。实验方法能使人们积极干预事物和现象的进程，以便详细而精确地把握它们。

在资本主义社会以前，虽然也有零星的、局部的实验，但真正有系统的科学实验是在16世纪开始的。英国近代唯物主义的始祖弗兰西斯·培根首先把实验当作认识的一种方法，并使之理论化。随着资本主义生产方式的发展，实验从生产实践中分化出来，成为一项具有相对独立性的社会实践活动，从此，科学研究才有了最重要的手段，科学发展才奠定了直接的基础。

生产的发展和科学技术的进步，使科学实验的深度、广度以及手段、规模发生了深刻的变化。从培根设计定性实验到伽利略从事定量实验，说明科学家们已经把学者传统同工匠传统结合起来，在进行理论概括的同时，亲自动手实验。但实验的规模，17、18世纪还比较小。一直到19世纪初，当时最卓越的化学家柏齐里乌斯的实验室是他的厨房，在那里，化学和烹调一起进行。1817年，英国格拉斯哥大学建立第一个供教学用的化学实验室，1824年，李比希在德国吉森大学建立了另一个更出名的化学实验室，实验才成为科学家训练的必要组成部分。19世纪70年代，英国在剑桥大学建立了卡文迪什物理实验室，爱迪生在美国芝加哥主持建立了“发明工厂”（实验室），科学实验的规模有了突变。④20世纪以来，科学实验进一步社会化，由小集团到国家甚至国际的规模。例如美国为研究原子能所实行的曼哈顿计划，耗资42亿美元；西欧的核子研究中心实验室，集合了欧洲12个国家的人力和资金。今天的科学实验，已经成为千百万人参加的认识自然、改造自然的主要的社会实践活动形式之一。没有实验，就没有现代科学技术，更谈不上科学认识和科学发展。

二、观察和实验

根据研究者和被研究对象之间的相互关系，即根据如何观察，可将实验方法分成自然观察、实验观察（包括观测）和模型实验观察。

自然观察属于直接观察研究。研究者一般不必使用专门的科学仪器，直接从感觉中获得被研究对象的信息。观察的重要特点是在自然发生的条件下对自然现象进行研究。所谓自然发生的条件，就是说人们在观察时不干预自然现象，即使运用仪器，也可保证仪器不改变自然现象的基本形态和运动的原有进程。简言之，人们在自然观察中是直接地达到对自然现象的有目的的知觉。

实验观察属于间接观察研究。在实验观察时，研究者要使用专门的科学仪器和设备，通过仪器设备人为地干预、控制所研究的对象。因此，实验观察是在有意识地变革自然中接受自然信息的。实验观察常常更有利于发挥人的主观能动性，以便揭示隐藏的自然奥秘。实验观察时一般要作量的描述，即进行测量，也就是观测。多数观测都可归入实验观察的范畴，虽然习惯上常把观测称为观察。观测和自然观察的界限有时很模糊，但观测必定运用仪器作用于对象，对于对象作出定量的描述。由于观测必定将对象归入测量的体系，并且常常干预对象的实际进程，甚至人为地改变对象（无论哪种情况都与本来意义的自然观察不同），所以，在科学研究中，大多数有意义的测量都不是自然观察的结果，而是实验观察的结果。

模型实验观察又具有不同于一般实验观察的新特点。这时，不是对某些客体或自然现象本身进行实验观察，而是先设计与该客体或自然现象相似的模型，用它们模拟原型，通过对模型的实验观察来间接研究原型的性质和特点。因此，模型实验观察大大扩展了人们进行经验研究的可能性。这是一种间接的实验。

自然观察通常简称为科学观察，实验观察和模型实验观察通常简称为科学实验。下面我们从认识论的角度来讨论一下科学的观察和实验。

一般说来，人们通过感觉器官感受外部的各种刺激，形成对周围事物的印象，就是观察。或者说，把外界的自然信息通过感官输入到大脑，经过大脑的处理，形成对外界的感知，就是观察。然而，盲目的、被动的感受过程还不能称之为科学的观察。后者是在一定的思想或理论指导下，有目的的、主动的观察。同时，科学的观察往往不是单纯地靠眼耳鼻舌身五官去感受自然界所给予的刺激，而要借助一定的科学仪器去考察、描述和确认某些自然现象的自然发生。总之，科学的观察方法（简称观察）是获得有关研究对象的感性材料的重要手段之一。在科学研究中，如果没有有关研究对象的第一手材料，就无法认识事物的本质和规律。

观察由于是在自然发生的条件下对自然现象进行研究，因此，在观察中人们不干预自然现象，按照本来的状况运动和变化使其保持“庐山真面目”。正是在这一点上，它和实验方法相区别。

尽管观察是在人们不能支配的自然条件下进行的，观察者不能改变对象，不能任意改变观察对象存在于其中的自然过程和条件，只能在大自然给他提供的那种形式下进行研究。但是，否认主体在观察中的能动作用，则是非常错误的。科学观察要求提出任务、作出假设并且导出能与观察结果相比较的各种推论；还要组织观察的实施，选择和充实仪器装置，记录观察结果等。不能认为观察者在自然现象面前纯粹是被动的。

当对象的性质使人们难于实际作用于对象时，观察就比实验成为更加主要的方法。在天文学研究中，情况就是这样。此外，如果研究对象的特点要求避免外界干扰，观察也将作为主要的方法。例如，在许多心理学的研究中，为了取得对象对某种刺激所作反应的准确材料，需要诉诸各种技术手段以便不干扰对象，通过观察取得比较真实、比较客观的报道。

观察方法在科学认识活动中起着重要的作用。爱因斯坦说：“理论所以能够成立，其根据就在于它同大量的单个观察关联着，而理论的‘真理性’也正在此。”⑤但是，在充分肯定观察作用的时候，也要看到它的局限性。恩格斯曾说：“单凭观察所得的经验，是决不能充分证明必然性的。”由于观察者在观察中原则上不能支配和控制对象，也就是说，他在观察范围内不能改变对象，他无法控制对象的发展进程，在有的情况下，他不可能无限制地重复观察，所以，观察这种科学认识的活动形式，在一定意义上说来，局限性是难以避免的。恩格斯指出：“必然性的证明是在人类活动中，在实验中，在劳动中”⑥。观察的不足将由实验来克服。依靠实验方法，并借助理论思维，才能达到“必然性的证明”。

科学实验则是人们根据一定的研究目的，利用科学仪器、设备，人为地控制或模拟自然现象，使自然过程或生产过程以纯粹的、典型的形式表现出来，以便在有利的条件下进行观察和研究的一种方法。

实验与观察一样，都是科学认识的基本活动。它们相互依存，观察是实验的前提，实验是观察的发展。在现代科学认识中，实验往往与观察密不可分，表现出观察和实验相结合的整体化趋势。这一点，在宇宙学的研究和对微观客体的研究中特别明显。

但是，一般说来，实验方法比单纯的观察方法有显著优点，它克服了单纯观察的局限性。观察只能在自然发生的条件下进行，而实验是人为地去干预、控制所研究的对象，是在有意识的变革自然中去认识自然，更有利于发挥人的能动性去揭示隐藏的自然奥秘。著名俄国生理学家巴甫洛夫比较了实验同观察的各个特点，写道：“实验好像是把各种现象拿在自己的手中，并时而把这一现象、把那一现象纳入实验的进程，从而在人为的简化的组合中确定现象间的真实联系。换句话说，观察挑选自然提供的东西，而实验则从自然那里把握它想把握的东西。”⑦

三、科学实验的一般作用

观察和实验都属于经验认识的形式，它们为科学认识提供了一种卓有成效的对对象作经验研究的方法。

科学实验这种科学活动形式的出现和广泛运用，导致了关于自然界的科学知识的迅速增长。难怪，人们把近代以来成熟的自然科学叫做实验科学，因为，只有到了对自然的研究开始广泛地运用科学的观察和实验手段的时候，自然科学才最终与神学、与自然哲学分道扬镳，成为真正的科学。

一般来说，科学实验（包括观察和实验）最主要的作用就是这么两条：一是证明或反驳假说，二是提示新的理论。

在大多数情况下，观察或实验提供某种事实材料，用以加强或者反驳某一假说。英国物理学家爱丁顿的日食观测，为广义相对论提供了有力证据，就是这方面的著名例子。爱因斯坦的广义相对论所依据的公设之一是所谓“马赫原理”，按照这个原理，在引力场中，空间的性质是由物体的质量所决定的。这就把引力归结为时空性质，引力的力场被时空连续区的曲率所代替。根据广义相对论，爱因斯坦曾预言光线在引力场中具有弯曲效应。爱丁顿为了验证广义相对论，考虑到1919年5月29日发生日全食时，金牛座中的毕宿星团将在太阳附近，如果天气好，至少可以拍摄到13颗亮星。为此，爱丁顿就组织了一支观测队赴西非几内亚湾的普林西比岛进行观测（同时有另一支观测队赴南美观测）。结果测得光线经过太阳边缘发生了1.61±0.30秒的偏转，与爱因斯坦1.7秒的预言值非常吻合，确认了光线在引力场中具有弯曲效应。这个观测事实对广义相对论的确立起了重要作用。

观察和实验中出人意料的情况也不是罕见的。这方面影响最深远的发现除了放射性外就是电磁原理了。1820年，丹麦物理学家奥斯特在一次报告快结束时，偶然将导线平放并与磁针平行，他惊奇地发现，一旦导线通电，磁针就改变位置。起初，他想磁针的运动也许是因为电流使导线变热而产生的空气流所引起的。为了检验这一点，他把一块硬纸板放在导线和磁针之间，以便阻挡电流。但是毫无变化。由于敏锐的洞察力，他反转了电流，发现磁针也向相反的方向偏转。这种效应屡试不爽，使他弄清了运动电荷与磁针之间有相互作用，磁针的指向与电流在导体中的流向有关，从而揭示出电和磁之间存在着必然的联系。奥斯特把这个发现送到法国杂志《化学与物理学年鉴》发表，使他称之为“电磁学”的学科得以诞生，并为尔后法拉第发明电磁发电机开辟了道路。当然，这是比较极端的例子。一般来说，观察和实验常常提供新鲜的事实材料，它们构成新假说或新理论的经验基础。无论在验证假说还是在形成新理论的情况中，科学实验毫无例外都是科学认识的源泉和真理性的标准。一旦人们从获取科学知识的全过程及认识论的广阔背景中去考察科学实验，就能比较充分地理解科学实验这种科学实践活动的实质和它的重要意义。

科学实验对于科学认识的决定作用，从根本上说是来自于实践活动的本性。科学实验将感性认识和理性思维的特点结合起来，在实验过程中赋予理论假设直接现实性的品格，向人们提供无可置辩的事实，使人们据以判明理论假设的对错。这种力量当然是纯粹的思辨望尘莫及的。

有人虽然承认实验能够作为知识的证明手段，却坚决否认实验还能够作为知识增长的源泉，甚至硬说实验只能提供实验者预先放入实验中的那些知识，实验不过是理性的奴仆。但是科学发展的事实驳倒了这些论断。实验证明或反驳某个理论推论的同时，总是进一步发展了我们的知识。同一个实验往往既能回答已有的问题，又能提出新问题。迈克尔逊—莫雷实验原是设计来测定地球是否是相对太阳运动的，后来却成了相对论的一个重要判定实验，这完全是实验设计者始料不及的。放射性现象的偶然发现，导致了原子科学的诞生，但法国物理学家贝克纳尔显然不是先具备有关铀原子放射性的知识或设想而去从事这种实验的，相反，是出乎意料的实验现象引导他作出了开创性的贡献。没有实验所揭示的新事实、新现象，任何天才的头脑也无法凭空建立一个新的理论体系。

当然，人们把实验作为知识的证明手段时，不能把任何具体的实验结果偶像化，不能不加批判地盲目接受这些结果。切莫忘记，任何实验都必须把某些思想具体化，都是个别性的东西，只有使用外推法才能把实验结果运用到类似的其他客体上去。这就是说，在实验中，一般性的知识是通过个别性的东西得到检验的。例如，在医学研究中，某种药品的效用先在数量有限的一批动物身上反复进行实验研究，但实验结果可以外推，运用于其他动物乃至人类。这样做是允许的、必要的，否则，人们就无法发明和使用新药了。但也绝不能在这类场合排除错的可能性。

进而言之，对实验证明本身，也要看到它的相对性。每个实验设计都无法脱离技术和科学知识业已达到的水平，因而实验结果必定受条件的限制。其实，那些尔后被科学认识摒弃的理论假说，当时也是建立在一定的实验基础上的，并被认为是得到了这些实验证明的。例如，丹麦医学家菲比格曾经因为“发现致癌寄生虫”获得1926年诺贝尔生理学及医学奖，但是他对恶性肿瘤扩散的研究，后来被认为是完全错误的。菲比格偶然观察到老鼠胃前肿瘤中有一种不认识的螺旋虫，进一步的研究表明，别的老鼠吃了被这种虫感染的蟑螂后，虫在老鼠胃中发育为成虫，这些老鼠胃的前部就形成了肿瘤。在某些老鼠中，这种肿瘤具有癌的形态特征：它可以转移，有时还能传染给其他老鼠。这似乎提供了一个实验证据，说明癌是由寄生虫引起的。实际上，更精密的实验表明，癌是由病毒引起的。这件事成了诺贝尔奖授予工作中的一个著名失误。一般而言，实验只有在自身的发展过程中，才能成为不断发展着的知识的有效证明手段。

综上所述，科学实验乃是实践与理论的有机结合。实验的提出和进行本身不是目的，实验也不是仅仅在科学认识某一阶段起作用然后便退出舞台的次要角色。实验起着确定事实、验证假说、获取有待探索的新信息的作用，是解决科学认识任务的物质手段。当然，与一切人类活动一样，每一个具体的实验都是有条件的，因此，必须把实验对科学认识的决定作用看作一个过程。

第二节　科学实验的结构和特点

为了进一步把握科学实验在科学认识中的意义，人们往往从科学的仪器和测量、科学实验的主客体结构以及行为和功能方面的机制几个方面，对科学实验加以细致的分析，揭示它的特点。

一、仪器和测量问题

科学实验对科学认识的决定作用，首先牵涉到仪器和测量的问题。

1．科学仪器是人类感官的延长。

感官是人类通向外部世界的窗户，没有感官，当然就谈不上什么观察和实验了。但是，人的感官本身存在着一定的局限性。主要表现在感官的感觉阈有一定的界限，只能接受一定范围的自然信息。研究表明，人的视觉器官能够感受到的电磁波，通常在390毫微米～750毫微米之间，肉眼看不到紫外线、红外线、X射线等；在明视距离（25厘米）上的分辨力，也只能达到0.1毫米左右。听觉器官能够感受到的机械波频率范围是20赫兹～20000赫兹，耳朵不能听到超声波，也分辨不出离得较远的手表的滴答声。一般而言，在感受范围之外，仍然存在物质世界的许多现象和过程，但它们却不能直接引起感官的感觉。可见，在生物进化过程中形成的人类感官本身，对于解决许多认识课题及实践提出的要求来说，是不能完全胜任的。

但是，感官的局限性并不意味着人类的认识能力有固定的界限。科学仪器弥补了人的生理感官的不足，帮助人类扩大和改进了自己的感觉器官，大大丰富了感性认识的内容。人们贴切地把科学仪器比作人的感官的延长。

科学仪器的作用首先在于它能帮助人们克服感官的局限，在广度和深度上极大地增强认识能力，使单靠感官观察不到的现象显示出来，单靠感官分辨不清的东西变得清晰，人的视野因而达到新的领域。例如，人类研究微观世界的结构，最早只能借助自己的眼睛进行观察，局限性是非常之大的。因此在1590年显微镜发明之前，人类看不见任何微观领域的现象，不知道有细胞，更没有分子或原子结构的直观图景。对于小于一般物体的结构，我们的眼力不够，必须借助科学仪器，才可能叩开微观领域的大门。否则，只好停留在思辨猜测的水平上。事实上，光学显微镜的发明导致了19世纪细胞的发现。不过，光学显微镜的分辨本领受到作为成像媒介的光线的限制，最高约为所用可见光线波长的一半，即2000埃。与此相应的最高放大率为1500倍左右。要研究更小的微观世界，又要借助新的观测手段。由于电子既有粒子性，又有波动性，当电子加速到100千伏时，其波长仅为0.037埃，比可见光短10万倍左右。这说明用电子束来成像的显微镜，分辨率可大大提高。20世纪30年代，出现了电子显微镜。现在，电子显微镜的分辨本领已达到2埃～3埃，比光学显微镜高近千倍。在放大130万倍的条件下，人类已成功地拍摄了原子的照片，可以从照片上观察原子的外部形态了。芝加哥大学的物理学家还成功地拍摄了可以观察到原子运动的电影片，原子世界通过仪器的变革，在一定意义上对人类而言也成为“直观的”了。从肉眼观察到利用电子显微镜，这个发展生动地说明，实验手段是人能动地认识自然界的必不可少的媒介，利用实验手段可以最有效地克服人类感官的生理局限性，大大提高人类的观察能力。

科学仪器的作用还在于它们能帮助人们改善认识的质量，使获得的感性材料更加客观化、准确化。人的感觉往往易受主观因素的影响，科学仪器在一定程度上可以排除感官的错觉和主观因素的干扰。特别是因为仪器能够提供比较可靠的计量标准和准确的记录手段，这就使得人们的观察不至限于定性的结果，而可得到更精细、更准确的定量知识。自然界各种物质运动形态的质和量是统一的，只有从数量上精确地把握它，才能深刻地认识它的质的规定性。通过改进科学仪器和实验技巧，提高测量精度，常常导致科学上的重大突破。德国物理学家普朗克导入能量子的概念，是从关于热辐射的精密的定量实验中得到的。在丁肇中发现J粒子以前，1970年美国布洛海文实验室就发现过与它有关的奇怪现象，但由于仪器精度不高，无法辨认出是不是由新的粒子所造成的。为了验证自己的设想，丁肇中用两年多时间特制了一架高分辨率的双臂质谱仪，依靠这台仪器，他才得以在1974年发现J粒子，打开一个新的基本粒子家族的大门。

2．测量的意义与作用。

在科学实验中，量的观察是很重要的。量的观察就是观测或测量，是对研究对象的一种定量描述。测量必须建立在对自然现象已经有了一定认识的基础上，与质的观察或定性描述是相辅相成的。随着科学的发展，测量的地位愈益重要，以至人们把现代科学中的观察称之为观测，把定量分析实验作为最重要的实验类型。

测量的直接目标是获得关于现象的定量方面的信息。在比较简单的情况下，测量是通过观察将对象进行比较、对照而完成的。古代就是这样测定恒星光度的。但是，现代科学中严格意义下的测量，必须使用物质的研究手段——测量工具和仪器，在理论的指导下，对测量对象施以能动的作用，才有可能得到有价值的结果。关于现代测量已经建立起了专门的学科。

必须强调，测量结果中所得到的数字，是人类对客观世界的量的反映，并不是客体的直观映象。现实世界中某些常数，诸如π、e、光速c、普朗克常量h等，虽然数值的确定有赖于具体的测量，但这些物理常数本身毫无例外是反映客观世界本质的规律，它们在被人认识后是普适的。还有些数字要通过计算求出，其形式取决于记数系统。也有表示心理知觉的数字，如7±0.2。但是，无论如何，现实世界不是用数字构成的，而是由不同形状、大小的物质组成的。与其说它是定量关系，不如说它是拓扑结构。测量所获得的定量分析，不过是人类理解现实世界中拓扑结构的相互关系的替代办法。

选择和确定不变参数，是观察和实验得以进行的直接前提。特别是在实验中，对象系统具有不变参数是非常必要的。已有的科学知识，大都凝结成一些普适的常数，它们是定量研究的前提。这种情况在化学、物理学中表现得十分清楚。试想，如果没有原子量、化合价、阿伏伽德罗常数，没有热功当量、光速、普朗克常量，……怎么能设想有效的物理和化学实验？但是，这些普适常数本身也有个测定的问题，它们蕴涵着一些最重要的测量，通过这些测量，人们把对自然认识的关节点用量的形式确定下来。当所测出的常数与理论推导值很吻合时，就会给科学认识的发展以最有力的推动。科学史上曾经有过好些划时代的测量，它们涉及普适常数或关系的测定。例如，普朗克在20世纪开始的那一年提出量子学说后，许多人就设计、进行普朗克常量h的测量。普朗克本人估计h的数值为6.5×10-27尔格·秒，那之后，即使要测定小数点后的第二位都是非常困难的。1921年，中国物理学家叶企孙和他的合作者测得h＝（6.556±0.009）×10-27尔格·秒，这个数值在物理学界曾使用了16年之久。关于h的重大意义，英国物理学家金斯评论道：“虽然h的数值很小，但是我们应当承认它是关系到保证宇宙的存在的。如果说h严格地等于零，那么宇宙间的物质能量将会在十亿分之一秒的时间内全部变为辐射。例如，由于连续地发出辐射，普通的氢原子将开始以每秒一米多的速率收缩，并在10-10秒以后，原子核和电子将碰在一起，并且或许会在辐射的闪光中消失。禁止发射任何小于h的辐射的量子论，实际上是禁止了除了具有特别大量的能可供发射的那些原子以外的任何发射。”⑧

定量认识的核心就在于通过科学仪器来测定观察对象的各种数量关系、刻画对象的数量特征，因此可以说，正是观测或测量将理论和实践、经验认识和它的数学表达联系了起来。在科学认识过程中，测量具有下列重要的作用：

（1）测量为运用数学概念和技术去研究自然提供了必要条件。它所获得的结果表述了一个数字与其给定对象之间的关系，利用此关系进行假设，再加上其他的关联，就可用来提出等式，进行预言。

（2）测量确立了不同表现形式的特定属性之间的度量顺序，精练了科学结构，使科学事件便于经受数学描述的检验，把物理学与数学联结了起来。因此，具有与经验关系结构同构或同形的数字集合的演算，能够让我们作出关于自然规则性或规律的简洁陈述。

（3）测量作为一种说明具有简洁性、准确性、普遍性和不变性。简洁性是说它所给出的数量信息，如果用其他方法表达，就需要更多得多的话语。准确性是说由数字定位的特定存在（如某物温度的连续变化），如果用其他方式，将无法准确规定。普遍性是说测量能够以数学的形式化语言去表达与它相关的事实，这种测量语言易于被一致地和普遍地理解。不变性意指测量是客观的而不是主观的，它构建了某种恒定的描述。

值得注意，作为定量方法的测量所揭示的却不仅是被测客体所具有的物理量值本身，更重要的还有隐藏在这一量值背后的“质”。测量只有通过在量上有限和在质上具有特殊规定性的操作过程，才能从量和质统一的意义上得以实现。我们说测量是定性和定量的统一。

首先，从测量的预设前提看，物理测量是对某物的测量，它指向独立于认识主体的真实客体。如果不知道该客体是什么，那么测量也就没有意义；如果不知道怎样以数学术语去描述涉及的背景，那么物理属性就不可能确实被定义，测量也会落空。因此，测量不仅包括特定状态的观察，也包括对这种状态相应的准备知识，两者都需要对关涉到的对象有定性认识。

其次，从测量的操作过程看，它是由人针对真实对象的量的方面，在对世界的精确把握的过程中发展起来的，科学史对此提供了证据。在实践中，测量是一个复杂的、具有双重限制的经验和数学的组成物，是操作程序与理论的统一体。也就是说，测量不仅是科学认识的手段，测量方法本身还与理论思维紧密相关。

最后，从测量的结果看，测量是定量描述的现实执行。通过测量，获得数据，这些数据不仅使我们可以发现事物的特征（定性），也可以使我们发现被观察对象量的变化（定量）。数据本身并不表示任何东西，但它的产生依赖理论的构建和测量的执行，它的意义也只有通过理论结合现实的图景加以解释和评价。因此，测量是对数字化的“质”和“量”的认识过程。

总之，测量不能停留在表观的定量层次上而与定性认识相脱离。定性认识使测量所得到的数据获得意义、具有目的性，而测量的定量结果又使对客体的认识臻于准确、富有说服力。

3．测量的客观性问题。

测量的核心问题是，测量是客观的吗？它所测定的是客观存在的量吗？或者说，测量所得到的数值究竟是对真实对象定性和定量统一的客观反映，抑或是某种测量行为与理性约定相结合的表达？这是一个非常重要又非常复杂、容易产生片面性的问题。

首先，经典的测量理论认为，测量是某种类型的量与其单位量间的数值关系（比率）的发现和确定。数字隐含在这样的比率中，在测量中作为经验存在着的关系被发现，这是测量的基础。就在经验的范围内，测量、数字、量与量间的关系被赋予实在的意义，测量的进行和量与量间关系的确定、与相应数字的发现不可分割，并由此给数字、量、测量陈述以客观的意义解释。把测量看作是对客观存在的量及其关系的测定，在原则上是正确的。测量在实践中如果不是对客观存在的量的测定，就无法解释为什么利用不同的测量技术和过程可以获得同样确定的近似值，而且承认这些相近似的值指向相同的被测对象；同时，也不能解释用更先进的测量仪器和过程为什么能获得更精确的结果。随着测量仪器的进步和理性认识的深化，测量值的有效数字的位数逐渐增加，表明所测得的值越来越精确，可向一个客观存在的量——真值逼近。但是，如果将测量看成一个自洽系统，认为存在着某些直接的、可靠的、显明的数字作为全部知识的基础，并以此作为知识确定性的保证及其客观性的普遍准则，则有可能忽视人在测量过程中的主动作用。把测量只看作对客观对象在量的方面的被动反映，把对象的可测量性看作绝对独立于所使用的操作程序的观点是错误的。

操作论与经典论相反，强调测量的约定性、主观性、任意性。在操作论者看来，特定操作以及由此产生的数据就是测量。测量本身只与完成了的操作有关而与独立于个人经验之外的客观实在无关，也和量的客观存在无关。他们强调，对象的可测属性及量的大小不能独立于测量操作而存在，在被测对象与被测手段之间划不出明确的界限。这样，测量纯粹以主观方式被理解。人们通过测量操作所认识到的结果是约定的，而不是操作之外的客观存在。可知的只是操作意义上的实在，只是操作活动本身。但是，测量操作必须以存在着真实对象的量的假定为基础。可测量性不是测量过程的产物而是真实对象、现象和过程在定性和定量方面辩证统一的反映；可测的量本身是客观的，并不是由测量所构建的。按照一定规则测定对象或过程的某种数值，必须考虑到对象在定性和定量特征间客观存在着的区别。测量不可能改变被测对象属性的本体论地位，定量的结果既不能以简单性要求为基础的任意约定或理论来单独构建，也不能由测量的形式理论所假定的各种数学模型自身所获取，只能由变革客观对象的测量实践来支持。

与经典论和操作论都不同，测量的表征论避免回答“测量是否是对客观存在的量的测量”这一问题。它认为，测量只不过是数字与非数字的存在（物体或量）之间的关联，是将数字指派给被测存在（物体或量）。因此，数字并不是由量的比率得到的，它独立于被测存在，不是在测量之内被发现的，而是测量的背景起作用的结果。测量的表征论把数字与存在（物体或量）分离开来，把数字看成独立于测量过程、被测对象或量的东西，数字所表达的语言只是一种运用到现实中才能被“看穿”的框架。这样的测量过程实际是用数字的测定来表征对象的属性，是数字的关系系统（数学）应用到经验的关系系统（自然）的过程。由此而有效实施的测量，体现了数学在经验世界中的有效应用。表征论的合理方面在于，它认为测量是将数字派定给被测的存在（量或对象），数学的作用是由经验关系结构与数字关系结构的类似性——同构或同形决定的。按照表征论，数字是按照某一规则指派给被测对象的，这是测量的前提，由此，也说明了数学应用到实践中的有准备性和测量的合理性。

测量的表征论要求测量按照某种规则为对象的特定性质给出数字，并且力求在经验关系结构和数字关系结构之间呈现“同构”，即让测量对象之间的关系在所选择的数值系统中得以描述和保留。如测量物体时，我们就在物体的长度与正实数之间确立了对应关系。给定任何一个在经验关系系统与数字关系系统之间的同构或同形关系，那么数字与数字之间的关系就可用来表征经验实体及其之间的关系。因此测量可以作为有序的三重组合：

M＝（E,N,f）

这里的关键是函数f，它将经验关系结构E中的对象与它们在数字关系结构N中的对应物联系了起来，它是测量的标度。也可以说，测量就是制作标度，然后将标度上的数字按照指定规则赋予各个测量对象。这样，测量的标度就被看作在具体关系结构内对象与其数字对应物的映射，即数字间的已知关系反射了具有具体结构的对象间的关系。

上述论证表明，将N应用到E中是正确的。当原子事实R（a_1，…，ak）约束E时，对应的原子事实S［f（a_1），…，f（ak）］将约束N。反之亦然。因此，我们能从E中的经验事实出发，用f作为桥梁得到它们在N中的对应物；再将N中逻辑的和数学的理论结合起来，以便推导出在N中获得的进一步的事实，最后沿f的反向返回，得到有关具体对象的结论。

因此，任意测量的起点都是认识对象与现象提供的客观存在的关系，并由此去寻找有关对象的数字的表达。这一步，只是根据经验对象和数字之间的关系，把经验关系系统映射到数字关系系统上去，并由此造成同形。然而，由于数字关系系统也依据数字的演算定义，因此，第二步将以相反次序进行，努力寻找与这些数字演算相对应的经验。如果能成功地发现经验操作具有数学演算类推的属性，那么就能说，经验系统E严格同形地映射到数字系统上，并从而获得在两个关系系统之间确定的结论，以数字对象集合中要素的属性类推经验对象集合中的属性，把经验的操作和数字演算包含在测量系统中。

上述论证说明，抽象的数学理论怎样经过测量而应用到对具体事物的研究中去：数学对现实适用性的关键是，经验世界与数学系统具有同一的结构；测量作为数字关系结构见之于经验关系结构的活动，具有双向性的沟通两者的功能；并且，通过测量操作的检验，能够展示它们相同的结构。

4．测量对被测客体的干扰。

测量有赖于计量，计量的理论和技术则是随着科学技术的发展而发展的。例如，激光计量在20世纪60年代激光科学大大发展起来后才登上舞台。反过来，计量科学的进步又会有力地改变人类的认识水平。现代激光技术在测量中的应用，引起了精密计量的重大变革。激光频率及长度基准的确立，使更精确地测量一些物理量成为可能。激光测距仪测量地球和月球之间的距离，误差仅为15厘米～30厘米。激光钟的准确度则是以若干万年差一秒来计算的。

随着现代科学的发展，测量已不仅仅着眼于提高精密度，而且对认识论提出了重大挑战。作为科学实验的特殊形式，测量是主体的对象——工具活动与理论活动的统一。测量离不开物质手段，这就存在着对被测客体的干扰。测量工具必定在某种程度上物理地影响到被测客体及所得到的结果。在日常经验世界中，人们在测量各种现象的性质时，不致对被测现象产生显著影响。例如，用安培计测量某电路的电流强度时，安培计对原电路的影响是很微小的，可以忽略不计，而且，在原则上人们可以精确考虑这个微量。但在原子尺度的世界里，人们无法忽略由于引用测量仪器而产生的干扰，因而不能保证测量结果所实际描述的恰好是测量装置不存在时所会有的情况。观测者及其仪器与被测现象间存在着绝对不可避免的相互作用，这就使现代科学的测量在认识论方面遇到极为复杂的难题。

20世纪最伟大的物理学进展之一，是量子力学的创立，它把人类对自然界的认识深入到微观原子世界。1924年，32岁的法国物理学家德布罗意向巴黎大学教授会提交了一篇博士论文，论文中提出了惊人的物质波假说。德布罗意认为，物质粒子的运动伴随着某种引导波，这些波跟着粒子一同在空间中传播。这就是说，微观粒子，包括光子、电子和其他实物粒子，都具有波粒二象性。

这是一个革命性的假说，幸运的是，它很快就为一系列的实验验证了。1923年，即在德布罗意假说前一年，美国物理学家康普顿通过实验巧妙地发现，X射线中的光子表现得很像经典力学中的小球，这表明不仅在可见光区域，而且在X射线这个全新的能量区域，可以验证普朗克的假说：相应于特定波长有固定大小的辐射量子存在。有理由推断，所有的辐射（波）都有粒子的性质。1927年，英国物理学家G.汤姆逊和美国物理学家戴维森用一束在电场中被加速的电子射向晶体，得到的照片确凿无疑地表明这是一种波的衍射现象，从衍射环的直径估算出的波长，与德布罗意公式所给出的波长完全一样。当电子束的速度增大或减小时，这波长也随之减小或增大。几年后，德国物理学家斯特恩用氢分子束和氦原子束代替电子束重复这种实验，证明这时也发生要用德布罗意公式来描述的衍射现象。这样，微观粒子在运动时受“引导波”的引导，具有波的性质，就成为公认的事实了。

上述实验表明，微观现象在一定条件下表现得如同波，在另一些条件下又表现得如同粒子。然而，它们并不是经典力学所描述的那种波或粒子，而是更为复杂的波动性和粒子性的对立统一体。这一思想，随着量子力学的进展，特别是海森堡测不准关系的发现，成为一个重要的哲学问题。它表明了测量与认识的本质之间的复杂联系。

二、科学实验的主客体结构

为了进一步弄清实验活动中主体和客体的关系，有必要分析科学实验这种实践形式的结构，即它的基本组成部分以及它们之间的相互关系。

与生产实践一样，科学实验也是人类基本的社会实践形式。实践不仅有普遍性的优点，而且有直接现实性的优点。⑨科学实验是直接的、现实的主体和客体相互作用的活动，即在主体积极支配下的对象——工具活动。

在抽象的理论思维中，规律性是思辨地把违反规律性的偶然性清除干净的，而在实验中，规律性是从实践上感性地、具体地展现在人们眼前的。这是实验与理论认识形式之间的区别。实验的这个优点依赖于它的结构。

苏联学者什托夫将实验过程与生产过程加以比较，并写道：“由于实验和生产劳动一样都是实践形式，所以毫不奇怪，在它们的重要组成部分之间有许多共同之处。无论在哪一种情况下都有：第一，活动对象（生产对象和实验研究对象）；第二，作用于对象的手段（劳动的手段和工具，实验手段——仪器和设备等）；第三，有目的的活动（一种情况是劳动生产本身和实验研究过程本身，另一种情况是实验者的活动）。因此，任何劳动过程的简单成分都类似于它们的实验活动的成分。这些类似之处表明，实验作为实践的一种形式，是以它们最重要成分的相互联系为特征。”⑩

这就是说，在实验和生产这两种不同的实践活动中，客观上存在着结构上惊人的类似，这种类似使我们有可能更深刻地理解实验的结构。如果把实验分为下述三个组成部分：（1）实验者及其活动；（2）进行实验的手段（工具、仪器、实验装置等）；（3）实验研究的客体，并且分析所有这些部分及其相互关系，我们就能对实验活动中主体与客体关系的问题有个比较清晰的认识。

实验者的活动是任何实验的首要组成部分。我们说科学实验是一种实践活动，但反过来说就不一定对了，因为并不是任何实践活动都能说成是科学实验。究其原因，主要在主体方面，从事实验的主体是在进行一种特殊的理性活动，对现象作实验研究是以对现象作理性分析为前提的。英国物理学家卢瑟福是因为不满意他的老师汤姆逊那种西瓜式的原子模型，才决定用一种新的粒子当炮弹来轰击原子，以探索原子的内部结构。他设想，α粒子在与原子的带电部分发生相互作用时，定会偏离原来的路径产生散射，这将揭示出原子内部电荷的分布情况。如果没有这种理性分析，当然不可能有任何实验。这类事实表明，在实验活动中，主体要把大脑这部机器开动起来，然后才谈得上对实验手段的利用。再则，实验的主体还必须具备一定的能力和水平，以便可能运用前人或同时代人通过创造性劳动所建立和积累起来的知识与技巧。在一切情况下，最重要的是实验者自己的创造性。明晰的观念、远见卓识、机敏顽强、观察力和想象力，这些对实验的成功都有不可低估的影响。

在讨论实验活动中实验者与对象、手段的关系时，应当把所有那些表征人的活动、能力、熟练程度、知识水平的特征称之为实验活动中的主观方面。具体说来，实验活动的主观方面包括：（1）人的感官对信息的接受能力；（2）理论水平和逻辑思维能力；（3）工作能力和熟练程度；（4）恰当提出问题和表述实验结果的水平；（5）实验者本身的活动。上述一切构成认识论的主体范畴。

但是，光有主观方面，是不可能有实验活动的。实验活动离不开物质活动。属于实验活动客观方面的包括实验研究对象和实验手段。为什么把研究对象和手段都放在认识论的客体范畴之中呢？因为，不管它们是人造的还是大自然创造的，它们在实验活动中都是客观地存在着并且按照自然界的客观规律而运动着的物质过程。当然，实验手段与研究对象之间也有原则的区别，它们是实验活动中客体的不同成分，是物理上相互作用着的不同的物质层次。

把实验手段和研究对象统一在认识论的客体这一共同范畴中有很重要的意义。现在可以回到上面有关仪器干扰的哲学解释问题上去。在解释量子力学中仪器对微观客体的干扰作用时，由于某些物理学家和哲学家力图把实验手段归属于实验活动的主观方面，所以当仪器带给原子客体不可忽视的干扰时，他们就会情不自禁地作出客体依赖于主体的不正确的结论。有的甚至说，是认识主体借助于仪器的帮助才创造了客体。这些论断显然夸大了在实验活动中的主体因素，把仪器的作用错误地解释为主体自身的活动。认识论的客体范畴把实验手段和研究对象包括在内，把仪器和微观客体之间的任何相互作用解释为完全客观的过程，解释成不论它们是人造的还是以自然形态存在的，都同样不依赖于主体。这种概括不仅阻塞了把唯心论运进量子力学解释的通道，而且打击了狭隘的机械论决定观；一旦人们认识了客体间（对象与工具间）的相互作用，也就认识了研究对象。当然，由于仪器在一定意义上成了被测现象不可分割的一部分，人们根据测不准关系，原则上要按照随机的方式而不是严格决定论的方式来认识研究对象。因为人们一开始就绝不可能准确地知道初始条件，所以不可能预言个别粒子的运动。但是，人们能够算出任何一个物质粒子将在给定的一部仪器中某处被发现的几率，即该粒子运动的趋势。

应当指出，在上述一般的认识论概括的界限之外，即在同解决哲学基本问题有关的界限之外，在研究实验活动的结构时，还需要把认识论的客体分为实验研究的客体和实验研究的手段这两个部分。它们作为实验活动的客观方面是共同的，但在实验结构中的作用是不同的。请看下面的示意图：

实验研究的客体在认识论客体中是这样的一部分，认识活动的兴趣指向它，它受到有仪器装备的实验者即实验研究的主体的作用，目的是要揭示出隐藏于其中的规律性。实验者通过仪器装备即研究的手段来实现对它的作用，而它在实验活动中扮演下列角色：（1）某个假说或理论所预言的现象；（2）被分析或测量的对象；（3）用以合成新物质的材料；（4）被研究的属性的承担者。

仪器、设备、器械、实验装置和其他工具，都是实验研究的手段，借助于它们，研究的主体对研究的客体施加作用和影响，它们的基本功能就是帮助主体变革客体。这类似于劳动工具，工人借助劳动工具作用于劳动对象，加工它、改变它的形式。与直观的或简单的观察不同，人在实验活动中已经不是与被研究的对象直接打交道，他是通过仪器设备作用于对象，从而获取有关对象的信息。实验手段作为人对自然过程认识的能动关系上的媒介，有效地克服了人的感官的生理局限性，使人们的感觉可以深入到事物的里层，扩展到微观粒子领域和遥远的宇宙天际。当代建立在强大科学技术手段（包括科学仪器）基础上的直接观测，正是把对象改造成人类便于感知的实体而促进了人类认识的。

与劳动工具一样，实验手段大大扩展了人类与周围世界相互作用的范围，深刻改变了这种作用的性质。众所周知，人类对物质结构的认识，除了用仪器去观测，主要是通过分割它、“敲碎”它而获得的。但物质具有层次结构，不同层次的物质粒子，其结合能的数量级是相差很大的，要想将某个物质层次分解，必须供给相应的能量。物质层次越低，尺度越小，其结合能越大，就越不容易分割，需要的实验手段相应地也越强大、越先进。例如，要把原子分成电子和原子核，那么，有几个电子伏的能量就能把原子最外层的电子拉走。事实上，用绸子摩擦玻璃棒，玻璃棒表面就会因失去一些外层电子而带正电。分割结合得比较牢固的原子核，就得费很大劲了，没有800万电子伏的能量，休想从任何原子核中打出质子或中子来。若要研究质子、中子的结构和内在规律，所需要的能量必须高达几十亿、几百亿电子伏。这么高的能量从何而来呢？主要的办法是利用加速器这种特殊装置产生高速粒子流，拿它们作“炮弹”去轰击原子核。加速器的能量愈高、被加速的粒子的能量也愈高，就愈有利于探索微观世界更深层次的物质结构。人类正是通过这类特定的物质手段，变革自己的研究对象，以便在研究者和他的对象间发生自然状态下不可能发生的相互作用，从而揭示对象的本质。为了构成一个相互作用的链条，仪器是必不可少的，对仪器的要求也越来越高。在现代科学的许多实验活动中，人类都是依赖这种相互作用的链条，通过仪器才使难以了解的对象间接地变成感觉可触及的东西，自然的奥秘也因此变得可以理解了。

三、实验在行为和功能方面的特点

正如对科学实验的结构分析有助于弄清实验中主体与客体的关系，对科学实验在行为和功能方面的分析，将有助于弄清科学实验的特点，从而揭示实验之所以在科学认识中起决定作用的原因和机制。

首先，简化、纯化以至强化自然过程，是实验在行为和功能方面最重要的特征。

安德森发现正电子后，物理学家们便幻想有可能存在负质子。质子比电子重近两千倍，要产生负质子需要达到几十亿电子伏特的能量，因此开始了新一代粒子加速器的宏伟设计，以便能给核弹提供这么大的能量。加利福尼亚大学辐射实验室的“质子回旋加速器”达到了这一目标。1955年，美国物理学家钱伯林、西格雷等人在62亿电子伏特的原子射弹轰击下，观察到了从靶中发射出的负质子。

观测靶子被轰击时形成负质子，有一个主要困难，就是必须把负质子从必然伴随着它一起产生的其他粒子中过滤出来。钱伯林、西格雷等人是借助一种复杂的由磁场、狭缝等等构成的“迷宫”法达到目的的。当靶中被轰击出的大量粒子通过“迷宫”时，只有负质子能穿过它到达终端。负质子的发现使钱伯林和西格雷获得了1959年的诺贝尔物理学奖。

这是一个典型的实验，它表明科学实验的一个显著特点是简化、纯化以至强化自然过程，以便在人工条件下研究对象所具有的规律性。在自然状态下，往往有许多现象错综复杂地交织在一起，很不容易发现它们之间的真实关系。人们在实验过程中借助科学仪器、装备所提供的条件，排除自然过程中各种偶然的、次要的因素的干扰，人为地把被研究的对象同其他次要的附属的对象隔离开来，使它们的属性或联系以比较纯粹的形态呈现出来，因而能够比较容易和精确地发现对现象起支配作用的本质规律。马克思说：“物理学家是在自然过程表现得最确实、最少受干扰的地方观察自然过程的，或者，如有可能，是在保证过程以其纯粹形态进行的条件下从事实验的。”⑪简化、纯化以至强化自然过程是这一实验在行为和功能方面最重要的特征，保证人们能够在有意识地利用物质手段变革自然中认识自然。

纯粹的自然形态有时可以通过选择典型的对象而获取。生物遗传机制是个很复杂的自然过程，对于这个课题进行研究，对象的选择显然是非常重要的，甚至是决定性的。很早以前，就已发现遗传的物质基础是在性细胞的核中。20世纪初，生物学家提出遗传特征的真正携带者是染色体，染色体呈线状结构，很容易着色。美国遗传学家摩尔根后来通过实验观察，确认了染色体在遗传中所起的作用。当细胞将要分裂时，每个染色体被拉长于中部断开成两个子染色体，并在分裂时分离开来，这样分裂出的每个细胞与其母体细胞具有同样的染色体组合。另外，还有一种新的分裂，即性细胞成熟时发生的分裂，发生这种分裂时，染色体数目减少一半。在雌雄性细胞融合后，又重新产生双倍数目的染色体，然而这时每对染色体中的一半来自雄的性细胞，而另一半来自雌的性细胞。这个发现很好地说明了遗传机制，摩尔根因此获得1933年的诺贝尔生理学和医学奖。摩尔根从事这项实验研究，成功的重要因素是选择了果蝇这种非常恰当的研究材料。果蝇的细胞核仅含有四个染色体，而且能快速接连不断地产生新的子代（一个繁殖周期只需10天），很便于进行精确分析。选择这种典型材料，帮助摩尔根建立了现代遗传学。

有的实验过程中，要强化对某个研究对象的作用，使它处于某种极限状态中，从而显示出崭新的现象。当实验造成像超高真空、超高压、超强磁场、超高温、超低温这样的特殊条件时，物质的自然变化过程就会向特定方向强化。1956年，两位美籍华人物理学家杨振宁和李政道根据理论上的考虑提出弱相互作用下宇称不守恒假说。为了检验李、杨假说，另一位美籍华人物理学家吴健雄做了一个直接的实验，以便确定中子的旋转方向与电子的发射方向之间是否存在着相关关系。实验的关键是把β衰变的放射性物质钴60冷却到极低的温度（0.01°K），并置入很强的磁场中。在这些条件下，热扰动实际上停止了，所有的原子都变得在同一方向取向，即沿着磁力线的方向取向。由于中子衰变时射出的电子总是优先沿着其自旋轴飞去，如果衰变中子是镜像对称的，即对中子旋转轴而言，原子有同样机会向两个方向发射电子，那么我们就会观测到有同样数目的电子飞向电磁铁的南极和北极。但是实验导致完全相反的结论，正如李、杨所预言的，所有的电子都沿同一方向飞行。这表明衰变中子并不是镜像对称的，即在弱相互作用下，宇称是不守恒的。这个结论和人们传统观念中的宇称守恒大相径庭。这种新局面使得基本粒子物理学领域中产生了很多重要的研究课题。⑫

强化自然过程时，还可能产生自然过程中难以想象的情况，拓展我们对自然的认识。例如，人类关于物质状态的认识，千百年来只局限在固态、液态、气态这三态上。但是，在超高温条件下，核外电子的能量增大到一定的程度，电子便脱离其绕核运行的轨道，变成自由电子，原子核变成离子状态，于是物质处于由离子、电子及未经电离的中性粒子组成的等离子态。在超高压作用下，不但分子、原子间的自由空间被压缩变小了，而且当超高压达到一定程度时，电子壳层也发生巨大变化，甚至把电子压进到原子核里去，物质就变成了超固态。显然，上述成就把过去关于物质只有三态的认识大大推进了一步。这些成就的获得，都应归功于实验是在纯粹的形态下进行的。

其次，实验在行为和功能方面的另一个重要特点，是通过各种形式实行模型化原则。

在科学实验中，人们常常建立对象系统的简化模型来研究真实的对象系统，从而获得有关对象系统的知识。许多认识或实际问题受客观条件限制，不能够或不便于对自然现象或对象进行直接试验。例如，地球上生命起源的进化过程，已经事过境迁，难以重现。有些工程、建筑设计，如果直接进行实验检验，则耗资巨大，实际上不可行。在诸如此类的情况下，人们往往采用模型实验的办法，先设计与该自然现象或过程（即原型）相似的模型，然后通过模型间接地研究原型的规律性。这就是维纳所说的，用一种结构上相类似的但又比较简单的模型，来取代所研究的世界的那一部分。

模型化原则是科学认识中的一条重要原则。没有模型，人们就很难对复杂的客体进行有效的研究。模型实验的功能是首先将对象在思维中简化，然后将实验的实际行为回推到对象中去。人们只要把握了模型，就能根据它和原型的类似认识原型。模型化有效地将自然状态下的对象转为人工条件下的对象。

实验过程中在行为和功能方面的第三个重要特点是可重复性。

确立一项科学发现，有一个基本要求，这就是实验的行为可以重复，实验的结果可以再现。简言之，实验的行为和功能在严格规定并加以控制的条件下，绝不会因人、因时、因地而异。科学活动为此立下了一个规矩：任何一个实验事实，至少也应该被另一位研究者重复实现，否则就不能确立。英国化学家普利斯特利1774年8月1日做了一个分解“水银灰”（汞的氧化物）的实验，他把透镜聚焦的阳光投射到“水银灰”上，分解出一种气体，比空气的助燃性能强许多倍。他把这种气体称作“脱燃素空气”。同年，普利斯特利去法国旅行，把这个发现告诉了法国化学家拉瓦锡。拉瓦锡不相信燃素说，别有见解，但动手重复了这个实验。通过分解氧化汞果然得到了普利斯特利所描述的助燃性能很强的气体，发现了氧气，并首创了氧化学说。

可重复性特点体现实验过程在本质上是客观的物质过程。作为实践活动，它虽然离不开理性的指导，但却排除任何主观随意性的支配。例如，美国物理学家韦伯企图证实引力波的存在，从1957年开始，他设计和安装了一种可能接受引力波讯号的探测天线，进行了10多年的观测。1969年，韦伯宣称，他的仪器接收到了来自银河系中心的引力波讯号。这项发现曾轰动一时，随后许多国家都成立了探测引力波的实验小组。但是，所有这些小组都没有收到任何引力波讯号，所以韦伯的发现至今没有得到世界的承认。

相反，J／Ψ粒子的发现几乎一下子就举世公认了，这是因为，1974年10月前后，由丁肇中领导的实验小组在美国布鲁海文国立实验室和由里希特领导的实验小组在美国斯坦福直线加速器中心实验室几乎同时宣布发现了该粒子的存在。同年，西欧核子研究中心实验室立即重复这项实验，又马上找到了J／Ψ粒子。显然，这个实验结果是可重复的。

可重复性特点在行为和功能方面，对实验的客观性和现实可行性作出了保证。这也是实验研究的基本要求和重要优点。自然条件下发生的现象，往往一去不可复返，由于许多自然过程无法或难以重复，这就给观察研究带来了一定的局限性。在实验中，人们可以通过各种实验手段，使观察对象在任何时间任意多次地重复出现，因而便于人们进行深入地观测和比较，并对以往的实验结果加以核对。

第三节　科学的时空构架

时间和空间是物质运动的形式，或者说，时间和空间是事件发生的必要前提。任何科学的描述，都离不开一个基本的范畴形式，即时空构架。因而在科学中，最基本的工作之一是确定时间和空间的测量方法及其经验基础，探讨数学空间与物理空间（时空）之间的关系，选择和深入理解特定的时空构架。

一、时空的测量方法及其经验基础

时间和空间在本质上是说明物质的存在方式，以表征物质运动的连续性和广延性。

1．时间的测量与等价周期类。

首先来讨论时间测量的规则。时间是一种可加和量。所谓可加和量，即是一个由各个组分构成的联合客体，其对某一数量的值乃是这各个组分的这种数量的值的算术和。重量、时间和长度等等，都是可加和量。在加和过程中，人们常常建立起某种联合操作，即所谓加和规则，表述如下：

T（a∪b）＝T（a）＋T（b）

换言之，如果我们有两个事件，其一刚好开始于另一事件结束之时，则总事件的时间长度乃是两个事件的时间长度的算术和。

此外，还需要两个规则：相等的规则和定义单位的规则。这两个规则通常建立于某种类型的周期过程，如地球的自转、单摆的振荡等，每一个时钟都不过是创造出这种周期过程的装置。

周期性是时间测量的经验基础。古代先民在从事农牧等活动时，从观察潮水、季节、星辰的运动中，感觉并认识到这些运动不断循环的周期性特点。他们想，既然时间跟周期性事件的运行分不开，时间的测量本身就应该以周期过程为基础。以某一周期过程为单位，以该周期过程的计数为量度。这点正如洛克所言，时间是借助于物体运动的周期性来量度的。

问题在于，必须清楚地区别周期性的两个含义：强周期性和弱周期性。在弱的意义上，一个过程如果反复出现，则它是周期性的；在强的意义上，不仅要求一个过程反复出现，而且还要求一定相位的连续出现的间隔相等。前者如脉搏的跳动，后者如一个制造得很好的时钟的平衡轮的运动。

注意，当人们创造出一个时钟后，是很容易区别强周期性与弱周期性的，只要看该周期现象一定相位重复出现的时间是否相等就行了。然而，现在的问题却是要依赖周期性运动来创造时钟，还没有时钟，怎么知道一定相位重复出现的时间是否相等？

设想我们是朴素的物理学家，没有任何时间测量的依据，正在自然界中寻找一个将会提供这种依据的可观察的周期过程。由于我们还没有方法去测量时间间隔，也就无法发现一个特定的过程是或不是强意义上的周期。那么，应该怎样以周期过程作为测量时间的基础呢？

首先让我们取一个弱意义上的周期过程，这是经验完全能办到的，它也可能是强意义上的周期过程，不过我们还无法知道这一点。然后，我们取碰巧在时间上毗邻的两个事件，一个事件的发生开始于另一个事件的结束之时，于是我们断言，总事件的时间长度乃是两个毗邻事件的时间长度的算术和。此时，时间的测量满足加和规则，可联合操作。

加和规则确定后，还必须找到单位规则和相等规则。单位规则的确立是比较方便的，任何被选择过程的一个周期都可以被当作我们的单位时间。如果用下图表示某个过程的多个周期，则这些周期被图示为时点A、B、C、D、E…之间的长度a、b、c、d…，其中每一个段落都具有一个单位的长度。由加和规则可知，从A到C的时间间隔为2，A到D的时间间隔为3。这样，就可以测量任何时间间隔了。当要测量的事件发生后，只要数一数单位周期出现的次数就行了。如果两个时间间隔包含周期过程的基本周期的数目相同，则这两个时间间隔相等。相等规则在这里也是很明显的。到此，利用上述三个规则（单位规则、加和规则、相等规则），就有了测量时间的方法。

图2—1

但是，采用弱周期过程作为测量的基础是有缺陷的。例如，用某人跳动的脉搏作为测量的基础时，自然界中一些均匀的过程将会变得不均匀：在身体健康的日子，太阳越过天空要数出一定次数的脉搏；一旦人发烧，太阳越过同样的天空就要数出更多次数的脉搏跳动了。这样，可能得出太阳的运动不规则的结论。

因此，在实践中，人们并不是随便选择一个周期事件测量时间。通过观察，可以发现，自然界存在着周期过程的很大的一个类，它们彼此等价。所谓两个周期过程等价，是说其中一个周期过程的一定数目的周期，总是对应着另一个周期过程的一定数目的周期。等价周期类的存在不是先验地知道的，而是我们后天经验到的。实际上，据我们所知，只有一个这样的大类。即是说，在自然界中，存在着很多周期过程，如振荡的单摆、太阳越过天空的表观运动等，它们与钟表中的平衡轮的周期运动是等价的，都属于等价周期类。现在，我们定义等价周期类中的任何周期过程为强意义上的周期过程。否则为弱意义上的周期过程。

再来看脉搏跳动这样的周期事件，除去与心跳直接联系的一些事件，在自然界中很难找到与脉搏跳动严格等价的过程了。因此，若用人类的脉搏跳动作为基础来测定时间，则整个宇宙的行为带有极大的不规则性，所发现的物理系统的规律将会是很奇怪的，也会是比较复杂的。

与此相对照，当我们选择强周期性，即等价周期类中的任意一个周期事件作为测量的基础时，情况就不同了。等价周期类是一个大类。选择其中一个周期过程（如单摆）作为时间测量的基础时，大类中的其他过程都会显出较大的规则性，使我们能以一种简单的方式来描述自然过程，得到比较简明的规律。

但是，选择哪一种周期性作为测量的基础并无所谓正确或错误，两种选择在逻辑上都是可能的，都会引导出自然规律的连贯集合。只是在历史进程中，人类出于对时间的生理感觉、对规则性的直觉以及实践性的需要，才依据方便和简单性的原则，选择强周期性作为测量的基础。

选定测量的基础后，我们就可通过制造时钟、设定时间标准、选择时间的标准参照点，来对时间进行测量了。

（1）制造时钟。最早的时钟之一是各种日晷仪，它是根据太阳有规则的升落而成为测量时间的手段的。然后是一些运用水、油或沙等的有规则流动的计时手段的诞生。1581年伽利略首先发现了钟摆原理，并且在他晚年致力于利用钟摆来控制时钟的设计。他的实验结果被荷兰科学家惠更斯于1656年实用化，成功发明了第一部摆钟，开创了一个精确守时的新时代。随着“计时”精度的提高，增强了人类对自然界的机械性、可预言性的信念。1843年，发明了第一只用电流来驱动的时钟。具有重大意义的石英钟则在20世纪后期问世。当石英晶体开始作机械振动时，两个相对的晶面之间就产生一种交流电位差。这种振动的频率很高，但振荡恒定、准确，可以用来控制驱动时钟的交流电的周率，使时钟的精确率达到千万分之一秒。1948年，美国国家标准局成功地把一种分子振动用于计时，为原子钟开辟了道路。原子钟的准确率是很高的，能够满足许多卫星和宇宙火箭实验的需要。

（2）设定时间标准。人类一直采用两种自然的测定时间的标准，即天和年。天就是地球自转一圈的时间，年就是地球绕太阳公转一圈的时间。这样一年正好是天。一天的精确计算方法是：每天被划分为24小时，每小时又被划分为60分钟，每分钟再被划分为60秒。但由于地球的自转速率在缓慢改变，1956年达成了一个国际协定，将地球绕日旋转的时间单位制定为1900年的1/31556925.9747。这个协议于1964年放弃，因为将秒定义在原子的振动周期上将会得到极大的准确性。

（3）选择时间的标准参照点。时间的标准参照点是指某一特定时刻，即时间点，它可以被看作是时间间隔的开始。还必须找出校验时间参照点的方法。古代，人们把太阳处于当天最高点时定为一天的正午；现在人们在这一时刻把时钟校准到12点。考虑到此时与我们相对的地球的另一面将是半夜，地球其他地方的时间也不同，容易引起混乱，于是，国际协议将格林尼治时间定为国际标准时间，并由此算出地球上其他地方的相对时间。这对于国际交往是有好处的。

对时间的测量与对该测量的思考是联系在一起的。当我们用时钟测量时间时，一些问题自然会凸现出来。例如，时钟对时间的测定会随时钟的运动状态及时钟所处场所的变化而变化吗？时钟测量的准确性只受到时钟精度的影响，而原则上不受被测对象的限制吗？传统的测量观对前一问题持否定态度而对后一问题持肯定态度，现代测量观与此正好相反。

现代时间测量观是以相对论、量子论作为支柱的，这两大理论是现代物理学革命的成果，同时也带来了时间测量观上的革命性成果。

第一，时间测量与时钟运动状态是相关的。狭义相对论表明，对某个观察者来说，时钟相对于观察者静止时走得最快，而在观察者运动时，时钟将变慢。运动越快，它的时针、分针、秒针就走得越慢。也就是说，时间是会膨胀的。这已得到了实验的验证：有一种基本粒子，缪介子，生成于地球大气10公里的高处，缪介子的放射性衰变在它自己的静止系统中进行得很快，在衰变前只能走600米，大多数绝不可能到达地面。但我们在实验室用粒子加速器对该粒子加速，则可以把缪介子的寿命大大延长，用实验室的时钟计算要长到9倍，这表明它的衰变时间在我们的参考系中膨胀了。

第二，时间测量与时钟所处的场所是有关的。广义相对论指出，时间的流逝与引力场有关，引力场越强，钟就走得越慢。例如，离一个大质量天体如太阳很近的时钟，比起另一放置很远的时钟来，要走得慢。1962年，实验发现安装在一个水塔底下的一只更接近地球的钟，要走得比安装在水塔顶上的钟更慢些。地球上不同高度的钟，其速度不同，这具有相当重要的实用性，因为人们正是用卫星发出的信号来作精确导航的。如果人们对广义相对论的预言一无所知，则所计算出的位置会错几英里！

第三，时间测量的精度会受到被测对象的限制。根据量子力学的不确定性原理，能量与时间之间的关系，相同于位置与动量之间的关系：对一个处在某一特定量子态的原子，能量测得越准，时间将测得越不准；能量测得越不准，时间将测得越准。这两个量不可能同时达到绝对精确的程度，原因不是由于时钟的精度所限，而是由于客观对象（如基本粒子）的本性限制使然。

2．相对刚性与长度的测量。

长度也是一种广延量，可以借助于上述三个规则来量度。假定现在要测定某一杆的长度，用一木制2米木尺作测量工具，它的长度与杆的长度的比较可能导致下列结果：

（1）如果被测杆与我们的测量工具刚好重合，两者长度一致，则该杆的长度为2米。这里使用了相等规则。

（2）如果被测杆与木尺部分重合，杆的长度短于2米。特定的数值将由杆的末端与标刻在测量工具上的基本测量单位的倍数或份数相重合而给出。

（3）如果木尺与杆部分重合，且杆比木尺长，则有必要重复完整的测量过程，通过使用加法规则，直到第N步，前面两种情况发生为止。

长度的测量看来是简单而明显的，但也会遇到一些疑问：如单位的选择、标尺的选择、测量结果数值的选择等。

单位的选择。原始的长度标准是基于身体的某些部位，如脚、拇指、伸长的手臂的长度等。但是，这样的标准随人类个体的变化而变化。需要定义一个统一的长度单位。如“米”，就是以氨86发射出来的某种辐射线的波长的1656763.83倍来定义的。“米”确定后，还可以定义另一个长度单位为米的一部分或倍数，如毫米、分米、千米。之所以这样定义，就在于测量实践中的方便性。对不同的对象长度的测定，应根据具体情况选择合适的单位。如测量血细胞的直径，用米作单位，测出的数值将太小，故选用毫米或微米作单位；天体之间的距离，如用米作单位，所测出的值就太大，故最好用光年作单位。

标尺的选择。长度的测量需要用标准标尺来进行，那么，应该选择什么种类的物体来制作标尺呢？非常明显，将避免使用蜡烛或橡胶等制作的容易变形的标尺。因为这种标准标尺的变形，会使所测的物体长度经常变化。选用那种对尽可能多的物体来说是相对刚性的标尺，显然更加方便和简单。但是，什么是相对刚性呢？有人说，长度不容易发生变化的物体是刚性的。然而，还没有制作出标准标尺来，你怎么能量出长度的变化？好在我们的经验发现，存在着一个非常广大的物体的类，这些物体彼此是近似地相对刚性的。即对其中任意两个物体来说，如果它们有两条直边并排靠在一起，上面分别有两点彼此重合，则无论何时做这个实验，这两点都重合。可以从这一个广大的相对刚性类的物体中选取任意一种制成标准标尺，并可认为，刚性尺的任意两刻度之间的距离在时间过程中保持相对不变。

在一般讨论中，“刚性”是通过“保持不变”定义的，“保持不变”则是通过长度概念的引进来说明的，而长度的测量又是通过定义“刚性”来解释的。这就陷入到一个恶性循环之中。怎样摆脱这一循环呢？在长度的经验基础的分析中，是运用相对刚性的概念来代替绝对刚性的概念来解决的。相对刚性的概念指的是一物体相对于另一物体坚硬性（刚性）的概念。

世界上虽然存在许多彼此之间相对不坚硬的物体，如两个蜡制体，或一个铁物体和一块橡皮泥等，但是存在一个广大的物体的类，这些物体彼此近似地相对坚硬的，如两块金属间，金属与石头间等。这样就使得当我们选择其中之一（如金属棒）作为标准长度时，世界上有很大数目的物体在被测量时是坚硬的，从而能以很大的规则性和简单性去描述它。如果我们选择一根橡皮尺或蜡尺作为标准的测量标尺，将发现，关于世界的描述会变得复杂起来。因此，对于测量标尺总是倾向于选择相对刚性的物体，虽然这不是一个逻辑必然的选择，但却是现实的、方便的选择。这点与时间测量中等价周期类的选择很相似。

但是，即使我们选择了具有相对刚性的物体作为测量标准，有一个问题必须注意，就是作为标准的相对刚性的物体有热胀冷缩效应，由此在测量时会发现被测量物体有缩短和延长的结果，从而导致对被测物体的表述复杂化。为简单起见，我们引进修正因子，用下列公式来表示当温度变化时，所测值与实际值之间的关联：

L＝L_0［1＋β（T－T_0）］

这里β是标尺的“热膨胀系数”，L_0是标尺在常温T_0时的正常长度，温度为T时线段的长度L由此式修正，可导致自然规律描述的简单性。

无理数的引进。当用一直尺对物体进行测量时，测量精度与标尺单位的刻度有关，刻度越细，测量精度越高，但无论刻度多细，标尺刻度只可能限于正有理数的范围内。然而自然界中存在着无理数。例如，一等腰直角三角形状的物体，它的二条直角边的长度为l米，这时若测量斜边的长度，测得的值可能为1.42、1.41甚至1.4142米，在有理数范围内，根据勾股定理，斜边的长度应为一无理数，即1.4142135……。因此，该斜边的长度不可能通过上面提到的方法准确测量，即使仪器上有着任意小的测量刻度单位。那么，无理数是怎样引进到物理学中的呢？是在测量的某一阶段之后，由理论（如上面的勾股定理）的帮助而引进的，由此，物理学中数量的可能数值的类既包括有理数，也包括无理数，即包括整个实数。

二、数学空间与物理空间

在科学认识中，空间可以区分为数学空间和物理空间。一般认为，尽管从起源学的角度来看，数学空间离不开对物理空间的探讨，但是，现代数学和物理的发展表明，这二者之间是存在着基本的差别的。数学空间研究的是形式的符号体系，而物理空间则是对象的经验描述。需要重点阐明数学空间和物理空间的内涵和区别，以及物理世界的数学空间构型的可选择性。

1．欧氏几何与非欧几何。

数学空间一般地说是从基本的公理或公设中逻辑地推演出来的。例如，古希腊伟大数学家欧几里得从五条公设出发，严格地逻辑推演出一系列定理，整个内容构成一个严整的逻辑体系，成功地体现了三维平直的空间结构，人们将其称为欧氏空间。

欧几里得几何一直被看作人类理性的典范，但是，作为欧几里得几何前提的第五公设却在许多世纪里受到了学者的怀疑。所谓第五公设即平行公理，指的是：在同一平面上，过某直线外的一点，有且只有一条直线与该直线平行。直到19世纪初，人们仍习惯用直观的方法考虑几何学的公理。对他们而言，几何学是对人们能感觉到的、围绕着人们的现实空间的研究。几何中的“点”意味着自然界空间中的一个位置，几何中的一条“直线”意味着普通意义上的一条线。对于两条直线，只可能有重合（有无数个公共点）、相交（有一个公共点）、平行（没有公共点）三种情况。平行公理正符合这一直觉，对它的真理性，学者少有怀疑。不过，他们怀疑平行公理作为一个公理，不如其他公理来得那样自明，也许它不能作为基本的前提——公理，而能够从欧几里得的其他公理中推导出来作为定理而存在。由于当时系统化的关系逻辑不存在，不能对之作纯逻辑的推导，而基于非逻辑因素的推导，虽然有许多种似乎能推导出平行公理的方法，但实际上其直觉特性的前提仍是伪装形式的平行公理自身。

直到19世纪，关系逻辑的诞生为这一证明提供了方法论依据，才严格地逻辑地证明了平行公理独立于其他欧氏公理，平行公理不能从其他的公理中导出。

这是一个伟大的发现，这一发现的意义在于，如果平行公理独立于其他公理，则与平行公理不相容的陈述可以用来代替平行公理而不与其他公理发生逻辑矛盾。

第一个与平行公理不相容的陈述是由俄罗斯数学家罗巴切夫斯基提出的，称为罗氏几何的平行公理，即在一平面内，通过直线外一点，可作无数条线与之平行。由这一公理以及欧几里得几何的其他公理出发，罗巴切夫斯基创立了他的几何学（1835年）。该几何学所描述的空间具有如下性质：三角形内角之和小于180°，圆周对直径之比大于π，曲率度量小于0。

在罗巴切夫斯基几何创立后的大约20年，德国数学家黎曼作出了与罗巴切夫斯基又相反的公理陈述，即在一平面内，通过直线外一点不存在平行线。由此而得出既不同于欧氏空间又不同于罗巴切夫斯基空间的空间——黎曼空间。在该空间中，三角形三内角之和大于180，圆周对直径之比小于π，曲率度量大于0。

罗巴切夫斯基几何和黎曼几何完全不同于欧几里得几何，两者统称为非欧几何。与此对应的空间称为非欧空间。由于这种空间在创立时仅仅是建立在一定公理基础上的演绎系统，并不需要任何现实世界来对应，因此这样的空间是纯粹数学的。关于这种数学空间，卡尔纳普说：“它只说明，如果一定的关系系统有某种结构的性质，则这个系统具有的另一些特征可以从这些假定的结构中逻辑地导出。”因此，“数学几何是一种逻辑结构的理论。它完全独立于科学的研究，它只与给定的一组公理的逻辑蕴涵有关”⑬。

2．数学空间是物理空间的模型。

然而，物理空间与数学空间不同。数学空间在原则上可以不涉及外部世界的现象和物体，以及这些现象和物体之间的关系。它只涉及自己的想象物以及它们之间的关系。以往在欧几里得空间中，数学图形大部分被认为与出现在物理空间中的物体是一致的。例如，“点”就当作是在物理空间中的一个位置，虽然我们不能观察到一个几何点，却可以在现实中以一个小点来逼近它。但在n（n＞3）维空间中的数学图形就不是这样了，就它的特征看，很难在现实中找到它的直接抽象，然而它能被应用到对物理世界的描述中。当数学空间被用作概念框架来说明现实空间的结构时，抽象空间就现实化为物理空间，物理空间包含数学空间和实在。物理空间的维数是可变的，它随所依据的数学空间以及所研究的对象而变。如在关于宏观物体以及星系的普通物理学中，空间叫做牛顿物理空间，仍然是以欧几里得空间为形式，而在以星河系为尺度的宇观世界的物理学中所用的空间则是广义相对论空间，以黎曼空间为形式。广义相对论空间把几何学同物理学统一了起来，用空间结构的几何性质来表述引力场，从而使非欧几何学获得了实际的物理意义。爱因斯坦发现现实的有物质存在的宇宙空间，不是平直的欧几里得空间，而是弯曲的黎曼空间，而空间弯曲的程度（即曲率）取决于物质的质量及其分布状况。空间曲率的大小就体现为引力场的强度，引力只是因质量的存在而引起的时空连续场的弯曲。这样，在广义相对论空间这样的物理空间中，数学空间—黎曼空间就与物质紧密联系起来了。在广义相对论中，物质的存在不仅产生了引力场，而且还使时空的特性发生了变化，造成了时空弯曲的效应，而这种所谓弯曲的时空，是用黎曼几何来描述的。这样，物理客体不是在时空之中，而是这些物理客体有着某种特定空间的广延。

上面的分析表明，物理空间是应用数学空间而获得的，这里，物理学应用了数学。为什么数学空间能被应用到物理空间的构造中去呢？数学哲学中的形式主义、直觉主义、逻辑主义都试图加以完满地解释，可惜都不尽如人意。

人类认识世界的发展史表明，数学空间是通过拟经验的方法获得的。一方面它建立在经验和实用基础之上；另一方面，它自身的发展具有相对独立性。如果我们片面强调前一方面，则抹杀了数学与其他科学之间的区别，将之隶属于科学。如果我们片面强调后一方面，即数学与经验无关而仅为人类形式的、逻辑的建构，则无法说明数学应用的有效性问题。其实，数学空间如同其他数学一样，具有拟经验的特征，即它是证明（从确认的公理中推出结论）与证实（思维见之于物理世界）二种认识方法有机统一的产物。这样，一方面使数学的形式避免了建构的绝对先验性，使得它与经验世界具有关联性，另一方面又避免了数学相对于人类对物理世界认识的滞后性，使它既具有本质的又具有形式的内涵。本质的内涵在于“证实”——使得它与物理世界具有某种一致性，形式的内涵在于“证明”——使得它的形式化的语言、精确可靠的数学计算、严密的逻辑体系便于人们对物理世界进行深刻、准确、普遍、简洁的认识。数学空间应用于物理空间的有效性和它超越于物理世界的独立性的原因就在于此。

三、世界时空构型的可选择性

众所周知，爱因斯坦是选用非欧几何作为框架来建构广义相对论的。有理由问，欧氏几何能否用于描述爱因斯坦相对论所想象的物理空间？如果能，为什么没有选择欧氏几何而选择了非欧几何作为该物理时空的描述？

理论上，两种几何都可用于描述爱因斯坦相对论所想象的物理空间的平面结构。假定现在的平面是穿过日心的平面S。按照相对论，如果有可行的观察试验，在太阳外面，这一平面上的三角形内角和会小于180°；这一平面上的圆，其周长与直径之比则大于π；平面的曲率度量将小于0。而在太阳内部结论正好相反。为了使这个平面结构直观明白，且易于比较它怎样为欧几里得几何（简称语言T_1）和非欧几里得几何（简称语言T_2）所描述，可以建立一个与非欧平面一一对应的欧氏空间模型。⑭

这种模型是特定的曲面S′，其结构如下：

图2—2

在坐标系R-Z中（见图2—2）曲线DBC是以Z轴为准线的抛物线弧，V是抛物线的顶点，距离α正比于太阳的质量。弧AB是圆弧，它的中心E在Z轴上，并使该弧在B点平滑地转入抛物线。假定这条平滑曲线ABC绕Z轴旋转产生一个类似于山丘状的曲面，这就是曲面S′，它可以作为过太阳中心的非欧平面的欧几里得模型。

接近山丘顶点的那部分曲面B′AB是凸的球形，对应于太阳内的那部分平面。这里曲率是常数和正数。在球状山丘的顶点之外，曲面是凹的，像马鞍的表面那样，曲率为负，但不是常数。离山丘中心越远，抛物线变得越像一条直线。曲面的负弯曲部分对应于平面在太阳以外的部分。在紧靠太阳的地方，它的负曲率远非是零，离太阳越远越逼近零。

现在用弯曲的山丘般的表面（相当于以前的欧几里得面）作非欧平面的模型，它的侧面S_1画在图2—3中，在它的下面，直线S_2表示熟悉的欧几里得平面。在S_2上所有点由平行虚线从S_1投影到S_2上。由此，我们能观察到，如果标杆从位置P_1移到位置P′1，即向太阳靠近，标杆没有收缩，因为这一事件是用非欧几何的理论语言来描述的。但是，如果依据S_2运用欧几里得几何的理论语言T_1，则当标杆从P_2运动到P′2时，标杆收缩了。此时，必须引出新的定律来表示这种收缩。

图2—3

对于图2—3，如果不以横截面考虑，而从上面往下看，则情况如图2—4。

图2—4

图2—4中，以A为圆心的圆形是太阳。标杆处于位置P，令φ为标杆与径向的夹角。按照理论T_1，则标杆的长度将收缩到

这里C是常数，为3.7×10-29，r为标杆离物体b的距离，b的质量为m。

现在假定物体b的质量等同于太阳，为1.98×10^33克，而r等于太阳的半径AB（6.95×10^10厘米），并且标杆接近太阳表面时沿半径方向（即φ＝0），则标杆沿半径方向的相对收缩是

也即存在微小的偏离。

从上面的论述可以看出，标杆在引力场中的性状可以用两种本质上不同的时空构型来描述。如果我们选用欧几里得几何，则我们选择的是用一个较简单的数学几何来作世界的时空构架，但此时非欧空间的观察必须通过修正经典光学理论和经典力学理论来说明，从而导致物理规律的复杂化。如果我们选择非欧几何，则与选择欧氏几何相比，虽然几何较复杂，但是面对新的观察，我们不必修正经典的光学和力学规律，支配物体运动的一些经典规律，如开普勒三定律能够维持原来的公式，甚至引力自身在一定意义上也会从图景中消失。由此就能使物理规律保持一种简单性。

光线在通过大质量物体的边缘时要发生弯曲的预言，已于1919年被英国天文学家爱丁顿率领的观测队证实。当然，为了解释这一观测结果，我们可以采用欧几里得几何，但那样必须引进能描述光在引力场中弯曲的新的光学定律。这是一件很复杂的事情，意味着要修改经典光学。另一方面，我们也可以采用非欧几何，此时，在真空中光线不被引力场所弯曲的经典论断能够保持、解释这一现象的理论——广义相对论具有某种简单性。

就上面两种选择所作的比较，使我们明了，对何种世界构型（欧几里得的或非欧的）的选择，并不具有逻辑上的必然性，而只是依据综合简明性。那么，怎样决定两个系统中的哪一个具有最大的综合简明性呢？

一般地说，在一个系统中，对物体的作用有两种，一种是差异作用，另一种是普遍作用。前者表示这样的作用对于系统中不同的物质在程度上是不同的，后者表示这样的作用不论物质的性质如何，在量上是同等的。前者如热膨胀作用，它随各种物质的热膨胀系数的不同而不同。后者如前面所述的引力对杆子长度的影响作用，并不随各种测杆（无论是铜的、还是铁的等等）而改变。

像引力对杆子长度的影响的这样的普遍作用，赖欣巴哈发现，可以用完全不出现这种作用的理论来加以说明。如在相对论中，应用非欧时空系统就可以不必谈论物体在引力场中的膨胀与收缩，由此将物理理论简化。一般地说，只要能断定在整个物理系统中有某种普遍适用的规律，它能指明在什么条件下有什么数量的普遍作用出现，则该系统的理论可以变换为这样的理论，它使这种作用的数量化归为零。这样的转换必定能作出，并由此而导致理论的综合简明性。⑮

虽然相对论的非欧几何现已被普遍接受，但并不存在为天文学家和物理学家所一致同意的宇宙时空模型。欧几里得的处理方法可以得到一个极为简单的几何，但却带来比较复杂的物理规律；非欧的处理方法给出一个极为复杂的几何，但却获得很是简单的物理规律。物理世界的数学空间构型可以由人们作出选择。空间究竟是非欧的，还是物理规律必须修改以保留欧氏几何，这个问题是没有意义的。由此得出的两种理论，不过是同一事实的两种描述罢了。它们可以说是等价的描述，因为在这两个理论中，都准确地作出了关于可观察事件的同样的预言。

人类对时空的认识是与科学的发展联系在一起的，科学上的每一次重大变革，必然带来时空观上的重大变革。由爱因斯坦完成的变革使时空观念摆脱绝对性而走向一种相对的理解。

牛顿的时空观是绝对的时空观。所谓“绝对时间”，是指在宇宙中处处流逝着相同的、均匀的、不依赖于任何外部事物的时间。由此可得出下列几个结论：第一，同时性的绝对性。任何人都可以决定性地测量两个事件之间的时间间隔，只要有好的钟，不管谁去测量，这个时间都是一样的。第二，时间与物质无关，也就是时间虽然是通过物质的运动来量度的，但是物质的存在不是以时间的形式作为证明。时间是外在于物体的。第三，时间与空间无关。在牛顿物理学中，力是直线地传递到无限远处的。这种牛顿力，是物体间瞬时的、超距的相互作用，即时间与空间是相互独立的。

其实，时空的绝对性是以动力学相互作用的无限大传播速度为依据的，而无限大传播速度并没得到实验的验证，因此，在某种意义上，绝对时空的论断带有先验的色彩。爱因斯坦的相对论为我们除掉了这一色彩，由时空的绝对性走向相对性。

（1）同时性的相对性。绝对的时间观念告诉我们，从原则上讲，存在着一种理想的、统一的时间尺度——绝对时间，它能独立存在而与任何特定的客观事件和物理过程无关。但是，爱因斯坦的狭义相对论认为，时间并非处处相同，而是随运动的情况不同而不同。对于整个宇宙来说，不存在统一的时间。以有限速度传播的相互作用，使得在某一坐标系中同时发生的两个事件，在另一相对于此坐标系运动的坐标系中，将不同时，因此，是否“同时”与所选择的参考系有关，参考系变化时，不同时的事件可能变得同时，同时的事件也可能变得不同时。

（2）时间与物质相关联。从本质上说，时间是事物的一种存在方式，时间的流逝是事物固有的属性，没有客观事物的运动变化，时间也就不存在。时间也依赖于物质及其运动而发生变化，于是出现相对论中的钟慢效应和引力时间膨胀这类问题。

（3）时间与空间不可分离。在天文学家的观念里，天体间的空间距离就是时间，即光年。天体越远，其诞生的时间就越早。天文学家借助于赫罗图来研究恒星的时间演化，图上曲线的形状成了确定恒星年龄和演化阶段的根据，空间转化为时间。在现实世界中，时空是不可分割地联系在一起的。我们说某一个物体在某一个地点时无不处于一定的时刻，说某一物体在某一时刻时又无不位于一定的地点。传统的三维空间结构存在严重的缺陷，因为它把空间与时间截然分开，而没有时间作为第四维的时空。三维空间结构是静止的、不动的、呆滞的，这样的时空模型绝不能恰当反映客观存在着的真实世界。在一个真实的、运动着的世界中，时空是统一的，两者之间并无本质的差别。

注释

①参见［日］武谷三男：《关于牛顿力学的形成》，见《武谷三男物理学方法论论文集》，北京，商务印书馆，1975。

②阮元：《续畴人传·序》，转引自杜石然等：《中国科学技术史稿》，下册，263～264页，北京，科学出版社，1982。

③同上书，264页。

④参见［英］卡约里：《物理学史》，366～369页。

⑤《爱因斯坦文集》，第1卷，115页。

⑥恩格斯：《自然辩证法》，207页。

⑦《巴甫洛夫选集》，115页，北京，科学出版社，1955。译文略有更改。

⑧转引自［英］卡约里：《物理学史》，298页。

⑨参见列宁：《哲学笔记》，230页，北京，人民出版社，1973。

⑩［苏］什托夫：《科学认识的方法论问题》，78～79页。

⑪《马克思恩格斯选集》，2版，第2卷，100页，北京，人民出版社，1995。

⑫参见［美］伽莫夫：《物理学发展史》，309～310页，北京，商务印书馆，1981。

⑬［美］R.卡尔纳普：《科学哲学导论》，177页，广州，中山大学出版社，1987。

⑭参见［美］R.卡尔纳普：《科学哲学导论》，149～152页。

⑮参见［美］R.卡尔纳普：《科学哲学导论》，166页。

第三章
科学的意义和基础

第一节　科学文本的语言分析

现代语言哲学家认为，语言不仅是表达思想和交流知识的手段，而且还是哲学研究的对象本身。他们指出，由于哲学中滥用和误用语言，产生了许多问题，这些问题只有通过对语言的分析才能自然而然地得到解决。在哲学中强调语言分析方法的学派叫做分析哲学，它们可以说是由正统科学哲学家兴起的，同时又成为正统科学哲学的重要标志。

一、科学陈述的分析与澄清

20世纪初建立的严格意义下的语言哲学，是与当时发生的“语言学转向”密切相关的。“语言学转向”是哲学研究的一个新阶段。在古希腊，哲学家主要是研究形而上学的本体论。现实存在的本原、现象后面的本质或者某种形而上学的“本体”，是当时本体论研究的中心。近代从笛卡儿开始，哲学研究从本体论转向认识论，开始研究认识的来源、认识能力的界限以及认识世界的途径和方法。到了现代，对语言的研究成为哲学研究的中心问题。甚至可以说，哲学问题不过是关于哲学语言的问题。哲学研究之所以从本体论转向认识论，是因为哲学家们意识到离开认识来研究存在是徒劳的；而哲学研究之所以从认识论转向语言哲学，则是因为研究存在或者研究认识都应当首先搞清楚哲学语言的意义。

语言学转向的必要条件是现代逻辑，即数理逻辑在19世纪末和20世纪初日新月异的发展：布尔在19世纪中叶创立了逻辑代数，弗雷格在19世纪末确立了命题演算和狭义谓词演算，罗素和怀特海在20世纪初完成了命题演算和谓词演算体系。逻辑学的发展到此完成了一次质的飞跃。数理逻辑运用形式化的逻辑语言和逻辑演算来处理形式逻辑中的问题，它有利于对问题作准确的表述，防止出现自然语言表述中的不确切和逻辑上的不严密，为以新的方式处理哲学问题提供了一个强有力的手段，即对语言的逻辑分析。

“语言学转向”改变了对哲学的性质、任务和对象的传统看法。哲学中的语言问题被放到首要地位。语言是哲学的研究对象，哲学是一种澄清语词和语句意义的活动。逻辑分析或概念分析是哲学研究最重要的方法，依靠它，哲学得以解释科学语言或日常语言的意义。正是这种思想深刻影响了正统的科学哲学。

西方分析哲学家把哲学问题归结为语言问题既有着本体论方面的原因，又有认识论方面的原因。

在本体论方面，一部分分析哲学家试图从探讨语言的结构去了解世界的结构。这种观点在罗素和维特根斯坦的逻辑原子论中表现得特别明显。

在认识论方面，所有的分析哲学家都认定，要清除哲学中的混乱，解决争论不休的哲学问题，必须从研究语言入手，搞清楚词、语句、概念和命题的意义。尽管在这个问题上科学语言学派和自然语言学派的侧重点有差异，但把语言分析作为基本方法则是完全一样的。

近半个世纪以来，语言哲学研究的重点、手段、方法等时有变化。早期语言哲学侧重语形学研究，20世纪40年代以后语义学研究占主导地位，60年代起，语用学研究又受到越来越大的关注。

1．单称陈述和全称陈述。

科学哲学在自己的研究中，首先把科学当作一种特殊的文本来分析。

科学的规律不是别的，它不过是尽可能精确地表达所观察到的规则性的陈述。如果一种规则性毫无例外地在任何时间和地点都能被观察到，则这种规则性被表达为“全称规律”的形式。例如，“对于任何物体x，如果这物体受热，则这物体会膨胀”。并非所有的科学规律都是全称性的。有些规律断言一种规则性只在一定的百分率的场合下出现，而不是断言它在所有的场合下出现，则关于这种规则性的定量陈述被称为“统计规律”。例如，“每年出生的婴儿约有一半是男孩”。全称规律在逻辑形式上，由形式逻辑的“全称条件陈述”来表达。一般地说，对于所有的x，如果x是P，则x也是Q，这可以写成下式：

（x）［P（x）⊃Q（x）］

对一个特定的事件，或者说单一时空里发生的单一事实的陈述，称之为“单称”陈述。我们所有的知识都起源于单称陈述，即起源于对特殊个体的特殊观察。在科学哲学中，最重要的、最令人困惑的问题之一是如何能够从这样的单称陈述出发到达全称规律的断言。

科学是从个别的事实的直接观察开始的。规则性并不能直接观察到，只有当许多观察被相互比较，规则性才会被发现。一旦获得用以表达规则性的被称为“规律”的陈述，它们将发挥科学的双重功能：被用于解释已经知道的事实以及预言尚未知道的事实。解释和预言的图式都是：

（1）（x）［P（x）⊃Q（x）］

（2）P（a）

（3）Q（a）

首先，有一个全称规律：对于任意的物体x，如果它具有性质P，则它也具有性质Q。其次，有一个说明物体a具有性质P的陈述。最后，运用基本逻辑，可以演绎出物体a具有性质Q。当然，在解释和预言中，知识的状态不同。前者中，已经知道事实Q（a），我们用表明Q（a）是怎样从陈述（1）和（2）中演绎出来来解释Q（a）；后者中，Q（a）乃是一个尚未知道的事实，我们有一个规律，并且有事实P（a），于是得出结论，Q（a）必定也是事实，尽管它尚未观察到。例如，已知热膨胀规律，又已知加热了某一根铁棒，既可用以解释铁棒会变长，亦可推论出（预言）铁棒将变长。

无论是在经验规律中还是在理论规律中，都是运用语言来进行陈述的。在语言陈述中既有涉及特定时空的个别事件，也有涉及任意时间和地点的一般陈述。如同要区别可观察现象和不可观察现象一样，应当准确地区分全称陈述和单称陈述。

全称陈述存在着两种情况：主项为无穷集的全称和主项为有穷集的全称。前者须在任何地方、任何时间都是真的。它是关于无数个体的全称陈述，不能由一定的时空区域内有限个单称陈述的合取来取代。后者则是一些单称陈述的合取，它只涉及有限的时空区域内特殊元素的有限类。

通常作为规律的全称陈述，主项多为无穷集，无法枚举，因而不可能得到经验的确证。经验只能涉及有限时空的事件，而不能涉及任意时空内的所有事件。

在理论规律中，还有一类陈述，例如“有些x是P”，它等价于“至少存在一个x，它是P”的陈述。这种介于全称和单称之间的陈述称为存在陈述。区别全称陈述与存在陈述有积极的意义。第一，理论规律这种全称陈述，也可用存在形式的否定式表示。例如，能量守恒定律就可以表述为：“不存在第一类永动机”。第二，存在陈述的否定式同全称陈述一样，是不受时空限制的，它们不仅涉及有限的时空区域。第三，在经验观察中，人们不可能在整个世界内来确定某个事物的不存在，这从另一方面明确地告诉人们，全称陈述是不可能用经验来确证的。

同全称陈述相比，单称陈述有如下性质：

（1）单称陈述总是具有单称存在陈述的形式，例如：“在时空区域K看见一只天鹅”，它的逻辑形式等价于“在时空区域K存在着一只天鹅”。

（2）单称陈述是可观察的。由于单称陈述总是和一个具体的事物相关，它总是涉及适当地处于时空中的被观察者。

由性质（1）中可以推论，如果没有初始条件，那么从全称陈述中，不能演绎出单称陈述。因为可观察的东西不能从全称陈述中得到。任何全称陈述如果所包含的单称陈述具有无限的数量，在经验上是无法完全检验的。

从性质（2）中，我们可以得到推论，在科学理论中构成检验命题的陈述总是作出个别性断言，是一个单称陈述。

科学从语言的角度来看，是一个全称陈述的体系。在这个结构中，已被接受的单称陈述往往成为假说得以验证的基础，单称陈述作为一个重要的因素支撑着全称陈述的理论大厦。

2．语义分析和语用分析。

在对科学知识的语言哲学研究中，语义分析的任务是确定词项、语句表达式以及整个语言系统的意义性条件和授义方法。

首先，语义分析的目标是语词的意义。科学语词的语义既包括对象的经验内容，也包括有关对象本质的理论内容。理论是在经验的基础上建立的，因此就意义而言，经验内容是占第一位的。初始词项和导出词项都包括观察词项和理论词项两个部分。初始观察词项的意义由“可观察性”要求确定，它们指称可观察的客体或者它们之间的关系、性质。初始理论词项通过“对应规则”从观察词项取得意义。导出观察词项或者通过由初始观察词项加以显定义而取得意义，或者演绎地由初始观察词项中推出。总之，一切语词的意义必须加以澄清，使之精确化，每个语词都必须有精确的意义。

其次，语义分析所研究的是有关语句的意义。语句的意义一方面由构成它们的语词的意义决定，另一方面又有其作为整体的意义，后者反过来影响作为其构成元素的语词的意义。整个科学语言可以分为形式语言和事实语言两部分。形式语言（包括数学与逻辑），它们的意义由形式规则决定。事实语言包括理论语言和观察语言，语句的意义由“证实原则”规定。可由经验事实加以证实的语句称为“基本语句”，它们的意义由经验的证实赋予。其他语句的意义性条件是，它们应当可以从基本语句演绎地推出。

最后，语义分析要研究整个理论的授义。理论的授义是与词项、语句的意义研究相互包容并同时进行的（请注意，实际的授义研究并不是按词项、语句、理论授义的顺序而进行的，这里这么说只是为了论述的方便）。整个理论的授义是为使一个形式系统成为一个具有具体经验内容的科学理论。这实际上也就是对一个形式系统（或称符号系统）作解释，或者说建立一个模型。

此外，语义分析的内容还涉及科学概念变化的语义分析、科学语句真理性概念的语义分析和科学理论进步合理性的语义分析。科学理论的发展变化，无论是就知识本身而言还是从理论规律的本质上去考察，都在不断地对语义分析提出新的要求。

在发展的顺序上，科学语言中的语用分析是在语义分析之后时兴起来的。其目的在于揭示以语言的应用和应用者为主的一切因素对语义的逻辑贡献，或者说，对语义的影响。

西方哲学正是由于科学哲学把语言分析拓展到语用的分析，才具有了开阔的视野，并且把社会的因素引入到科学认识的范畴之中。例如，库恩就是通过语用分析来建立他的历史主义科学哲学的。

库恩认为，传统科学哲学的重要局限之一，是把科学仅仅看作理论。其实理论也只是一个形式系统——“符号概括”，当然经验内容都被记入了形式化的符号之中。库恩的科学哲学的中心思想，是把模型即形式系统的意义理解为对这个形式系统的“应用”。由此提出，科学哲学的主要任务就是要弄清楚，究竟是什么样的应用把符号概括成有特殊经验意义的理论。科学共同体就符号概括的特定意义达成一致，并不是依靠形式语言本身，而是通过类似的解题活动所取得的范例的应用才形成的。基本概念的意义只有通过范例才能理解。可以看出，对语用因素的把握促使库恩走向了历史主义的出发点。

一般地说，语用因素主要包括科学认识主体寄予的信念和运用语义系统进行解题所积累的范例。像语义分析中的情况一样，语用因素也可以加以形式化的处理。逻辑语用学研究语言应用的语境特点，分析各种语境对语义的影响。随着语言分析方法的发展，语用分析的研究也在不断地发生变化。

二、观察语言的分析

正统科学哲学的一个重要观点是明确地区分分析的真和事实的真，并且通过对现代科学的语言分析，尽可能把这个区分搞得精确和明白。为了更好地对观察语言和理论语言进行分析，将科学语言恰当地分类是非常有用的。

1．科学语言的分类。

通常在语言分析中，把科学的语词分成三种：

（1）逻辑词，包括所有纯数学词。

（2）观察词，或称之为O-词。

（3）理论词，或称之为T-词（有时称之为“构造”词）。

应当指出，在严格划分的意义上，要确立O-词和T-词之间的一个精确的分界线是很难的。有时这种分界的选择带有很大的随意性。但是，在一个具体的实践过程中，作出这种区别还是比较容易的。例如“硬”、“冷”等关于性质的词和“较暖”、“较重”、“较亮”等关系词明显地属于O-词。相比之下，“电荷”、“质子”“电磁场”则属于T-词，它们是在观察中用简单、直接的方法无法觉察的实体。

对于科学语言中的语句，则有类似的另外三种区分形式：

（1）逻辑语句，它不包含描述词。

（2）观察语句，或O-语句，它包含O-词，但无T-词。

（3）理论语句，或T-语句，它包含T-词。

T-语句有两种类型：第一种类型是混合语句，包含O-词和T-词两者；第二种类型是纯理论语句，包含T-词但没有O-词。

在语言分析的实践中，又常常把科学语言L本身划分为两类。其中每一类都包含逻辑（包括数学）语句，它们的不同只在于描述的、非逻辑的元素不同。

（1）观察语言，或O-语言（用L_0表示），包含逻辑语句以及O-语句，但没有T-语句。

（2）理论语言，或T-语言（用LT表示），包含逻辑语句与T-语句（除了T-词之外，有或没有O-词）。

最后，理论T中包含两类假设——理论的假设或T-假设，以及对应规则的假设或C-假设。T-假设是理论的规律，它们是纯粹的T-语句。C-假设是对应规则，它们是包含T-词与O-词的混合语句。

通过上述对科学语言的分类，将便于讨论科学中的许多基本问题。

2．观察语言中的分析真理与事实真理。

现在我们研究在观察语言中，分析真理和事实真理之间的区别问题。

逻辑真理是一种特殊的分析真理，可以把它称之为“L-真理”。

一个语句当它的形式及出现在其中的逻辑词的意义是真的时候，则称这个语句为L-真的。例如“如果没有一个单身汉是幸福的人，则没有一个幸福的人是单身汉”。在这个语句中，即使你不知道“单身汉”、“幸福”、“人”这些描述词的意思，但是只要知道“如果”、“则”、“没有”、“是”这些逻辑词的用法，你就会承认它的真理性。因此这个语句是L-真的。所有的逻辑和数学的陈述都属于这一类。

在观察语言中，有些语句具有比L-真意义更广泛的分析真。这种分析真是说，除非你把它们的描述词的意思和它们的逻辑词的意思都搞清楚，否则你就无法确认这些语句的表述是真还是假。逻辑学家有一个著名的例子：“没有一个单身汉是已婚的。”显然，这个语句的真理是不属于世界上偶然事实的问题，也不能仅由逻辑形式来称它为真的。在这里除了要知道“没有”与“是”的意思之外，还必须知道“单身汉”与“已婚”是什么意思。按照英语中语义的理解，人们会知道“单身汉”与“未结婚的人”有同样的意思。这样说来，上述语句就是真的。其为真乃是语言赋予这些描述词特定的意思，并不是由世界上某些事物的性质决定的。

按照奎因的说法（卡尔纳普也采取这种说法），“分析真”一词用于广义上的“逻辑真”，其意义包含L-真语句，也包含上面讨论的句型。我们用“A-真”表示这种意义上的分析真。由此可知，所有L-真语句都是A-真的，但不是所有的A-真语句都是L-真的。比较而言，我们称一个L-真语句是真的，仅仅是由于逻辑形式的原因。而一个非L-真但却A-真的语句是真的，是由于派给它的描述词以及逻辑词的意思。相反，综合语句的真与假不是由它的词语的意义来决定的，而是由相关的物理世界的事实来决定的。例如，对“物体以每秒32英尺的速度落向地球”这个语句，单用检查它的词的意义的方法，并不能确定它的真假。这个陈述有“事实内容”，它表述关于现实世界的某件事情。对于综合语句而言，经验的检验是必要的，并由此来确认它的真或假。

由于语言自身的原因，在一般自然语言中，不要求精确到每一个人都以同样的方式来理解每一个词。常出现的情况是，有些语言用来表述那些对于它们的分析性模棱两可的语句，即它们的分析性或综合性有争议的语句。

例如，我们考虑这样一个断言：“所有的红头啄木鸟有红头”，它是分析的还是综合的呢？

可以认为它是分析的，因为“红头啄木鸟”意思就是“啄木鸟有红头”，所以这个语句等价于断言所有带有红头的啄木鸟有红头。它是A-真而且也是L-真的。

然而，对现实世界的事物而言，鸟类学家对“红头啄木鸟”有不同的理解。这个词可能涉及体形结构、嘴的形状以及行为习性的某个鸟种，它具有分类学上的意义。实际上由于该鸟种在不同区域的变异，可能有些头部呈白色或其他颜色。“有一个红头”并非是该种鸟的本质，所以这个语句就成为综合的。有必要对此作一个经验的检验——确认是否所有的红头啄木鸟在事实上有红头。

为了解决这类分析性和综合性有争议的语句，可以利用某些指称规则精确地构造人工观察语言来进行有关分析性问题的讨论。但在实际中，无须用这些指称规则来指出该种语言中的所有描述词的全部意义，而可以选用“A-假设”（分析性假设）的规则来搞清楚某些词语之间的意义关系。

例如，我们规定下列指称规则来指明“动物”“鸟”以及“红头啄木鸟”的意义：

（D_1）“动物”这个词指称下列性质（1）…，（2）…，（3）…的联合（这里给出精确的性质的完整系列）。

（D_2）“鸟”这个词指称下列性质（1）…，（2）…，（3）的联合（同D_1一样）加上附加性质（4）…，（5）…，（6）…（此处指明“鸟”的意义的所有性质）。

（D_3）“红头啄木鸟”这个词指称下列性质（1）…，（2）…，（3）…（同D_1）加上（4）…，（5）…，（6）（同D_2），再加上附加性质（7）…，（8）…，（9）…（所有这些性质指明“红头啄木鸟”的意义）。

也许真实地写出这个人工语言中的语句会相当长，但要完全指明所有描述词的意义，这样的长句子是必要的。然而，当我们要求A-假设能够被限制于只指明在语言描述词中成立的意义时，则可以避免上面那样的长句子。例如对刚才讨论的三个词，只要两个A-假设就可以了：

（A_1）所有的鸟都是动物。

（A_2）所有的红头啄木鸟都是鸟。

如果三个D-规则已经给出，则两个A-假设明显地可由它们推出。由于D-规则如此麻烦，当我们的目的只是指明语言的分析结构时，就没有必要去表述它，只需给出A-假设就可以了，因为它们可以为语言中分析的陈述与综合的陈述之间的区别提供充分的依据。

在我们的语言中，如果A-假设系列规定的愈明确，那么分析语句与综合语句之间的区别就愈可以精确地作出。当然，规则要是模糊，所构造出的语言就会包含分析性模糊的语句。有时模糊的存在并不是由于对分析和综合的二分法的理解，而是对描述词意义理解的含糊所致。

应当强调说明的是，A-假设并不告诉我们有关现实世界的什么东西，尽管表面看来如此。例如，考虑“比较温暖”一词，我们希望设定一个A-假设，其大意是这个词指谓的关系是非对称的：“对于任意的Z和任意的Y，如果Z比Y暖和，则Y不比Z暖和。”这个A-假设只涉及在我们的语言中运用这个词的意思，关于世界的性质它什么也没有表述。

近年来，在分析陈述和综合陈述之间试图作出严格区别的观点受到一些学者的怀疑，奎因、怀特等人还提出了尖锐的批评。但是大部分科学哲学家认为，如果谈论分析性只是对观察语言（指日常生活的观察语言、科学的观察语言以及科学哲学家构造的观察语言）进行讨论，那么应当承认，在这样的语言中从综合判断中区别出分析判断的问题已经得到了比较好的处理。

三、理论语言的分析

就在语言中搞清楚分析与综合的区别而言，理论语言中的困难要比观察语言中的困难大得多。在观察语言中描述词之间的意义关系是由适当的A-假设来表述的。但是对理论语言中的词语，却没有完全的经验说明，例如像“电子”、“质量”以及“电磁场”这些词，很难给予直接的经验表述，这样，就使恰当确定理论语言中的A-假设的问题凸显出来。

1．理论语言中的A-假设。

考察分子运动中“温度”这个理论词。对此存在着C-假设（对应规则）将这个词与温度计的构造和应用联结起来。将温度计放入某一液体，刻度读数就可被观察到。C-假设以这样的形式将这个过程与T-词“温度”联结起来。应当看到，刻度读数只是这个词的部分说明。因为它只是理论中所有出现“温度”这个词的特殊说明。存在这样的温度，它使任何温度计的检验液都凝固；同样也存在这样的温度，它高于使任何温度计的检验液汽化的温度。对这些温度要用完全不同的方法来测量。每一种这样的方法都要通过C-假设与理论概念“温度”相联系，但并不能说它们完全表述了“温度”一词的经验意义。将来可能产生新的C-假设，这个假设将进一步补充到这个概念的经验说明中去。

在理论语言中，要认识分析陈述，必须要有A-假设，它将表明在理论词中确立的意义关系。如果一个陈述是A-假设的逻辑推论，则这个陈述是分析的。它不能以与观察现实世界的方式相同的要求而为真，而仅只能依靠它的词的意义而为真。在理论语言中，包含着没有完全说明的理论词，因此，如何建立类似的A-假设来识别分析陈述就有很大的困难。

是否可以把T-假设就当作A-假设呢？例如，我们知道一个演绎理论可以通过将T-假设与逻辑和数学结合而建立起来，不过其结果乃是一个抽象的演绎系统，其中的理论词甚至于连部分说明也没有。科学的理论，对它的描述词必须要有所说明，即使是部分的说明也罢。就是说，它的词必须给以经验的意义，以使它的原始词项与物理世界的诸方面联结在一起，当然这是要由对应规则来实现的。以欧几里得几何为实例，它是纯数学结构，要是把它与现实世界联结起来，欧氏几何就变为物理几何了。对于抽象的数学结构而言，除非它已被C-假设作出了说明（至少是部分的说明），否则区别分析语句和综合语句的语义学问题就无法提出来。理论的T-假设不能当作A-假设来用，因为它不能给T-词提供经验意义，也不能确立T-词之间的意义关系。

那么，可否把C-假设当A-假设呢？我们知道C-假设不能单独取出，要获得关于T-词的最完整的可能说明（只能是部分说明），就必须取其整个理论，即T-假设与C-假设的结合。这是以整个理论为前提，以T-假设与C-假设的联合来寻找A-假设。但这样一来我们实际已获得了事实的信息（因为已获得理论词的所有经验意义），得到的是综合陈述。由此可见C-假设不能用作A-假设。

如何在理论语言中使用分析与综合的二分法，是科学哲学目前争论的一个热点。卡尔纳普认为，运用拉姆西语句的方法，可以为我们在理论语言中运用分析和综合的二分法提供某些帮助。

2．理论的拉姆西语句。

英国逻辑学家弗兰克·拉姆西提议把一个理论的理论假设与对应规则的联合系统由今天称之为“理论的拉姆西语句”来代换。在与理论的假设相等价的拉姆西语句中，理论词消失了，用这种办法使产生理解上困难的理论词被巧妙地躲过去。

在说明拉姆西语句之前，我们先介绍一些符号。设一个理论含有n个理论词：T_1，T_2，T_3，…，Tn。这些词是由理论假设引入的。它们由理论的对应规则与可观察现象联系起来，在这些对应规则中出现m个观察词：O_1，O_2，O_3，…，Om。理论本身是所有理论假设和所有对应假设的结合。因此，一个理论的完全陈述将会包含T与O-词的并集：“T_1，T_2，…，Tn；O_1，O_2，O_3，…，Om”。拉姆西提议，在这个理论语句的表述中，把所有的理论词语都用对应变量：U_1，U_2，…，Un代换，并把逻辑学中的“存在量词”（эU_1），（эU_2），…，（эUn）补充到这个表述中。这个带有U变量和它的存在量词的新语句称为“拉姆西语句”。①

下面考虑一个案例。

一般地，理论语言包含“类词”（例如宏观物体、微观物体、事件这些词）和“关系词”（例如表示各种物理量的词）。

取符号“Mol”为分子的类。“一个分子”表述为“Mol的一个元素”。

取符号“Hymol”代表氢分子的类。“一个氢分子”表述为“Hymol的一个元素”。

用四个坐标：x，y，z，t，表示给定时—空坐标系中的一个时空点。

用符号“Temp”表示温度概念，“物体b在时刻t的温度为500”，写作“Temp（b，t）＝500”。

用符号“Press”表示压力，“一物体b在时刻t的压力”写成“Press（b，t）”。

用符号“Mass”表示质量，“物体b的质量（按克计）是150”写成“Mass（b）＝150”。

用符号“Vel”表示物的速度，“一物体b在时刻t的速度”写成“Vel（b，t）＝r_1，r_2，r_3”，即表示速度在x，y，z三个方向的分量。

考察气体动力论的理论，这个理论的假设包括分子运动、速度、碰撞等规律，有关任意气体的一般规律，有关氢的特殊规律。除此之外还有关于温度、压力以及气体总质量的宏观气体理论的规律。假定理论TC（其中“T”表示这个理论的理论假设，“C”表示给定的对应规则的假设）的理论假设中包含上面提到的所有的词，我们为简便，只写理论词，省略所有的T-假设，并用小圆点表示联结符号。于是有：

（T）　…Mol…Hymol…Temp

…Press…Mass…Vel

为了完成理论TC的符号化工作，必须考虑某些（但不必是全部）理论词的对应规则假设。这些C-假设可以是温度和压力测量的操作规则（有关温度计、压力计结构及运动的规则）。C-假设包含理论词“Temp”与“Press”以及若干观察词：O_1，O_2，…，Om。因此C-假设可以用缩写形式表示成：

（C）　…Temp…O_1…O_2…O_3…Press

…O_4…Om

整个理论可以表示成下列形式：

（TC）　…Mol…Hymol…Temp…Press……Vel；

…Temp…O_1…O_2…O_3…Press…O_4…Om…

如果将理论TC翻译成拉姆西语句，要求有两个步骤。第一步，用任意选择的类变量和关系变量置换所有的理论词（类词和关系词）。例如，在此理论中无论“Mol”在哪里，都用变量“C_1”来代替。同样用“C_2”代换“Hymol”。关系词“Temp”由关系变量R_1（在理论的T部分和C部分）加以代换。类似的，“Press”、“Mass”和“Vel”由另外三个关系变量，例如R_2、R_3、R_4来分别加以代替。最后，结果可表示如下：

…C_1…C_2…R_1…R_2…R_3…R_4…；

…R_2…O_1…O_2…O_3…R_2…O_4…Om…

这个结果不再是一个语句（T、C与TC是语句），它是一个开语句式，有时将它称为语句形式或语句函项。

接下来将开语句式翻译为拉姆西语句RTC，它由写在语句式前面的六个存在量词组成，每一个对应于六个变量的一个：

（RTC）　（эC_1）（эC_2）（эR_1）（эR_2）（эR_3）（эR_4）

〔…C_1…C_2…R_1…R_2…R_3…R_4…；…R_1…O_1…O_2…

O_3…R_2…O_4…Om…〕

这个由存在量词领引的式子断言，起码有一个（它所谈及的那个类型）实体满足由这个式子表达的条件。因而上面所示的拉姆西语句是说，（至少）存在着一个C_1类，一个C_2类，还有几个关系R_1、R_2、R_3、R_4，使得：

（1）这六个类和关系以指定的方式（即公式的第一部分或T部分中所指明的方式）彼此联结在一起。

（2）两个关系R_1与R_2都依一定的方式（即在公式的第二部分或C部分指明的方式）与m个观察实体O_1，…，Om相联系。

重要的是，在拉姆西语句中，理论词已经消失了。在它们的位置上出现的是变量。变量“C_1”不涉及任何特别的类。这个断言只是说：至少存在着一个类满足某些条件。如果变量任意地改变，拉姆西语句的意义并不以任何方式改变。例如，符号“C_1”“C_2”相互调换或者用其他变量（如用X_1，X_2）来代换，这个语句的意义仍不改变。

现在我们可以看清楚，拉姆西语句是用符号的形式比较迂回地表示原来的理论。拉姆西语句及其变换表明：第一，只要理论规律可以导出经验规律并可得到经验观察的确证，那么就可以由拉姆西语句形成一个不含任何理论词的关于现实世界的陈述。第二，这种变换方式使拉姆西语句与原来理论的假设系统具有完全相同的解释力和预言力。

拉姆西语句及其变换方法，使理论词完全变成一些符号，并且使这些符号与观察词联结起来。这样的意义在于在表述外部世界的拉姆西语句中，通过存在量词断言，外部世界存在着某种东西，它们具有物理学家赋予的所有性质（例如“电子”）。这个方法使人们避免了形而上学的问题，例如“电子是什么？”“电子存在吗？”等等。

在实践中，拉姆西语句把理论词用符号的形式与观察语言联结起来，但观察语言由于现代物理学对数学的要求，在构成时不能仅仅是一种简单直观的观察语言，而是包括高深数学内容的观察语言（例如相对论要求运用非欧几何和张量分析）。这样一来观察语言变成扩大的、包含整个数学在内的复杂的语言体系。卡尔纳普认为：“这种语言不仅对于表述所有现时的物理理论是充分的，而且对于表述所有将来的，起码是将来一个相当长的时间里的物理理论也是充分的。……我相信，这样的理论概念无论怎样稀奇古怪和复杂万分，借助拉姆西的方法，它们可以表述本质上同样的、现在行之有效的、扩大的观察语言（它包含观察词以及高等逻辑和数学）。”②

3．理论语言中的分析与综合。

在拉姆西语句RTC（只出现观察词和逻辑词）中，理论词被变换掉了。当然没有理论词，理论语言的分析性也消失了。现在，可以运用拉姆西语句在理论语言中实现分析与综合的二分法。

试取一种方式，使理论TC被分为两种语句，其合取等价于这个理论。它被分成语句AT和语句FT。语句AT对于理论的所有理论词来说，它准备作A-假设之用。当然，它完全没有事实内容。语句FT表达了全部的观察内容或事实内容，如前所述，拉姆西语句自身（即RTC）正是这个东西。它扩展到包括所有数学在内的观察语言中，表达理论所讲述的有关现实世界的一切东西，它被用作事实假设FT。

两种语句，FT与AT结合在一起，能够逻辑地蕴涵整个TC理论。满足这个要求的语句AT又怎么表述呢？对于任何两个语句S_1与S_2，能与S_1结合在一起，并逻辑地蕴涵S_2的最弱的语句是条件断语“如果S_1，则S_2”。在符号形式里，它由实质蕴涵符号“S_1⊃S_2”来表述。对于一种理论TC，表述A-假设AT的最简单的方式是：

（AT）　RTC⊃TC

可以证明，这个语句事实上是空的。关于现实世界它没有告诉我们什么。所有的事实内容都在语句FT中，它就是拉姆西语句RTC。语句AT仅仅是断言，如果拉姆西语句是真的，则我们必须以这种方式来理解这些理论词，即整个理论是真的。这是一个纯粹分析的语句，因为它的语义真建立在理论词的意义的基础上。这个断言与拉姆西语句本身相结合，将使L-蕴涵整个理论。

对比而言，拉姆西语句是综合的，它的真理只有通过对现实世界的观察才能确立，但是A-假设L-所蕴涵的任何陈述都是分析的。在这里，与观察语言中的分析语句一样，存在着一种放宽了的意义，在这个意义上，A-假设的确说出了有关世界的某些东西。但在严格意义上，它并没有内容。A-假设陈述：“如果”存在某些实体（借助于拉姆西语句的存在量词来指明的），它们由在理论假设中表述的所有关系联合在一起，并且通过所有用对应规则指明的关系而联系到观察实体中去，则这个理论自身是真的。从A-假设来看，它述说了某种有关世界的东西，但它实际上并不告诉我们，这个理论是真的，它也不述说这个世界是什么方式的存在。它只述说如果这个世界是这个方式的存在，则理论词必须理解为满足这个理论。

重要的事情是要明白，不存在一个事实上的陈述断定在所述的条件下，上述六个所指定的实体事实上满足这个理论。这六个理论词并不给六个特定的实体命名。在作出A-假设AT之前，这些词并没有说明，即使部分的说明也没有。在理论的这种形式中，所得到的唯一的说明乃是通过这个A-假设而获得的部分说明。因此，这个假设实际上说，如果有一个或更多的实体六素组满足这个理论，则这六个理论词被说明为指称形成这类六素组的六个实体。事实上，如果存在着六素组，则这个假设通过限定指称这六个实体所容许的六素组的方法来给理论词以部分说明；如果没有这六素组，如果拉姆西语句恰好错了——则不管它的说明如何，这假设仍是真的（因为如果“A”为假，则“A⊃B”为真）。因此，它甚至不能给这些理论词以部分的解释。

上面的方式若被完全地理解，我们就可以如同在观察语言中取出A-假设一样，以同样的方式没有阻碍地取出条件陈述RTC⊃TC作为TC的A-假设。如同观察语言中A-假设告诉我们有关“较温暖”一词的某些意义一样，理论语言中的A-假设给出有关诸如“电子”与“电磁场”那种理论词的意义。这些信息使我们能够找出某些理论语句是分析的，即由A-假设AT导出的。

现在可以精确地说明在整个科学语言中A-真是什么意思。如果一语句被观察语言中的A-假设以及任意给定的理论语言中的A-假设的合取所L-蕴涵，则该语句是A-真的。如果既非A-真也非A-假，则它是综合的。

如果用“P-假设”（依假设而为真）来表明语句所具有的一类真理，那么它是且仅是为F-假设（拉姆西语句）、观察的分析假设AO以及任意给定的理论语言中的分析假设AT的合取所L-蕴涵。换言之，P-真建立在FT、AO以及AT三种假设的基础上。其中，FT与AT结合起来等价于理论的原始形式TC。因此，包括观察语言和理论语言的整个科学语言，可以很好地将所有假设加在一起表示为TC与AO。

从对拉姆西语句的分析，可以看出，这种语言对于澄清科学语言中的一系列问题颇为有效，但在实践中存在许多困难。

第一个困难是实际表述上的不方便。在拉姆西语句的变换中，由于存在量词及其各种关系词的使用，使得一个在物理学中说来十分容易的事实，变成一个冗长的拉姆西语句。例如，某物体质量为5克，在变成拉姆西语句时成为编号为17的物体质量为5克，写成“Mass（17）＝5”。但是在拉姆西语句中，理论词“Mass”不能出现，写作R_3。当然写成“R_3（17）＝5”是不正确的，它不是一个句子。这个公式要用拉姆西语句中所指明的有关关系R_3的假设来补充。另外，只有R_3的假设公式还不充分，所有的假设都需要。于是就变成对应于所有理论假设，所有对应假设以及它们的存在量词的表述。就是用前面的缩形式也要相当长：

（эC_1）（эC_2）（эR_3）（эR_4）〔…C_1…C_2…R_1…R_2…R_3…R_4；

…R_1…O_1…O_2…O_3…R_2…O_4…Om…&R_3（17）＝5〕

这样的表述应用起来怕是很麻烦的。拉姆西语句的意义仅在于表明，在一种不要求理论词但和日常语言等价的语言中，表述任何一个理论都是可能的。

第二个困难是对理论词施加了过分的限制。我们说理论转换为可观察现象时，只是表现理论词的一个方面而不是全部，它还可以用增加对应规则的形式给出新的观察。但拉姆西语句把理论词与观察词联结之后的表述，使人们对理论词的这个理解淡漠了。实际上，“电子”、“质量”这样的理论词含有某些超越理论自身的前后所提供的某些东西——有的学者称之为“盈余含义”。显然，作为理论词的拉姆西语句变换无法保留这种“盈余含义”。

第三个困难是拉姆西语句与物理学发展中有不协调之处。一个理论的发展可以粗略地分为三个阶段：第一阶段是理论开始被提出时，第二阶段是对应规则建立后的经验规律检验阶段，第三阶段是科学共同体对理论的接受阶段。在第一阶段中，由于拉姆西语句避开了理论词带来的形而上学的麻烦，可以使人们把注意力集中在观察词及检验方面。但是，在第二阶段尤其在第三阶段，由于拉姆西语句的符号化形式，繁杂的表述形式，人们很难接受对理论的这种描述。在现实社会中，当公众和科学共同体认同一个理论时，一个显著的特征就是希望理论愈通俗、愈与人们以往的知识贴近愈好。人们显然无法接受把“电子”表示成一串符号形式的长句子。

尽管如此，对理论语言的分析表明，无论我们选用工具论的观点，把理论看作能起到预言新的可观察现象作用的语言工具，还是选用实在论的观点，把理论看作对现实的实体的揭示，拉姆西语句都是一种理论形式的非理论词的独特表现形式。

第二节　因果性、决定论与概率统计性

科学的本质是一个历史范畴，曾经有过各种不同的意义和不同的表述。因果性、决定论、非决定论等，在科学哲学的视野中长久不衰，它们都从某个角度反映了科学的本质。但是，对它们的理解和诠释，却打上了深深的历史烙印。

一、因果性意义的分析

因果性作为一种观念，或者说因果性作为人们认识世界和解释事物发展变化的一种方式，可以追溯到久远的年代。人类文化的发展，人类智慧的结晶在一定意义上就表现为人们对世间万物因果性关联的理解和认识。当然，人们寻找事物因果性关联会由文化、民族的差异而各不相同。例如，古希腊为了解释天体的运行用托勒密地心说的模式，以各种星体围绕地球运转为原因，说明天空中星辰变化的结果。同样，在中国古文化中，则以盖天说、浑天说来解释日、月、星辰在天空变化的结果。

应当说，因果性概念是人类理性发展的一个重要进步，至今仍然是人类认识自身、认识世界的重要方式。但是，随着科学家对各种概念、方法的运用，科学哲学家开始逐步分析和研究这些概念、方法的意义。当然，作为科学家最经常运用的因果性概念，就受到科学哲学家的极大关注。

因果性概念作为当代科学哲学的一个中心论题，是要人们明确地认识到，当他们使用因果性概念时，应当排除作为一种传统概念所含有的模糊性。准确地表明“此是彼的原因”的意思，是科学哲学需要做的基本工作。

1．因果性与规律。

且看“石头砸碎窗户”这个实例。人们可以说，事件B（窗户破碎）起因于事件A（石头碰撞窗户）。当多数人甚至于科学家说起事件B起因于事件A时，他们指的是什么？他们可能说，事件A“导致”了事件B或者“引起了”事件B。有理由说，当他们企图解释“原因”的含义时，使用了来源于人类活动的隐喻——“导致”、“产生”、“造成”、“引起”之类的说法。显然，人们的活动可以产生、造成或引起各种事件。但在这个实例中，对于“说一事件引起另一事件，其意思是什么”这一问题，照字面的解释并没有给出令人满意的答案。

为了清除可能包含在因果性概念中的传统的、习惯的、陈旧的、非科学的成分，英国哲学家休谟作出了杰出的贡献。他在对因果性的著名批判中，针对那种认为依靠纯粹推理人们就可以明确事件与事件间因果关系的意见，提出如下的论点：

仅凭观察一件事，人们并不知道将会发生什么，——接下来什么事都可能发生。只有在重复了A发生B总是发生后，人们才期待，当下一个A发生时，B又会随之发生。实际上，人们从未观察到事件间的必然联系：只是在重复一致地经历了A发生后B发生，就把这一不变的秩序解释为一种因果秩序。因果关系只是一个有关人们心智拟构的事实，并依此方式建立起期望和信念。

应当说，休谟并没有回答“因果关系的本质是什么”这样的形而上学的问题。但是休谟试图清除包含在因果关系中的必然性成分，把因果必然性分析为一种存在于心灵中的感情之投射。

因果性概念作为数百年来在人们理性思维中、在科学理论中应用的概念，在经过认真的分析之后，可以表明其作为一种合理的方式存在的意义。可以认为，休谟对因果性的批判并不意味着他准备放弃使用因果性概念，实际上他是要纯化这个概念，使之有一个合理的使用。在休谟看来，因果性概念是一种用于实际目的的工具。它可以处理直接可观察的事实。因果性概念告诉人们，我们总能够找到适当的原因来产生所期望的结果。

但是，我们在今天论述因果性的合理使用问题，必须说明因果关系是在什么类型的实体或对象之间成立的。按照卡尔纳普的观点，严格地说，引起一个事件的并不是一个物，而是一个过程。我们在日常生活中讲某些物引起事件，我们真正的意思是指某些过程或事件引起另一些过程或事件。说太阳引起植物的生长，真正的意思是指来自太阳的辐射——一个过程——是原因。但是，假如把“过程”或者“事件”作为包含于因果关系中的实体，我们就必须在极其广泛的意义上定义这些术语，其中需要包括动态的过程，而在日常生活中我们却不会这样做。

当我们讨论因果关系，论述事件B由事件A引起时，实际上说的是：根据某种自然的规律，连同对事件A的完备描述一起，可以逻辑地演绎出事件B。如果我们要准确地分析因果关系，这里首先就涉及一个“规律”的问题。由于人们对科学规律的知识永远不会是完备的，也就是说人们在任何时候都不可能拥有全部自然规律的完备知识。这样一来，由于没有人可能知道一切有关的规律和事实，那么因果关系就只意味着可预言性，这种可预言性并非实际可预言性，而是：假如总的事件情景知道了，后承事件就可以预言。

因果关系的分析，使人们看到传统的、习惯上使用的因果性概念，涉及必然性的问题、涉及规律及其可预言性问题。

2．因果性与必然性。

休谟在对因果性的著名批判中，强调人们没有根据在任何已被观察到的因果序列中假定包含着一种内在的“必然性”。人们在观察事件的过程中，先观察到事件A，然后再观察到事件B，此时人们所观察到的东西只不过是时间上连续的相继事件，这其中并没有观察到“必然性”。休谟对于根据因果关系的推理提出两个原则：第一，任何对象单就其自身而论，都不含有任何东西，能够给我们理由去推得一个超出它本身以外的结论。第二，即使在观察到一些对象间的常见或恒常的结合以后，我们也没有理由得出超过我们所经验到的那些对象以外的有关任何对象的任何推论。③

在这里，休谟实际上是说，在因果关系的实例中，并没有观察到必然性，那么就不能断言必然性。在因果关系的推理方面，不能使用超出观察本身之外的带有必然性的推理。

休谟以来，哲学界注意到并开始认真分析因果关系中关于条件的陈述，对休谟在因果关系中的条件论观点有很积极的回应。强调因果关系中条件的陈述，强调观察过程中自然规则的描述、排除因果关系中的“必然性”假定，所有这一切都得到了许多哲学家的论证支持。康德在论述因果关系的条件时曾写道：除非研究了条件和普遍的（尽管是主观的）规律，我们就无法先验地研究事物的本性，也只有这样，像经验这样的认识才成为可能。……要是没有这样的规律：“凡是观察到一个事件，它总是由某一先行的事件引起的，它按照一条普遍的规律跟随着这先行事件”，对于观察的判断就绝不能列为经验。④

可以说，因果关系对条件的陈述以及对观察的描述，实质上是借助归纳推理从观察中推导出来的。既然把因果关系的研究看作对各种科学之中规律的研究，因果性是否蕴涵必然性的问题，就可以转化为规律是否蕴涵必然性的问题。以出现在科学之中的各类规律的研究取代因果性意义的讨论，将会是更富有成效的。研究这些规律，也就是研究已经观察过的各类因果联系。对这些规律的逻辑分析肯定比因果性意指什么的问题更清晰、更精确。

另一方面，在研究因果性问题的时候，在研究规律在因果性问题中作用的时候，还应注意到，存在着下述情况：某些规律在人们确定因果关系时已被暗中不自觉地运用了。换句话说，在界定事件A与事件B之间的因果关系时，由于我们已经具有相关规律的知识，往往就不再去考察事件的规律，而习惯性地把有关的规律方面的知识加以运用。

以石块打碎窗户玻璃为例子，当人们看见石块撞击玻璃、玻璃破碎之时，如果问事件A（石块撞击窗户）与事件B（玻璃破碎）是否有因果关系，那么，对这个问题，人们会毫不犹豫地作出石块击碎玻璃的结论。

在这里人们多是运用历史上的、自己和群体经历的许多次经验以及具有相似性质的事例来作出说明的，绝不是仅仅根据自己对一个事例的观察来断言这样一种因果关系。换句话说，玻璃被撞击极易破碎的这个规则性知识，已经是对这个事例作出因果关系判断时的背景知识，人们正是用这种熟悉的、已知的规律对自己的观察作出判断。

上述的实例和分析说明，人们断言事件A与事件B之间的因果关系，实际上是运用规律作出一个判断。它是由一般规律（玻璃被硬物撞击极易破碎）作出判断的一个特例（石块撞击玻璃）。

一般规律是一个全称陈述，它表示“在任一时间和任一地点，如果物体或系统处于某一状态，则另一个状态随后出现”。这是一种“如果——则”的普遍形式的陈述。这种见解有时也称作“条件论”。因果规律的表述形式是：每当P类（P不是单一事件而是一类事件）的一个事件发生，则Q类的一个事件随后发生。用符号形式表示如下：

（1）　（X）［P（x）⊃Q（x）］

这个陈述断言：“在任一个时空点x上，如果P成立，则Q成立。”

它在时空点a上的特例是：

（2）　P（a）⊃Q（a）

这个陈述断言：“如果P在a上发生，则Q在a上发生。”

在石块撞击窗户玻璃的实例中，人们正是运用普遍规律作出一个特例的判断。因为对于任意x，若P（x）则Q（x）。所以当人们观察到P（a）时，则很自然地依据这个普遍规律在逻辑上推导出Q（a）。

至于普遍规律是如何建立的，人们如何获得这个具有极强普遍意义的陈述，则是具体确立某一因果关系时应当回答的问题。显然，只检验一个实例是不能确立有关规律的，这需要多次重复的观察，观察相似的许多实例。

人们确立因果关系时，首先应当确立一个有关的规律。无论规律已被人们自觉地运用还是正在试图确立，它都表明，因果性的讨论实际上是规律确立问题的讨论，而规律的确立又涉及归纳推理的问题。当然，谈论规律，还应当明确，科学家所说的规律，还仅仅是指观察到的规则性的一种描述。这种描述可能是准确的，也可能是错误的。规律的可错性说明规律不能等同于必然性，同样，因果性也不能等同于必然性。

假如你访问一个城市，你使用一张市区地图以帮助导路。突然你发现地图与该城市街道之间明显不相符。你不会说，“街道不服从地图的规律”，相反，你说，“这张地图错了”。这恰恰回答了关于什么是因果性的实质、自然规律是什么的问题。规律就是物理学家绘制出来的自然之地图，如果发现了不一致，问题绝不是自然不服从规律，而只是物理学家是否出错。具体的规律都是可错的，不能说是必然的。

3．因果性与可预言性。

在研究因果关系时，理论上要求陈述出一切有关的规律，但是这种要求实属苛求。事实上人们不可能完全知道所有的规律。这样一来，“事件A引起事件B”就会由于规律陈述的不完备而不能断言。

例如，我们研究路面上一个汽车事故。对于引起这个事故的原因，我们有许多方面需要研究：路面的状况，它是否过于光滑或过于坎坷；是否路边的某种现象吸引了司机的注意力；是否是汽车本身构造方面出了问题。为了寻找事故的原因我们必须分析一切有关的条件，一切不变的因素和变化的因素。有时，各种不同的条件对事故的形成都有重要的影响。

如果我们希望对这个事故求得一个唯一的原因，那么依据提出问题的角度，可能得出很多答案：

工程师认为是路面太滑引起了事故。在其他状况保持不变的条件下，如果不是路面的原因（假定路面过于光滑）就不会出这个事故。

交通警察可能认为是由于司机违反了交通规则造成了事故。

心理学家在调查司机之后，可能认为是司机心理素质方面的原因造成了事故，当时司机的心理可能处于一种不正常的状态。

技术人员调查的结果可能表明，由于汽车自身设计或构造方面的某一原因（例如高速行驶时刹车失灵）造成了这次事故。

环境保护专家抽查之后，可能认为是大气污染方面的原因（如当时可见度很低）造成了事故。

每一个人，只要他从自己的角度去观察整个情景，他就会找出某种原因。当他强调“这就是原因”时，他所意指的就是这样一类条件是重要的条件。他由此能够得出结论：如果这类条件不存在，事故或许就不会发生。

对上述原因的调查，并没有、也不能得到造成专门事故的唯一原因。人们给出了一系列不完整的答案，但是不能挑选任何一个单个原因作为唯一原因。事实上，这个事故根本不存在唯一原因。在一个复杂的情形中，存在着许多相关的成分。如果汽车事故和一个先行事件之间发生一种因果关系，那么这个先行事件必定是整个事前情景。我们说较早的情景“引起了”事故，意思是指如果人们已经知道事前情景——一切与此有关的规律，就能够预言事故。

通过对这个实例的分析，可以认为，因果关系意味着可预言性。因为在因果关系中，假如总的事前情景都已知道，后承事件就可以预言。但是这种可预言不意味着实际上的必然性，因为没有一个人可以知道一切有关的事实和规律。例如，在上面汽车事故的有关规律中，就包括物理学、驾车技术、生理学和心理学等方面的知识，包括所有有关的单个事实的知识，甚至包括事实上存在而目前还没有被表达出来的规律。可以把这些规律看作一种潜在的可预言性。

因果关系所说的可预言性，实际上是先前条件和有关规律的完备描述与事件的预言之间的一种逻辑关系。在这里，规律所具有的可预言性在各种被描述的状况下表现了因果关系的可预言性。

由规律的可预言性可知，在预言中，只要有一个规律，并且有事件A、B，就可以逻辑地写出事件B与事件A的因果关系。但是，必须说明，关于事件A与事件B之间因果关系的规律的陈述，不是一种纯逻辑规律的陈述。纯逻辑规律不能发现任何自然规律，只有通过观察世界并描述它的规则性才能发现自然规律。规律所断言的规则性在形式上是要求普遍成立的，但它作为一种观察到的规则性的描述却是可错的。规律可能在未来的发展中被发现不准确，也可能被将来的观察发现有错误。总而言之，规律的断言是一种预言，同时具有可错性。

二、牛顿、拉普拉斯的决定论

在传统的科学及生活信条中，这个世界是一种“因果结构的世界”，一切都是事先“决定”了的。或者说，世界上的一切都包括在因果结构的类型内：任何事物总可以找到其发生发展的原因，尽管有些已知的原因并不是事件真正的原因，但人们相信，真正的原因终究是会找到的。这种因果型的决定论观念源自传统自然哲学的强化，而在17、18世纪自然科学特别是牛顿力学的确立中取得了最大的成功。

牛顿力学倡导的决定论观念表明，只要给出世界在某一时刻的完整描述，那么在因果规律的帮助下，过去和将来的任何事件都能被准确无误地描述出来。只有一个世界，现在的状况、未来的发展都是由因果规律完全决定的。假设世界上某个事件是由一个质点的运动组成的，它可以用质点的作用时间t的函数的坐标X、Y、Z来描述，那么，未来事件的发展决定于下述三个方程：X＝f_1（t）；Y＝f_2（t）；Z＝f_3（t）。如果这三个函数的公式存在，世界的未来就是被决定了的。固然，有关f_1，f_2，f_3的公式大概是无限复杂的，实际上并不可能被写下来或者被理解，但这仅仅说明我们尚不知道这些公式，而从“只有一个世界”这一陈述中必然可以推导出它们是“存在”的。因此可以说，物质世界必然服从这些公式，过去和未来肯定已由这些公式决定了。

牛顿所提出的运动定律，允许人们借助于数学方法及其运算，根据现在的知识来预测未来。牛顿力学的数学理论表示：如果对于现在时刻t＝0，“状态变量”的值是已知的，那么，人们就能“预言”它们在任何过去或者未来时间t的数值。牛顿力学的普遍成功，尤其是在天文学中一系列的成功预言，使“因果性定律”上升为更具一般性的“因果性原理”。人们相信，只要已知边界条件，运用因果性定律的数学公式，就可以准确地预言非常复杂的问题。

普遍的因果规律，允许数学公式Fk具有任意复杂性，并且允许初始条件也具有任意性。但是，人们怎么能知道任意函数形式？怎么能知道一切状态变量的初始值呢？如果不可能写出那样的函数，或者即使知道了那样的函数而不能给出复杂的初始值，因果规律的表示式都不会存在，当然因果关系也就无从表述。在这样的情况下，因果规律就只是人们的一种信仰，而不是整个宇宙的根本表述方式。

为了解决这个问题，并使因果规律有一个合理的说明，拉普拉斯在有关因果性的表示公式中明白地引进了一个“全知全能的精灵”。他在《概率论》一书的“引言”中写道：让我们想象有个精灵，它知道在一定时刻的自然界里一切的作用力和组成这个世界的一切东西的位置；让我们又假定，这个精灵能够用数学分析来处理这些数据，那么，它将能够得到这样的结果：把宇宙中最大物体的运动和最轻原子的运动都包括在同一个公式里。对于这个精灵来说，没有不确定的东西，过去和未来都会呈献在它的眼前。

拉普拉斯认为这个精灵的工作就像天文学家和物理学家一样，观察天体和物体中运动质点的位置及其受力的状况，并从而推算出它们在任何时刻的位置和状况。这个精灵的高超之处就在于它可以知道任意个数的物体、任意复杂的初始条件，任意对象的数学公式。可以说，拉普拉斯的高超精灵掌握并运用因果性定律，可从有关世界目前状况的知识完全无误地预测它的全部未来。

但是，人们在实践中用因果规律的公式预测未来时，必须选择相关变量的初始值。就数学的意义而言，就是把变量的未来数值看作某些初始值和时间t的函数，并且用公式来表述这种依赖关系。换言之，在实际预测未来时，需要选择一些我们认为相关的数值，放弃一些我们认为无关的数值。

对于人为地选择少数相关的数值来预测未来的因果性原理，它的一种“可检验”的形式可表述如下：把体系中的“状态A”定义为这样一个世界的状态，在这个世界中有一群状态变量具有特定的数值，而另外的数值是“无关的”。由此，因果原理要求：如果体系中的“状态B”曾经跟随“状态A”，那么A的复原就该带来B的复原，而不用去管那些“无关的”初始值会是怎样的。显然，这个原理不能被实验否证。如果我们观察到某一情况下B不跟随A，这只证明所观察到的A的复原，并不是“真的”复原。凡是状态B不跟随A的情况，总可以假定：理所当然地认为另外一切不包含其原有数值的变量都是“无关的”，并无充分的根据。

其实我们能证实的仅仅是这样的事实：在实际场合，我们可以挑出相当小的一组“有关”的变量。这样，因果性原理表示：在物理世界的任何情况下，我们都可以引用少数“有关的”变量，这少数变量如果恢复了原来的“状态A”，就意味着“状态B”也会复原。这种“因果性原理”当然能由经验或者观察来“证实”，虽然这种证实本身就有歧义性，因为少数“变量”恢复它们原来的数值（状态A）就可以引起状态B的复原，这本身就是有歧义的。

除去拉普拉斯的高超精灵可以预知一切之外，人们在实际中运用和信仰的因果规律是存在某些“缺口”的。因果性定律对可观察状态的有效性，要以一个关于数学定律的假定为前提，该假定就是：如果系统在现在时刻（t＝0）的两个状态A_1和A_2彼此非常靠近，那么，系统在以后任一个时刻（t＝T）所达到的状态B_1和B_2彼此也会非常靠近，而不管T的数值的大小。换句话说，初始状态（t＝0时）的小变化不可能使终端状态（t＝T时）产生大变化。力学中对这一要求的专门表述是：从任一时刻开始的运动必须是“稳定”的。因此，从数学表达式的意义上说，只有当数学方程的解是“稳定解”时，数学的因果性定律才能得出关于可观察对象的因果性定律。

显然，存在着相反状态例子，它们所得到的解是不稳定的，因而也就得不出关于可观察现象的因果性定律。这种情况表明，未来状态不能由现在状态的观察通过数学的因果性定律的公式来预测。例如，如果假定分子是一些按牛顿运动定律彼此互相吸引和排斥的质点，那么，它们每一次对正碰撞都是一种不稳定的运动状态。假如能观察到这些分子的状态，就会发现，这些状态中很多是近乎不稳定的运动。就是说，因果性定律很难表述出它们的运动。

从上面的讨论可以看出，因果性定理就是在其表现最佳、最受人信仰的力学体系内，其可适用性也存在着一些“缺口”。即使假定牛顿力学对于一切物理现象都是有效的，也不能下结论说，从我们所观察到的任意初始状态，就能够毫无疑义地确定未来状态。

牛顿、拉普拉斯的因果型的决定论，要么需要一个高超的精灵来实现，要么需要相信少数变量就可以表现因果规律。机械论观点所坚持的决定论，在人们对因果性深入的研究中暴露了自己的局限。

三、确定性规律与统计规律

传统的因果规律总是叙述，在某种条件下，某些事件将会如何。这些规律或者用定性的术语或者用定量的术语来陈述。然而，无论定性或定量的陈述，在此都明白无误地表现了一种确定性。

例如，“铁棒受热膨胀”是一个明确的定性语言，而“铁棒加热到某一温度，长度会增加一定的量”就是一个明确无误的定量断言，它表达了两个或两个以上量值之间的一个函数关系。

此外，还存在一种非确定性的统计规律。例如，掷一枚硬币，看它落到桌面的情况，并无法确定究竟是正面向上还是反面向上。但我们可以预测，掷一千次中间大概会有一半左右正面是朝上的。这就是一种统计规律。

在射击打靶的实验中，如果每次射击都重复完全相同的条件，那么每次射击都能击中靶心。这种射击所遵循的定律是确定性的“因果性定律”。但是，实际的操作和观察表明，不论如何进行事前的技术上的调整，结果并不是每次射击都能击中靶心，而是由这些命中点组成了以靶心为中心的图形。人们其实无法在技术上使每次射击都丝毫不差地重复同一条件，而且，人们已经知道，如果通过观察现象来概括，甚至那些确保我们准确地命中靶心的运动定律也是关于命中点图形的统计性定律。之所以仍称它们为“因果性定律”，只是因为人们确信，如果初始条件完全确定，就能够预测命中的准确位置。

作掷硬币实验时，硬币的运动像子弹射向靶心一样遵循同样的力学定律。在这个实验中，初始条件（因）就是掷硬币的方法，结果则是正面或反面向上的频数。每次掷硬币的初始条件无论怎样作技术上的改进，都无法确定硬币落到桌子上是正面还是反面向上。但是，随着掷的次数增多，就可以逐渐看出，其结果正面与反面的数目几乎相等。

在掷硬币实验中，初始条件无法用少数的变量来描述，硬币在空中受到无数个具有种种不规则速度的空气粒子碰撞，致使人们无法确定状态变数在某一时刻的数值，而只能预测某一平均行为。观察的结果只是硬币落到桌子上究竟是正面还是反面向上，并用一个频数1/2来描述这个结果（如果掷一个立方形的骰子，当掷的次数非常多的时候，我们可用1/6这个频数来描述）。这种类型的定律都称为统计性定律。统计性定律所给出的掷硬币的结果肯定是：无论怎样改变掷硬币的初始条件，都不可能改变所预测的频数。

科学的进展清楚地表明，不仅仅在力学中，而且在其他科学领域，都会出现两类定律——“因果性定律”与“统计性定律”。如何看待这样两类定律？在确定性的因果关系的观念支配下，人们认为凡是受因果性支配的领域中出现统计性定律，都只是牛顿力学定律的不同的形式，它并不破坏牛顿力学确定性的因果性。

统计规律作为一种数学规律、作为一种计算方法的应用在19世纪已相当普遍。统计规律陈述一个量在各个不同场合中取值的概率分布，它只表述数目众多的一类实例中的一个量的平均值。19世纪的科学家认为，统计规律的应用一方面是由于数学计算的需要，一方面是由于对某些初始条件没有精确的把握。统计规律的使用常常只是出于应用和表述的方便而已。没有一位物理学家当时意识到，统计规律将会宣告确定性的因果性定律存在的局限。

对于掷硬币这样的实验，许多物理学家认为，如果能测定包含于硬币下落中的全部有关量——它离开手时的精确位置、获得的精确速度、它的重量与单位、它在其上弹起的桌面的性质等，就可以准确地预言硬币是正面还是反面在上。只是由于无法进行这样的测量，人们才不得不采用表达其频数的统计规律。

19世纪，在那些无法获得对象充分事实的领域，统计方法作为一种有效的数学工具十分流行。例如，在统计力学的研究中，关于气体分子运动得出了许多概率性规律的公式。麦克斯韦—玻耳兹曼分布律即是其中之一，它宣称：当一定量的气体始终保持一定的压力和温度，其分子速度就会有一定的分布；而对于三个速度分量的每一个，概率分布都是所谓正态分布函数（或高斯分布函数）。在这个研究中，有关的每一单个分子的事实在技术上是不可能获得的，已有的技术不能用来测量每一单个分子的速度和方向，因而只能分析数以亿计的分子的宏观结果。比较而言，对于掷硬币还可以设想用仪器来测量硬币下落时的各种变量，进而设想最终准确地预测硬币下落的结果。但是在麦克斯韦—玻耳兹曼分布律中，人们对单个分子却束手无策。人们不可能或者说根本想象不出获得单个个体事实的方法。于是物理学家只好将这个规律当作一种微观物体的宏观规律来处理，用它来表述气体分子运动理论。

19世纪的物理学家大多认为，气体的概率性规律或者关于人类行为的规律实际上隐藏着一种无知，它与掷硬币中所表现的无知相比，有过之无不及。不过他们深信这种无知终会解决，相信总会通过提高精确性来达到目的。当时的许多物理学家和哲学家理所当然地相信，尽管观察是不完全精确的，存在着不确定的成分，但是在这种测量误差中表现出来的宏观规律的不确定性，一定会被确定性的、决定论的微观规律所取代。虽然不能看到实际的分子，但是可以肯定，当两个分子碰撞时，由此形成的分子运动则完全可由碰撞的初始条件决定。只要有一天这些条件被人们完全把握了，就可以精确地预言相碰撞的分子是以怎样的方式运动的。分子的行为一定有其必然性，不会是任意的和偶然的。物理学乃至科学的基本规律都应当是确定性的因果规律。这种信念曾经是非常坚定的。

统计规律在应用中表现了它的预言准确性，但却不是决定论的确定性规律。统计规律的出现，在当时并没有破坏由牛顿、拉普拉斯创造的那种由决定论的因果性规律所描述的世界图景。然而，量子力学的兴起，破坏了牛顿、拉普拉斯所创造的决定论的和谐世界图景。量子力学表明，相信一个人如果知道一切基本规律以及关于世界上某一时刻的一切事实，就可以计算出世界上过去和未来的所有事情，只能是一种过时的、不切实际的幻想。

四、超越决定论的彼岸

依据于测不准原理而表现出非决定论特征的量子力学，动摇了牛顿、拉普拉斯的决定论的世界。

德国物理学家海森堡在1927年首次提出了测不准原理（也称不确定性原理或测不准关系）。这个原理指出：对于某些所谓“共轭量”的量对，原则上不可能在同一时刻高度准确地测量二者（任一粒子，其坐标和动量的不定性的乘积，大于普朗克常量h的倍数）。

我们给出微观世界中一对“共轭量”的例子：

（1）一给定粒子在给定时间的位置的X坐标Qx（相对于给定的坐标系）；

（2）同一粒子在同一时间的动量X分量Px（这个分量是粒子质量与粒子速度的X分量的乘积）。

也可以同样考虑量对Qy与Py或量对Qz与Pz。

测量这两个共轭量P与Q时，将发现P的精度处于一长度区间ΔP内，Q的精度处于一长度区间ΔQ内，即是说，会出现误差。此时，测不准原理断言，如果我们要想精确地测量P，就是使ΔP非常小，则绝不可能在同一时刻精确地测量Q，即使要ΔQ相当小也不能实现。更明确地说，我们不能使ΔP与ΔQ的乘积小于某个值——用普朗克的量子常量h表示的值。

测不准原理明确指出，如果要测量的是微观粒子的动量和位置的分量，人们原则上不可能以高度的精确性同时测量二者。要么我们精确地知道粒子所在的位置，其动量分量就变成不准确的量；要么我们精确地知道粒子动量的大小，此时又不可能准确地确定它的位置。

物理学家玻尔以他的著名的“互补原理”揭示了测不准原理的实质。“互补原理”说：一个原子客体的运动，不能用一个在每一时刻都具有一特殊位置、一特殊动量的粒子的轨道来描述。必须考虑“互补”的实验安排，这些实验要么允许用粒子的位置来描述，要么允许用动量来描述。在第一种情况，我们可以说（不确切地说法）原子客体可以被看成一种具有位置而无动量的粒子；在第二种情况下，则把原子客体看作一种具有动量而无位置的粒子。

按照牛顿力学的机械论的决定论观念，人们只要知道了一个状态的初始值及其规律就可以准确无误地预言未来的结果。当准确性发生误差的时候，人们总可以通过提高精确性来消除误差，进而预言未来。然而，在量子力学中，这种不精确性是属于量子力学的基本规律的一部分。测不准原理所指出的这种不准确的程度，不能归咎于设备或仪器的不完善，也不能通过技术手段的改进来减小。换句话说，如果我们承认量子力学现在所描述的客观规律，那么测不准原理就是一条必须承认而不能克服的基本规律。

将决定论的经典力学与量子力学比较，可以发现两者对于物理系统瞬时状态的描述存在着重要的甚至是根本的差异。

在经典力学中，时刻t的状态通过给每个质点下列量值而得到完备的描述。

（a）在时刻t时三个位置坐标。

（b）在时刻t时三个动量坐标。

假定这个系统从t_1到t_2的期间不受外界的干扰，形成一个孤立的系统。这样，根据经典力学的规律，根据系统在时刻t_1的给定状态，可以唯一地决定它在时刻t_2的状态（所有状态量的值）。

然而，量子力学给出的描述却与此决定论规律的描述完全不同。在量子力学中，系统的任何状态由称作“波函数”（薛定谔微分方程）的一类特殊函数来表示。量子力学指出，对于给定系统，在给定时间的状态量集合，如果满足下述条件：（1）原则上可以同时测量这个集合的所有量；（2）对于其他任意一个可以与这个集合的所有量一起测量的状态量，其值由该集合诸量的值所确定，则称为“完备集”。给出状态量的一个完备集在时刻t_1上的值，就唯一地确定了系统在时刻t_1的波函数。在孤立的条件下，有可能根据给定时刻t_1的波函数确定时刻t_2的波函数。但是，量子力学的结果是：通过数学运算而得到的状态量在t_2时刻的波函数，并不预言我们的测量将会发现的数值，它只是为这个量的可能取值提供一个几率分布。一般情况下，波函数将指派为正数的几率给几个可能的值（或者给可能值的几个子区间）。换句话说，量子力学对系统的状态量并不提供确定的测量结果，它只提供一种几率的描述。毫无疑问，量子力学从根本上就是非决定论的。量子力学对未来仅仅提供几率预言。

应当说，量子力学彻底地动摇了19世纪构建的决定论的大厦。当然，放弃决定论的观念对于许多物理学家是困难的。爱因斯坦就以“上帝绝不掷骰子”来表示自己对决定论的信念。许多物理学家相信，随着科学的发展，人们可以愈来愈准确无误地预测未来，人们的这种智力是不会有局限的。但是，量子力学作为一种规律的描述，使人们不得不放弃牛顿力学的决定论的世界图景。

量子力学的测不准原理，作为向决定论的挑战，不可看作统计性规律在描述世界过程中的一个自然的发展，而是一种突破。机械论的因果性结构在今天的物理学中是有局限的。人们已经认识到，如果仍然把现代物理学中的规律也看作一种“因果性”关系，那么现代的“因果性”的意义已经比牛顿、拉普拉斯的因果性的意义大大地扩充了。无论人们是否承认，现代物理学的发展，的确突破了经典意义的决定论观念。

那么，应当如何看待因果性规律在历史中的作用呢？

从历史的进程来分析，人们对世界的认识、对科学的信仰，实际上是确信人类能够认识、理解世界上所发生的一切，即能在各个事物的变化中找出其原因并进而表达它的规律。因果性规律的典范——牛顿力学的确立，机械观与决定论的空前成功，在一定程度上体现了人类认识世界、预测未来的能力。人们对因果性规律和决定论的信念，在统计性规律取得一系列显著成果后并没有放弃，只是重新作了诠释。是的，决定论的观念支持了牛顿力学的发展，牛顿力学所代表的机械观又为决定论涂上了华彩。尽管有许多人曾指出决定论的形而上学的局限，但还是很容易把统计性规律看作因果性规律的自然延伸。

站在量子力学的背景上考察因果性，尽管测不准原理表明了量子力学的规律是非决定论的，在微观世界，系统中不存在一个可以用位置和动量的现在数值来描述的状态，从任何可观察的初始条件预测事件未来精确位置和动量的定律是不存在的，这意味着传统的因果性的观念已不能成立。但是，如果作为一种近似引进实际粒子，就会看到，在这种微观粒子的初始状态中，它们的坐标和动量的离散是不能同时缩小的，这显然也是一种确定的预言。另一方面，应当了解，在量子力学中也存在一些变量，允许我们预测它们未来的数值，虽然这些数值只是关于未来定域点事件的一种统计知识。

测不准原理所表现的非决定论，使我们认识到牛顿和拉普拉斯的决定论作为一种因果性定律的表现形式，在20世纪的科学中应当发生变化，代之以一种新的“因果性原理”的解释，这种解释将包括测不准原理所蕴涵的对微观事物的“因”与“果”关系的新认识。因果性不过是规律的另一种表述，而规律既有决定论的，也有非决定论的。它们的共同点在于给出有关对象、事件的某种预言，有时是确定的，有时是统计性的，或者仅仅是某种趋势、概率分布。因果性首先作为认识世界的一种确定性表述而著称，经过牛顿、拉普拉斯的严格决定论阶段（机械还原的思想），又经历了对发展变化趋势作出表述的统计性规律阶段，再达到对微观事物本质上不确定状态的确定表述阶段（揭示其宏观趋势）。可以说，人类通过对决定论认识的深化和超越，走向了对规律深入把握的新起点。

第三节　经验规律与理论规律

科学认识活动存在着两个层面，一个是与经验或与感官直接联系的在可观察水平上的工作，另一个是用抽象的或形式化语言表述的其对象与过程一般不可直接观察的工作。相应的，可作出经验规律与理论规律的区分，并用可观察性与不可观察性来反映它们的基本特点。在此基础上，再揭示出理论规律的可预言性，以及新的经验规律是何以从中导出来的。

一、可观察性与两类规律

对理论规律与经验规律的恰当说明，需要首先分析清楚“可观察性”在现代科学中的含意。“可观察性”一词意指人们日常经验中可以直接观察的任何现象的特点，经验规律就是关于可观察现象的规律。问题是，普通人、科学家与哲学家对“可观察性”的看法是相同的吗？

一般地说，随着科学的发展，可观察的内容和方式发生了很大的变化。尽管人们仍可用通常习惯的方式、直接用感官去觉察事物的状态，但是在现代的科学观察中，已经加入了数学方法和仪器设备作为观察的辅助手段。有些学者争辩说，电流强度一旦超过安全系数就无法真正观察到，因为人们无法用自己的感官去觉察。当安培计给出电流强度的准确量度时，电流强度并没有直接被人觉察到，而是从辅助的观察仪器中读出来的。但物理学家仍然认为，它们是一种可以观察到的经验。

尽管近现代科学实验需要安排许多复杂的设备，但其观察结果仍然同日常生活中所观察到的现象属于同一类型。如果缺乏这种类型特征，说其具有“可观察性”就很难被接受了。物理学家玻尔在论述可观察现象时认为，即使原子物理学中的可观察现象也应当能用日常用语因而也就可用牛顿物理学的语言来描述。

应该指出，“可观察”的现象与“不可观察”的现象之间的界限是模糊的。我们知道，对现象的观察结果依赖感性知觉，依赖实际测量，有时也依赖实验中各种客体、事件和过程的相互作用来确定。但是在这个过程中，数学工具的应用、各种实验仪器及其人为数据和标准的使用，必定带来“可观察”与“不可观察”界限的模糊性。当一个人通过普通显微镜观察某种东西时，他认为是依靠感官直接感知。然而，当他用电子显微镜时，还能认为是感官的直接感知吗？当一束电子射到一个有两条狭缝的挡板上，电子波穿过两条狭缝之后互相干涉，在挡住波的去路并涂有氧化锌的屏上出现闪烁点时，人们可以根据闪烁点的数目推算电子在一定区域出现的几率。这样的结果还算不算是一种“可观察”现象的结果呢？物理学家往往是在非常广泛的意义上讲到可观察的东西，而哲学家对此则常常要求较严格。实际上，“可观察”与“不可观察”的过渡从属于一个不断发展变化的历程，即存在着一个认识过程的“连续统”，它开始于直接的感觉、观察，最后进入到极为复杂、间接的观察。明显地，不可能横过这个连续统画出一条界限分明的线，分开可观察和不可观察的界限是高度任意的，定在哪里只是一个程度的问题。

1．经验规律与可观察性。

经验规律的最大特征就在于它的实际可观察性，或者称之为实际的可确证性。一般把经验规律看作一种经验的概括，它们是通过对观察和测量结果的概括而获得的。这样的经验概括不仅仅是简单的定性规律，也包括某些定量规律。例如欧姆定律，气体的压力、体积和温度定律，都是如此。对某些事件，科学家通过反复测定，从中找出或发现了一些规则，于是这种规则性就表述成一个定律。当然，定律要在不断的观察中接受检验，看其是否错误、是否应当修改。这些规律可以用来解释观察到的现象，也可以预言未知的可观察的事件。考虑到“可观察性”的特点，可以把经验规律看作，它所表述的语言内涵可以直接用感官来观察，或者可以用相对简单的仪器与技术给予测量。

经验规律的一个来源是经验的直接概括，并且表现出一种定律的形式。此外，还有另一个来源，有许多经验规律是由理论规律“派生”出来的，即某些理论规律导致了一些经验规律的问世，并在一定意义上成为人们检验理论规律的一个手段。

2．理论规律与不可观察性。

把理论规律与经验规律比较，可以发现如下几个特点：

（1）理论规律一般借助科学家创造的概念，如原子、电子、质子等等，表述为抽象的语言。有的学者称理论规律是运用概念表述的抽象规律。

（2）理论规律的词语不涉及可观察的东西，换句话说，理论规律所表述的内容是不能用简单的、直接的方法来测量的。

（3）理论规律不是观察现象的直接概括或总结，换句话说，理论规律与经验规律的来源有根本差异。经验规律直接来源于观察，是观察经验的直接概括；理论规律却是超越观察现象的人为抽象，是理论思维的产物。

前面已在经验规律中就“可观察”与“不可观察”的分界，指出它们之间的模糊性，现在说，理论规律涉及不可观察性，而经验规律涉及可观察性，这是否会带来混乱呢？这里虽然存在问题，但在实际操作中对一个事物是否可观察的区分，科学家们早有一种共识。可观察与不可观察之间作出区分的困难，在原则上是可以克服的。

经验规律的获得过程，可以认为是科学家通过观察自然界的某种事物，经反复比较、测量，发现其中具有的规则性，从而作出归纳性的概括来描述这个规则性。例如，对大气的压力、体积和温度这样的现象，就可以通过实验反复地比较、测量，检验气体的压力、体积和温度的变化，并且把这些数据概括成一个规律——经验规律，最后得出气体运动定律。

作为比较，再来看理论规律获得的途径。仍以气体为例，考察气体分子运动论。试问，无论怎样测量、检验，怎么会得出“分子”这一个概念呢？看不见分子，测量不到分子，“分子”这个词绝对不会是观察的结果。换句话说，无论你对观察进行什么样的概括，它也不会出现或产生分子运动的理论。“分子”一词是人为的概念创造，有关分子的理论也是一种抽象思维的创造结果。尽管这些创造与观察、测量有关系，但它绝不是观察、测量这类经验活动的直接结果。

二、理论规律的预言能力

可以说，理论规律不是作为经验或事实的概括被陈述出来，而是作为一种假说的形式被创造性地陈述出来的。当然它们要接受类似检验经验规律的方式而被检验。从假说中还将导出它所蕴涵的某些经验定律，它们作为假说的某种特定的经验表现形式，也将接受经验的检验。无论被导出的经验规律在未来的检验中是被确证还是被否证，对它们的检验，实际上就是对理论规律的一种检验（确证或否证）。

理论规律是不可观察的，但是，理论规律却可以导出各种各样的经验规律，从而在经验规律得到观察检验的时候，使理论规律间接地得到观察的检验。理论规律与经验规律发生的关系，很像经验规律与个别事实发生的关系。经验规律可以解释已经观察到的事实（因为它是由此概括而来），还可以预言尚未观察到的事实。相类似的，理论规律可以解释已经形成的经验规律（因为理论规律以它们为基础构成），并且可以导出新的经验定律。但要强调的是，一个经验规律可以由个别事实的观察来作证明，但是对一个理论规律而言，相类似的观察是不可能出现的，因为理论规律中所指称的实体是不可观察的。对理论规律的确证，只能转而依赖它所导出的经验规律的确证。

理论规律与经验规律的联系，并不是简单地从经验规律上升为理论规律，再由这个理论规律导出这个经验规律的循环。且不论理论规律形成的原因和方式，只就理论规律的构造而言，它具有很大的普适性，即有比较普遍的意义，而且从中可以导出各种各样的经验规律，供人们利用和检验。例如，牛顿的万有引力定律，就是一个具有普遍意义的理论规律。小则可以用扭摆来检验导出的具体经验规律，大则可以用天体间的相互作用来检验导出的具体经验规律。

对理论规律而言，如果导出的经验规律间的联系越少，那么，这个理论的解释力就越强。当一个理论规律导出的新的经验规律被新的检验确证了，那就表明，这个理论所预言的新的经验规律成立。理论预言作为假说的逻辑推论一旦被人们理解和承认，则这个理论也就被人们理解和承认，或说这个理论被确立。当然，所导出的经验规律的确证，只是为这个理论规律提供了间接的确证。一个规律（无论是经验规律还是理论规律）的任何确证都只能是部分的，不存在完全和绝对的确证。

从理论规律的不可观察性及它与所导出的经验规律之间的关系，可以知道，理论规律的最高价值就在于它对新经验规律的预言性。如果一个新的理论系统只能解释已知的经验规律，而不能导出新的经验规律，那么它只能是原有理论的一个逻辑等价物。尽管新理论有其表现的新颖性，但并不会超越原有理论的价值。例如，爱因斯坦相对论的价值不仅在于它的简明、优美，而且在于它巨大的预言能力。相对论导出的经验规律成功地解释了水星近日点的运动，并且预言了光线在太阳附近会由于巨大引力作用而发生弯曲。这个预言在日全食时的观测中被确证了。

理论规律导出新的经验规律的能力越强，它的预言能力就越强。理论规律的重要意义就在于它所导出的经验规律对已知事实的解释力和对未知事实的预言力。

随着科学的发展，随着某种理论规律所导出的经验规律不断增加，理论规律的解释力越来越增强。而且，这种变化使科学向着统一的方向发展。例如，麦克斯韦的电磁学理论使物理学的统一迈进了一大步，原有的光学理论实际上只是电磁理论的一部分。当然，试图把整个物理学用一种理论统一起来，目前还有许多困难，但是它至少预示了理论发展的一种趋势。

理论规律的确立，理论规律对原有经验规律进行解释并且对新经验规律作出预言，这个过程往往表现出一种天才般的创造性。但是，无论作为天才般的想象，还是作为预言式的构想，一种理论规律的提出，必然辅之以将理论与可观察现象连接起来的工作，否则，它只是一种假说而成不了一种科学的理论。

例如，古希腊提出的“万物皆数”、“万物皆火”、“万物皆水”，中国古代提出的万物由“阴阳”所生。这些天才的命题由于没有与可观察现象发生可以经受检验的连接，只能是形而上学的。认为世间事物是由原子构成的，这在当时恐怕与万物皆火的提法差不多，都是一种灵感，一种天才的猜测。不过两千多年之后，人们在新的原子概念的基础上提出的原子结构理论，却通过科学实验得到了确证。

作为科学的理论规律的成熟典范，牛顿力学展示了人类历史上第一个综合的系统理论。它的万有引力定律、质量的概念、光学理论等，都是不可观察的理论概念。作为理论，牛顿力学表现了人类智慧的伟大预言力和深刻洞察力。人类从未把天体运动和苹果落地这样两个看来毫无联系的事情放在一起思考，牛顿的万有引力作为一个理论定律却成功地同时解释了苹果落地和行星运行规律，并且也准确地测定了实验室内两个物体之间的引力。

三、如何从理论规律导出经验规律

在理论规律和经验规律的讨论中有人曾经说，理论规律是不可观察的，但可以通过导出的经验规律来间接地观察和确证。这里存在一个问题，那就是，理论规律是怎样并通过什么方式导出经验规律的？

理论规律运用概念性的理论词语，而经验规律却只含有可观察词语。概念性的理论词语是无法直接演绎出可观察词语的。例如，19世纪的气体分子的某些理论规律描述单位气体体积的分子数目、分子运动的速度等。当时，人们猜想气体分子就像小球一样在无摩擦的状态下进行完全的弹性碰撞。于是，理论规律只涉及分子的行为，可是人们对分子行为的猜测却是凭借宏观规律来进行的，因为所谓的分子是看不见的。理论规律只有理论词语，如何从中演绎出关于气体压力和温度的可观察的规律呢？显然，如果不给出某种方法，气体的可观察性质的规律是无法从理论规律中推导出来的。

这实际上提出了一个将理论词语与可观察词语联结起来的规则集合的问题。没有这个规则集合，理论规律就无法演绎出可观察的经验规律。但这是一项必须完成的工作。例如，在气体分子运动的理论规律中，建立了这样一个规则：“气体的温度（可用温度计测量，是可观察的）与它们的分子的平均动能成正比。”这个规则将理论词语中不可观察的分子动能与一个可观察的气体温度联系起来。显然，由这个规则，使理论规律演绎出一个可观察的经验规律。

在科学的发展中，科学家和哲学家都承认这种规则存在的意义，并经常讨论它们的一些性质。对于这样的规则，一些学者给出了不同的名称。卡尔纳普称它为“对应规则”；布里兹曼称它为“操作规则”；坎贝尔称它是“字典”。（本书采用卡尔纳普的说法，称为对应规则。）

在分析理论规律如何通过对应规则建立起经验规律时，重要的问题是，既然理论词是一种没有经验意义的概念，它描述的客体及其性质并不可观察，那么这样的理论词是如何获得存在意义的呢？例如，我们用“分子”来表示的某种性质、变化，它显然不能与“铁棒”加热之后的变化有相似的可观察现象。那么，应如何确认“分子”作为一个理论词的意义？多数人认为，“分子”作为理论词的意义存在于整个理论表述的上下文的含义之中，“分子”的存在价值在于它与整个理论形式的关系，而不在于人们对这个理论词作如何直观的理解。

随之而来的另一个问题是，理论词在其建立对应规则之前，以及在建立不同的对应规则（指互相不矛盾的对应规则）之后，是如何获得经验层次的意义的。换句话说，在上述几种不同的情况下，一个理论词到底对现实世界说明了什么呢？它是描述了现实世界的结构，还是作为一种人为杜撰的抽象形式给可观察的现象提供了秩序？可以直接理解“J粒子”、“气体分子”的存在与铁棒的存在具有相同的意义吗？

应当说，尽管有对应规则把理论词转化为可观察的现象，但是理论词的存在作为一种理解的确存在一些困难。

与通常的可观察现象比较，理论词通过对应规则导出可观察现象，有时需要间接的、复杂的中间程序和环节。直接测量一个铁棒，它的体积和重量可以极准确直观地从观察获得；加热铁棒时，它的膨胀状况同样可以直接测得。但是，当我们要说明“自旋”这样一个理论词的时候，不仅这个词本身需要在理论体系的前后文中引进，而且还需要对应规则的帮助才能设法在实验室中加以观察。显然，“自旋”与加热铁棒相比，在直观经验意义上的理解上属于不同的类型，存在着巨大的差异。

面对理论词表述中遇到的困难，可以进一步发问的是，这种理论词能否同那些传统哲学中的形而上学的词（无经验意义的词）相区别。将形而上学的词语与理论词语相比，人们对理论词语的信任又是来自何处呢？其实，这两者间并没有截然的分别，关键在于科学中的理论词语最终将借助对应规则与经验直接联系起来。

对于理论规律，有的学者还经常把它称作一种数学符号表述的实体，例如，把理论物理称作数学实体，并指出这些实体之间能用数学工具表示关联。但是，作为理论规律与经验规律的对应规则，必须能弄清楚数学符号及其体系与物理学理论体系的差异。

数学是一个自洽的公理化体系，数学的任何一个公理系统中，由它本身的独立性、协调性、完备性建立起来的逻辑关系，完全不用与现实世界相关就形成一个独立的演绎系统。在这个系统中，每一个概念都可以在逻辑基础上定义，而不用与可观察的现实世界联系起来。然而物理学不行，不能用纯数学来说明“电子”、“温度”、“压力”这些理论词。在物理学和其他自然科学中，理论体系不能像数学那样独立于现实世界之外，必须将它们用某些对应规则联结到可观察现象上加以解释，而这些对应规则是数学符号无法胜任的。

运用对应规则把理论规律加以解释，使其演绎出经验规律。这个从理论规律导出经验规律的过程有两个特点：其一为开放性；其二为无终结性。

所谓开放性，是指把理论规律用对应规则解释成可观察的经验规律，必定会是不完备的。正由于它是不完备的，就可以不断地补充新的对应规则，于是有对应规则不断增长的开放性。例如，在19世纪，物理学由于经典力学与电磁学已经建立，几十年间在基本定律方面相对地没有多大变化，基础理论仍然如此。但是，由于测量的新方法、新程序不断地提供出来，新的对应规则就不断地增多起来。

所谓无终结性，是指有关对应规则的解释是不会一次性完结的，也就是说，对理论词的解释会由于新的对应规则的增加而增加，已有的对应规则不会也不能对一个理论词语提供一个最终的、完全明确的解释。理论词项不是观察词项，只要它不变成可观察词语的一部分，它就存在着用新的对应规则给予解释的可能性。可以说，只要不出现不相容的或与理论规律不一致的对应规则，那么，对理论词语的不断解释和意义的修正，正是科学发展过程中的重要内容。

对于理论规律而言，不断地出现新的对应规则，不断地有理论词语演绎为可观察事实的预言，乃是理论规律的生命和价值所在。

对应规则作为联结理论规律的不可观察词语与经验规律的可观察词语的特殊桥梁，在理论规律的发展和确证方面发挥着极大的作用。在一定意义上，如果没有对应规则的存在，理论规律就会成为无人问津的毫无用处的假说。下面通过两个案例来考察对应规则是如何把理论词语转化为可观察词语的。

第一个典型的案例是气体动力学。在气体动力论中，理论规律描述说，气体微粒就像一些小球，具有相同的质量，在气体温度恒定时，具有相同的速度（后来，麦克斯韦—玻耳兹曼分布表示，分子按一定的概率处于某个速度范围）。但是在实际经验里，谁也没有观察过分子，不知道一个分子的质量，也不知道在一定的温度和压力下一立方厘米的气体有多少分子。可以说，理论规律是无法观察的。但是，当有关的数量被表示成一定的参数写入规律时，这样建立起来的数学方程就为对应规则的确立奠定了基础。对应规则把理论词与可观察现象联结起来，从而使人们可以间接地确定这些参数的值，并可能导出经验规律。其中一个对应规则把分子的平均动能与气体的温度联系起来。另一个对应规则把气体的压力与分子在封闭的器壁上的碰撞联系起来，由此可借助压力计把宏观上测量的压力用分子统计力学的术语表述出来。第三个对应规则是把分子的质量（不可观察词语）与气体总重量（可观察词语，可用秤量）联系起来，并表示：气体的总重量M是分子质量m的总和。

这样一些对应规则，使得从理论导出的经验规律成为可检验的。于是人们就可以知道，当体积不变和温度上升时，气体的压力如何；也可以推测出容器的边缘被敲击产生声波是什么原因，加热气体的一部分将会出现什么事情等。对应规则使人们可以验证经验规律，同时也就间接地检验了理论规律。理论规律借助对应规则，既对已有的经验定律给予解释，又导出许多新的经验规律供人们应用和检验。

另一个是电磁学理论预言新经验规律的案例。电磁学理论是英国物理学家法拉第和麦克斯韦创立的。这个理论表示电荷在磁场中的行为。麦克斯韦描述电磁场的微分方程组所预设的是某种分立的微小物体，它具有未知的性质，能携带一个电荷或一个磁极（直到电磁学提出很久之后电子的概念才出现）。对于这个理论，当然无法观察，但是它借助对应规则导出了人们熟知的电磁定律。

麦克斯韦方程有一个参数C，按照理论模型，电磁场中一个扰动以具有速度C的波传播。实验表明C的值接近每秒3×10^10厘米。由于它与光的速度相同，物理学家怀疑光是否就是电磁振荡传播的特殊情况。不久之后证明，麦克斯韦的理论对光学规律（折射、在不同介质中的速度等）给出了解释。更有说服力的是，德国物理学家赫兹大约在1890年证明了光是一种电磁振荡，并且是一种极高频率波的传播。赫兹由电磁理论开始的实验最后发现了无线电波（当时被称为赫兹波）。后来当人们发现X射线时，物理学家猜想X射线可能也是电磁波，这个猜想不久也得到证实。所有这一切，都是在麦克斯韦理论规律的基础上，由对应规则导出的新的经验规律所获得的成果。

注释

①参见［英］拉姆西：《数学基础》（伦敦：Routledge and Kegan Paul 1931），平装本重印，Littlefield,Adams（1960）。

②［美］R.卡尔纳普：《科学哲学导论》，249页。

③参见［英］休谟：《人性论》，161页，北京，商务印书馆，1980。

④参见［德］康德：《任何未来形而上学导论》，46页，卡鲁斯编译，芝加哥，Open Court，1902。

第四章
科学发现的逻辑

第一节　辩护与发现

科学逻辑一向是科学方法论的基本课题，然而对科学逻辑的理解，从亚里士多德以来，经历了很大的变化。最初主要是演绎逻辑，后来加上了归纳逻辑；原先是狭义的逻辑，接着是广义的逻辑。目前关于科学逻辑的主要争议是：究竟着眼于对科学的结果（知识）作静态分析，还是着眼于对科学的过程（发现）作动态把握。用科学哲学的专门术语来说，这就是所谓辩护与发现问题。令人欣慰的是，争论不仅推动了整个科学方法论研究的进展，并且显现出辩护和发现之间的同一性，它们是同一件事的两个方面。

一、证明的逻辑与对发现的关注

差不多直到20世纪50年代末，西方大多数科学哲学家还认为，科学哲学或科学方法论的任务，应当是分析和证明业已形成的科学知识。至于这种知识的起源和科学发现的过程，则应当是心理学家、社会学家所研究的问题，因为科学发现是跟科学家的个人心理特征以及相应的社会环境因素联系在一起的。有关这种观点，赖欣巴哈在《科学哲学的兴起》中表述得最清楚：“对于发现的行为是无法进行逻辑分析的；可以据以建造一架‘发现机器’，并能使这架机器取天才的创造功能而代之的逻辑规则是没有的。但是，解释科学发现也并非逻辑家的任务；他所能做的只是分析所与事实与显示给他的理论（据说这理论可以解释这些事实）之间的关系。换言之，逻辑所涉及的只是证明的前后关系。”①

经验论的科学哲学家比较强调归纳推论的作用，一般认为，归纳推论是一套根据事实、由猜测引导到发现上去的发现逻辑。但是逻辑经验主义者仍然坚持，归纳推论是在一种证明的要求中被完成的，因此它也是证明的逻辑。通过猜测而发现其理论的科学家，要到他看见他的猜测为事实所证明之后，才把他的发现呈示给别人。因此，他的着眼点不只是事实可从他的理论中推导出来，而且还是事实使他的理论有可能成立并促使他的理论去预言以后的观察事实。归纳推论并非用来发现理论，而是通过观察事实来证明理论的正确性。

持这种立场的科学哲学家，显然认为发现的逻辑即产生新观念的逻辑方法是不存在的，每个发现都含有一种非理性的因素、一种创造性的直觉。爱因斯坦在谈到探索那些高度普遍的定律时说，从这些定律可通过演绎获得世界的图景，但通向这些定律的逻辑通路是不存在的，只能凭借那种建立在对经验对象的理性偏爱基础上的直觉才能达到。

所以，正统的科学哲学是对某种科学陈述的辩护。这种陈述可称之为假定，一个假定是一个我们虽然不知道是否为真，但作为是真的来对待的陈述。当然，选定这个假定而不是那个，标准是什么，在辩护时如何贯彻这个标准，就形成了不同的科学哲学观点和流派。

逻辑实证主义的中心问题——知识的经验论证问题——就是为完成辩护的任务而设立的。经验证实是它的原则，为了贯彻这个原则，必须寻找一条从理论还原为经验的通道，于是求助于对陈述的逻辑分析，逻辑实证主义是一种科学的辩护学，它的思路大致可以描绘如下：利用数理逻辑的成果对所有的知识命题进行逻辑分析，以揭示这些命题的经验基础。命题的意义是通过逻辑分析澄清的。具体说有下面三个主要观点：

第一，逻辑实证主义认为，所有有意义的认识陈述或者是分析的（不然就是自相矛盾的），或者是经验的。逻辑和数学命题是分析的，实证科学的命题大多数是经验的。前者实际上是以某种方式使用语言的决定，提供用以判断对或错的法则。后者才真正是有意义的，可以为人们提供有关经验世界的知识。

第二，所有有意义的经验陈述，原则上可以用经验来证实，也只能用经验来证实。换言之，经验命题不可能单独由某些分析前提演绎出来，必定要诉诸某种直接经验的手段。

第三，所有有意义的经验陈述都能归为中立的直接观察语句。观察语句最重要的哲学用途就在于能够以它来证明经验陈述的真或伪，从而讨论知识基础的结构问题。

经验原则、证实理论和还原分析方法，这些是逻辑实证主义的精髓，是现代经验论的核心。其中的根本点，又是把直接观察和观察语言作为互相竞争的理论的取舍标准。辩护就是看理论的确证度有多大，看它在多大程度上能够接受直接观察的检验，看它的命题能否通过逻辑分析归结为观察语句。

当然，证明的逻辑并不只一种，辩护可以是多种多样的。例如波普尔认为辩护并不是以证实性而是以证伪性为标准，相应的，证明的逻辑就不是归纳推理而是演绎推理。所有以辩护为宗旨的科学哲学的共同之处在于它们都认为发现过程是不能作逻辑分析的。

美籍英国科学哲学家N.汉森在《发现的模式》一书中，对逻辑实证主义只限于考察科学研究的结果而不注意借以提出假说、定律和理论的推论方法，提出了批评。他认为，科学哲学不应只限于研究科学认识业已取得的成果，它可以、也应当对认识过程的一切阶段，因而也包括对新的科学思想、科学假说和科学理论的产生阶段加以研究。美国哲学家、逻辑学家皮尔斯曾用“逆推”这一术语来表示导致发现的系统过程，汉森重新使用这一术语，并细致地解释了引导开普勒发现行星的椭圆形轨道的逆推道路。科学家孜孜以求的，是一套恰当的概念体系——概念的模式，借助它，各种经验材料都可得到明白的理解。

汉森承认，科学理论并不是通过对经验材料直接归纳概括建立起来的，恰当地说，这些材料只是被用于提出一些可能在某种程度上具有真实性的假说。假说形成的途径比一般理解的归纳复杂得多，要表述加速度概念或万有引力概念，必须具备伽利略和牛顿那种水平的天才。但汉森并不因此排斥发现受理性支配，相反，他还强调要对科学研究初始阶段所运用的那些前提、方式和方法作理性分析。科学家在研究之初，必定要跟现有理论概念所容纳不了的事实打交道，而这些事实又正是他们力求解释清楚的。假说或新提出来的理论就是这种解释的一种初步尝试。汉森写道：“物理学理论提供了一些使经验材料在其框架内成为易于理解的模式，这些模式乃是概念的格式塔。理论不是由所观察到的有关现象的各个片段堆砌而成的，它还使人们有可能去进一步察觉一些现象……理论把现象安排成有条理的体系。这些体系是按反向程序，即以逆推方式排列起来的。理论是作为显露前提所必然会得出的结论总和出现的。物理学家从所观察到的现象属性，力图找出一种能获得基本理论概念的合理方法，借助这些概念，那些现象属性就可以得到切实可靠的理解。”②汉森认为，假说或理论的最初提出往往是合理的，并不经常受到直觉、顿悟、预感或其他无法估量因素的影响。如果通过预言的实现而确立的假说有逻辑的话，则在构想假说之时这种逻辑也存在。

著名美国经济学家、哲学家H.西蒙对汉森所阐明的发现逻辑——逆推——也作了发挥，并试图把具有某种明确目的的科学探索活动看作逆推过程，建立有关逆推程序的一般理论。他认为，发现的逻辑是判断发现过程的一组规范标准。使用“逻辑”这一术语，意指这些规范可从科学活动的目标中导出。就是说，规范依赖于下述条件命题：“如果过程X对达到目标Y是有效的，那么，它就应具有性质A、B、C。”③

例如，当我们谈论弈棋制胜的逻辑时，其意义便是：下棋者为了达到将死对方的王这个目标，必须运用策略去发现并评价指向这目标的步骤。棋书中就写有关于这些发现和评价过程的规范的陈述。其中之一是：在棋手的机动性大于对手的情况下，他应当考虑直接攻击对方王的位置的步骤。这种规范陈述的有效性依赖于下述前提：当一个棋手具有较大机动性时，直接攻击对方王的位置通常是将死对方的最好办法。

发现过程究竟是怎样的？这可以从分析具体例子开始。人们通常认为，发现过程是从特殊事实到以某种方式从中归纳出来的一般定律，检验发现的过程则是从定律到从中演绎出来的特殊事实的预测。因此得出结论：普通的演绎逻辑提供了有关定律检验（尤其是定律证伪）的规范理论的形式基础；而有关定律发现的规范理论则被认为是需要归纳逻辑作为其基础的。

有人担心，如果情况是这样的话，发现过程就是归纳过程，发现的规范理论因而会遇到归纳逻辑本身所具有的困难——结论的不确定性和归纳的逻辑悖论。但是，情况并非如此，发现过程中并没有所谓归纳问题，因为只有当你试图把发现的模式外推时，才会引起归纳问题的困难。定律的发现仅仅意味着在已被观察的数据中找出模式，至于模式能否继续适合于被观察的新数据，这将在检验定律的过程中判定，而不是在发现它的过程中判定。所以，发现过程中并没有归纳问题，倒是证明（检验）过程中会遇到归纳问题。

二、科学中的创造性

法国生物学家、诺贝尔奖金获得者莫诺在谈到科学发现时说：“没有逻辑就没有创造。”因为科学发现是科学创造力的同义词，而创造力意味着创造性思维，因此可以说纯粹经验的发现是不存在的，只可能有包含着先于经验事实的假定成分在内的发现过程。科学发现是由这些假定构成的。首先是通过创造性思维过程形成假定，当然，所有这些假定随后都要经受经验的检验或反驳。假定的形成是科学发现的关键，对假定形成过程的分析，将揭示出创造过程的要素。

每一个发现都是由客观存在的问题这一情况引起的，问题是发现的第一要素。发现从正在探索和解决的问题的成果中得到；有时，从一个问题又发现另外一个全新的问题，由此而可能导致全新的发现。发现是从问题开始的，重要的是你要关心的问题，你应对问题入迷，走进问题，好像和问题不能分离。

当问题萦绕于心的时候，就开始了一个莫诺称之为“主观模拟”的过程，科学家主观地模拟他周围的事物——现实的或想象的。他把自己的注意力集中在一种给定的现象情景中，尝试主观模拟这一情况来获取一种内部的表达形式，首先是现象本身，而后是现象来源等。例如，物理学家在思考一个他所关心的现象时，时常或多或少把自己与一个电子或一个粒子画上等号，追问如果他就是粒子或电子该怎么办。这一模拟过程可以变成某种词语来表达，但通常不需要这样做，实际上是由非词语的表达形式开始的。简言之，创造过程首先由问题激发，问题调动了全部内在的思维活力，意识和下意识都被召唤来解决这一问题，科学家自身也被主观地投射到某种现象情景中。这种主观的模拟过程有可能获得一种内在的表达形式，从而找到问题解决的关键。因此，成功的主观模拟是科学创造的又一基本要素。

苏联著名物理学家米格达尔在谈到他如何得到核碰撞时电子飞出原子的解析公式时写道：“定性地说，一切都很清楚：在与核子（中子或质子）碰撞时，核在短时间内聚集起速度，并且比核的速度小的电子没有与核一起飞走而是留在发生碰撞的地方。但定量的答案是什么呢？怎样能得出一个公式给出任意电子飞出的几率呢？正是下意识在睡梦中比喻地得出了答案的想法。一个马戏团的骑手骑着马绕圈子快跑，突然她停下来，拿在她手中的花被抛进观众之中。这幅图画似乎是在以象征性的特殊术语暗示我们必须采用这样的坐标系统：在该坐标系中核在碰撞之后处于静止，在这种情况下就能比较容易地描写飞出的电子的状态。以后所有必须做的工作是把这种想法‘翻译’成量子力学语言。”④

上述特例也许有助于一般说明，由问题激发的创造过程，其突破是如何通过打开想象的大门发掘下意识而获取的。把这个复杂的包含下意识创造性活动的过程叫做主观模拟过程，是颇为恰当的。问题的解决正是通过主观模拟才能够达到。下一步就是把这一模拟文字化，确切地说是符号化，即用科学的语言把已经蕴涵于心中的发现描述出来，从而得到真正的科学假定。它是对问题的一个可能解决，并且具有科学家共同体可以理解的形式。符号化也是创造过程不可或缺的要素，它使创造确立下来。

发现过程不是平缓的、渐进的，它采取跳跃的形式，其中有一个突变，这个突变就叫创造。创造行为从思维突然被转变的角度来看是一种方向的改变，往往开初是不完善的，带有这样或那样的缺点。不过，人们不应当对最初的跳跃提出苛求，而应当感谢它给我们指出了新的方向。没有人说世界上第一架飞机是最好的飞机，但最好的飞机设计师绝不会嘲笑而只会感激莱特兄弟的创造。

在科学发现的过程中，勇气是最可宝贵的。不但在产生新设想时需要大胆，在把设想应用到各种新情况特别是与设想对立的情况中时，更需要大胆。创造性不仅仅是维护自己的假定，而且要无情地反驳自己的假定。这样它才可能成为问题的一个真正的解答。

发现是奇特的，是意料之外的事情。对发现者而言，发现驳倒了他曾经接受或推测过的某些东西。一个人在着手创造以前需要一种解放。1928年，爱因斯坦在柏林曾说，如果他没有读过休谟的著作，他或许不敢推翻牛顿的基本假设。休谟的著作提倡一种怀疑精神，怀疑精神有助于使爱因斯坦离开教条主义的轨道。创造者常常需要从习惯性思维的框框中解放出来。人们都有创造性的潜在能力，但也有一种保守倾向。有人考察动物行为时发现，动物既会对新事物表示畏惧，也会被新事物吸引，可以把这两种行为分别叫做憎新趋向和趋新趋向。创造性强的人，趋新趋向似乎特别强烈。

不过，传统和创新是互补的。原则上，人们是有了一个更好的概念以后才放弃现有概念的，否则就不叫创造，只能叫紊乱。在生物进化过程中，不仅有突变，而且有雷同的复制，复制多次后偶然才出现突变。如果生物总在突变，任何有利的东西转瞬就会得而复失。一个开创新风格的作曲家，多处重复的是前人的风格，只是在个别但很关键的地方做了改变。任何时候都和别人不一样的人是不可能有创造性的，最有创造性的一定是在复制和突破之间达到最有利平衡的人。

无论对于科学的活动还是对于科学的反思，创造性都是一个极其重要而又十分敏感的问题。创造性对于科学工作者的思维素质提出了复杂的要求，这种要求可以简单概括为：在收敛思维与发散思维之间形成必要的张力，即达到某种适当的平衡。

科学思维首先依赖于科学家具有高度思想活跃和思想开放的性格，或者说需要一种发散性思维。科学中大多数新理论和新发现并不仅仅是对现有知识的量的增添，而更主要是在不同层次上质的改变。为了得到新理论和新发现，科学家必须经常调整他过去的思维模式和行为习惯，放弃从前坚持的信念，重新估价科学实践中的许多因素。如果没有发散思维，没有高度思想活跃和思想开放的性格，就不可能有科学的突破，也很少可能有科学的进步。

但是，仅有发散思维也谈不到真正的科学发现。科学思维还需要一种与之互补的素质：收敛性思维。科学家为了完成自己的工作，必然受到一系列思想上和操作上的约束，科学活动的基础牢固地建立在从科学传统中继承下来的一致意见上。如果没有收敛思维的严格训练，常规的研究或解题活动就不可能进行，在这种情况下，当然也谈不上任何创新。

美国科学哲学家库恩强调，全部科学工作具有某种发散性特征，在科学发展最重大事件的核心中都有很大的发散性；同时他又认为，某种收敛式思维也同发散式思维一样，是科学进步所必不可少的。这两种思维形式既然不可避免地处于矛盾之中，那么，在它们之间维持一种必要的张力，正是成功地从事科学研究所必要的首要条件之一。

收敛思维与发散思维的统一，在某种意义上可转化为科学研究中传统与创新的统一。科学研究必须牢固地扎根于当代科学的传统中，这种传统是由严格的科学教育所给定的。自然科学教育不同于其他领域，它完全是通过教科书进行的，各个专业的大学生从专门为他们写的教科书中获得该学科的主旨和概念结构，并按一定的程序学习该学科特有的技巧。通过教科书，向未来的专业工作者提供一个解题的规范，然后要求学生自己用理论推导或实验操作进行解题练习，这些问题无论在方法上还是在实质上都十分接近于教科书上相应章节给以引导的题目。这是在科学中维持一种传统的有效方法，再也没有其他办法能更好地产生这样的“精神定向”作用了。

但是，几乎所有人都同意，虽然学生必须从学习大量已知的东西开始，但教育应当给予他们比单纯掌握已有知识更多得多的东西，这就是一种面向未来的态度，一种做好准备探求未知领域的创新精神。他们必须学会提出、识别和评价尚未给出明确答案的问题，必须获得一些方法作为武器，必须具有一种怀疑的审慎眼光，不抱偏见，对新事物、新现象极其敏感，大胆地提出前人未曾设想过的意见。

传统和创新是科学发现的两个相互补充的方面。常规研究是一种遵循传统的、高度收敛的思维活动，这种研究总是在科学传统的范围内进行，试图调整现有理论或现有观察，使之越来越趋于一致。常规研究的魅力在于阐述的困难，而不在于工作中的意外性。常规研究的关键是释疑，而不是革新，人们所集中注意的疑点，恰恰是在现有科学传统范围中能够表达和解决的。只有到已有的规范——传统——已容纳不下新的研究成果，出现了反常或危机的时候，传统的方法与信念才开始动摇，最后终于被抛弃，由新的规范取而代之。但是，科学传统的革命转换，相对来说是比较罕见的。而且，收敛式研究的持续阶段，正是实现革命转换必不可少的准备。科学研究只有牢固地扎根于当代科学传统之中，才能打破旧传统而获得创新。在一个明确规定的根深蒂固的传统范围内进行研究，比那种没有收敛标准的研究更能打破传统，因为任何其他的研究都不可能像这样通过长期集中注意而找到困难所在。识别和估价反常的深度，是以能否深刻地了解已有科学传统为转移的。

当托马斯·扬在19世纪之初向光的微粒说提出挑战的时候，牛顿的《光学》仍是这方面根深蒂固的研究传统，托马斯·扬对此是熟悉的。但光的干涉和衍射等现象在依赖传统的研究中遇到了困难，正是传统不可克服的困难，才使托马斯·扬转而提出波动说。即使波动说，也不能说是绝对反传统的，因为早在牛顿同时代，以惠更斯为代表，就有波动说的传统了。可以说，托马斯·扬恢复和发展了一个更早的传统而代替了延续到他那个时代的占据统治地位的现实传统。从这个角度来看，他的创新工作同样具有收敛性。

简言之，科学发现过程中富有创造性的科学家，一般都是从遵循传统开始的，他把现有理论传统作为一种暂时接受的试探性假说，如无不恰当就可用作研究的起点。如果碰到麻烦、出现问题，他就得依靠自己的创造力去克服疑点。科学家需要彻底依附于一种传统，但突破性的成功又在于与之决裂。现有的传统给所遇到的难题以意义，难题的解决反过来却可能提示出新传统，并且最后导致对旧传统的否定。库恩就传统和创新的关系这样写道：“富有创造性的科学家也必须是个传统主义者，他很乐于用已有规则玩复杂的游戏，以便成为一个可以发现用来玩游戏的新规则和新棋子的成功的革新家。”⑤

三、从言传到意会

发现的逻辑和证明的逻辑，在某种意义上就是罗素所说的熟而知之者和述而知之者。人们曾长期认为，发现是心理学研究的对象，只有辩护才是科学哲学——方法论应该关注的。

这是一种偏见。英国科学哲学家M.波兰尼认为，人类的知识分为两类。通常被说成知识的东西，即用书面语言、图表或数学公式表达的东西，只是其中的一种；而非系统阐述的知识，例如我们对正在做的某事所具有的知识，是另一种形式的知识。前者叫做言传知识，后者叫做意会知识。波兰尼说：“我们总是意会地知道，我们在认为我们的言传知识是正确的。”⑥这就是说，意会知识实际上是一切知识的主要源泉，但意会知识像是我们个人的行为，缺少言传知识所具有的公共性和客观性。所以，言传知识和意会知识分别表现为概念化活动和体验的活动。

言传知识显然重要的原因是，只要大脑在不借助于语言的情况下工作，即使成年人也看不出比动物高明多少。言传知识具有清晰的逻辑特征，它使我们可以对之进行批判性思考。但是，在知识的获得过程中，起决定性作用的不是可言喻的逻辑操作的功能，而是头脑的意会能力。所谓意会，就是理解。精神的意会作用是理解的过程，对词语和其他符号的理解又是意会过程。波兰尼这样说明言传和意会的关系：“词能传递信息，一系列代数符号能构成数学演绎，一张地图能表示出一个地区的地形。但是无论词、符号还是地图，都不能说是传达对它们本身的理解。虽然可以用最易使人理解其信息的形式来表达，但对信息载体所传递的信息的理解，总还有赖于接受者的智慧。只能说，向接收人提供陈述，他是借助于这种理解行为，是借助于本身的意会作用，才获得知识的。”⑦

波兰尼对意会知识给予了特殊的重视，意会知识的最大特点在于它不脱离认识主体，人的身心是达到意会的工具，因此又可以把它称为个体知识。认知者对知识形成的参与，长期以来只是作为缺陷而容忍的，但它实际上是我们认识能力的向导和主人。从总的看，意会知识比言传知识更为基本，人们能够知道的比他所能说出来的东西多得多。言传知识，也只能通过意会才能被深刻理解。我们认识一副面孔，却不能确切地说出我们是依据什么特征认出它的。了解一个人的内心也是这样：一个人的内心只能全面地、通过专注于外在表现的不能详细说明的细节来认识。广而言之，发现的逻辑虽然不能用语言充分表达出来，但发现的过程作为一种意会过程，常常迸发出极大的创造性。因此，方法论研究应当把发现纳入自己的视野。这是一个困难而有意义的任务。

还可以用一种更加简要的说法来表达发现和辩护问题。1949年，英国哲学家赖尔在《心的概念》一书中，提出了区别两类知识范畴的一种有用的分法：知道如何（knowing how）和知道是何（knowing that），这种分法前承罗素，后启波兰尼，很好地说明了发现和辩护的关系。

知道是何，是一种可以明确表述的知识，证明的逻辑就属于这种知识，常以劝告、程序和常识规则的形式出现，目的是对科学活动过程作出明白无误的解释。正如一个建筑师，必须具备住宅建筑在材料、结构、设计规范、施工程序诸方面的有关要求一样。

知道如何，则是一种无法明确表述的知识，认知者心里明白，但讲不出来。发现的逻辑属于这种知识。尽管说不确切，却肯定存在，它是在科学活动中体验到的。正如建筑师的诀窍来自规划、设计和建筑许许多多房屋的经验，来自对规则的巧妙领悟以及实践中的偶然激发。

知道是何和知道如何的区别，也相当于文艺评论家与作家、表演艺术家的区别。文艺评论家懂得创作的规律、规则，能够引经据典，对应当怎样刻画人物形象、布局作品结构有他们自己的一番想法。他们的知识能够明确地表达出来。显然，没有这些知识，是无法进行文学、艺术创造的，它们是文艺创作和文艺欣赏共通的东西。但是，文艺评论毕竟与创作不一样，作家、艺术家的实际创造活动还须某种无法表达的诀窍，否则，他们不能有震撼人心的力量，只能称其为艺匠。作家、艺术家知道如何去创作，他的创作诀窍渗透在他的作品的形成过程中，他自己也说不清他是怎样创造的。这种知识不能通过言语来传递，它们是只能意会、不可言传的东西，又是实实在在起作用的东西。

证明的逻辑经过长期研究已经比较成熟了，虽然从方法论的角度来看，众说纷纭，并没有完全统一的结论。研究和了解证明的逻辑，可以帮助人们宏观地把握科学活动，特别是对其过程和真理给出明确的解释。但是，人们切不可忘记，在实际科学活动中，更为重要的是发现的逻辑，从某种意义上来说，辩护之所以有价值，就在于它能帮助人们把握发现。

应当清醒地看到，知道是何终究依赖于知道如何，尽管后者说不太清楚，人们感知、估计和评述大千世界的能力，取决于起码的诀窍。创造性越强，作出的发现越多，科学活动越有成效，才可能由自己或别人从中得出可以言传的知识。因此，知道如何要先于知道是何。波兰尼认为，意会知识既是诀窍，也是认识的中心动作，因为理解包含并最终依赖通过成功的实践而获得的领悟。

还应清醒地看到，知道是何并非在任何情况下必不可少。人们并不是非学语法、词法就不能说话、写文章。相反，若想真正熟练地进行操作，就得把规则、劝告及指导加以内化和“遗忘”。按诀窍行事即使不是不假思索的，也是不自觉的。从事科学活动，不能把主要精力集中在规则和明确的步骤上。没有一个伟大的科学发现是按现成的方法或程序作出的。因此，轻视辩护或拘泥于辩护都是不恰当的；既不要天马行空，也不要按图索骥。

承认发现的逻辑，还有一个充足的理由：随着研究的深入，人们懂得，发现和辩护间的区别是含混不清的，并不像乍一看那么分明。从原则上说，发现涉及科学理论和假说的起源、创造、发生和发明。它是主观的，与文化因素、心理构成、社会背景有关，属于心理学和社会学的课题，只适合于描述性研究。辩护则涉及科学理论和假说的评价、检验、维护、成功及确认。它是客观的、规范的。它决定什么应该被接受，属于科学哲学（认识论和方法论）的课题。但在实际研究中，发现并不仅仅是心理事件，至少部分还是辩护，因为只有已经被辩护了的东西才是发现，所以发现应当包含在辩护中。

真正的区别在于猜测、或然性和可接受性之间。猜测表示最初的思索，这可以不要理由，逻辑对于猜测不是必要的。德国化学家凯库勒关于苯环结构的梦并没有什么明确的理由。最初的思索先于或然性和可接受性，往往既无或然性更无可接受性。发现来自猜测，猜测不一定是发现，甚至多数猜测根本不成其为发现。因此，猜测或最初的思索在逻辑上是与或然性推理、与辩护有别的。猜测不属于科学哲学，是典型的个人思维心理学的课题。

从最初想到一个假设，到它被检验，好的理由常常支持该假设的或然性。这是值得进一步考察的猜测，虽然并不一定能被接受。考察这个假设而不是另一个假设往往是合乎情理的，因为它在检验之前就有几分合理性了。有关这种或然性推理的规律应当是可寻的，它们就构成所谓“发现的逻辑”。今天，许多学者也把它们归入科学哲学（方法论）研究的范围。

理论的确认或理论的可接受性，这就是辩护。科学家们相信，假设通过经验检验，被确认是真的，是经验的证实使假设具有可接受性。当然，支持假设可接受的还有逻辑的丰富性、可扩展性、多重关联、简单性和因果性等等。这些原则都以经验确证作基础，但不归结为经验确证，它们具有相对独立性。

或然性先于可接受性。好的理由支持或然性，肯定将有利于可接受性。但给或然性以根据的东西可能不足以给可接受性以根据，可接受性更为严格，要求的东西更多。或然性的一个强的甚至结论性的理由，对于接受而言，可能既不足够强，也不具有结论性。当然，这种差别只是程度上的，或然性的理由和可接受性的理由之间不存在基本的区别。

发现和辩护之间没有一道鸿沟，它们正在逐渐接近。除了最初的思索——猜测——尚游离于科学逻辑之外，或然性和可接受性都是可分析的。支持或然性发现的东西，也支持或然性的辩护，因此，一切真正的发现是辩护。当前科学哲学发展的一个重要趋势是，既探讨证明的逻辑，也探讨发现的逻辑；确切地说，是把或然性的发现纳入辩护的轨道，或扩展传统的辩护的范围，让证明的逻辑也浸入发现的逻辑的地盘。发现和辩护可以看作同一件事，它们之间只有程度的差别。至于最初的思索——猜测，暂时还被看作主要与心理学、社会学有关，它只是发现的肇始。

第二节　发现的模式

发现虽然不可能形式化，不具有严格的逻辑必然性，但却是有一定的规律可循的。人们十分注意类比的作用，称之为发现之母。对于合情推理的原则、手段和模式，也进行了卓有成效的研究。

一、类比推论

类比方法是以两个对象之间的类似为基础的。人们在研究一个对象（原型）时，发现它与另一个对象（模型）在一系列本质特征上相似，——不仅注意到它们某些属性的相似，而且，更加注意到这些属性之间的关系也相似——这时，就运用类比推论，把模型所具有的特定属性或关系当作一般的东西，预感到原型也具有同样的属性或关系。也就是说，尽管人们认识到模型和原型是两个不同的对象系统，但是，由于在比较中发现了两个对象之间的相似，就以此为根据，把模型中的有关知识或结论推移到原型中去。简言之，类比就是根据两个对象之间的相似，把信息从一个对象转移给另一个对象。

显然，类比推论属于或然性推论，因为从前提得到的结论并不具有逻辑必然性。但是，类比是模型和认识对象（原型）间的中介环节，是从特殊过渡到特殊的桥梁。在这个环节，人们对比不同的对象，分析和发现它们之间在一系列性质、关系方面的相似事实，然后进行作为逻辑操作的类比推理。

关键是建立用以类比的对象系统，即模型。模型是主体创造或者选择的一个系统，它简化地复现了对于给定认识目的来说是被研究对象的本质的方面，因此这系统同被研究对象处于代替、相似或同构的关系，以至于对这系统的研究成为获得关于被研究对象的知识的一种间接方式。当人们利用系统A时，A并不同原型B发生物质的相互作用，而是简化地从某些方面、某种构成上复现原型。系统A不但可以用物体系统来表示，还可以用符号系统来表示。在类比方法中，模型是对被研究对象（原型）的模仿，是认识主体所构造或选择的。整个类比过程都离不开模型。虽然模型独立于原型，但在构造模型时，主体想着的是复现原型所具有的属性和关系，规定应当根据模型作出什么假说来研究原型中哪种尚不知晓的联系。总之，类比是通过研究模型、通过研究模型和原型之间的关系，从而得到关于原型的一定知识。

为了突出模型的性质和在类比中的作用，如果按照类比系统中模型的种类，把类比分成物理类比、数学类比和控制系统类比，是有助于揭示类比的机制的。

（1）物理类比。即通常所理解的模型—类比，它所涉及的是两种对象系统在性质上的实质对应。力学系统和电气系统可以作为物理类比最典型的例子，在这里，引力对应于电路中的电压，过程的进行速度对应于电流强度，物体质量对应于电感。在科学研究中，经常把电路作为机械系统的类比而用作实验模型。

自然现象为构造物理模型提供了无限的可能性，优秀的科学家善于通过类比实现自然图景之间的转变。法拉第为了解释静态电和动态电之间的差别，就机智地应用了瀑布的模型。他把电压比作落差，电荷比作水量。众所周知，瀑布的水量不一定很大，远不及宽阔的江河，但它降落的强度随着瀑布的落差而增加，所产生的能量则为平缓的江河所不及。法拉第推断，瀑布的能量为瀑布落差同水量的乘积，并由此作出类比推论：电压乘以电荷便可得出电能。

（2）数学类比。与物理类比在物理性质或结构上进行比较不同，数学类比着眼于两个对象系统数学方程的共同形式。虽然数学类比同样也处理物理对象系统，但并不直接进行模型—类比，而是对模型作数学描述，建立起模型的数学关系，并使之和原型的数学关系相对应，这样，模型—类比就转化为数学系统—类比。如果已知一个系统中的某个函数，便可以通过解方程而求出第二个系统的相应函数。例如，对于力学系统和电学系统而言，牛顿定律和基尔霍夫定律是非常类似的，而且，这两个基本定律的类似，为两个系统中其他方程之间的类似奠定了基础。根据力学方程和电动力学方程在形式上的相似，运用数学类比，以电路作为力学系统的模型，从电模型试验中得到的结果，就能类推为原型所有，而不必直接研究力学系统本身。

数学类比一般分为两种情形。第一种情形是，在两个对象系统之间有若干属性相似，并且两者的数学方程式的形式相同，运用类比方法可推出它们在其他主要属性方面是相似的。第二种情形是，由于已知两个对象系统的主要属性相似，运用类比方法可推出它们的数学方程式在形式上是相同的。

现代科学中许多重要理论，往往都是由数学类比而提出假说，然后经过实验检验确立起来的。法国物理学家德布罗意的物质波理论就是如此。1923年，德布罗意将光学现象与力学现象进行了深入的比较。他注意到：在几何光学中，光运动服从光线的最短路程原理，即费尔马原理；在经典力学中，质点的运动服从力学的最小作用原理，即莫泊图原理。这两个反映不同领域运动规律的原理，具有完全一致的数学形式。既然光具有波粒二象性，运用数学类比，可推断实物粒子也可能具有波粒二象性。德布罗意在这里是由数学方程式在形式上的相同推出两个对象系统主要属性相似，属于数学类比的第一种情形。

接着，德布罗意又将物质粒子和光作了进一步的类比，预言了物质波的波长。因为光的波长（λ）和动量（p）之间有如下关系：

λ＝h／p　　　（h为普朗克常量）

假定物质粒子像光一样具有波粒二象性，那么，按照数学类比的第二种情形，德布罗意推断：物质粒子的波长（λ）和动量（mv）之间也应当具有同样的数学关系，即

λ＝h／mv

这就是德布罗意公式。根据这一公式，他算出中等速度的电子，其波长应相当于X射线的波长。到1927年，德布罗意这些惊人的预言和推论，都被实验结果证实了。

数学类比由于既有定性分析，又有定量计算和数学推导，可靠程度是比较高的。数学类比实际上属于综合性的类比，它注重从对象系统的相互联系和事物之间的数量关系方面去考察它们所遵循的规律，因而常常导致很重要的发现。

（3）控制系统类比。控制论的诞生，使模型化获得了崭新的特点和意义。控制和通讯的理论用于各种不同的对象系统：从物理系统、生物机体一直到人类。有关控制的理论与它们的物化基本无关，这表明控制论模型具有足够的一般性，表明它有别于物理模型。控制论模型也不同于数学模型，它并不表现为纯粹数学的形式，而要求使用某种呈模型形式的系统观念。这就是说，控制论模型既保持数学严密性的特点，又需要对作为结构体系的被模型化客体进行定性描述。控制论模型的这些崭新特点，使类比方法提高到一个更高阶段。在控制系统类比中，被研究系统各元素间的相互作用可以借助数理逻辑、程序设计理论和运筹学来表达，模型的建立在大多数情况下都与电子计算机的运用相联系。

系统科学产生以来，各种对象系统之间的相似性，已经成为科学方法的基础之一。建立相似于所研究对象系统的模型，在我们只能研究模型而不能研究原型的时候，也就是在研究实物的问题无法进行时，具有特别重要的意义。建立模型的概念，在任何领域中都没有像在控制论中那样明确和彻底，在这里它是以一般的形式表现出来的。为了解决被控系统的模型建立问题，“黑箱”的概念是非常有成效的。黑箱表示这样一个系统，我们只能得到它的输入值和输出值，但不知道它的内部结构是什么。然而，观察输入变化引起的输出反应，就可以推出关于系统行为的许多重要结论。这个方法为研究复杂系统的行为和功能提供了新的可能。我们把具有同样的输入值和输出值、对外部作用有同样反应的系统称为同构的系统。显然，在任何同构系统之间，都存在原型—模型关系，这样，我们就可以从某一个系统的行为和功能类比推论出其他与之同构的系统的行为和功能。

控制论的创始人维纳在研究同大脑皮层和小脑相联系的反射调节系统的功能时发现，为了保证有机体的功能正常，机体的运动器官应当处于大脑的调节控制作用之下，而大脑的指示必须与通过视觉器官从外界来的信息相结合，从而形成运动器官的合适的输出信号。这就是说，机体动作的协调，中间有一个反馈过程。如果反馈通道不能保证以恰当的方式记录效应对预定方向的偏离，就会出现像脊髓痨患者那样的缺陷。相反，如果反馈对预定运动的偏离作出过度的反应，又会发生小脑震颤疾患那种失调。

既然反馈在运动调节系统中具有上述机制，那么，在其他技术调节系统中又怎样呢？维纳通过类比推论，发现在麦克斯韦调节器、回转罗盘、电子计算机中也有某种类似的机制。它们之间虽然内部结构迥然不同，但作为自调节系统都是同构系统，因而可以把从有机体的功能得到说明的原理转用到它们上面。最后，维纳从理论上概括了反馈概念，把它作为控制论的一条原理。模型化和控制系统类比方法在这里得出了下述重要结论：反馈是自动调节的机制，是保证自动控制系统正常工作的规律。

二、合情推理及其原则

发现的逻辑有一定的模式可寻吗？

著名美籍匈牙利数学家G.波利亚把科学的推理区分为两种：论证推理与合情推理。

论证推理是必然的推理，有被逻辑所制定和阐明的严格标准。论证推理本身不允许任何不确定的东西，它要求把猜测排除在推理之外，保证每一个推理步骤都是经得起逻辑规则检验的。任何懂得逻辑规则的人，都能了解并承认这种推理。

合情推理是一种或然的推理。它的标准是不固定的，而且也不可能像论证推理那样确定，以至毫无例外地得到大家的承认。合情推理实际上是由一些猜想所构成的。当然，有种种猜想，有有意义的和无意义的，比较可靠的和毫无根据的。物理学家的归纳理由，法学家的间接罪证，历史学家的文字依据和经济学家的统计材料，都是有意义的猜想。而数目多得多的猜想恐怕没有什么意义。引起人们探讨兴趣的是那种可能导致发现的有意义的猜想，即合情推理。

按确定性标准衡量，论证推理与合情推理的确完全不同，但两者之间又有紧密的联系。拿数学来说，毫无疑问，它是最严格的论证科学。人们从小学到大学所学到的数学知识，都是以确定的形式出现的，经得起逻辑推敲的。然而，数学的创造过程与任何其他知识的创造过程一样，在证明一个数学定理之前，先得猜测这个定理的内容；在完成详细的证明之前，先得推测证明的思路。创造过程是一个艰苦曲折的过程。数学家创造性的工作是论证推理，即证明。但这个证明是通过合情推理、通过猜想而发现的。事实上，我们所有的知识都要先经过合情推理，虽然它是冒风险的、有争议的、不确定的。论证推理本身并不能产生有关客观世界本质上的新知识，它的作用主要是肯定或解释我们所得到的知识。为了取得真正的成就，人们应当对创造性工作所赖以进行的合情推理有所体验、有所认识。对于这一点要有足够的自觉性。

当然，没有一种方法能使人学会合情推理。近代科学方法论的一些大师，特别是倡导归纳方法的那些哲人，如培根、穆勒等，在这方面是过于自负了。有效地应用合情推理是一种才能，只有在经验中自觉地培养和积累，才有希望成为一个富有创造性的人。当然，这不排斥我们通过模仿和分析来学习。合情推理的规律是否存在，这个问题值得哲学反思，也是同科学家的实践紧密联系的。通过观察和比较科学发现过程中合情推理的例子，有可能获得有关合情推理的更多的知识，这种知识对于培养发现的意识和创造的自觉性、敏锐性都是有价值的。在这方面，由于数学本身所固有的简洁性和明了性，它比其他的领域更宜于为我们提供这方面的实例，使我们有可能得到合情推理的模式。

流行的观点认为，观察和假想实验与数学是无缘的，数学纯粹是一门理论科学。其实正如18世纪大数学家欧拉所说：“今天人们所知道的数的性质，几乎都是由观察所发现的，并且早在用严格论证确认其真实性之前就被发现了。甚至到现在还有许多关于数的性质是我们所熟悉而不能证明的；只有观察才使我们知道这些性质。”⑧

历史上曾经提出过一些著名的数学猜想：费尔马猜想、哥德巴赫猜想、黎曼猜想、四色猜想、希尔伯特猜想等等，其中有些现在已经证明，有些仍然只是猜想。例如哥德巴赫猜想尚属合情推理，虽然走过了一大段路，但还有漫长的路要走。上面讲了，合情推理实际上是一些猜想构成的。下面我们就通过说明猜想的由来和发展，分析一下合情推理的原则。

哥德巴赫是一个德国人，1747年他在一封给欧拉的信中提出了后来称之为哥德巴赫猜想的问题。这个猜想使他名垂青史。除此以外，他在数学史上没有什么别的贡献。

哥德巴赫观察到，任何一个偶数（除了2，它本身是一个素数）都能表示为两个素数之和。例如：

4＝2＋2

6＝3＋3

8＝3＋5

10＝3＋7＝5＋5

……

100＝3＋97＝11＋89＝47＋53等等。

哥德巴赫写信问欧拉：能不能证明这个关系对于所有偶数都是成立的，或者至少找出一个反例来否定它。欧拉没能给出回答，而且从那时以来没有一个人给出过完全的回答。对于每一个偶数能表示为两个素数的和这一命题，试验的结果是完全令人信服的。现在我们所知道的最大的素数是2^21701－1，找到大量的例子来验证这个猜想是不成问题的。但严格的证明至今没有兑现。困难的原因在于：素数是用乘法来定义的，而猜想涉及加法。在自然数的乘法性质和加法性质之间建立一般的联系，这个工作相当棘手。

差不多过了200年，哥德巴赫猜想才有了解决的眉目。1931年，26岁的苏联数学家斯尼尔曼（他只活了33岁）取得了一个轰动数学界的成就，他证明了每一个正整数都能表示成不超过8×10^6个素数之和。这是一个直接的、构造性的证明，虽然它没有提供对任意正整数进行素数分解的方法，但朝着哥德巴赫问题的解决迈出了第一步。之后，苏联大数学家维诺格拉托夫证明，存在一个正整数N，对于任意n>N的整数，都能表示为不超过4个素数的和。但他没有告诉我们怎样确定这个N。与斯尼尔曼相反，他的证明是一个间接的、非构造性的证明。他的思路是：假设有无穷多个整数不能分解为最多4个素数之和，就会产生一个荒谬的结果。我国数学家王元、潘承洞、陈景润等在这个问题的研究中做了许多创造性工作，特别是陈景润1973年公布了命题（1＋2）的全部证明，确认一个偶数可以表示成一个素数与不超过两个素数之积的和，在世界数学界引起了强烈的反响。

解决哥德巴赫猜想的每一次进展都更加增强了人们对这个猜想的信心。然而，直到现在，哥德巴赫猜想仍然是一个合情推理。要从（1＋2）到（1＋1），要完全解决这个问题，还有十分漫长的路程，困难甚至比至今所克服的还要大。我国数学家潘承洞认为：不仅现有的方法不适用于解决（1＋1），而且到目前为止还看不到可以沿着什么途径，利用什么方法解决它。⑨这就是说，尽管过去了240多年，人们还无法肯定哥德巴赫猜想是对还是错。

但哥德巴赫问题的发展过程，足以帮助我们对合情推理的原则作如下概括：

（1）观察是发现之母。

这一点虽是如此明显，却仍值得强调。如果哥德巴赫不去观察整数1，2，3，…的性质，他对此不感兴趣，当然就不会得到任何有关整数的性质的知识，也不可能有哥德巴赫猜想。因此合情推理的首要原则是：它是从观察开始的。

（2）关键在于联想。

最初考察的偶数全部可以表示成两个素数之和，在不同的和式中发现这个相似点是需要想象力的。更为重要的是，从个别性情况联想到一般性命题：任何一个偶数都是两个素数之和。从上述想象和联想，人们才得到一个猜测性结论。可见，合情推理首先是从观察事实中注意到某些相似性，在一些等式中发现彼此类似之处，尔后是一个由联想导致的推广步骤，从个别的偶数与素数的关系推广而得到一个可能的一般关系式：

偶数＝素数＋素数

这是一个明确陈述的一般命题，又是一个试探性的猜测结果；但它并没有被证明，也不是真理性认识，只能作为想要达到真理的一个尝试。然而这个推测又不是毫无根据的臆测，它同观察事实存在着启发性的联系，是通过启发性联想而得到的。

（3）依靠支持性联想来增强信心。

接下来是合情推理的第二阶段：增加猜想的可靠性。在上述例子里，就要求人们做一系列的“假想实验”，看看哥德巴赫猜想是否能站得住脚。一个相反的结果就会一劳永逸地决定猜想的命运，如果发现某个偶数不能分解成两个素数之和，那就否证了这个猜想。如果所做的实验支持猜想，则有理由把这样的一次验证看作有利的征兆，给这个猜想增添分量，使之更为可靠。这些猜想形成以后所考察的特例或推论，叫做支持性联想。斯尼尔曼的证明本身虽是一个论证推理，但对哥德巴赫猜想来说，它只是一个支持性联想。它表明任一整数（偶数包括在内）必定可以分成有限个素数之和，既然如此，任一偶数表示成两个素数之和的可靠性就更大了。概言之，通过支持性联想，我们对猜想的信心增强了，更有理由相信所作的合情推理了。

（4）核心在于采取一种归纳的态度。

总之，合情推理要求把事实摆在优先的位置上，要求随时把观察结果提高为一般性结论，并随时准备根据具体观察结果对一般性结论进行修正。

归纳态度是可能导致错误的，因为它本质上是或然性推理，是可错推理。但是，尽管出现错误的几率很大，归纳态度仍不可或缺，它是获得新知识的基本条件。为了提醒人们注意合情推理与论证推理的区别，把眼光盯住归纳的可错性，会有助于避免狭隘的经验主义。如果因为它的可错性而采取蔑视归纳的态度，就会扼杀合情推理，那无异因噎废食了。

不但进行合情推理得到某一问题的猜测性结论是一个猜想过程，有了猜测性结论，进一步寻找达到它的论证推理方法也得先经过一个猜想过程。有关后者此后将作说明。有必要指明，在这两种情况下，猜想都不是问题的解决，而是解决问题的不可缺少的环节——发现过程。只有当猜想被论证推理证明之后，才意味着问题得到了最后解决。上述两种猜想都是为证明提示方向的，前者提示的是结论的可能形式，后者提示的是证明的可能途径。

三、合情推理的手段和模式

仔细分析哥德巴赫猜想，在推理的过程中，我们看到发现是比简单枚举复杂得多的事情。联想是由类比开始的，类比推理显示出某种一致的关系，某种类型的相似性。这种相似性不但取决于对象之间的一致性，而且取决于思考者的主观意图，事实上是思考者所阐明的对象在某个方面的一致关系。在启发性联想和支持性联想两个阶段，分别有一般化和特殊化两个相反的过程。一般化是从对象的一个给定集合进而考虑包含这个给定集合的更大集合，在哥德巴赫问题中是从若干偶数推广到一切偶数；特殊化则是从对象的一个给定集合，转而考虑那个包含在这集合中的较小的集合。人们往往从专门研究对象的全体中挑出个别的对象，并针对它来检验某个普遍命题，如果这个对象挑选得好，将大大增强人们对普遍命题成立的信心。科学研究中的所谓判决性实验就是这种特殊化的结果。

一般化、特殊化、类比，既可以用于问题可能结果的猜想，也可以用于对一个结果进行证明所循途径的猜想。例如，还有一个有关素数的性质的猜想，它甚至比哥德巴赫猜想更引人注目，但至今还没有找到任何解决的途径。人们早就注意到，素数经常以P和P＋2的形式成对出现，例如3和5、11和13、29和31等等，于是猜想“存在无穷多个这样的素数对”的命题是正确的。得出这个猜想所利用的合情推理手段，与哥德巴赫猜想的情况基本雷同，但如何证明这个命题，人们还没有摸到门。就是说，从合情推理到论证推理的途径尚付诸阙如。

关于证明途径的猜想，虽然更为困难，却又充满情趣。下面我们引用G.波利亚对毕达哥拉斯定理证明途径的一个合情推理过程，来说明一般化、特殊化和类比这些手段是怎样协同起作用的。

（1）问题是：一个直角三角形的三条边分别为a、b、c，其中a为斜边。需要证明：

（A）a^2＝b^2＋c^2

这个公式中的平方关系提示我们，关系（A）可以类比成面积关系，面积是平方关系的特殊化。分别在这个三角形的三条边a、b、c上作一正方形，就得到图4—1。如果能证明以a为边的正方形面积等于以b、c为边的正方形面积之和，这个公式便可证明。

图4—1

（2）设法将上述面积关系一般化：在直角三角形的三边上分别画三个彼此相似的、任意形状的多边形，得到图4—2。图4—1中斜边a上正方形的面积为a^2，图4—2中斜边a上多边形的面积可令其为λa^2，λ为两个给定面积的比例系数。由多边形的相似性，可得图4—2中三个多边形的面积分别等于λa^2、λb^2、λc^2。

图4—2

不难证明，只要关系（A）是正确的，则下面的关系也是正确的：

（B）λa^2＝λb^2＋λc^2

事实上，（B）是（A）的推广，或一般化；（A）是当λ＝1时（B）的特殊化。如果（B）成立，显然（A）也成立。

（3）再把图4—2特殊化，找出一个恰当的特殊情形。为此，作斜边a上的高h，得到图4—3。容易看出，在斜边上画出的直角三角形分别相似于以其两直角边为斜边所画出的两个三角形（h各为其一直角边）。而且显然，整个三角形的面积等于它的两部分之和。可见，在这个特殊情况（设λ为λ_0）下

λ_0a^2＝λ_0b^2＋λ_0c^2

成立。于是，毕达哥拉斯定理得证。

图4—3

这个例子颇有启发作用，它包含在用合情推理寻找证明途径的问题中，运用一般化、特殊化和类比这些基本思考的过程。从图4—1所示特殊情形推广到更一般的情形（图4—2），回过头来又特殊化为一个可作类比的情形（图4—3），在合情推理中，允许一般情形在逻辑上与特殊情形等价，而这种等价关系便提示了类比推理。类比是科学发现经常运用的思考过程，开普勒曾说过：“我最珍视类比，它是我最可信赖的老师。它知道自然界的一切秘密，在几何学中尤其不能忽视它。”⑩

从严格的逻辑角度来看，上述推理是不严格的，它是借助直观图形把特殊情况下的个别结论（图4—3，即直角三角形的面积等于由斜边上的高所分成的两个直角三角形的面积之和），推广到一般情况（图4—2），再特殊化为欲证明的定理（图4—1）。

整个推理的思路是归纳性的。欲证明的毕达哥拉斯定理是一个猜想，然后用面积关系去类比平方关系，通过一般化和特殊化得出一个等价的推论，最后以对这个特殊推论的考察结果来判断猜想是否可靠。显然，在科学发现中也像在日常生活中一样，如果一个猜想有任何新的结论得到证实，它就变得可靠。而且，假如有一个与之相类似的猜想变得更可靠，则这个猜想也就变得更可靠。概而言之，合情推理的步骤是这样的：尝试着猜测问题的解决或证明的途径，失败了重来；通过概括（一般化）、处理特例（特殊化）、类比等手段逐步前进；最后猜到了我们所掌握的事实都支持的规律或者可行的证明途径。

人们广泛运用合情推理，能否提出这种或然性推理的一般模式呢？

显然，适用于一切合情推理的模式是写不出来的。但是，对于最常见的、最基本的情况，我们可以作一个概括。

当人们提出某个明确表达的猜想A，又找不到严格证明它的方法时（无论在日常生活中，在法庭上，还是在科学研究中），都自然而然地求助并运用合情推理。这时，它设法检验A。设B是A的某个推论、特例或更弱的命题，像A一样，B也应该是一个清楚陈述的，既未被证明也未被否证的结论。这时，人们只知道：

A蕴涵B

于是着手检验B。如果得知B是假的，就能断言A也是假的：

这实际上是假言三段论的否定式，是一个著名的论证推理模式。

我们主要关心的是B为真的情况。显然，证明A蕴涵B为真，并不能证明猜想A本身亦为真；但B为真的结果却使A变得更为可靠，因此我们有一个合情推理的模式：

这个模式表达了一个明确的信念，证实一个推论总是使猜想本身更可靠。

上述两个模式，一个是“论证的”，一个是“合情的”。两个模式具有相同的第一前提，相反的第二前提，但两个前提都处于相同的逻辑层次，是同样清楚与确定的，然而结论存在着巨大的差别。论证推理模式的结论（A假）处于同前提相同的逻辑层次，而合情推理模式的结论有不同特点，它只指明了一个方向。

A变得更可靠，这个方向是为前提所表述、所蕴涵的，但在可靠的程度问题上，对不同的人会有不同的意义，它取决于推理者的个性、背景。合情推理的模式指出人们所遵循的原则：推论的证实加强猜想。这个模式是偏向一方的。不过，它也为产生不同意见、采取不同对策留下了充分的余地。例如，如果两个陪审员就一个推论对猜想的支持作出强度不同的判断，那么，一个会赞成开释而另一个可能反对开释；如果两个科学家对一个推论支持猜想的强度作出不同判断，一个会赞成着手试验而另一个可能反对这样做。

当然，合情推理没有最终解决问题，但并无理由对此加以抱怨。相反，应当一开始就认识到，合情推理与论证推理的任务不同，论证推理是确定的、最终的、像机器一样的，而合情推理是笼统的、暂时的、特别通人情的。合情推理把非常重要的一点——结论的强度或分量——留作未定。这个强度不仅依赖于前提中的那些确定的根据，也依赖于引出结论的人的个性和背景。

合情推理的模式并不限于上面所列的形式，但各种模式都可以看作它的变种。重要的是作出猜想A后如何寻找猜想的蕴涵B，我们可以用科学史上一个著名的范例来结束有关这个要点的说明。众所周知，历史上库仑和卡文迪什曾经独立地拿带电物体之间的力与牛顿万有引力类比，作出电荷之间的力随距离的平方成反比变化的猜想。不过，他们两人用以合情推理的实验设计却很不相同。库仑用扭摆直接做实验来证明平方反比律，即拿观察与猜想的物理定律的特殊结论相对照；卡文迪什则设计了一个更为精巧的实验，他设想力的强度不是r-2（r是电荷间的距离），而可能是更一般的r-a，此处a是某个正常数，他的实验证明a－2的绝对值不能超过某个分数。可见，卡文迪什的实验研究具有不同的特点，他不仅考虑一个猜想定律（r-2定律），而且考虑若干个猜想定律（r-a定律），这些定律尽管不同，都属于相关的同一族，卡文迪什把观察同整个定律相对照并挑选其中最好的定律。看来库仑和卡文迪什具有不同的目的和思路：前者拿观察同某一猜想的结果比较，试图在比较的基础上判断所提出的猜想是否可以接受；后者拿观察同时与若干个猜想的结果比较，试图找到最满意的猜想。这两种不同的方法，说明对于同一个猜想，可以用不同的办法来寻找它的蕴涵，并且可以有许多值得加以考察的蕴涵；寻找蕴涵的过程，也包含合情推理的运用。

第三节　直觉思维

在科学发现或者一般地说在科学创造活动中，直觉思维和灵感状态起着特殊的重要作用，人们应当注意，究竟怎样恰当地处理逻辑与直觉的关系、自觉地激发灵感、让头脑做好充分的准备，以便随时抓住机遇。

一、直觉和灵感

科学认识过程仅仅从逻辑认识的角度是无法充分说明的。发现表现为思维的飞跃，这种特有的创造性认识形式，不同于用逻辑形式固定下来的那种习惯的思维方式，在心理学中称之为无意识认识或下意识认识。

所谓无意识或下意识，彭加勒曾把它的构成要素比拟为某种“原子”，它们在脑力工作开始之前处于静止状态，仿佛固着在“墙上”；当最初的有意识的工作驱使注意力集中于所研究的问题时，这些“原子”便从“墙上”下来，开始运动。即使意识休息了，无意识的思维过程也不休息。“下意识的原子”不停地工作，直到得出某种解决办法。

有意识的努力和下意识的作用，相互之间有如下关系：在科学发现的过程中，有意识的努力给下意识一个寻找问题答案的参考范围；下意识则从知识积累的材料中、从个人以往和现在的经验中，选择某种可用概念的结合；然后，把下意识的想法交给有意识的见解去鉴定，如果证明它们是有用的就保留下来，要不然就自行消失。下意识活动的主要特点是联想，它是不受控制的，因而有可能提出完全出乎意料的思想。

在科学发现中，下意识活动的主要形式是直觉，创造过程达到高潮时产生的特殊体验是灵感。直觉这种思维形式和灵感这种情绪体验常常相伴随而出现。可以把直觉理解为思维推论的缩减性，就是说，人们在直觉中，思维采用了逻辑推论进程的缩减性，忽略了推论的全过程，但把握住了个别的、最重要的环节，特别是最终结论。

与直觉思维相适应，灵感的产生常常是不期然的。德国化学家凯库勒长期研究结构化学，试图揭开有机物中碳原子之间是如何结合的谜底，可惜，久而不得其解。后来，据说是在梦中，看见蛇咬住自己的尾巴，突然达到创造的高潮，才终于发现苯环结构。这个发现彻底革新了有机化学。根据凯库勒本人的叙述：“事情进行得不顺时，我的心想着别的事了！我把坐椅转向炉边，进入半睡眠状态。原子在我眼前飞动：长长的队伍，变化多姿，靠近了。连接起来了，一个个扭动着回转着，像蛇一样。看，那是什么？一条蛇咬住了自己的尾巴，在我眼前轻蔑地旋转。我如从电掣中惊醒。那晚我为这个假说的结果工作了整夜。”⑪

凯库勒没有对发现过程的实质作出分析，但是对发现时的心理状态进行了细致的描述。科学发现既要经过长时间的准备和严密的逻辑思考，也有一时的顿悟和戏剧性的突破。

类似的情景还可以从其他科学家的描述中看到。1934年，意大利物理学家费米发现：如果使中子束事先通过石蜡来降低速度，那么，当中子束射中靶子的时候，就能极其有效地使靶子的原子核变得不稳定。费米后来追叙道：“当时我们正在不辞辛劳地研究中子诱发放射性的问题，迟迟得不出什么有意义的成果。一天，我来到实验室，忽然产生一个念头：我应该考查一下，在入射中子前面放置一块铅会有什么效应。我一反往常，不惜付出艰苦的劳动，在机床上加工出一块铅，我分明感到某种不满意，因此我找种种‘借口’拖延时间，不把这块铅放上去。最后，我终于准备勉强把它放到那里去。可是，我喃喃自语：‘不，我不想把这块铅放在这里，我想放一块石蜡。’事情就是这样。没有前兆，事先也不曾有意识地进行过推理。我马上随手取了一块石蜡，把它放到原来准备放铅块的地方。”⑫伟大的发现就是这样下意识地作出了。

在科学活动中，逻辑思维是基本的。然而，一旦原有的理论无法解释新发现的事实时，光凭逻辑推论就不够了。这时，直觉思维便成为科学活动舞台上的主角。

爱因斯坦对直觉一直给予极高的评价，他认为科学发现的道路首先是直觉的而不是逻辑的。“要通向这些定律，并没有逻辑的道路；只有通过那种以对经验的共鸣的理解为依据的直觉，才能得到这些定律。”⑬事实上，绝大多数科学发现，都来源于直觉的猜测。

直觉思维区别于逻辑思维的重要特征，在于它那种直接把握的思维方式。在直觉思维过程中，跳过了许多中间步骤，作出了许多省略，它是从总体上进行识别和猜想，一下子得出结论。看上去，直觉思维很自由，没有任何逻辑的“格”约束它，反倒表现为逻辑的中断。逻辑思维则更多地表现为渐进的发展。从量变到质变的普遍发展规律来看，直觉的顿悟就是在长期沉思的基础上，经过量的积累，在某个关节点上引起了质的飞跃。

概言之，直觉思维是人脑对客观世界及其关系的一种非常迅速的识别和猜想。它不是分析性的、按部就班的逻辑推理，而是从整体上作出的直接把握。所谓顿悟，这两个字很好地概括了它的特点。在直觉思维的情况下，人们不仅利用概念，而且利用模型和形象。大脑中长期储存的各种“潜知”都被调动出来，它们不一定按逻辑的通道进行组合，而用一种出乎意料的形式造就新的联系，用以补充事实和逻辑链条中的不足。由于提供了缺环，往往导致创造性的结论。

虽然直觉是难以预期的，正如伴随直觉的心理状态——灵感——难以预期一样。但直觉思维需要一定的主客观条件。这些条件是：有一个能解决的问题，问题的解决已经具备了相当的客观条件，研究者顽强地探求问题的答案，并且经历了一段紧张的思考。机遇常常在此基础上起着触媒的作用，使人们在探索中产生新的联想，打开新的思路，从而实现某种顿悟。由于直觉以凝缩的形式包含了以往社会的和人体的认识发展成果，因此，它归根结底是实践的产物，是持久探索的结果。以凯库勒发现苯环结构为例，产生灵感，实现顿悟，并不像表面显示的那样，完全是不可理解的梦境。我们可以约略分析当时的主客观条件。那是一个有机化学理论已经兴起且正处于大发展的阶段，凯库勒本人思考苯的结构也有12年之久。还有两件事值得注意：一是他在大学学习过建筑，建筑艺术中空间结构美的熏陶，不会不给他对分子结构的研究带来影响；二是他年轻时当过法庭陪审员，曾经对某一刑事案件中出现的首尾相接的蛇形手镯产生过深刻印象。当时，这些蛇形手镯是作为有关炼金术案件的物证提出来的。可见多年来积淀下来的所有这些“潜知”，最终统统被调动出来，才形成梦中那个环形的蛇，与苯的结构联系起来，达到顿悟式的突破。

还需注意，尽管直觉思维不同于逻辑思维，但在科学理论的创造和发展中，它们两者之间存在着一种互为补充的关系。在直觉的创造以前，人们总是在前人铺就的逻辑大道上行走。一旦逻辑通道阻塞了，产生了已有知识难以解释的矛盾，在逻辑的中断中才会出现直觉的识别和猜测。

由直觉得到的知识，还要进行逻辑的加工和整理。直觉的结果本身，只是某种揣测，它们的正确性应当通过尔后的研究来验证。验证包含两个方面，首先是从揣测引至逻辑结果，进一步还要把这些逻辑结果跟科学事实相对照，将其纳入一个完整的理论体系。如果不进行逻辑处理，原封不动地把直觉思维产生的思想火花呈现于世，即使这是可能的，也不会有说服力。严密的科学要求人们把他的成果用准确的语言、文字、公式、图形表示出来，构成系统知识，直觉的毛坯不能作为科学成品。如前例，凯库勒在他梦醒后的那天晚上，余下的时间全用在逻辑的加工和整理上了。他报告于世的是苯的结构式，而不是梦中飞舞的咬住自己尾巴的蛇。

二、自觉地激发灵感

既然肯定了直觉的作用，接下来的问题是如何利用和产生直觉思维。由于直觉的非逻辑性，人们常常分析直觉的孪生兄弟——灵感，通过了解灵感，在科学活动中自觉地激发灵感，产生直觉，获取创造性科学成果。

多数人并不否认灵感的存在，因为灵感是一种心理状态，是人们能够体验到的。但对于灵感是怎样产生的，有不同的看法。说灵感纯粹产自天才，这是不正确的。长期的艰苦劳动和执著探索，是产生灵感、获得成功的基础。伟大的美国发明家爱迪生说，发明是百分之一的灵感加上百分之九十九的血汗。甚至可以进一步说，若没有百分之九十九的血汗，就根本不可能产生百分之一的灵感。作出科学发现，不能不对问题的解决怀抱强烈的愿望。他要翻来覆去地考虑问题的各个方面，掌握与该问题有关的各种资料。唯其如此，才可能不失时机地抓住那些富有启发的东西，产生灵感，成为独具匠心的发现者。

应当强调，灵感产生的前提条件，就是科学家执著于创造性地解决问题。对要解决的问题，他已经作了非常充分的准备，强烈地期望有所突破。由于对该问题挥之不去，驱之不散，长期思索的结果，大脑建立了许多暂时联系，一旦受到某种刺激，就如同打开电钮一样，豁然贯通。所以，灵感是长期艰巨劳动的结果，正如俗话所说：积之于平日，得之于顷刻。或者如词中所写：众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处。

俄国画家列宾说得好，灵感是对艰苦劳动的奖赏。凯库勒发现苯环结构，不但应归功于炉边的灵感，而且应归功于那之前的长期思索。不进行艰苦的探索而把成功的希望寄托在心血来潮、灵机一动上面，那无异缘木求鱼、守株待兔。19世纪著名的俄国民主主义者赫尔岑说：在科学上除了汗流满面，是没有其他获得知识的方法的；热情也罢，幻想也罢，渴望也罢，却不能代替劳动。

灵感产生时，注意力处于高度集中状态。这时，人们的所有活动都集中在自己的创造对象上，仿佛要汇聚起全身心所有的精神力量去解决所提出的任务。由于注意力高度集中，其余的东西几乎都忘记了，甚至可以达到忘我的程度。难怪当牛顿专心致志研究问题时，竟把怀表当作鸡蛋放进锅里。这与作家的情况很相似，据说陀思妥耶夫斯基创作的时候，无论吃饭、睡觉还是和别人谈话，都在考虑作品，除了构思，另外干了些什么，自己全然没有知觉似的。

容易想见，摆脱分散注意力的各种干扰，尤其是不为生活中的烦恼所困，对于灵感的产生是非常必要的。焦虑不安、悲观失望、情绪波动，都会降低智力活动的水平。心胸开阔、乐观开朗，则可以促使人们浮想联翩、创造精神旺盛、高效率地思考问题；灵感在这种心理状态中最可能出现。

琴弦不能绷得太紧，否则就会声音发木。在紧张工作一段时间之后，悠游闲适，暂时放下工作，或者把精力主动转移到其他活动上去，善于这样调剂是有助于灵感产生的。注意力集中不等于死碰硬拼。文武之道，一张一弛。有弛方能有张。荷兰出生的化学家范特霍夫是首届诺贝尔化学奖获得者。他不但能专心致志地搞科学研究，而且酷爱自然，喜欢旅行、登山等各种运动。他在柏林居住期间，一直亲自经营郊外牧场，与科学研究并行不悖，以此作为科学研究的有益调节。获得诺贝尔奖以后，他仍然挨家挨户每天清晨驾着马车为居民送鲜奶。心理学的研究表明，灵感属于无意识活动范畴，它的进行和转化为意识活动，需借助一定的心理条件。如果长期循着一条单调的思路，精神特别容易疲劳，大脑这部机器就会运转失灵，难以找到问题的症结。拉普拉斯曾经介绍下述屡试不爽的经验：对于非常复杂的问题，搁置几天不去想它，一旦重新拣起来，你就会发现它突然变容易了。

最后，灵感是突发的、飞跃式的。我国著名科学家钱学森说，灵感出现在大脑高度激发状态，高潮为时很短暂，瞬息即过。科学家对问题长期进行探索，智力活动在出其不意的一刹那——在散步中、在看电影时、在闲谈中——产生飞跃，于是智慧从蕴蓄中骤然爆发，问题便迎刃而解。灵感出现之前，智力活动处于高度的受激状态，此时，或因外界的某一刺激，或因某种联想，突然间科学家的各种能力得以充分发挥，智力水平超出平时一大截，记忆储存的材料立即重新组合，思路畅通了，科学认识便提高到一个崭新阶段。

对于瞬息即逝的灵感，必须设法及时抓住，牢记在心，不要让思想的火花白白浪费了。许多科学家都养成了随时携带纸笔的好习惯，记下闪过脑际的每一个有独到见解的念头。爱迪生习惯于记下他所想到的每一个新意念，不管它当时似乎多么卑微。他一生获得专利发明有1328项，这与他善于抓住灵感是分不开的。爱因斯坦有一次在朋友家里吃饭，与主人讨论问题，忽然来了灵感，他拿起钢笔，在口袋里找纸，一没有找到，就在主人家的新桌布上展开了公式。美国著名生理学家坎农说：“当我准备演讲的时候，我就先写一个粗略的提纲，在这以后的几夜中，我常常会骤然醒来，涌入脑海的是与提纲有关的鲜明的例子、恰当的词句和新鲜的思想。我把纸墨放在手边，便于捕捉这些倏然即逝的思想，以免被淡忘。”⑭

科学发现有赖于灵感，是无意识活动参与进行的。那么，非常重要的，就是对无意识形成的结果作出选择，抛弃不合适的方案，从而得到真正的科学发现。究竟是什么支配无意识的选择呢？许多科学家认为，导致科学发现的选择乃是科学美感。

传统认为，在真、善、美这几个人类向往的目标中，科学追求真，宗教追求善，艺术追求美。这种划分尽管在概念上抓住了一定的本质特征，但非常笼统、粗糙，严格说来是不完备的。居里夫人认为，科学的探讨和研究，其本身就含着至美。即使不能说美的感受决定科学发现，也可以肯定真的东西和美的东西是一致的。

著名的法国数学家阿达马认为，在我们用下意识所形成的大量组合中，大多数是乏味的和无用的，因此它们无法作用于我们的美感，它们永远不会被我们意识到；其中只有若干组合是和谐的，因而同时是美的和有用的，它们能够激起我们的特殊的几何直觉。这种几何直觉把我们的注意力引向这些组合，从而使它们得以被我们意识到。特殊的美感是一个独特的筛子，只有那些依赖自己的和谐而成为真理的东西才能通过它。特殊的科学美感也是科学创造性的一个标志，它在科学发现中，往往是有意识的证明活动的先导。没有美感的人，很难成为发明家。

人们在科学活动中评判科学的真理性时，历来坚持经验标准和逻辑标准。经验标准即与经验事实一致，逻辑标准是指逻辑上的自洽或无矛盾性。但是，在实践中，往往是美学标准与经验标准、逻辑标准一起，参加对科学真理的检验，使科学真理中的真与美有机地结合起来。美学标准反过来又作用于科学发现，使科学家在创造活动中与艺术家一样，以对美的追求作为自己创造的重要动机。库恩指出，在新理论的建立中，美的考虑的重要性有可能是决定性的。使人惊异的是，不仅真的东西固有美，而且美的东西往往真。人的心灵在它最深处感到美的东西，后来竟然在外部自然界得到了实现。

当然，美并不等于知识。美感在科学发现中最大的意义，在于它给人以启迪。科学活动与艺术活动在这一点上，有许多共同之处。艺术有两重性，甚至在最逼真地复现生活时，假想的方面也一刻不能或离。丧失假想的方面，艺术的审美作用就会杳无影踪。仔细考查科学发现，它也有这样的两重性，一方面是已知的原理和定律，另一方面是事实。事实迫使人们猜想可能有新的原理和定律，迫使人们相信：它们是存在的，尽管现在还不知道。首先作出发现的人生活在下述矛盾中：现有的原理和定律萦回在他的脑际，而对所要寻找的东西（新原理、新定律），他又抱有一定的现实感，这种现实感是由事实引发的。正因如此，想象力才能转到新的轨道上，以一种类似艺术创造中的审美要求，在科学创造中作出选择。

科学发现中的美感给人的启发作用，也属于下意识活动范围。著名的希腊哲学家柏拉图说：“灵魂在美的光芒下畏惧和发抖，因为它感到某些东西被唤来，那是意识没有从外部给予它的，但是已经永远放在了那最无意识的区域里。”⑮

善于利用和激发无意识活动，培养对科学美的敏锐感受能力，这是极为精致的发现的艺术。掌握了这种艺术，就能具有很高的领悟能力，很强的鉴赏能力，唤起探索的智慧，勇敢地提出理智或许认为是不可能的观念，作出新的科学发现。

三、机遇偏爱有准备的头脑

大自然具有神奇的力量，它常常干出些令最深谋远虑的头脑出乎意料的事情。大自然提供的活生生的经验永远是科学发现的最生动的源泉。

大自然又是一本奇异的书，并非每个人都能从中看到同样的东西。它所隐含的奥秘只向那些懂得怎样追求它的人打开。

这两个方面似乎有些矛盾，但它们合起来能够恰当说明科学发现中的许多事实。

绝大部分划时代的发现，或多或少都是意外作出的。这很容易理解，因为那些确实开辟了新天地的发现，人们很难作出预见。这些发现常常违背当时流行的看法。它们在旧的知识框架中、在原有的科学范式中找不到相应的位置。人们在科学认识过程中，在进行观测和实验的时候，虽然自始至终受理论思维的指导，虽然从选题、实验设计、构思，一直到对获得的经验材料加工整理，都有明确的目的性和计划性，但是，这—切都不是绝对的，一旦出现与已有范式不相容的事实，就构成科学活动中的“偶然”：本来研究此一现象，却意外地发现了彼一现象；为某个问题所困扰、百思不得其解，却因为另一个意外的事件提供了有希望的线索而豁然开朗，开辟了发现的坦途。人们把观测和实验中导致发现的出乎意料的现象或事件，称为机遇。

机遇，按语义学上的解释，就是偶然的遭遇。它们是客观的、不以人们的意志为转移的。科学认识本来要达到必然性，为什么客观上倒常常由偶然性起作用呢？原因有二：其一在于科学认识过程本身的复杂性，人们不可能完全循着一条预定的路线达到预期的目的。科学认识的目的性和意外性交织在一起，体现了主客观之间的相互作用和辩证统一。其二在于客观事物发展的必然性，总是通过偶然性来实现的。必然性通过偶然性为自己开辟道路，偶然性是必然性的表现形式，一旦条件具备，偶然的东西就转化为必然的东西了。其实，机遇就是蕴涵着转化为必然条件的偶然。

巴斯德曾经说：“在观察的领域中，机遇只偏爱那种有准备的头脑。”⑯科学发现有赖于机遇，却不能靠侥幸，不能凭运气去瞎碰。应当培养敏锐的洞察力，掌握丰富的准备知识，简单地说，就是要让你的头脑做好准备，对客观事件的进程和事件丰富多彩的现象时刻保持警觉，一俟机遇出现，就认出它，从中找到解决问题的线索。

过去常常不恰当地贬低机遇对于科学发现的意义，把它说成是非理性的、经验主义的。因此，有关科学认识和科学方法方面的著作很少提及机遇，更不用说倡言利用机遇了。

认识了机遇在作出新发现中的重要作用，就应当正视它，辩证地看待它，并且认真研究机遇与发现之间的关系。理论预见或用理性指导观测和实验固然非常重要，但对大自然通过机遇偶然透露的信息，却不能等闲视之。在任何情况下，事件进程本身对于认识的增长都是决定性的。

当人们回溯那些导致伟大而深刻发现的机遇时，事实上已经阐明了机遇所具有的意义。但在发现之初，能认出机遇并把它抓住，却是很不容易的。在作前瞻的研究时，应当做好准备，有意识地利用机遇。

（1）增加机遇的出现率。

机遇固然是偶然的、意外的，但是，积极、勤勉、经常尝试新步骤的研究人员遇到这种偶然机会的次数要多得多。即使在机遇的领域，科学家也不是纯粹被动地起作用的。既然机遇是在观测实验中出现的意外现象或事件，人们就有可能做一些事情，以便更频繁地碰到机遇。首先要尽可能多地从事实际观测和实验，让客观进程本身有透露意外信息的充足条件；其次，不要把自己的研究活动局限于传统的步骤，应当有出其不意的精神准备，主动去尝试新奇的步骤，这样，遭逢幸运“事故”的可能就最大。

（2）注意线索。

新发现常常是通过对细小线索的注意而取得的。要有敏锐的观察能力，在注意预期事物的同时，要保持对意外事物的警觉。从事科学发现，切忌把全副心思都放在自己的预想上，以至于忽略或错过了与之无直接联系的别的东西。没有发现才能的人，往往不去注意或考虑那些意外之事，因而在不知不觉中放过了可能导致重大成果的偶然“事故”——他们很少有机遇，只会遇到莫名其妙的怪事。反之，对机遇所提供的线索十分敏感、非常注意，并对那些看来有希望的线索深入研究，这才是富有创造力的表现。达尔文的儿子在谈到他父亲时写道：“当一种例外情况非常引人注目并屡次出现时，人人都会注意到它。但是，他却具有一种捕捉例外情况的特殊天性。很多人在遇到表面上微不足道又与当前的研究没有关系的事情时，几乎不自觉地以一种未经认真考虑的解释将它忽略过去，这种解释其实算不上什么解释。正是这些事情，他抓住了，并以此作为起点。”⑰

保持对意外事物的警觉性，就有可能走上科学发现的道路。英国化学家道尔顿1794年在曼彻斯特教书时，偶然发现了色盲，这应归功于他注意意外事物所提供的线索。事情是这样的：在他母亲过生日那天，道尔顿买了一双袜子作为礼物送给妈妈。母亲接过礼物，慈爱地责备儿子：“这么鲜艳的颜色，叫老太婆怎么穿得出去呢？”道尔顿很惊奇：“明明是蓝色的袜子，您怎么说很鲜艳！？”母亲听后大惑不解：“哪里是蓝色，是樱桃红呵！”道尔顿把弟弟叫来，弟弟也说是蓝色；妈妈请街坊邻居来看，都说是樱桃红。这件事引起了道尔顿的注意和深思，研究的结果，发表了第一篇关于色盲的论文。从此，人们才知道有“色盲病”，医学上就称之为“道尔顿病”。这个发现引起许多人的赞叹，“色盲”竟是由色盲患者本人发现的。

（3）解释线索。

观测实验中的机遇，严格地说，只能提供线索，并不能真正解决问题。成功的科学家善于抓住有希望的线索不放，追根究底，弄清真相，作出科学解释，这才是真正的科学发现，也是发现的更重要、最困难的方面。

错过机会，或者虽然注意到线索但未能认识其意义并作出解释的例子是很多的。1928年，英国细菌学家弗莱明正在进行葡萄球菌器皿培养，实验过程中需要多次开启器皿，以至于培养物受到污染。弗莱明注意到，某个菌落周围的葡萄球菌菌落都死了。这种情况对于细菌学家来说并不稀奇，许多同行都注意到霉菌抑制葡萄球菌菌落的现象，他们认为这并没有什么了不起。另一个细菌学家斯科特说，他见到这种现象时只是感到讨厌而已。弗莱明过人之处在于，他认为这种现象可能具有重大意义。其后，他开始检查到底是什么杀死了细菌，原来是一种普通的真菌——青霉菌。青霉菌所产生的一种物质能杀死病菌，他把这种物质叫做“青霉素”。后来，英国生物化学家弗洛里发明了大规模生产青霉素的方法，使人类的医疗水平提高到一个新阶段。所以斯科特说，弗莱明的发现并非得力于机遇，他作出发现主要是具有敏锐的判断力，能够抓住别人放过的机会。

有时，机遇提供的线索，重要性十分明显；有时，只是微不足道的小事，只有造诣很深的人，他的头脑已装满了各种准备材料，才能看到这些小事的意义所在。大部分机遇是属于后一种情况，因而解释线索是特别重要的。这是从偶然性上升到必然性的过程。

（4）胆识。

利用机遇作出新发现，还有最后、最难的一关。这就是人们对新观念的抵制心理和社会上的落后势力的阻挠。要认识一件新事物的真实意义是非常困难的。英国医生詹纳发明牛痘接种法预防天花，起因也是机遇。他注意到挤牛奶的女工一般都不受天花感染，即感染过牛痘的人可以对天花免疫。这是当时许多医生熟视无睹的现象，但他们不愿意也不敢认真对待这一事实，当然更不能设想用牛痘接种法来预防天花。但是詹纳暗自努力，他30岁结婚，生下儿子后，给儿子接种牛痘，并证明了这个孩子后来对天花免疫。他试着就这个题目写了一篇论文，但被退了回来。直到47岁时（1796年），才第一次成功地为许多人接种了牛痘。1798年，他出版著名的《探究》，其中报告了约23个或因牛痘接种、或因自然感染牛痘而对天花免疫的病例。在这以后，牛痘接种法才得到普遍的采用并在全世界推广。詹纳成功的秘诀主要是凭借胆识来接受一个免疫的革命设想，并凭借想象来认识其潜在的重要意义。

注释

①［德］赖欣巴哈：《科学哲学的兴起》，178～179页。

②［美］N.汉森：《发现的模式》，90页，剑桥大学出版社，1958。

③［美］西蒙：《科学发现有逻辑吗？》，载《自然科学哲学问题丛刊》，53页，1984（3）。

④自然辩证法通讯杂志社编：《科学与哲学》，155页，1980（4）。

⑤［美］库恩：《必要的张力》，234页，福州，福建人民出版社，1981。

⑥⑦［英］M.波兰尼：《人类的意会知识》，载《自然科学哲学问题丛刊》，21页，1984（3）。

⑧转引自［美］波利亚：《数学与猜想》，第1卷，1页，北京，科学出版社，1984。

⑨参见潘承洞：《素数分布与哥德巴赫猜想》，7页，济南，山东科学技术出版社，1979。

⑩转引自［美］波利亚：《数学与似真推理》，14页，福州，福建人民出版社，1985。

⑪转引自［英］贝弗里奇：《科学研究的艺术》，60页，北京，科学出版社，1979。

⑫周昌忠编译：《创造心理学》，204页，北京，中国青年出版社，1983。

⑬《爱因斯坦文集》，第1卷，102页。

⑭转引自中央人民广播电台理论政法部：《成才之路》，135页，北京，广播出版社，1981。

⑮参见［印度］钱德拉萨克：《美与科学对美的探求》，载《科学与哲学》，76页，1980（4）。

⑯参见［英］贝弗里奇：《科学研究的艺术》，35页。

⑰转引自［英］贝弗里奇：《科学研究的艺术》，35页。

第五章
元科学的重构

第一节　从确证到历史主义的确认

科学真理观近两个世纪来的变化，在西方科学哲学中，可以概括为对科学理论从确证到确认的演化、从致力于寻找和研究基础到着眼于把握历史发展的转换。在这里，观念符合事实换成理论被实验或经验检验。相应的，确证（confirmation、certification）是证实的意思，确认（corroboration、affirmation）是认定的意思。

与拉普拉斯机械决定论相适应，经验证实或确证的观点曾风靡一时。随着非欧几何的出现，抽象数学空间与现实物理空间的关系变得复杂起来。直至相对论和量子力学诞生，理论与经验之间的对应再也不像过去那么简单了。不难理解，为什么20世纪三四十年代以来，会兴起概率确证和另辟蹊径的确认观点。经验验证这个前提并没有放弃，但是在下述两个方面发生了重大变化：第一，理论和经验之间不再有一条不可逾越的界限，相反，强调它们是互相渗透的。如果着眼于历史的发展，甚至可以说不存在不受科学理论支配的经验。第二，对理论的检验也不再是绝对的、一次完成的。检验本身也不再被认为是自在、自明的。人们不再把检验理解为某个理论与经验之间的一一对应，代之而起的理解是：两个或更多的理论接受经验与其他社会因素的选择。这就是一种历史主义的确认观以及与之相应的真理观。

一、实证论的确证观

寻找科学理论确证的标准，这是实证论科学哲学传统的理想。从孔德到当代的结构分析，清楚地浮现出在几个不同的历史发展阶段上，确证占据的重要地位，同时也刻画出确证观念的逐渐演变。

实证主义创始人法国哲学家孔德所倡导的，是一种典型的经验凌驾于理论之上的狭隘观点，他宣称科学的唯一目的是发现存在于事实中间的恒常关系，而这只有靠观察和经验才能做到。孔德把致力于发现事物内在本质的企图斥之为徒劳无益的形而上学，在他那里，科学被看作经验的整理。重视经验，反对纯粹思辨，固然反映了当时科学发展的一种正当要求，然而，孔德用唯象的标准来限制科学理论，用经验规律排斥理性认识，这是不足取的。

确证，或者说理论必须由经验证实这个要求，在约翰·穆勒那里转化为满足某些归纳“格”的逻辑问题。历史虽然公正地承认穆勒的重要贡献，却不能不指出，他的企图是不可能成功的。在影响很大的《逻辑体系》一书中，穆勒设计了一套程序，即寻求因果联系的科学归纳法，并企图用这些归纳“格”来贯彻确证的理想。他确信利用这些归纳“格”可以在经验的基础上发现自然规律，科学定律的证明也可以用是否满足归纳“格”来解决。

当然，对于理论与经验之间是否存在如此简单的对应关系，人们并不是到最近才表示怀疑的。与穆勒同时的英国哲学家惠威尔就曾认为，在科学认识中，概念的澄清和阐明，是与经验事实的搜集和分解同样重要的。在惠威尔看来，归纳是一个发现过程，它不是证明命题的格，而是借助于精确、恰当的概念来描述事实的综合过程。

19世纪末20世纪初的物理学革命，摧毁了科学理论必定是普适真理的传统信念，这也就从根本上动摇了以孔德、穆勒为代表的绝对的确证观。忽然，钟摆偏向了另一个极端，仿佛过去作为理论坚实基础的经验确证变成了随时可能坍塌的沙滩。一度兴起了那种可称之为约定论的观点，如彭加勒的《科学与假说》，迪昂的《科学理论的目的与结构》。当钟摆逐渐回复的时候，科学哲学开始对科学理论作为一个演绎体系的意义加强了研究。这时的实证论科学哲学不再去简单地寻找演绎体系与经验事实之间的对应，转而探讨演绎体系的经验解释问题，接着又提出了确证程度或概率确证的概念。他们企图遵循这个途径找到贯彻确证理想的出路，数理逻辑的成果为他们的研究提供了有力的工具。

早在1919年，英国物理学家诺曼·坎贝尔在《科学的基础》一书中，对科学理论的结构及其确证条件就提出了一个简要的分析。他认为：

科学理论＝假说＋词典

这就是说，科学理论的形式——假说演绎系统——本身并不直接与经验事实对应，但是，假说中的事项却通过“词典”与经验事实，特别是与经验测定的数据对应。如果一个用人工语言构成的演绎体系能通过“词典”很好地解释并预言经验事实，那么，它就是一个较好的被经验确证的科学理论。

毋庸讳言，20世纪前半叶占据科学哲学主流的，正是对科学理论进行结构分析的努力。它们的正面成果深化了对科学中语言层次系统的认识。它们把科学理论符号化，变成一个人工语言系统，然后，一方面对这个系统进行语法分析，以便在形式上确定科学理论应当是怎样的；另一方面，寻找上述系统与经验事实的联结点，也就是对它进行语义分析，区别观察层次的语句和理论层次的语句，以便在经验上确定科学理论的确证程度。

但是，结构分析把科学理论当作既成的东西——固然因此而满足了静态结构分析的需要——带来了一个根本的局限性，这就是：它不能历史地说明，在科学认识的实际发展过程中，理论和经验之间存在着相互渗透的复杂关系；同时，它忽略了这个最重要的事实，即科学理论本身根本不是一成不变的。因此，从这个意义上说，结构分析的确证观缺乏历史的、辩证的观点，具有一定的形而上学性，这是一点也不过分的。

实证论的确证观强调经验验证，这是它合理的基本思想，也是它在科学界有一定市场的主要原因之一。然而，实证论对经验验证的强调，建立在把理论的确证理解成理论还原为经验的基础上，这种对理论和经验关系的形而上学观点，终于使实证论在长期发展之后走到了尽头。

这样说是有根据的。在实证论科学哲学的古典形式中，确证就是直接把理论还原为经验：在孔德那里，理论完全归结为经验规律；在穆勒那里，理论归结为满足归纳“格”的结果。这如此明显，似乎用不着过多说明了。然而，在实证论科学哲学的现代形式中，即对那些致力于结构分析的派别而言，情况是否也是这样呢？答案仍是肯定的。不过，理论的确证，现在是通过理论陈述还原为经验陈述来实现的。对此需要借用称之为逻辑重组主义的现代结构分析学派的观点来加以说明。

逻辑重组主义试图用形式逻辑的模式重新表述科学的定理和理论，像处理应用逻辑问题那样处理解释和确证的问题。他们对科学理论进行了语言分析：科学语言包含若干分等级的层次，底层是记录仪器读数的陈述，顶层是理论。科学中的语言层次如下页表所示。

具体说明如下：

（1）每一个层次都是对低一层次的“解释”。

（2）陈述的预见力由底层向顶层增高。

（3）科学语言内部的主要区分是在“观察层次”和“理论层次”（顶端层次）之间。观察层次包括诸如“压力”、“温度”这样一些“可观察事物”的陈述；理论层次包括诸如“分子”、“基因”这样一些“不可观察的事物”的陈述。

（4）观察层次的陈述为理论层次的陈述提供一种检验基础。①

面对上述简要介绍，我们对实证论科学哲学的现代形式当可作出比较恰如其分的评价。

结构分析从语言—逻辑方面来分析既成的科学理论，是从纯粹形态上把理论还原为经验的新努力。在本质上，结构分析仍然把确证看作还原，即从理论陈述依次还原为最基本的经验事实陈述。他们力图以语言分析为工具，把科学理论变成经验陈述的合理重组。一旦这种企图得以实现，理论的确证在形式上也就相应地解决了，办法就是指出它已经还原为经验陈述。可惜，实际情况并不是这样的单行道，正如前述，既没有与理论截然分开的纯粹的经验陈述，也没有完全不变的既成的科学理论。因此，凝固的、理想化的逻辑重组并不能真正表示历史的存在着的科学理论。

但是，如果因此否认上述分析的成果和意义，则无异因噎废食了。科学理论的语言分析旨在指出，科学理论具有解释和预见这两种最重要的功能，下面的层次（观察层次）依次为上面的层次（理论层次）提供检验基础，上面的层次具有更高的预见力并对下面的层次提供解释。这种见解是有助于揭示科学认识从经验层次上升到理论层次的辩证运动的。

总之，把理论陈述还原为经验陈述的企图，在实践中证明是不能贯彻到底的。静态的结构分析排除理论思维在科学认识中的能动作用，把理论完全看成是既成的东西，忽略对科学发展起着重要作用的其他因素（如社会因素），因此具有很大的片面性。但是，我们应当肯定其中合理的基本思想。在辩证唯物主义看来，如果涉及科学认识的源泉和最终标准，很明显，按照认识发展的历史顺序和逻辑顺序，科学认识的根本条件只能是变革现实获得经验事实的材料。我们不赞成把确证说成是理论最终还原为关于原始实验数据的陈述，但我们完全肯定，通过观察实验获取原始数据是科学认识的基本条件和基本活动。

二、确认观及相应的真理观

实证论的确证观致力于对既成的科学理论进行结构分析，很自然，它的着眼点必定在“证明的逻辑”方面。“发现的逻辑”在实证论科学哲学中是没有地位的。然而20世纪以来，科学理论发展的速度之快，成果之出人意料，引导一部分科学哲学家注意到结构分析的局限性。他们开始致力于探讨科学究竟是怎样发展的，因而兴起了着眼于“发现的逻辑”的科学哲学，更进而导致对科学发展模式的探讨。

还在20世纪30年代，著名英国科学哲学家波普尔就认为，科学哲学的主要任务并不是研究科学知识的结构，而是研究科学知识的发展，建立知识增长的方法论规则。波普尔着眼于发现的系统的努力产生了很大的影响。首先，他摒弃了实证论科学哲学传统的确证理想，以适应于他提出的理论是“不断革命”的这一基本观点。

现在，人们已很熟悉波普尔那个著名的科学知识增长公式：

P_1——TT——EE——P_2…

这个公式揭示了在科学观上的一个重大变化，就是用确认的观点代替确证的观点。事实上，公式的意思正是说，科学发现从问题开始，科学家针对问题作出各种各样大胆的尝试性猜测，这些假说和理论激烈竞争，经受观察和实验的严格检验，在检验中清除错误并筛选出逼真度最高的新理论。怎么评价这个新理论呢？它经受了检验，是否可以认为已被确证了呢？波普尔强调，新理论并没有被确证，只是因此而得到确认。因为，随着科学的进一步发展，它终将被否证，使科学家面临新的问题，开始新的一轮循环。

这是一个很新颖的思想：“不去保护科学中任何陈述免除否证。”波普尔把它作为自己的方法论的最高原则，这个原则仿佛是与传统确证理想分道扬镳的宣言，使确认的观点逐渐在科学哲学中占据了主导地位。

在波普尔看来，接受了检验而被确认的理论并不是被确证了，只是尚未被否证而已。他说：“所有的理论是尝试，都是尝试的假设，人们把它们拿来试试，看看它们的结果如何。而所有实验对他们的确认都仅仅是一种批判精神指导下的暂时结果，它在努力寻找理论中的错误。”②很明显，对理论的确认，不过是理性根据实验结果对理论的暂时接受，而理性终究会越过这个阶段，把曾经确认的理论否证。理论的发展就像生物的进化一样是必然的。

当代科学哲学对于深刻性和确实性的内涵有了新的理解，绝对的深刻和绝对的确实，在实际科学活动中，都已被多数人认识到是不可能达到的。于是，逼真性和确认性这两个概念就应运而生了。波普尔认为：“在经验科学中，我们从来没有充分可靠的证据来声称我们实际上已经得到真理；但我们能够用有力而相当可靠的证据声称：我们已经在向真理进步。”③这就是说，科学的目的是随着理论不断向真理接近，获得越来越高的逼真度。但是，怎样的理论才能被看作逼真度较高的呢？波普尔认为，这要求有一个方法，并用这个方法来进行选择。他是用确认理论来作为与不断增加的逼真性这一目的相对应的恰当的方法论的。他说：“如果两个相互竞争的理论受到我们所能实现的最为彻底的批判和检验之后，结果其中一个确认度大于另一个，那么一般说来，我们有理由相信第一个理论较之第二个更逼近真理。”④

波普尔在他的名著《猜测与反驳》中提出，一个新的科学理论必须满足三个条件才算对它的前驱理论作出了重大进展。这三个条件是：

1°．“新理论应当来自某个简单的、新的、有力的、统一的观点。”

2°．“新理论应当是可独立检验的。”

3°．“新理论应当经受住某些新的、严格的检验。”

波普尔把条件1°和2°称为“形式”条件，把条件3°称为“内容”条件。前者反映理论的深刻性或逼真性，后者反映理论的确实性或确认性。条件1°要求新理论具有更大的深刻性兼统一性；条件2°要求新理论具有更大的预见力，同时表明新理论比其前驱理论更可确认；条件3°是补充说明新理论应当获得更好的确认。注意，可确认性不同于确认性，前者是一个原则，即可检验性，后者是说是否实际通过了检验。一般而言，如果一个理论与其相竞争的理论比较，更深刻、更统一和更有预见力，那么，假设没有肯定的理由表明该理论为假的话（即它已经受到某种严格检验），则我们更应该接受该理论为那一领域的较好理论。

现代科学已经成为一种社会的事业，从社会学和心理学的角度探讨科学发现被确认的规律，这种努力愈来愈引起人们的重视。但是，社会学和心理学的分析终究替代不了对科学认识的本质、对科学认识真理性的源泉的分析。科学家的行为所遵循的范式，也不能光用他们的行为本身来解释，否则就成了循环论证。因此，尽管经验验证并不像确证派所强调的那么绝对，也不像波普尔说的那样总是以否定的结果来引导科学发现，但经验验证在确认一个理论的过程中，毕竟具有决定作用。科学真理的客观实在性恐怕只能以经验验证作标志，科学家的态度本质上属于主观因素，主观因素可以对客观标准起作用，却终究是第二性的东西。

列宁曾强调科学认识的客观性，强调绝对真理和相对真理的辩证法：每一种科学真理的界限都是相对的。它随着知识的增加时而扩张，时而缩小。⑤因此不可能有抽象的、完全的确证。再则，从经验层次的认识到理论层次的认识，这是一个深化和飞跃过程，理论所具有的解释力和预见力，是经验无法企及的，当然，理论还原为经验也是不可能的。这说明，用确认的观点代替确证的观点，是科学认识论的一个进步，它体现了认识的相对性原理，也肯定了理论认识的重要性。但是，确认并不排斥确证的基本思想。确证的合理的基本思想是强调经验验证，而经验验证对于一切真正的科学认识来说，都是不可或缺的必要条件。那些认为确认仅仅是某种假定、某种暂时可以接受的猜测，或者仅仅是某种集团行为的论点都忽略了科学认识最本质的方面——理论的客观性。对经验作唯心主义解释固然是错误的，抹杀经验验证的决定作用则是错上加错。因此，正确的确认观点，应当是在理论的矛盾运动中坚持确证的合理思想。

科学的目的在于获取真理性的知识。但对真理性的追求有不同的侧重，一是倾向于真理的深刻性，一是倾向于真理的确实性。在近代科学的黎明期，这两方面的追求是统一的，无论是经验主义者还是唯理主义者，他们关于科学的理想都是一致的，都认为科学是由无误的、深刻的真理组成，存在着对现象提供最后说明的真理，这是深刻性的理想；又认为科学真理是已经证明的、已被认识的，这是确实性的理想。不过，唯理主义者以深刻性为主，只有反映了本质的深刻的东西，才可能是真正确实的；而经验主义者以确实性为主，只有经受住检验的确实的东西，才可能是真正深刻的。

把逼真评价和确认评价联系起来，反映了一种更深层次的、符合科学认识实际的真理观已经取代了独断论的真理观。这种变化，非常有趣地影响了人们对真理和谬误这两个基本认识论概念的反思。

在中世纪经院哲学家眼里，真理和谬误正像天使和魔鬼一样，是泾渭分明的两个截然相反的概念。中世纪的真理概念紧密地与宗教教义及教会权威联系着。合于宗教教义的，为教会所认可的便是真理；反之，违背宗教教义的，为教会所禁止的便是谬误。真理披上了神圣的外衣，谬误则和异端邪说扯在一起。评价真理和谬误只能以上帝或教会的律令为依据，是非辨别取决于宗教裁判所的判决，对异端则以革出教门的手段处置，甚至送上火刑柱。

文艺复兴在真理和谬误的概念中加进了某些相对性的因素。真理和谬误突然变换了角色，被视为神明的真理却错了，变成反理性的、违背人类天性的罪孽，而颂扬个性的、鼓吹自由和赞美人生的知识上升为真理。不过，此时占统治地位的，仍然是真理单值性思想。

在17、18世纪，无论是唯物论还是经验论都倾向于相信“真理只有一个，谬误则各有不同”。在笛卡儿看来，真理是清楚明白的原理，是从一般原理合乎逻辑地导出的结论，谬误则是缺乏内在完善性的臆断。具体地说，在自然领域，谬误是与动力学前提相矛盾的东西。牛顿则强调外部证实性，与经验符合的是真理，与经验矛盾的是谬误。经验证实了力学原理，因此所有真实的自然知识都可以归结为表示成数学形式的力学规律。

19世纪的科学成就使真理概念有了新的内涵。真理与谬误的区别在几何学中准确地改变成了逻辑上正确与错误的差别；数学系统之间不能用真理或谬误来评价；统计力学开始深入研究宏观现象与微观现象之间的联系。一般而言，在宏观领域可以分辨的真理和谬误，转入微观领域后常常就十分模糊了。微观领域中个别分子的运动是杂乱无章的，但在宏观领域中却能刻画出热运动的规律，这些规律所体现的恰好是无规则分子运动的几率。这时，如果否定宏观领域与微观领域各自的特殊性，或者相反，否定两个领域之间的有机联系，区别真理和谬误的标准就无法适当地制定出来。在决定性现象与概率性现象中，真理与谬误的意义是大不相同的。真理与谬误的意义的变化，使人们更加注意这两个概念的相对性。

在20世纪，真理和谬误的相对性又有了新的发展。就拿静止和运动来说，相对论的相对性原理设定，当每一个观察者都认为自己是静止或运动的时候，究竟哪个为真哪个为假，取决于静止或运动概念针对哪个参照系而言；几千年来有关“宇宙中心”争论中的矛盾，由此便在爱因斯坦的理论中转化为选择什么参照系的问题。当然，相对性原理并没有取消真理与谬误的概念，因为就给定的参照系来说，断定一个物体是静止还是在运动，绝不至于产生歧义，而对没有实在的物体的空间，断定其存在、断定其静止抑或运动，都是荒谬绝伦的。这就是说，相对性原理与客观性原理并不是相互排斥的，而是相互补充的。

量子力学对个别粒子的行为和状态的描述，更使真理与谬误具有相对性。依照波动的观点，相应于宏观含义上的粒子概念，在微观领域根本是无意义的，但是，如果将共轭变量的波动定义转变为粒子定义，波动方程所描述的正好是粒子在某一时刻出现的几率。由于微观领域中的观察本质上遵循测不准原理，也就是说在测不准关系ΔX·ΔP≥h／2π的限制下，如果微观粒子的坐标精确度越大（越准确），其速度或动量的误差也就越大，反之亦然。真理与谬误就这样成为互相联系的东西，在宏观领域必定被当作谬误的不准确，恰好是正确刻画微观客体规律的原理——真理性知识。另一方面，真理本身也成为多值的，因为无论从波动本质的观点还是从微粒本质的观点来看微观现象，尽管得到的结果不同，对微观现象的解释不同，但结论都具有真理性，两种结论的真理性是等价的。

从近代科学诞生开始，经过几百年的发展，科学上真理与谬误的概念发生了根本的变化。真理是时间的女儿。今天，那种把真理与谬误绝对分开的观点，在科学研究中因为显得过于简单而越来越没有市场了。因为科学研究往往不是在两个对立假说中确定一个是真理，另一个是谬误，它的更普遍形式是：对两个或更多个假说分别作出有效性和局限性的评价。对于当代科学家的工作来说，排除谬误，在很大程度上不过是确定概念的适用范围。概念在这个范围内是真理，超越这个范围就是谬误。形象地打个比方，谬误性和确认性的观点，不但对理论的评价有意义，而且对真理的本质作了很好的说明。

三、理论发展模式研究的突破

历史上，虽然提出过形形色色的理论发展模式，但很容易把它们分成两大类型：“积累式”和“革命式”。积累的观点比较注重知识在量的方面的拓展，强调科学认识是一个不断进步的过程，这种观点在科学家中很有市场，在科学哲学中也处于正统的地位。革命的观点比较强调不同知识体系在质的方面的飞跃，它把科学认识看作一个通过否定而成长的过程，认为一个理论取代另一个理论时充满了剧烈的竞争，最后要以革命的形式取得突破，这种观点近年来有很大的影响。

1．“中国套箱”观。

一个大红木箱中套着一个较小的木箱，打开箱盖，里面又套着一个更小的木箱，如此大套小，小套更小，竟有7个、9个甚至11个之多。这就是所谓“中国套箱”。

西方科学哲学家中，许多人对科学理论发展持有积累的观点，他们形象地把这称作“中国套箱式”的理论发展模式。意思是说，理论发展过程，就像中国套箱那样，先前的理论通过发展，被后继的理论包容，这样的过程生生不息，理论因而愈来愈进步。

著名物理学家玻尔坚决支持这种“中国套箱式”的科学进步观。他认为这种理论发展模式，是对应原理的一种卓有成效的方法论应用。在许多有关科学方法的书中，都罗列了新旧理论更替的两个基本条件：第一，新理论不但能够解释旧理论能够解释的事实，而且能够解释旧理论无法解释的事实；第二，新理论能够预言旧理论无法预言的事实。持“中国套箱式”积累观的人，认为这两个基本条件，表明了新旧理论之间的量的发展关系，在发展中，旧理论被新理论所包容。

美国科学家、哲学家欧内斯特·奈格尔在《科学的结构》一书中，系统地提出了科学理论通过归并而成长的理论。可以把奈格尔的归并理论作为“中国套箱式”积累模式的代表。奈格尔说：“一个相对自足的理论为另一个内涵更大的理论所吸收，或者归化到另一个内涵更大的理论，这种现象是不可否认的，而且是近代科学史一再出现的特征。”⑥正是从相对论吸收经典力学和经典电动力学的成果这类科学史上屡见不鲜的现象出发，奈格尔发挥了他的归并理论。

对于科学史上的理论归化现象，奈格尔作了区分。他把归化分为两种类型：一种叫同质归化，即把比较特殊的理论归并到比较普遍的理论中去。例如，伽利略的落体定律被吸收到牛顿力学中去，就是这种类型的归化。另一种叫异质归化，即一条定律通过演绎被包容在一个缺乏表达该定律所用的一些概念的理论内。常见的例子是把经典热力学归化到统计力学中。这时，被包容的定律涉及客体的宏观性质，而包容的理论涉及客体的微观结构，虽然出现在经典热力学定律中的那些概念，如温度、熵，并没有包括在统计力学的范围内，但从揭示分子运动统计规律的那些前提中，可以成功地推演出经典热力学的定律。

奈格尔还对归化的条件作了理论分析。他指出，已经形式化的一个科学分支归化到另一个科学分支，必须满足四个条件，其中两个形式条件，它们牵涉到理论的演绎特征和解释功能；另两个是非形式条件，那是由经验验证和预言功能决定的。

归化的形式条件是：

I．可连接性。对于出现在理论1而不出现在理论2的每个词项，存在着一个连接语句，把该词项与理论2的每个词项连接起来。

Ⅱ．可推导性。理论1的实验定律是理论2的理论假定的演绎结果。例如，波义耳定律是统计力学的演绎结果。

归化的非形式条件是：

Ⅲ．经验支持。理论2中的假设除了得到理论1的证据支持外．还得到新的证据支持。

Ⅳ．增殖力。理论2的假设预示着理论2的进一步发展。

奈格尔认为，如果满足上述归化条件，理论1就归化到理论2中去。成功的归化是归并。一个理论被吸收到第二个具有更大范围的理论中，这标志着科学理论的进步，进步的过程就像形成一套不断拓展的中国套箱，旧的理论成果成为新理论的一部分。这种理论发展模式强调科学理论的连续性、积累性和渐进性。

2．“科学革命”观。

近几十年来，还形成了关于科学理论发展的另一种观点。这种观点认为，事情并不那么简单，理论的发展不是连续的，而是间断的；不是积累性的，而是否定性的；不是渐进的，而是革命的。持这种观点的人由于具有科学哲学与科学史相结合的共同特征，常常被称之为历史学派，在美国特别盛行。其代表人物除了下面着重要谈的库恩、拉卡托斯，还有费耶阿本德、图尔敏、汉森等。

费耶阿本德特别强调思辨性思维在经验认识中的作用，他说，一种观察语言的解释决定于我们用以解释我们观察对象的理论，那些理论一改变它也就改变。他认为，两个高层次的理论在观察上是不可比的。高层次的理论即所谓远离直接经验的、发展程度较高的理论。这种理论的更替，包含着在两个理论中都出现的那些描述性术语意义的改变。后继理论需要重新解释先前使用的描述性词汇，因此，观察报告本身是依赖理论的，不能以它们当作评价竞争理论的客观基础。这说明，理论的更替是非理性的。

图尔敏指出，剧烈的概念变化常常伴随着一个范围广泛的理论被另一个所代替。他认为，科学史中最重要的是“自然秩序理想”的改变，牛顿第一定律就是这样一种理想。它规定了需要作出解释的只是运动的变化，牛顿的自然秩序理想取代了相应的亚里士多德的理想。后者认为正是运动的存在表明作用力的功能，他要解释的也是运动本身而不是运动的变化。图尔敏强调这两种理想是冲突的，牛顿理想的获胜是对亚里士多德理想的否定，而不是归并。

汉森也提出，科学中的概念革命类似于一种心理学上的“格式塔”转换，在“格式塔”转换中，前后要用不同的方式观看有关事实。

这里介绍的都是有关理论发展模式的“革命”观。但是，用库恩的话来说，理论发展是通过范式的嬗替而实现的。新的范式作为一种“格式塔”，总是使科学在以前看过的地方“看到新的不同的事物。这真有点像是把一个专业共同体突然送上了另一个行星”⑦。从地心说到日心说、从燃素说到氧化说、从牛顿引力论到广义相对论，都不是个别概念、定律的变换，而是整个世界形象的变换。

3．范式嬗替和问题转换。

库恩的科学革命论，把科学理论的变换类比于政治制度的变换，描述了一幅生动的从量变到质变的演化图景。他认为，范式作为科学的历史形态，有自己发生、发展和衰亡的过程，必然导致革命。范式在形成之初蒸蒸日上，所向披靡，可以顶住或融化反常。但是，当它扩展到一定程度，生命力就渐渐耗尽，正像旧的社会形态逐渐适应不了生产力发展的需要，将导致政治革命，旧的范式也会降入危机而导致科学革命。当然，旧的政治制度不会自动退出历史舞台，还要拼命挣扎，以图应付反常，苟延残喘；旧的范式也要千方百计地弥补漏洞，改变形态以适应反常，出现所谓“增生”现象。但是，在科学革命中和在政治革命中一样，危机只能日益加深，不会彻底缓解，直到新的范式应运而生，在竞争中取胜。

那么，是什么使得科学家们拒绝一种范式而支持另一种范式呢？或者说，范式嬗替这种科学理论发展的模式以什么为动力呢？库恩为此提出了一个原则上是工具主义的解释。他说：“竞争是得有较好的解决问题的能力为基础的。对于科学家来说，那些论据通常最有意义和最有说服力。”⑧在这里，“论据”即：第一，新范式能解决旧范式导致危机的各种问题；第二，新范式在量的精确性方面大大优于老的竞争者；第三，新范式允许预言旧范式流行时完全没有意料到的现象。这些就是所谓实验的和逻辑的基础。在工具主义之外，库恩还加上了一条美学的解释，要求科学家个人有所谓适当的或美的感觉，新理论比旧理论更美、更适当、更简单，有时，美学考虑可以是决定性的。

库恩用范式嬗替标志理论发展的模式，有两个显著特点：其一，他以开阔的视野，着眼于历史上那些作为其他理论基础的、起领导作用的科学理论，以及该理论赖以存在的社会、心理、实验手段等背景，即所谓范式（而非任意一种理论）。其二，他扩展了理论选择中用作标准的主观因素的作用，指出，对于理论选择的客观标准，不同的时代、不同的人可以有完全不同的理解、不同的估价以及不同的搭配。事实上，库恩本人似乎更倾向于从社会、心理的角度来阐述理论发展的模式。库恩后来建议把范式改称“专业母体”，即专业工作者共同掌握的有待进一步发展的基础，突出范式作为科学共同体行动纲领的意义。

沿着同一方向，另一个杰出的历史学派代表人物拉卡托斯取得了引人注目的成果。拉卡托斯把一系列相互联系的理论看作一个有结构的整体，他称之为科学研究纲领。他认为，对科学评价的单元应该是研究纲领，而不是个别的结论。就研究纲领中的某项发展而言，确认一个发现，就是把它作为辅助性假说加入“防护带”，并且得到实验结果的有效检验。这说明理性和经验事实是同进度起作用的。对纲领的单个否定的检验结果一般不反驳整个研究纲领，只是导致修改辅助性假说的“保护带”以适应这个反常。确认对整个研究纲领来说，是一个肯定的过程。

研究纲领也为当作“硬核”的基本理论的发展提供了一个可以作为方法论的模式。当一个研究纲领能不断预示新的现象时，它处于进化阶段；当它失去这种预见能力而只能消极地解释过去的现象甚至丧失这种解释力时，它处于退化阶段。退化会延续一个时期，直到一个比它强的研究纲领取而代之。进化和退化阶段的区分，主要决定于预见力。一个研究纲领被另一个研究纲领取代的情况，拉卡托斯叫做“问题转换”。他在经验检验的基础上，建立了一套在研究纲领之间从整体上进行比较的客观标准，即他所谓评价理论系列的规则——我们称之为理论发展的模式。

拉卡托斯认为，一个理论系列T_1，T_2，…，Tn如满足下列条件，问题转换就是进步的：

（1）Tn能够说明Tn-1先前的成功；

（2）Tn比Tn-1有更多的经验内容；

（3）Tn的有些超量内容（即大胆的、出乎意料的假设）已被确认。

否则，问题转换就是退化的。科学家确认进步的问题转换，摒弃退化的问题转换。一个研究纲领只要展现出预见和适应新的经验材料的能力，就可以得到确认。在这里，确认体现出了科学进步，也是一个肯定过程。

研究纲领不是既成的，而是成长着的。任何理论在刚提出时都不成熟，不但常常发现理论与事实的不一致，而且会发现理论自身的基础也自相矛盾。然而，反常和不完善并不构成摒弃这个理论的理由，相反，反常的消除和理论基础趋于一致，倒成为这个理论的确认过程。理论在什么情况下才会被摒弃呢？必要条件是出现了新的具有超量内容的理论。当新理论与旧理论相比，满足进步的问题转换条件时，才意味着敲响了旧理论的丧钟。例如，仅当爱因斯坦提出相对论之后，才能说迈克尔逊—莫雷的实验推翻了以太假说。确认一个理论和摒弃一个理论是同时发生的。被确认的理论不但在经验上而且在理论上比原有的理论都有所进步。

拉卡托斯关于理论发展模式的观点，显然是建立在经验验证的基础上，尤以科学预见力（有超量内容）为必要条件。在研究纲领方法论中，起关键作用的不是否证，因为实际上，单纯的个别的反例既不能摒弃一个理论，也不能确立一个理论。但是，新预见的确证、新颖的经验事实对两个互相竞争的理论的相反关系，终于导致一个纲领在消耗战中战胜它的对手而被确认。拉卡托斯既坚持根据经验事实来确定两个理论之间的转换关系，又没有把理论本身还原为经验事实，这反映了他的历史主义态度和在科学理论发展观中恢复理性主义的愿望。

第二节　对科学的社会学探讨

确认的观点引起了当代许多科学哲学家的共鸣，虽然他们不一定赞成波普尔所提出的否证原则。美国科学史家库恩倡导的历史学派还企图用一种社会的和心理的观点来阐明理论的确认问题，他们另辟蹊径，取得了引人注目的成果。

正如库恩所指出的，一旦面对历史研究的结果，波普尔的科学发现的逻辑就会遇到不可克服的困难。历史上每一个伟大的理论出现不久，都会遇到无数的反面事例，可以使这个理论遭受否证，但事实上，科学家并没有按照波普尔提出的方法论规则，放弃这个理论。相反，他们总是不管那些异常事例而继续研究，最后终于把许多原来反常的事例变成能够支持这个理论的正面事例。

库恩认为，在科学发现中起决定作用的并不是某种普适的方法论规则。确认一个发现，主要取决于当时的科学范式，而不同的时代有不同的科学范式。这些范式使得各种各样的专业共同体得以形成，这些专业共同体又使相应的范式得以维持。因此，确认某个理论的原因不用到也不可能到别处去找，它就在科学共同体本身，可以也只能通过心理学或社会学的分析来寻求适当的解释。库恩写道：“解释归根到底必然是心理学或社会学的。就是说，必须描述一种价值体系，一种意识形态，同时也必须分析传递和加强这个体系的体制。知道科学家重视什么，我们才有希望了解他们将承担些什么问题，在发生冲突的特殊条件下又将选择什么理论。我不信还会有另外的答案。”⑨

库恩的工作，从理论上反映了在专业团体中确认科学成果的实际活动；对科学成果的确认是通过同行评议来决定的。库恩对此作了理论阐述。他虽然把科学发展分成常规发展阶段和科学革命时期，但不赞成波普尔的“不断革命”论，批评波普尔“把科学事业中非经常性的革命特点赋予整个科学事业”⑩。库恩认为大量的科学问题是释疑活动，常规科学“最能把科学同其他活动区别开来”⑪。因此，“一个科学家的主要目标就是消除思想或仪器方面的困难疑点。对他的成功的报偿，就是，也只能是专业集团其他成员的承认”。“一个人被训练来消除疑点，他就要尽量维护一些他所属集团原先获得的解法，也要尽量消除疑点。”⑫这样，在库恩那里，科学事业被社会学地定义为科学共同体的活动，而确认，就是科学家共同体对某种释疑工作的认可。

一、科学发现的社会承认过程

先让我们对科学理论的确认问题作一点推广，变成科学发现（当然包括理论）的确认问题。科学家作出科学发现，其真理性的确认，常常表现为社会群体的活动过程。这样，当我们剖析科学发现的确认时，除了应当注视科学认识活动内在的一面，即认识论方面，还应当看到科学认识活动外在的一面，这就会涉及科学社会学的许多重要命题。科学发现的确认是一个复杂的社会过程，我们称之为社会承认。这个过程不仅与发现的检验有直接的关系，而且关系到科学家和科学家群体乃至局外人的社会行为和准则。

与其他人类活动相比，科学活动更重视、也更热衷于追求社会承认。科学发现如果得不到社会承认，那么，它在事实上就没有被确认。因此，在某种意义上也可以说，社会承认是确认不可分割的一部分。

1．获奖成果从发表到确认的时间间隔。

科学发现的社会承认包括诸如论著发表、同行认可、获奖等许多环节。从诺贝尔奖授予中的一些历史数据，可以看出社会承认的过程性。

大家知道，诺贝尔奖是科学领域中的殊荣。一个科学家获得诺贝尔奖，标志着他的科学活动成果得到了最高的社会承认。从1900年到1980年的80年间，诺贝尔自然科学奖的记录表明，20世纪出现的重大科研成果，只有少数在短期内即被确认并获奖，绝大多数都是经过若干年、十几年甚至几十年才获奖。这些科学成果从发表到最后被评奖委员会确认，经历了一个漫长的过程。

统计表明，诺贝尔自然科学奖获得者的获奖成果从发表到确认所需时间间隔以及高峰区的人数与比例，有如下表⑬：

续前表

对这些资料进行统计分析，发现：

（1）获奖科学家从作出重大发现到获奖的平均时间间隔，物理学是13.1年，化学是14.3年，生理学和医学是14.2年。总的需要等待13～15年时间。这是从80年来342位诺贝尔自然科学奖获得者的材料中统计出来的一个定量性的经验数据，它表明，科学中的重大发现，从作出到公认，需要经历一段相当长的时间。

（2）在这342位获奖科学家中，有50％以上的人，其成果从发表到确认（获奖），需要5～16年时间。从表中可以看到，这是一个高峰区。具体来说，在这一高峰区内，物理学66人，占物理学获奖总人数117人的56.4％；化学49人，占化学获奖总人数96人的51.0％；生理学和医学68人，占生理学和医学获奖总人数129人的52.7％。

（3）这些科学家的成果，从发表到确认（获奖），最长时间间隔为55年，他就是前面提到的发现致肿瘤病毒的罗伊斯。幸好他活了91岁，否则，他将无法获得此项殊荣。另一位著名的加拿大生物学家艾弗里，在1944年发现了遗传特征是由脱氧核糖核酸（DNA）携带的证据，但受到各种异议。直到1952年证明噬菌体DNA能把母体病毒的遗传信息带给后代时才被普遍承认。遗憾的是，当争论平息以后，评奖委员会认为值得授奖时，发现者艾弗里却已不在人世。按照规定，对逝世的科学家不再授奖。

上述数据和事实足以说明，科学发现的确认的确是一个社会过程。

2．社会承认的标准。

在约翰·洛西所著《科学哲学历史导论》一书中，有一张简单的双圆图，见图5—1。⑭该图印在书皮上，因而突出了它的重要含义。

图5—1

图5—1表明，科学与非科学之间存在一个分界标准；在可接受（可承认）的科学与不可接受（不可承认）的科学之间，相应地也有一个可接受性标准。分界标准回答“什么是科学”这个原则问题，科学哲学的研究表明，这个标准是随历史的推移和认识的深化而改变的。可接受性标准回答“什么是可接受（可承认）的？”上图蕴涵着这样两个结论：一是，可接受的部分，其内容都是科学的；二是，科学解释中只有一部分被接受，另有一部分解释虽然是科学的却没有被接受。

如果把社会承认的实际情况考虑进去，上述结论中的第一个就有必要修改。因为科学史表明，在被承认或可接受的解释与发现中，总有少许非科学的成分（甚至基本上是非科学的）。1911年，业余地质学家查理·多森宣称，在英国苏塞克斯州皮尔特顿的沙层中发现了若干古代头骨，1915年又发现了另一组头盖骨和腭骨。一些科学家鉴定这是原始人遗骨的化石，并命名为多森原始人。但在40年后揭露，它们根本不是什么原始人化石，而是多森预先埋在皮尔特顿沙层中的假化石。多森只是企图以此得到惊人发现的荣誉。苏联科学家勒柏辛斯卡娅在《细胞起源于生活物质以及生活物质在有机体中的作用》一书中提出的“新细胞学说”，曾经煊赫一时，1950年被授予斯大林奖金一等奖，收入苏联大百科全书。但到1955年，该学说又在苏联学术界被正确的实验所否定。把这一点和上述第二个结论联系起来，既然科学发现中总有不被承认的部分，而被承认的发现中又难免存在非科学的成分，那么，洛西书中的双圆图可修改为图5—2：

图5—2

正如分界标准是不断变化的，发现的承认标准也是变化着的。在科学与神学、自然哲学分离之前，科学没有自己独立的形态，科学发现的社会承认也没有科学“自己的”标准。宗教神学、意识形态等外界的标准构成承认标准，主要是由它们来决定是否承认某项科学发现。哥白尼的日心说，英国解剖学家哈维的人体血液循环理论，在当时就是面临这种情况。随着科学获得独立的形态，发现的承认逐步摆脱外来标准的干涉，转向科学活动“自己的”标准。

获得诺贝尔奖的许多成果虽然仅为少数人所理解，授奖决定也是由少数科学家作出的，但获奖者的荣誉却受到社会全体的普遍赞赏，这是为什么？原因在于社会承认不过是科学界同行承认的扩散，同行承认成为科学发现社会承认的标准。科学发现由同行承认而确认的标准，是近代科学活动的一个重要特点，它因为历史上的成功而具有权威性。原则上，从社会的角度而言，科学发现是否由同行评议而确认，是科学活动是否正常的基本标志。从外部裁决转向内部鉴别，尽管仍不可能杜绝错误，但这一转变毕竟是重大的进步，它使发现的承认标准更符合科学的价值标准，更经得起历史的检验，有了失误也更容易纠正。

美国科学社会学家默顿强调，科学家之所以热衷于同行承认，这种不可遏制的兴趣归因于他对科学目标应承担的义务：“一般说来，科学家想自己的成就得到认可就意味着要由他所认识的同事来评价他的工作是否值得认可，这一需要是深深地致力于知识进步的结果，而知识的进步是科学的最终价值。”⑮对于认可的机制，默顿指出，主要是以发现的首创权为基础的。如果真是一项“发现”，科学家必须首先宣布它。有关首创权的争执，本质上是同行承认的争执。如果第二个人也得到了同样的发现，但他的宣布在后，尽管他的工作完全独立于第一个宣布的人，那他实际上也失去了得到承认的机会。

像一切制度一样，认可制度也有它的缺点。尤其是对首创权的关注，可能带来一些损人利己的副产品，如自私自利、剽窃他人成果、虚荣心等等。但深一步的探究表明，这种制度对于保持科学家共同体所要求的严格标准，是非常必要的。对首创权的关注，即竞争性科学活动规范，鼓励科学家在其他人发生错误的地方有所发现，在其他人望而却步的地方继续向前。它体现了一种制度化的警戒系统的作用，在这样一种体制中，科学家们准备对每一个有关知识的新主张进行个别的检查和评价。只有在其他重要人物已证明了他的工作具有创造性后，他才能认为自己得到了社会的承认。科学发现带来的欢娱和科学同行对他作出的肯定评价，这是对科学家创造活动的双重报偿。

二、科学共同体与学派的社会功能

作为探求真理的智力活动的主体，科学家的个人素质当然是极为重要的，卓越的智力和优秀的品格，这是科学家成功的内在条件。但是，科学事业是一种寻求真理的社会活动，社会心理效应在创造性活动中，同样起着不可估量的作用。事实上，在科学活动中充满了真诚的合作、激烈的竞争，并且有一种制度化的社会组织形式保证这种合作和竞争的正常进行。科学家们在社会中构成特定的集团，即大大小小的、各式各样的科学共同体。

1．科学共同体概念的发展。

传统科学方法论对科学知识的发展学说，大多数集中于分析认识的对象——自然界的客体，认识的工具——科学仪器，以及认识的成果——假说和理论，很少涉及科学认识的主体——科学共同体。近年来许多研究者致力于分析理论选择中的主体——科学共同体的作用，弄清科学共同体在理论确认过程中的社会心理机制。这项发展有助于把注意力集中于科学本身的社会结构，而不像过去时兴的那样只是研究借以获得科学知识的那些社会条件。科学共同体概念的提出在科学方法论研究中形成了一个很有成效的视角转换。

美国科学哲学家库恩明确地把科学共同体的存在当作重建科学史的逻辑起点，当作知识发展论的基本事实。他认为科学范式与科学共同体在逻辑上是等价的，“一种范式是、也仅仅是一个科学共同体成员所共有的东西。反过来，也正由于他们掌握了共有的范式才组成了这个科学共同体”⑯。这种处理，大而言之，使社会学的研究自然地与认识论的研究衔接起来；小而言之，为一个主要的科学方法论范畴——范式，找到了一种社会学的解释。

科学共同体对于知识的生产和评价是至关重要的。在现代社会，科学事业本质上是一种寻求真理的社会活动，它在社会形态上表现为某种职业组织。在某种意义上，只有科学共同体产生并确认的东西才是科学知识。他们环绕着特定的知识目标形成各种独特的社会群体，由这些群体控制着研究设备，确定什么是有意义的课题，在相对独立的条件下决定自身的工作目标和程序。

英国科学社会学家R.惠特莱对科学共同体进行了专门而深入的研究。他认为，科学本质上是一种职业组织。在科学共同体中，其成员首先以追求某种荣誉为目标，这种荣誉是建立在对某一领域的智力贡献的基础上的；同时，既然科学是一种职业，共同体中也存在着一定的雇佣关系。所以科学共同体既是荣誉组织，又是雇佣组织。如果工业目标及任务执行情况主要取决于对荣誉的追求而不是雇主的意愿，该共同体的职业化程度就相对较高。在现代社会中，由于科学已经渗透进社会的几乎一切领域，科学共同体的情况是千差万别的。例如，在多数基础研究部门，工作目标的决定、成果的评价，完全是由科学共同体自主进行的，它们按照范式的嬗替而呈现出理论进行的特定图景，这种科学共同体是高度职业化的，科学家主要是由知识目标和荣誉追求来定向。而在许多开发研究中，共同体的工作目标和任务的确定、成果的评价，相当大程度上要由雇主决定，这种科学共同体具有比较显著的雇佣组织的特征。但是，无论何种科学共同体，对于知识的生产和评价都是至关重要的。所以惠特莱认为：“科学共同体构成了科学”，只有它们产生并证实的东西才是科学知识，“科学就是由知识的生产者和消费者组成的一系列松散联结、大体上自洽的群体的集合”⑰。一般而言，这些群体的集合环绕特定的知识目标形成各种独特的共同体，它们控制着研究设备，在相对独立的条件下决定自身的工作目标和程序。共同体一旦建立，将沿着某个特定的方向发展。作为一种职业组织，共同体的组织情况对知识的生产和评价、对真理的确认起着决定作用。

2．学派的社会功能。

科学共同体的另一种形式是学派。学派不同于雇佣性组织，是科学活动中合作和研究的独特的共同体，是科学家集团心理的有效表现。

科学家的集团心理不仅是合作的保证，而且是竞争的条件，在发现得以确认的社会机制中，起着重要的作用。按照库恩的说法，科学的发展是通过不同范式的嬗替来实现的，但范式决定于一个科学家集团的选择，同时又决定着该科学家集团的基本观点和研究方法。集团心理促使范式的选择和嬗替得以实现。因此，科学活动过程也是一种社会心理过程。

在生物学中，获得性遗传学说和基因遗传学说之间的竞争，100多年来历久不衰，形成了两个著名学派，大大促进了遗传学的发展。在孟德尔—摩尔根学派的旗帜下，集合了一大群科学家，他们相信存在并竭力寻找遗传的物质基础。共同的信念和努力方向把他们牢固地联合在一起，大大增强了他们在学术竞争中的勇气和力量。这种集团心理甚至抵御了强大的政治压力，最后获得了世界性胜利。

学派之所以能在真理的确认过程中起不可估量的作用，是与它的形态特征密切相关的。学派既然是把科学家联合起来的社会组织，首要条件就是它内部存在着一个起聚合作用的核心。任意考察一个学派，总能发现，其中有某种共同的学术思想、学说或方法，它们为该学派所有的科学家所遵循，并且有某个（或几个）科学家被公认为权威——共同的学术大师，作为他们的核心。例如，20世纪20年代，丹麦物理学家玻尔创建了著名的哥本哈根大学理论物理研究所（1965年起改名为玻尔研究所），由于玻尔才高德重、怀抱崭新的量子物理学的基本信念，一大批物理学家纷纷投其门下。哥本哈根学派曾长期占据着物理学发展的主流地位。在这个过程中，贯穿着一条以玻尔——玻恩——薛定谔——海森堡等组成的核心链。同时，在这个核心的周围，形成了一个社团性质的科学家集体。夜以继日的工作和亲密无间的合作，使他们硕果累累：玻尔的量子态假设在理论上得到了阐明，量子力学问世了，波粒二象性得到了解释，打开了基本粒子物理学的大门，等等。所以，尽管他们面对着爱因斯坦这样公认的大科学家的反对，仍然能站稳脚跟。在1922—1932年这10年内，哥本哈根学派汇集了10名先后曾获得诺贝尔奖的大科学家。要知道，在加入这个科学家集体之前，他们大多是名不见经传的年轻人。就个人而言，他们的势能很小，是很容易被权威的大海淹没的。这表明，学派这种形式的科学共同体，对内表现为一个向心的、实施合作的科学家集团，对外表现为一个排他的、学术竞争的强有力的整体，因而构成为有机的科学活动的内在形式。

学派在科学开展过程中，体现了巨大的社会科学能力，在科学家中结成了一种有力的学术纽带。之所以要在真理的探求活动中重视学派的社会功能，最重要的原因是学派创造了一种“群体竞争”的态势，同时成为学术自由的可靠保证。

海森堡曾说：科学扎根于交流，起源于讨论，这是非常有见地的。科学活动作为创造性活动，创造性思维的火花往往来自讨论。著名的科学哲学家波普尔也指出：在所谓“第三世界”——思想世界中，最重要的因素是“讨论状态”。的确，在一个学派内部，既然是基本观点和共同信念把它的成员有机地联系在一起，那么，学术上的讨论经常达到最佳状态。“聚焦”在同一科学信念和目标下的众多的思想碰撞，必将产生出大量创造性思维的火花。另一方面，任何科学在其成长过程中，某个理论观点的确认都有一个由潜到显、从孕育到诞生的阶段。为了冲破传统势力的束缚，为新生学说争取一席生存空间，学派的有意识的联合斗争常常是决定性的。甚至可以说，学派是使潜科学成为显科学的助产婆。在20世纪初物理学领域学术力量对比悬殊的条件下，如果没有哥本哈根学派的顽强努力，量子力学的诞生很难设想会是怎样一种情况。

科学史显示，一种新生的科学思想和理论，没有不经过顽强斗争就能被确认、被人们所接受的。阻碍科学新思想的，除去知识上的原因，还有许多人为的社会因素，诸如大人物对小人物的压制，宗教和意识形态的干预，以及政治上的打击迫害等等。当然，只要肃清了宗教愚昧和政治暴行对科学赤裸裸的压制，科学发展的基本条件——学术自由才有可能实现。但是，就科学本身而言，学术自由也不是一件理所当然的事情，依靠别人的赏赐或善良愿望是远远不够的。学术自由需要一种结构上的保证，这个保证就是不同学派的存在及其之间的竞争。不同学派的存在，在客观上形成了一个科学理论的“生存竞争”的环境。竞争的环境无论从认识论的角度还是从社会学、心理学的角度都是有利于科学发展和人才成长的，它迫使科学家们主动地为自己的学说和学派的生存权利而斗争，千方百计地证明和修正自己的学术观点。这种科学上的“生存竞争”，保证了一种“自然的”而不是“指令式的”（人为的或行政的）选择过程的正常进行，科学就是在这种自然的选择过程中发展起来的。从这个意义上说，不同学派的存在及其之间的竞争，正是学术自由的最高形式。学术自由为科学发现和科学真理的确认，提供了一种最佳社会条件。

三、发表与马太效应

发表，这是争取承认的第一步。任何一项科学发现，无论是观察发现还是理论假说，无论是基本理论还是技术发明，为了获得社会承认，首先都要发表问世。没有发表出来，就谈不上同行评议，也无所谓社会承认乃至获奖。捷克生物学家孟德尔的遗传学论文《植物的杂交试验》，如果1866年不曾刊登在布龙自然科学学会的年刊上，后代科学家怎么能在1900年承认孟德尔的科学发现和他的科学地位呢？

历史上形成了科学论著发表的评审员制度，科学成果的发表，决定权掌握在少数评审员手中，他们或者是某一等级的专家、权威，或者是专业性杂志的编辑。科学发现的社会承认，首先要在这个小范围内得以通过。决定发表与否的评审员制度当然并不是尽善尽美的，然而却是科学活动少不了的。谁来评审固然重要，但发表标准（可发表的尺度）的确定及其演变意义更大。例如，按照论著必须符合占统治地位的学术思想这一标准，20世纪四五十年代在苏联不允许发表摩尔根遗传学派的成果，而吻合李森科观点的许多粗制滥造、弄虚作假的论文却畅通无阻，这种违背科学活动的精神气质的发表标准，给李森科之流带来了眼花缭乱的“科学荣誉”，也给苏联科学界造成了灾难性的后果。

谁敢夸口：他能及时无误地判断，哪些科学成果是有价值的、应该发表，哪些是没有价值的、不能出笼？面对科学的未来，评审员们承担了巨大的道义责任。后面将要谈到，即使大科学家，在评议科学发现时也常常作出错误的判断。也许是历史教育了后人，家长式的可发表尺度已经越来越没有市场了。更理智的标准是允许发表各种符合科学精神气质的观点和结论，不以特定的学术观点和科学之外的考虑为取舍标准，而以其内在逻辑是否完备、方法是否科学等进行裁定。这就是在学术上实行“百花齐放、百家争鸣”的方针。

英国物理学家、科学学家齐曼主张：杂志编辑或者它的隐名的评审员的任务，根本不是为了确保最终发表的每篇文章具有百分之百的科学价值。……评审员的工作主要是：他应肯定被评审的文章具有一定的科学意义，比较新颖，文字较通顺，没有明显的错误（断定这些错误可能使作者信服）。这对于那些没有实际意义、矫揉造作和简直不学无术的文章，是一种障碍，而对于那些稍许粗糙或有着轻微错误的文章，则没有什么妨碍。既发表质量高的论文，也发表水平较低的论文，这不是科技文献系统的缺点，而是它的本性。曾发表《控制论》等经典著作的科学家维纳指出，完全可能，95％的经典著作属于5％的专业科学家。但是，如果不是其余95％的科学家在促进建立总的足够高的科学水平的话，那95％的原著中的大部分是根本写不出来的。

在发表这个环节上，社会学中的所谓“马太效应”明显地起着作用。《新旧约全书·马太福音》第二十五章这样写道：“因为凡有的，还要加给他，叫他有余。没有的，连他所有的，也要夺过来。”这种对富有的还要再给，对一无所有的继续剥夺的做法，被形象地称之为“马太效应”。评审员们自觉或不自觉地受“马太效应”影响，造成科学活动中的“富者愈富、贫者愈贫”的现象：已经发表的论著越多，其新作就越容易获准发表；而对某个不知名的作者来说，他的处女作常常受到更严格的评审。美国科学学家普赖斯按四个等级系统统计了高水平和高产作者的论文发表数量（如图5—3所示），说明科学地位高低与论文发表数量之间存在着相关性。⑱

图5—3

［注］这四个系列是：（1）国家科学院成员，死后其名有资格见于报纸讣告栏中。（2）19世纪的19名杰出的科学家。（3）“化学文摘”十年索引中最多产的作者。（4）“英国皇家学会哲学学报”卷1～70索引中的高产作者。

已经发表的论著，被人们注意的平均可能性是很小的，在科学著作总量迅速膨胀的今天，情况尤其如此。调查表明，一个化学家只读大约0.5％化学杂志的文章。心理学的情况也相似，杂志出版后两个月，只有“核心”期刊上发表的一本研究报告被1％或者更少的随机调查的心理学家所阅读。这种情况进一步加强了“马太效应”的作用，它迫使科学家寻找一条简单可靠的办法来尽快找出所需要的文献——这就是以作者的声望为线索。美国心理学会的研究发现，有15％～20％的心理学家是凭作者来选择文献的。读者的倾向不能不影响到那些决定科学论著是否发表的评审员。

“马太效应”不但在论著的发表中起作用，在科学发现的评价、科学荣誉的分配以及科学资源的安排诸方面都起着作用。应当积极利用它的有利作用，限制它的消极影响。

四、同行评议的两重性

传统的理论评价问题，主要属于认识论领域。但是，确认的观点确立以后，考虑的角度有了相应的扩展和变化。人们强调理论选择中的主体，更倾向于从社会、心理的角度来阐述理论的确立和发展，着眼于理论确认的社会心理机制与行为的实证分析。

1．同行评议制度建立的意义。

科学发现的命运常常使人备觉意外，这种例子在科学史上俯拾皆是。有时，承认一项科学发现要比寻求这项科学发现花费更多的精力、更长的时间；接受一个正确的理论竟比接受一个错误的理论要困难十倍。早在1911年，美国科学家罗伊斯就发现了致肿瘤病毒，但这项杰出成就并没有在随后一些年内获得社会承认，而是经过长达半个世纪之后，在1966年才获得诺贝尔生理学和医学奖。这主要是因为，1926年对致癌研究的奖励过于轻率，发生了错误，评奖委员会由此受到科学界的批评，因而对肿瘤研究的评奖又过于谨慎。

可以说，社会承认是确认不可分割的一部分。确认的认识论标准与社会学标准是互补的。确认的认识论标准主要回答“什么是科学的”或“什么是真理”这个原则问题，这个标准是随历史的推移和认识的深化而改变的。确认的社会学标准主要回答“什么是可接受（可承认）的”这个实践问题。科学共同体与同行评议理论，是对确认的社会机制问题的一个很好概括。

库恩在《科学革命的结构》一书中，把科学共同体的存在当作了重建科学史的逻辑起点。他把范式与科学共同体联系起来，认为只有认识到科学共同体是一个独立存在的社会实体，才可能弄清范式的意义，因为范式无论在实际上还是在逻辑上都很接近于科学共同体。后来在《再论范式》一文中，库恩更明确地说：“一种范式是、也仅仅是一个科学共同体成员所共有的东西。反过来，也正由于他们掌握了共有的范式才组成了这个科学共同体。”⑲就这样，社会学的研究自然地与认识论的研究联系起来了。按照库恩的说法，“科学共同体是由一些学有专长的实际工作者所组成的。他们由所受教育和训练中的共同因素结合在一起，他们自认为也被人认为专门探索一些共同的目标，也包括培养自己的接班人”⑳。可见，库恩是以“专业基质”作为科学共同体的基础的，因此，所谓科学共同体就是通常所说的同行。在理论的评价和选择中，科学共同体的裁决作用是无可置疑的。换言之，同行评议就是理论确认的社会机制。既然同行评议表现为一种社会活动，就可以也应该对它进行社会学的研究。

当然，同行评议离不开认识论研究，因为影响着科学共同体行为的，除了其他因素，最重要的是专业基质：符号概括、模型、范例。例如，符号概括为同行提供了逻辑化形式，作为一种共同的约定的工具，它们为共同体在研究中提供逻辑上和数学上的起点。事实上，各个专业共同体在相互交流中的重要障碍之一，就是它们彼此的符号概括不一致。

正如确认的认识论标准是不断变化的（可证实性、可证伪性、概率证实性等等），确认的社会承认标准也是变化着的。在科学与神学、自然哲学分离之前，科学没有自己独立的形态，科学发现的社会承认也没有科学“自己的”标准。宗教神学、意识形态等外界的标准构成承认标准（或基本的承认标准），主要是由它们来决定是否承认某项科学发现。哥白尼的日心说，英国解剖学家哈维的人体血液循环理论，在当时就是面临这种情况。随着科学获得独立的形态，对发现的承认才逐步摆脱外来标准的干涉，转向科学活动“自己的”标准。于是，对于科学发现的确认，才有了今天这样的体制：在认识论方面着重考察逼真性和确认性，在社会学方面依靠同行评议，两方面相互联系、相互补充。

当然，科学家共同体生活在社会中，是社会的一个子系统，要受其他子系统的作用，因而同行评议也不是纯净的，它不能不夹杂其他因素。但科学的发展，毕竟已在世界范围内确立这个原则：社会对科学发现的承认是以科学界内部的承认为依据和前提的。同行评议意味着有一套专门的社会体制，保证由科学界的同行来评价和管理有关科学的学术活动：学位由他们自己去授予，论文由他们自己去评判，发明由他们自己去审查。事实上，在科学活动越来越复杂、科学语言越来越专业化的情况下，除了真正的专业同行，局外人已经很难掌握科学发现的具体内容。获得诺贝尔奖的许多成果虽然仅为少数人真正理解，授奖决定也是按照专门程序由少数科学家作出的，但获奖者的荣誉却受到社会全体的普遍赞赏。这是为什么？原因在于社会承认不过是科学界同行承认的扩散，同行承认已成为科学发现社会承认的公认标准。科学发现由同行承认而确认的标准，是近代以来科学活动的一个重要特点，它因为历史上的成功而具有权威性。现在，从社会行为的角度而言，科学发现是否由同行评议而确认，已成为科学活动是否正常的基本标志。

像一切制度一样，现有的同行评议制度也有它的缺点。认可的机制，是以发现的首创权为基础的，因此，对首创权的关注，可能带来一些损人利己的副产品，如自私自利、剽窃他人成果、虚荣心等等。另一方面，同行评议也是一个与其他人类活动相关的过程，其中渗透着种种社会学的和心理学的考虑，因而常常出现科学界同行抵制科学发现的情况。这说明始终存在着一个如何使同行评议制度正常运行、有效发挥作用的问题。

同行评议制度的基础，是鼓励科学竞争，把独创性规定为最高价值。科学知识的生产不同于物质生产，它只承认首创权，仿制品是没有什么价值的，这一点导致了优先权至上的规范。科学评价中的优先权，在历史上引起了极为激烈的争夺。牛顿与他的同胞、也同是皇家学会成员的胡克为光学和天体力学的优先权发生过几次论战，他把胡克描绘为“对什么都提出要求的人”。牛顿还与德国哲学家、数学家莱布尼茨就微积分的发明权进行了长期痛苦的论战。英国化学家戴维是法拉第的老师和提携者，后来却为了优先权的问题与法拉第完全闹翻，以至于他利用自己皇家学会会长的地位顽固地反对法拉第的会员资格。当然，科学史上也不乏君子之举，在优先权上相互谦让和宽宏大量。例如，两个伟大的英国生物学家达尔文和华莱士都想把进化论的首创权让给对方，在这件事发生后50年，华莱士仍然坚持这一点。

那么，应当怎样对待优先权之争呢？总的来说，科学只有在正常的竞争状态下才能够得到最大的发展，正如在比赛环境中才能取得最佳体育运动成绩。优先权至上的规范对于保持科学共同体所要求的严格标准是非常必要的。对优先权的关注，鼓励科学家在其他人发生错误的地方有所发现，促使科学家在其他人望而却步的地方继续向前。最重要的是，它体现了一种制度化的警戒系统的作用。在这样一种体制中，科学家们准备对每一个有关知识的新主张进行个别的检查和评价，只有在其他共同体成员已证明他们的工作具有创造性后，他们才能认为自己得到了社会的承认。

2．抵制科学发现的原因。

当然，科学家也是人，他们生活在社会中，具有不同的世界观、政治观点、道德修养、宗教信仰和个性特征，因而同行评议的体制和优先权至上的规范只有相对的独立性，它们仍然受到各种其他社会因素的制约，并使科学成果的社会承认变得非常复杂。事实上，不说社会其他系统对科学发现的抵制，就是在科学共同体内部，对科学发现的抵制也是屡见不鲜的。而且，随着科学体制的健全，外部的干涉越来越少，内部的抵制就上升为最突出的问题。美国科学社会学家B.巴伯在这方面作过非常有趣的分析。在他看来，科学家自身抵制科学发现不仅是科学发现实际过程中一个十分现实的因素，而且，对这种因素的了解能增进对社会承认机制的了解。

概而言之，科学共同体对科学发现的抵制，可以归于下列三个方面的原因：

（1）根本观念的不同，导致对科学发现的抵制。

在哥白尼的《天体运行》一书出版之后，大多数天文学家仍然保持着地心说的信念，把地球运动的思想当作荒谬的东西。著名天文学家第谷终生反对哥白尼学说，他的巨大威望影响其他学者拒绝接受新理论。孟德尔的遗传理论在1865年就公开发表了，但直到1900年始终受抵制，因为他的有关性状分离的遗传观念违背了当时占统治地位的关于生物性状连接和生物性状全部遗传的观念。宗教观念、哲学观念、意识形态观念的分歧，在抵制科学发现中起着重要作用。

方法论观念的分歧，也构成影响科学家抵制发现的文化根源。科学家常常倾向于按照已经确定的模型思考问题，有些新发现由于不能被纳入某种模型就遭到拒绝的命运。W.汤姆逊是一个著名的物理学家，他坚决反对麦克斯韦有关光的电磁理论，因为他发现不能将麦克斯韦的抽象方程转变为力学模型。W.汤姆逊说：“直到我能够做出一个事物的力学模型以前，我从不感到满意。如果我能做出一个力学模型，我就能理解它；只要我采用各种方法都不能做出一个力学模型，我就不能了解它。而这，就是我为什么不能接受电磁理论的缘故。”㉑

由于某些科学家过分喜爱数学或者过分敌视数学，也常常导致对科学发现的抵制。当法拉第宣布他的电磁学实验发现时，没有几个数学物理学家给予认真的对待。相反，他被欧洲大陆科学家作为英国在数学上无能的象征。只有麦克斯韦决心做“法拉第的数学家”，把他的实验发现数学化，从而得出了有关电磁现象的数理方程。孟德尔的遭遇则是另一个极端，他的划时代发现开辟了在生物学上运用数理统计学的新篇章。但最初，许多科学家被他的数理统计方法弄得莫名其妙，那些占统治地位的植物学家全都认为，数学方法与生物学无缘，正因为那些在专业领域里极其老练的科学家对孟德尔把植物学与数学奇怪地联系在一起感到厌恶，孟德尔的遗传理论也就被断然贬成了蹩脚货。

（2）学术机构的门户之见，学派之间的意气之争，专业团体对外行的排斥，总之，科学界中的宗派倾向，常常导致对科学发现的抵制。

学会、科学机构、学术出版机构以及学派，都是随近代科学发展而兴起的卓有成效的科学组织，对科学的进步起着不可估量的重要作用。但是，当科学机构和出版机构管理不善时，也会成为抵制科学发现的一个社会因素。例如，由于英国皇家学会的评审委员会被一些无能之辈把持着，该国物理学家沃特斯顿有关气体分子的理论被拒绝达45年之久。审稿人在沃特斯顿的论文上大言不惭地批评道：“除了胡说八道以外，论文中什么也没有。”普朗克在1878年给慕尼黑大学提交的博士论文，提出了关于热力学第二定律的新思想，但他的论文遭到包括亥姆霍兹和克劳胥斯等著名物理学家在内的学位委员会的反对。这件事使普朗克终生难忘，以至他后来在自传中愤慨地写道：“按照我的意见，一个新的科学真理不能通过说服她的反对者而使其理论获胜，她的获胜主要由于其反对者终于死去而熟悉她的新一代成长起来了。”

学派之间的争论，也经常成为抵制科学发现的因素。在牛顿去世之后，英国科学界抵制欧洲大陆理性主义科学学派，致使英国的学术水平大大下降，这也是科学中心从英国转移到欧洲大陆国家的原因之一。在生物学领域，拉马克获得性遗传学派与摩尔根基因遗传学派之间的争论，在20世纪30年代到50年代的苏联，也导致了灾难性的后果。这期间，在政治权威的支持下，以政客李森科为首的李森科学派的观点成为正统生物学理论，而以瓦维洛夫院士为代表的苏联遗传学派则成为异端，被送进了集中营。

一般来说，专门化是科学活动中有效的形式，它集中了某个领域的研究所必不可少的知识和技能。但是，有时专门化的消极方面也会自我显示出来。对于一个专门领域，富有革新精神的“外行”很容易遭到专业团体的“内行”抵制。法国的巴斯德开始是一个化学家，当他提出细菌理论时，立即遭到医生们的激烈反对，因为医生们认为他不过是一个在他们的科学禁区偷猎的化学家，不需他们浪费时间去注意。亥姆霍兹原来是一个生理学家，当他报告有关能量守恒定律的发现时，也遭到抵制，部分原因就是他不是物理学方面的专家。

（3）发现者的学术地位卑微，权威对无名之辈的轻视，这些个人因素也是抵制科学发现的真实因素。

有时，成问题的是一些高龄科学家对年轻科学家的发现采取抵制态度。培根曾说，由于过去的成就而获有荣誉的科学界显贵，通常不愿意看见进步的潮流极为迅速地超过他们的成就。当然，高龄科学家提携后进者也不乏其人。正如邓小平所说：“世界上有的科学家，把发现和培养新的人才，看作是自己毕生科学工作中的最大成就。”“尽管有些新人在科学成就上超过了老师，他们老师的功绩还是不可磨灭的。”㉒

挪威青年数学家阿贝尔，1842年完成了“五次方程代数解法不可能存在”的数学证明，解决了几百年悬而未决的大问题。但在他的祖国，没有一个重要的数学家重视他的成果。阿贝尔把论文寄给外国数学家，其中包括“数学之王”德国的高斯，仍然不予理睬。高斯只是把他的论文归入没有读过的论文堆里，直到高斯死后，人们才在论文堆中找出这篇原封未动的论文。与此类似，法国青年数学家伽罗华提出了群论的基本思想，并利用“群”的概念来研究代数方程的根式求解问题。这一崭新的思想两次提交法兰西科学院，均被遗失，第三次送交的论文因数学权威泊松说“完全不能理解”，也未发表。伽罗华21岁因决斗去世，在他死后14年，由于数学家刘维尔的努力，才发表了他的手稿。历史表明，即使卓越的科学家也不能完全避免错误。卢瑟福是首先实现人工核裂变的科学家，可以说，人工利用原子能的大门就是他打开的。但是，1932年，当报纸上载文预言有朝一日可能利用原子能时，卢瑟福立即加以反对。1933年，他在英国协会年会上发言说：“就释放能量来说，用原子核来做实验可以说纯属浪费。所有那些谈论在工业上利用核能的人们都是在作荒唐的空谈。”直到1937年逝世，卢瑟福都坚持人类在任何时候都不可能利用蕴藏在原子中的能量。可惜他没有看到，1938年人类就发现了铀的链式反应。

这就是说，科学权威的科学活动中，在发现的承认过程中具有两重性。他们是学术带头人，有作为学术核心推动科学前进的一面；但权威只是过去的结晶，如果他停滞不前，就又有可能造成学术迷信而压制科学创造性的一面。当人们在科学发现的确认问题上十分重视科学权威的意见时，不要忘记，即使是第一流的科学家也难免有判断失误的时候，而那些学术地位很低的无名小辈，倒有可能拥有科学的真理。

当然，在这里我们只是着重论述科学共同体对科学发现的抵制，并不意味这就是它的作用的主要方面。研究表明，尽管在科学发现的社会承认过程中存在着各种复杂因素，但在确认领域里，起决定作用的仍然是客观的实践检验。科学共同体由于科学事业的本质，从总体上来说毕竟是偏见最少的集团之一，同行评议与逼真性和确认性最终仍然是统一的。下面将引述一个有关同行评议和科学基金的调查研究报告，说明为了合理使用科学基金而采用的同行评议制度，确实是相当公平的。㉓

该报告指出，美国国家科学基金会经管着联邦政府分配给基础科学研究的20％左右的基金，占有拨给大学从事这类研究的基金的30％以上。国家基金会是根据通常称为“同行评议”的议定程度来提供基金的，就是说，负责决定哪些研究人员应该接受基金的政府官员，是依靠同一学科内其他研究人员的评议来进行这项工作的。

同行评议制是怎样执行的呢？首先，试图获得基金的科学家应提出一份书面建议书，说明他过去从事过的研究工作、他本人的资历以及如果得到国家科学基金会的基金，他拟进行的新的研究工作等。这份建议书通常由该科学家所在单位提交给基金会。

国家科学基金会按学科（分支）分成若干学科专业组。学科专业负责人收到建议书后，立即看一遍，以确定它属于哪一专题范围，然后选定一些评议员，把建议书给他们寄去，要求评议员把建议书分别评为优秀、优良、良好、一般或者低劣，还要求他们提出对建议书的书面评语，说明评分的理由。某些学科还组织科学家小组对建议书进行单独的评议。

评议所应遵循的标准主要是：

（1）建议书中所提出的那项科学研究的价值。

（2）申请人进行建议书中提出的那项研究工作的才能。

（3）申请人所在单位支持这类研究工作的能力。重点放在该项研究课题的质量和申请人过去的研究成果上。

对评议制度所提出的批评主要集中在下述两点上，一是“老伙伴”体制，二是“马太效应”。

有些人认为，这种同行评议制度是一种“老伙伴”体制，因为学科专业负责人是依靠学术界的亲朋挚友来评议他们收到的建议书的。这些朋友又推荐自己的朋友充当评议员。因此，这是一种亲上攀亲、拉帮结派的制度，常常会扼杀新思想和科学上的新突破，而在一场靠猎取基金的伎俩取胜的垄断把戏中，把数百万美元的联邦科研教育经费瓜分掉。

另一些人批评道，同行评议制度必然产生“马太效应”造成科学活动中的优势积累：科学家只要在其研究事业的一个阶段上得过基金，那么在以后的阶段上得到基金的可能性就增大了，甚至不必追问他那时的科研质量如何。

但是，这项调查分析的结果表明，问题并不像上述批评所指责的那么严重。由于评论中所实行的回避制度，老伙伴假说并不能成立。尽管那些有公认的业绩，发表科学著述多，著作被引证的次数多，有获得国家科学基金会基金的记录，以及和有名望的院系有关的科学家获得基金的可能性比其他申请人要大；尽管由于上述原因确实可以造成微小的累积优势，但提供基金的程序实际上依然是完全不受限制的，与科学界的等级制度毫无共同之处，申请者的学术地位也不能给他带来明显的优势。至今得出的结论是，同行评议比人们想象的更公平有效。

第三节　科学的合理性及其限度

今日典型的对科学的哲学反思，其实质是科学认识自觉其基础、方式和限度。科学方法的合理性以科学是理性事业的信念为前提，但是，科学是合理的吗？它怎样成为合理的？这正是亟待解决的最重要的科学基础问题，它决定着今后科学哲学和科学方法论研究的方向。当代的研究进展告诉我们，在这个问题上的答案是一个两难的悖论。最大的困难在于人们对科学及其方法的追求有两个互斥的基本目标：一个是基础性和程式化方面的追求，另一个是摆脱任何先验预设和固定方法程式束缚的倾向。理论和实践的需要都迫使我们尽力去协调它们。

一、预设主义与相对主义

科学的巨大进步和威力在当今世界形成了科学是理性事业的信念。但为什么科学是合理的，它怎样成为合理的，却愈来愈成问题。科学及其方法的根基因而也就变得不那么确定了。我们有必要从基础上审视科学，特别是科学方法论。为此，恰当的途径是回顾和展望有关科学合理性的原则性探究。

几十年来，在科学与方法的基本问题即科学的合理性问题上，形成了两条明显对立的路线，一条是预设主义，一条是相对主义。目前，人们只能期望通过它们之间的某种互补作用而找到出路。

1．预设主义。

经验主义的预设主义是对科学合理性问题的传统解决办法，曾经被称为标准科学哲学而占据元科学研究的主流。它的宗旨是预设两个前提来为科学辩护：其一是以经验为合理性的最终目标，其二是以逻辑为合理性的基本形式。

首先，预设主义认为科学的全部合理性源泉就在于科学的实证性，它把了解一个科学命题的意义看成是了解能作为这个命题证据的东西，科学实际上做的一切说到底不过是描述人类经验的规律性。预设主义相信所有的科学理论必定依据于经验，正因为与经验相联系，科学词汇才可能有意义，科学命题才具有可接受性。为了清楚地表明这一点，他们将“理论词汇”和“观察词汇”区分开来，把“观察词汇”当作其意义毫无疑问地加以使用，并想方设法在“观察词汇”的基础上对“理论词汇”予以解释。

预设主义的另一个基本特点是逻辑主义。科学方法论在他们看来，作为“科学的逻辑”是一套将科学作逻辑分析的“元科学”，它不管理论的具体内容而研究任何可陈述的逻辑结构、理论的形式构架、解释的逻辑范型、命题之间的逻辑关系，等等。科学方法论给出一切理论都应具备的、永久不变的公理结构。具体的理论会产生或消亡，它的内容会变化，但科学方法论所把握的是科学中不变的本性——任何可能理论的结构或形式。

预设主义的上述两个特征叠加起来，就构成了那种在科学界家喻户晓、影响深远的科学合理性标准：科学真理的最终标准、科学命题的意义所在，非经验莫属；同时，应当用一种合乎逻辑的形式或结构体系，把科学中所有的陈述组织起来。这条预设主义的解决科学合理性问题的路线，用可证实性预设了意义的标准，用逻辑规律预设了科学陈述的形式。

当然，在历史上，预设主义有各种各样的表现形式。预设可以是关于世界的断言，这些断言作为经验研究的前提是必须被接受的；也可以是某种科学方法，一旦这种方法被发现，就所向披靡，必定能获得关于世界的知识；或者是某种推理规则，如演绎规则或归纳规则，它们决定推理的程序而不为任何推理结果所改变；或者是某些“元概念”，它们运用于科学中，但独立于实际科学内容，如“观察”、“证据”、“理论”、“解释”等等。但不管已知的预设是什么，不管它们之间有多大的不同，预设主义的实质是，认为正是它们构成了人们称之为科学的东西，它们为科学合理性建构了作为进步标准的内核。

2．相对主义。

许多年来，预设主义在元科学研究中一直占统治地位。预设主义把视角投向科学中既成的方面和相对稳定的方面，给人们造成了一个科学大厦至少已经落成了框架的印象。但科学并不总安于谦谦君子的形象，它常常有出人意料的表现。科学的现代发展，对科学史的深入研究，为人们揭开了科学的另一极。在这一极，预设主义没有立锥之地，科学在本质上变动不居，以往的科学合理性标准都成为建立在沙滩上被海涛一冲就可能坍塌的小屋。与预设主义唱反调的，主要是20世纪五六十年代兴起的、以科学历史主义为代表的相对主义。

相对主义在分析近代、现代科学革命时发现，事实往往与预设主义断言的相反。例如，并不是“观察词汇”决定“理论词汇”的意义，反而没有理论就不可能有观察，而且科学理论在一定程度上总是要受先验的世界观、形而上学支配的。他们认为，科学中从来没有一个单一的、包罗万象的表征科学特征的方法，科学的发展和变化不仅导致对世界的新的理解，而且也导致方法、推理规则、科学概念以至元科学概念的改变。对一个理论而言，证实或检验并不是那么重要的，唯有在一个理论消耗尽了它的潜能以后，它才会被取代。因此，科学的发展，并非已被证实的东西的逐渐积累，而是以一个科学共同体的世界观的根本变革为核心的科学革命。

相对主义还发现，任何形式的东西都不是绝对的、不可改变的，包括科学陈述的逻辑特征、科学理论的逻辑结构，概莫能外。他们认为，在科学中真正重要的不是形式而是内容。研究的重点应当放在科学理论本身是怎样产生、发展、变化上面，放在它们是在什么社会文化条件下产生、发展、变化上面。逻辑的静态分析应该让位给历史的动态分析，预设主义应该为某种相对性范畴所取代。

相对主义对预设主义倾向的讨伐有时候也是对科学合理性本身的否定。美国科学哲学家费耶阿本德曾经用非常极端的形式试图表明，并不存在什么简单而可靠的规则和标准可以作为科学和理性的本质部分。任何规则，不管多么抽象和美妙，在事实上都经常被违反，并且不可能不被违反。费耶阿本德认为，促进科学发展与捍卫规则和标准，二者不可兼得。为了说明这个论点，他详尽分析了哥白尼革命中伽利略的研究方法和宣传策略，以此为案例考察理性成果与非理性手段之间的交织关系。他强调：一方面，并无理由脱离开特定的问题去事先规定什么适用于一切场合的规则和标准；任何以不变应万变的规则，在无限多样的科学活动中，都必定显得苍白和空洞；事实上，为了获得成功，科学家可以任意选择规则。另一方面，科学中划时代的发现必然自觉或不自觉地打破看似显然的方法论规则，因此，违反规则是科学进步所必需的；在任何场合都要把具体的境况和条件摆在第一位，一旦脱离了这种境况和条件，规则不但将失去意义，而且会成为新的科学研究的绊脚石。

作为彻底的相对主义者，费耶阿本德不仅试图从内部打破科学的僵化和教条，而且决心从外部打破科学的沙文主义。他不认为科学是某种鹤立鸡群的理性事业，相反，他认为科学不过是人类诸多传统中的一个传统，它与其他的传统（包括神话）从地位上来说是平等的。科学凌驾一切的优越性不是靠论证而是靠假定提供的。科学至上也许可以看作科学作为历史上一种解放力量胜利的结果，然而一旦造成科学至上的局面，则科学将不再至上，反会变成某种新的教条而退化。如果人们想理解自然，就必须使用所有的观念、所有的方法，而不管它们是否是科学的。不仅在科学内部不存在合理性的规则，而且在科学和非科学之间也根本不可能画一条可以区分合理与不合理的界线。于是，相对主义把科学方法论的研究带到了另一个极端：反对方法。

由预设主义为一端，先验地确立科学合理性及其标准，由相对主义为另一端，先验地排除科学合理性及其标准，它们反映了在合理性问题上截然不同的立场。这两极间的争辩，使情况暴露得非常清楚，从而在当前科学哲学研究领域造成了动荡和重组。

在科学合理性问题上，有两个基本情况是不容忽视的：第一，科学的变化和创新是无所不在的，它们比单纯发现新事实、比简单更替有关世界的信念要深刻得多。很难确定一个作为普适的仲裁者的科学合理性或科学进步标准，标准本身如同科学事业也是变化的。第二，在人类的实践中，科学确实在进步，现代科学的主张确实比过去的要好，这是一个给人印象深刻的事实。尽管科学并非万能，但科学在大多数人心目中毕竟更具合理性、更有资格被称为理性事业，这也是无可否认的。

上述两个共存的基本情况明显地具有互斥性。它们各自为对方设定了界限和障碍，以至如果任何人固守某个确定的预设的标准，他必定行之不远；而如果任何人放弃科学是进步事业的信念、否定科学合理性，他又必定与人类的实践相左。看来，出路应当从这互斥两极的互补性中去寻找。例如，“可观察性”一向是科学的基本原则，但它也不是绝对的。一旦人们进入夸克理论领域，在理论上就需要假定“夸克”在原则上是不可观察的。显然，在这里就只好舍弃与之矛盾的“可观察性”基本原则，唯有这样才能保留夸克理论。然而，如果人们在整个科学活动中完全不再顾及“可观察性”原则，不设计与夸克理论有关的各种可观察实验，那也无法把夸克理论坚持和发展下去。这就是说，在微观领域的深入探究中，作为传统科学方法论基本原则之一的“可观察性”，与夸克理论关于“夸克”原则上不可观察的基本假设是互补的。

一般而言，尽管在科学发展的某个阶段，被当作合理的科学理论、问题、解释、考虑等等，与另一阶段被当作合理的科学理论、问题、解释、考虑等等极不相同，但常常有联结两套不同标准的发展链条，通过这些链条可以找出这两者之间的合理演化。只要有这种起联结作用的链条，我们就可以谈论科学理论之间的比较、科学选择的合理根据以及科学发展的合理性和进步。当然，这并不意味着有不变的科学合理性标准，它只是把科学及其方法的研究推到一个更高的层次。总之，人们有可能在预设主义和相对主义之间，不但正视其互斥性，而且发现其互补性。

二、程式化的努力

方法论研究的基本目标之一，是为科学认识活动建立相对稳定的工具系统。从思维方式的角度而言，则要求形成某种行之有效的、有约束力的定式或框架。为了顺利地到达彼岸，人们应当有所遵循、有所依赖、有所借鉴。在这个意义上，方法愈是程式化，愈易于掌握，愈能够发挥作用。这个目标，用培根表述得比较极端的话说就是：“我给科学发现所提供的途径并不为聪明才智留下多少活动余地，而是把一切机智和理智差不多摆在平等的位置上。因为正像画一条直线和一个正圆形一样，如果只是用手来画，那就很要依靠手的稳健和训练，但是如果是用直尺和圆规来画，那就很少依靠这个，或者根本就不依靠它了。对我们的方法来说，也恰好是这样。”㉔

用圆规必然可以画出真正的圆，任何人只要会用圆规都能办到这件事。这个简单的道理类比用于方法论研究，就是企图找到某种如圆规一样的思维工具，以及某种如作图步骤一样的思维程序。假定这样的企图能够实现，方法论的遗留问题就所剩无几了。

当然，在科学研究的实践中，这种一劳永逸地适用于每一个人、每一个课题的方法是不存在的。但这不等于说，程式化的努力在方法论中毫无意义。事实上，人类一直在成功地把越来越多的东西纳入程式化处理轨道，以便让自己的思维从中摆脱出来，解决那些至少现在尚不能程式化的任务。

程式化的理想，由下述两股巨大的潮流所光大，它们是：第一，源自柏拉图的传统试图把全部推理都归纳成明晰的规则，把世界规约为不需解释地运用这些规则的原子事实；第二，发明了数学电子计算机，一种通用的信息加工装置，它可按明晰的规则进行计算，并把数据当成逻辑上相互独立的原子元素而加以接受。这两股潮流的汇合产生了把一切推理都归结为某种计算、而计算可由电子计算机自动处理的想法，因而所有的论证都可一劳永逸地得到解决。

随着电子计算机从第一代发展到第五代，人类思维程式化的努力已经获得了惊人的成果。1958年，H.格伦特用他的“几何定理证明机”取得了别开生面的成果，自动发现了欧几里得平面几何中的一些证明。1959年，A.塞缪尔制作了会下棋的电子计算机，给它编好程序，使它与人对弈。无可争辩的是，计算机往往能够自动击败中等水平的对手。1969年，美国、日本和英国研制出不同类型的智能机器人，它们能够感知和理解周围环境，进行判断和推理，并且能够操纵工具，模仿人完成某种动作。20世纪70年代后半期，语言学家和人工智能专家协作研究成功了仿真机器人，它们能根据英语指令动作，也就是能感知和理解自然语言。近年来开始研究如何把知识放到计算机中，让计算机自动解决问题。例如，把专家的知识分成事实和规则，并以适当的形式存入计算机，建立起知识库，然后对输入的原始数据进行推理、演绎，做出判断和决策，形成专家系统。这种专家系统应用于科学实验、医疗诊断和军事等方面，效果十分显著。

一般而言，我们可以把人类的智能活动分为四类：刺激—反应活动，数学思维，复杂—形式化系统领域，非形式化行为领域。根据目前的进展，其中头两类非常适于数字计算机模拟。刺激—反应活动包括意义与上下文环境无关的、各种形式的初级联想型行为。例如，问题求解中的纯试错搜索程序和语言翻译中的机器词典，均属这一领域的活动。数学思维大概是最适于人工智能的领域，问题完全形式化了，并完全可以计算。在这个领域，形式语言取代了自然语言，逻辑是最好的一例。但第三类领域即复杂—形式化系统领域是最难定义的。这一领域包括原则上可以形式化而实际上无法驾驭的行为，因为其中元素所需转换的数量随着元素的数量按指数方式增长。这里包括那些实际上不能用穷举算法（象棋、围棋等）处理的、需要启发程序的系统。目前在人工智能领域内的误解和困难大多数是由它造成的。第四类领域可称作非形式化行为领域，包括有规律的但无规则支配的、我们人类世界中所有的日常活动。例如，对自然语言中歧义的识别、猜谜游戏等。在这一领域中的技巧，通常是用从实例中加以概括的方法教授的，而后被直觉地遵从，无须求助规则。因此，这类智能活动原则上不可能使用离散的技巧来直接复制人的行为。总的来说，目前计算机使用的成功，还只是扩大了人的智能而不是取代了人的智能。㉕

程序化已经取得的成果固然给人深刻的印象，但最使人困惑的还是它的可能前景。作为人类思维工具的机器思维是否能超越作为工具的职能而达到人的智能的水平？如果答案是肯定的，那么，从正面来说，人类通过某种程式化的努力，终于找到了一种具有自主性的方法——智能机器人，它具有类似人的创造性，人类可以借助它达到自己的目的。从反面来说，人类这种程式化的巨大努力，不仅可能给自己提供一种有效的帮助思维的方法，而且可能成为人类的对手，反过来和人类激烈竞争，一改人类把它作为自己工具的初衷。

尽管对于智能机器人的前景现在仍然众说纷纭，尽管在方法论研究中，程式化努力的意义不可低估（因为人类自身的思维活动也依照一定的程式，我们称之为思维模式），但与人类主体分离的程式是否可能真正具有自主性，自古至今，多数人是抱怀疑态度的。思维模式在特定的实践方式和文化背景下形成，形成后相对稳定，其变化需要相当长的时间和相应的条件。但人类的思维模式与人类思维的某种程式化产物有所不同，因为人类能够学习，在丰富的社会生活中，实践方式和文化背景又是必然变化的，人类将调整和改变自己的思维模式。

问题在于，程式化的计算机发展到高级阶段，是否也有学习的功能呢？人工智能的创始人之一西蒙强调，应当肯定这种前景。人的各种思维模式，即便是动态、灵活或随机变化的思维模式，最终都能由智能机器人来模拟，甚至感情等意向心理活动也可以模拟。人的有时间性行为的表面复杂性在很大程度上是他所处环境复杂性的反映，智能机器人一旦掌握了学习和适应能力之后，就会进入能根据需要产生异常复杂行为的黄金时代。

可以把人工智能看作方法问题上程式化努力的顶峰。这种努力一直是方法论研究中的主流，尽管多数人对它的限度都持有清醒的保留。回顾历史，我们可以看到几个像里程碑那样屹立着的成就。

首先是亚里士多德的科学方法论，形式逻辑的程式化成果与之相伴随。亚里士多德对科学程序，科学理解和科学结构提供了一套完整的论述。关于科学程序，他认为是从观察上升到一般原理，然后再返回到观察。科学研究应该从被解释的现象中归纳出解释性原理，然后再从这些原理演绎出关于事件、性质和现象的陈述。关于科学解释，他认为是从现象的知识过渡到原因的知识，其完成以现象陈述能从解释性原理中演绎出来为标志。为了避免解释中的无穷倒退或恶性循环，前提必须真实，比结论更为人所知，并且无须演绎地证明。关于科学结构，他把科学看作通过演绎组织起来的一组陈述，逻辑原理处于一切证明的最高层次。因此知识体系是一个宝塔型有序结构，从作为公理的第一原理和方法（逻辑原理）开始，然后是普遍程度愈来愈小的定理。作为亚里士多德科学方法论关键的显然是演绎逻辑，他的主要逻辑著作《工具论》对三段论法和一些重要的逻辑规律作了比较透彻的研究，为建立一种程式化的思维和推理准则——形式逻辑——奠定了基础。

1600年前后，弗·培根在科学方法论领域一反亚里士多德的正统地位，把程式化的方向转向科学发现的程序，导致了归纳逻辑的深入研究。培根主张逐渐上升的科学程序。他说：“寻求和发展公理的道路只有两条，也只能有两条，一条是从感觉和特殊事物飞到最普遍的公理，把这些原理看成固定和不变的真理。这条道路是现在流行的。另一条道路是从感觉和特殊事物把公理引申出来，然后不断地逐渐上升，最后才能达到最普遍的公理。这是真正的道路，但是还没有试过。”㉖两条道路的差别在于，前者是从感觉和特殊事物“飞到”普遍原理，后者则是“逐渐上升”；前者对于归纳的机制不甚了了，后者试图提出一种真正的科学归纳法。所以培根说：“我们只有根据一种正当的上升阶梯和连续不断的步骤，从特殊的事例上升到较低的公理，然后上升到一个比一个高的中间公理，最后上升到最普遍的公理，我们才可能对科学抱着好的希望。”培根本人向后人推荐的归纳程式不同于枚举归纳法与例证表，它试图通过查阅存在表、缺乏表和程度表，利用排除归纳程序，逐步排除外在的、偶然的联系，提取事物之间内在的、本质的联系。由培根开创的归纳逻辑研究，在19世纪由英国逻辑学家约翰·穆勒完成，穆勒提出了称之为“穆勒五法”的归纳格，认为科学理论是依赖这些归纳格（特定程式）才得以发现和证明的。

20世纪正统的科学方法论思想是一种现代归纳主义观点，认为只有经验才能给我们提供关于世界的可靠知识，只有用数学与逻辑去寻求的知识才可能精确。他们广泛运用符号逻辑作为推理和表达的工具，其中包括数理逻辑、归纳逻辑、概率逻辑。建立一种现代程式方法的努力成为科学哲学不可分割的部分。卡尔纳普说：“除个别的专门科学问题之外，可以看作真正的科学问题的，只有科学逻辑的分析问题，即对它们的句子、概念、理论等等进行逻辑分析的问题。我们把这个问题的总体称之为科学逻辑。”㉗例如，为了找到解决归纳知识的不确实性和休谟归纳问题的办法，卡尔纳普提出了关于归纳确证的概率观点，其手段是将归纳法与随机过程的数学理论联系起来，从统计数学理论中寻找逻辑工具。卡尔纳普致力于量化的归纳逻辑研究，在其代表作《归纳逻辑与合理决策》（1970）中，首先引进了可靠性分析的定量概念。如信念（即确信）函数、初始信念函数、条件初始信念函数和可靠性函数，并把这些概念转变为纯粹逻辑的相应概念，从决策理论过渡到归纳逻辑，建立归纳确证函数和归纳测度函数。卡尔纳普认为，归纳逻辑可以公理化，一个人只有当他形成一切信念时都运用一个自相融贯的可靠性程序，才是合理的。而有关可靠性分析的概念计算的普通公理，如相关性、对称性、不变性等合理性要求，都可以转化为相应的归纳逻辑公理。根据这种可靠性分析的决策理论，卡尔纳普认为休谟的归纳问题在于“归纳接受”的习惯观念是错误的，归纳逻辑的基本任务不是一个新命题的接受或拒绝，而是把归纳推理与假设方法结合起来。假设H从经验证据E出发存在一个概率分配，人们可以求得某一瞬时确证函数C（H/E）的值，即假设H对证据E的确证度C。

逻辑实证主义的程式化努力是为解决科学知识的结构问题服务的，他们将发现的前后关系与证明的前后关系作严格区分，限定科学哲学只涉及证明的前后关系，即解决可证实性原则问题。正如赖欣巴哈所强调的，归纳逻辑虽不能直接作为发现的方法，却对科学发现有辩护作用。所以归纳逻辑是一种证明方法，归纳推理应当被理解为一种概率演算。这样，方法论问题就被程式化为一种概率逻辑。

看来，这种正统的现代归纳主义的程式化努力现在遇到的困难超过了当初的想象，首先是实际可行性问题，也就是理论上有关确证度的计算方法如何运用于实际理论求解的问题；其次是归纳逻辑的前提——可证实性原则——是否成立，发现与证明是否截然可分等等理论问题。上述困难导致了这种努力的衰落。

但是，由现代逻辑学发展带来的物化成果，即由程式化努力和电子学进展结合的产物——电子计算机，却在另一种意义上提供了思维程式化的可能。关于这一点，我们已经在稍前作了扼要的论述。人类在思维领域程式化的努力，其最初成果表现为古典逻辑，后来表现为所谓科学逻辑（包括“穆勒五法”和现代归纳逻辑），这些都是与方法论直接联系着的。与此同时，符号逻辑不仅逐渐成为一门真正的数学分支，而且成为机器思维的前提和形式。以数理逻辑为代表的现代逻辑不但运用于理论研究和科学方法论研究，而且运用于智能机器人——它不是我们人类的大脑，却能帮助我们思维。因而，人工智能可以看作方法论领域中程式化努力的崭新阶段。总之，程式化意味着某种方法的凝结，可以直接为人类所继承和利用，所以它是方法论研究的一个基本目标。

三、“怎么都行”

然而，有关方法的程式化努力，不应当限制人类认识的无限可能性。换句话说，为了创造性地提出和完成新的认识任务，要求人们能够自觉地摆脱某种固定方法程式的束缚，这是方法论研究的另一个基本目标。

一位法国哲学家说过，真正聪明的人，是能在头脑中同时容纳两种不同观点的人。对于方法，也必须破除那种封建式的从一而终的迂腐观念。善于解决问题的人，总是能在不同的方法间为自己保留必要的选择余地，时刻重建自己的思路。许多今天还被认为是错误的观念、行不通的方法，明天就可能变成正确的思路、有效的工具。在此一场合不适用的方法，换到彼一场合也许恰好派上用场。因此，绝不要轻易对自己说：什么是绝对正确的，什么是完全错误的，绝不要成为某种方法程式的俘虏，作茧自缚。方法不过是达到目的的手段，它是为一定的认识任务服务的。在我们的思想中，应当允许互补的观点、方法、程式同时并存，重要的是善于比较和作具体的取舍。

20世纪的科学巨人爱因斯坦把这种不受制于固定思想和方法程式的态度戏称为“机会主义”，他自己一生的思想和工作恰恰具有这种特点：敢于正视矛盾的、互斥的两个极端，善于在它们之间保持必要的张力，由此而获益匪浅。关于这个特点，爱因斯坦有一段精彩的论述：“寻求一个明确体系的认识论者，一旦他要力求贯彻这样的体系，他就会倾向于按照他的体系的意义来解释科学的思想内容，同时排斥那些不适合于他的体系的东西。然而，科学家对认识论体系的追求却没有可能走得那么远。他感激地接受认识论的概念分析，但是，经验事实给他规定的外部条件，不允许他在构造他的概念世界时过分拘泥于一种认识论体系。因而，从一个有体系的认识论者看来，他必定像一个肆无忌惮的机会主义者：就他力求描述一个独立于知觉作用以外的世界而论，他像一个实在论者；就他把概念和理论看成是人的精神的自由发明（不能从经验所给的东西中逻辑地推导出来）而论，他像一个唯心论者；就他认为他的概念和理论只有在它们对感觉经验之间的关系提供逻辑表示的限度内才能站得住脚而论，他像一个实证论者；就他认为逻辑简单性的观点是他的研究工作所不可缺少的一个有效工具而论，他甚至还可以像一个柏拉图主义者或毕达哥拉斯主义者。”㉘

研究表明，和常人不同，具有创造个性的人，例如爱因斯坦，在思想和行动中往往表现出各种相互对立的特征。正如美国科学史家霍耳顿所说：物理学（乃至一般科学）在表面上看来像铁板一块，但是在平静的水面下，却是两股对立的潮流的激荡。平庸的科学家只置身于其中的一股潮流中，解决日常任务；卓越的科学家就不是这样，他像一个弄潮儿，同两股潮流互相撞击激起的波涛相搏击，从而作出惊人的壮举。㉙

科学发现并无一定之规，常常要另辟蹊径。众所周知，数学史上，一代又一代的数学家曾经花费毕生的精力，试图证明欧几里得平行公理，结果都失败了。俄国数学家罗巴切夫斯基和匈牙利数学家波耶没有在这条路上继续走下去。他们设想平行公理根本就是不能证明的，改变欧氏平行公理，构造出新的自洽的几何体系，从而取得了远非证明一个命题所能比拟的成就。卓越的德国数学家希尔伯特也是因为突破已有的方法程式，解决了果尔丹问题。所谓果尔丹问题，是有关代数不变量的问题，它试图弄清楚对于各种多元齐次多项式来说，是否存在一组个数有限的不变量（叫做“基”），能把其他所有不变量表示成它们之间的简单关系。被人们誉为“不变量之王”的数学家果尔丹曾经证明，对于最简单的齐次多项式——二次型——这样一组基确实存在，他的证明方式就是用计算机把这组基构造出来。构造性证明程式在数学证明中是相当普遍的。但是，二次型的结果若要用构造性证明程式推广到较复杂的代数形式上去，问题就变得出奇的困难了，以至于数学家们苦苦思索了20年也未奏效。希尔伯特从这种窘境中脱颖而出，敏锐地看到一个一般性方法问题：难道非要遵循构造性证明程式把组基找出来，才算证明它们的存在吗？他换了另一种方式，先假定这组基不存在，然后推演下去得到矛盾，结果从反面证明了它们的存在性。这种方式用不着构造什么东西，只依靠逻辑的必然性。希尔伯特此举，不但证明了果尔丹问题，而且开创了现代数学中十分重要的纯粹存在性证明程式，对数学发展产生了巨大影响。

科学发明也常常是由于自觉采用与传统方法悖逆的方法来获得成功的。在基本粒子研究中，由英国物理学家C.威尔逊发明并加以改进的云雾室，曾是一种重要的探测仪器。云雾室的原理是利用辐射线通过蒸汽时产生水滴显示踪迹，从而达到探测目的的。1952年，美国科学家D.格拉塞研究并借鉴云雾室原理，但进行反转悖逆，发明了气泡室。他的原理正好与云雾室相反，是利用辐射线通过水，产生气泡显示踪迹。气泡室的使用，推进了基本粒子的新发现。从方法论的角度来看，格拉塞借鉴威尔逊方法时，所创造的新原理的精髓，在于把威尔逊的原理（思路）反转悖逆。同样，美国通用电气公司发明家库利奇，在发明钨丝灯泡时，关键也是成功地运用了悖逆方法。在他之前，一般认为钨是脆弱金属，不可能拉制成丝。库利奇偏偏悖逆定见，致力于拉制钨丝的研究，不到一年，就将别人认为不可思议的脆弱金属拉制成丝，随即发明了钨丝灯泡，一度垄断世界钨丝灯泡业。如果他拘泥于已有理论而放弃研究，怎么可能有这个发明呢？

科学的发现和发明有如某种竞赛，为着竞赛的顺利进行，制定某些规则是必要的。但是，“犯规”的事情也是屡见不鲜的。美国科学哲学界的怪才P.费耶阿本德认为，不阻碍科学进步的唯一原理是：怎么都行。他说，我们要探究的世界主要是一个未知的实体，因此，我们必须使我们的选择保持开放。费耶阿本德提倡一种多元的方法论，反对把任何确定的方法、规则作为固定不变的和有绝对约束力的原理，用以指导科学事业。因为没有一种方法、一条规则能避免有朝一日在某个场合遭到破坏的厄运。固守某种方法程式，不但不能自然而然地得到满意的科学结论，而且迟早会阻碍人们有效地作出科学新发现。从这个意义上讲，反对方法——反对固守某种方法程式，正是科学方法论的一条重要原则。事实上，古代原子论的提出、近代哥白尼革命的发生、现代原子论的兴起以及量子观念的诞生，等等，都有这样一个前提：或者是那些思想家决定不再受某些“显而易见”的方法论规则的约束，或者是他们不知不觉地打破了这些规则。

费耶阿本德建议用反归纳来代替归纳。批判习以为常的概念和习惯的反映，第一步就要跳出这个圈子，或者发明一种新的概念系统。构筑这种系统，常常依赖于从科学外部，从宗教、神话以及从外行里汲取的想法。科学需要这种“非理性”支持方法。没有“混乱”，就没有知识。不经常“排除”理智，就没有进步。即使在科学内部，理智也不可能和不应被允许包罗一切；相反，经常应当有意识地压制和消除已有的理智，以便出现其他的动因。没有任何一条规则适用于所有的条件，没有任何一种动因可以诉诸一切场合。费耶阿本德认为，意见的多样性是客观知识所必要的，鼓励多样性的方法也是与人道主义相容的唯一方法。为了发现我们确信的这个实在世界（它也许恰好是另一个梦境世界）的特点，我们需要一个梦境世界。科学家不应仅仅把自己的理论同“经验”、“数据”或“事实”作比较，还要把它同其他的理论作比较。所需要的用来进行竞争的其他理论，可能取自古代神话和现代偏见，也可能取自专家们的冥想和狂人们的梦呓——总之，取自人们能找到它们的任何地方。

费耶阿本德强调，科学是一种自由的实践，理论上的无政府主义比主张按规律和秩序办事更为人道，更容易鼓励进步。一律性损害了科学的批判力，也危及着个人的自由发展。他说，认为科学能够并且应该按照固定的普遍规则进行，这种想法是不现实的、有害的、对科学不利的。首先是不现实的，因为它对人的才能及其发展条件持一种过分简单的观点；其次是有害的，因为坚持规则的努力只能提高我们的专业资格，却必定以牺牲人性为代价；最后是对科学不利的，因为它忽视了影响科学变革的复杂的外部和内部条件，使科学更不适应、更为教条。在费耶阿本德看来，所有的方法论都有它们的局限性，因此，留下的唯一规则是：怎么都行！他写道：“显然，固定方法的观念或者固定理性理论的观念建立在一种非常朴素的人及社会环境的观念之上。那些注视历史提供的丰富材料的人，那些不愿为了满足低下的本能，为了满足想从清晰性、精确性、客观性和真理得到理智安宁的欲望，而把史料弄得枯燥乏味的人，将会明白，只有一条原理可以在一切境况和人类发展的一切阶段上加以维护。这条原理就是：怎么都行。”㉚

费耶阿本德曾把他的上述原理称为“反规则”，这向我们透露了他在科学方法论问题上的基本思路。在他那些惊世骇俗的行文和乍看十分偏颇的结论后面，可以发掘出一些积极的、有价值的因素。

费耶阿本德否认存在单一的理论和唯一规范的方法论。他的对手是理论一元论和方法论上的一元主义。他认为要求新假设与公认理论相一致是不合理的，因为这样保留的是较老的理论，而不是较好的理论。理论多元论鼓励理论增殖，这对科学是有利的，齐一性则损害科学的批判力量。对于方法论，他也反对一切普遍性标准，以及作为普遍性标准的规则。应当注意，不要把他的观点引申为他反对各个作为方法的规则本身，他的意思是，一切方法和规则都有一定的适用范围，都不是普遍性标准。他说：“为了表明这一点，最好的办法是表明她或他所认为的某些基本规则的局限性甚至非理性。”㉛

费耶阿本德没有也不打算提出一种取代以往方法论的新方法论，他的理论和方法论的多元论观点，只是为了证明单一的理论和唯一规范的方法并不存在。费耶阿本德明确写道：“人们可能得出这样的印象：我推荐一种新的方法论，它用反归纳法取代归纳法，用多元论、形而上学观点、奇谈怪论取代习惯的理论——观察对偶。这个印象当然是一种误解。我的目的不是用另一套一般规则来代替一套这种规则。我的目的倒是让读者相信，一切方法论，甚至最明显不过的方法论都有其局限性。”㉜如果暂时撇开他的论证，这显然是一个合理而宝贵的方法论思想，是科学哲学和方法论发展的基本条件。

费耶阿本德的非正统观点，还提醒人们以更大的比例去关心科学发现的各个非理性方法论因素。他注意到：“科学史上，证明标准常常禁止心理的、社会的、经济的、政治的和其他外部条件所引起的运动，而科学所以流传下来，却仅仅因为允许这些运动常在。”㉝科学是理性的事业，但是，所谓非理性的因素，如成见、激情、奇想、谬误、冥顽，常常反对当时所谓的理性观点，部分因为它们的为所欲为，使科学之树得以常青、不断壮大。在这个意义上，费耶阿本德下面这句话是非常深刻的：“理性观点所以今天存在，只是因为理性过去曾被一度废弃。”㉞

实在是找不到更好的材料能像“反对方法”这样强调方法论的互补性思想了。广义地说，程式化的努力一直是方法论研究中的主流，但这种努力往往情不自禁地把某一阶段性的结果绝对化。需要一个有力的声音在维护程式化和突破程式之间保持必要的张力。人们可以责备费耶阿本德只是一个批判者，因为他没有太多的正面建树。这也许是正确的。不过，如果他的观点有助于我们形成一种互补的观念，领会到互相对立、互相排斥的理论和方法在一定条件下具有同一性，并且能根据研究的进展和我们的需要恰当地调整它们之间的关系，那么，我们就能自觉地把科学不断推向新的境地，方法对于我们来说，也将成为活生生的、可以成长的工具或手段。

科学方法论和科学活动本身一样，是历史的，永远不会停留在某一水平上。恰当的态度是：善于学习已有的科学方法和方法论思想，但绝不要把任何一种方法和方法论思想绝对化。任何方法和方法论思想都有其一定的作用，又有一定的适用范围和局限性，它们之间可以取长补短，具有互补效应。如果你有足够博大的胸怀，接纳一切有意义的方法论思想，又有同样的睿智把它们放在适当的位置，让它们配合着发挥作用，你就有资格欣慰地说，你真正是科学活动的主体。

注释

①参见［美］洛西：《科学哲学历史导论》，181～182页，武汉，华中工学院出版社，1983。

②［英］波普尔：《开放社会及其敌人》，英文版，87页，1962。

③［英］波普尔：《客观知识》，英文版，57～58页，1972。

④［英］波普尔：《实在论与科学目的》，英文版，58页，1982。

⑤参见列宁：《唯物主义和经验批判主义》，126页，北京，人民出版社，1960。

⑥转引自［美］洛西：《科学哲学历史导论》，193页。

⑦［美］库恩：《科学革命的结构》，4页。

⑧［美］库恩：《科学革命的结构》，128页。

⑨［美］库恩：《必要的张力》，286页。

⑩同上书，269页。

⑪同上书，270页。

⑫同上书，286页。

⑬参见周发勤、陈益升：《科学发现及其被确认——诺贝尔科学奖记录浅析》，载《全国科学学论文集》，91～94页，1981。

⑭参见［美］洛西：《科学哲学历史导论》，55页。

⑮转引自［美］斯托勒：《科学的社会学分析》，载《科学与哲学》，151页，1983（4）。

⑯［美］库恩：《必要的张力》，292页。

⑰N.爱利亚斯、H.马丁斯和R.惠特莱：《科学体制和分层》，载《科学社会学杂志》，313页，1982（6）。

⑱参见［美］普赖斯：《小科学、大科学》，41页。

⑲［美］库恩：《必要的张力》，291页。

⑳同上书，292页。

㉑自然辩证法通讯杂志社：《科学与哲学》，179页，1983（4）。

㉒《邓小平文选》，2版，第2卷，96页，北京，人民出版社，1994。

㉓参见S.科尔、L.鲁宾、J.科尔：《同行评议和科学基金》，载《科学美国人》（237），1977（4）。

㉔转引自北京大学哲学系外国哲学史教研室编译：《十六—十八世纪西欧各国哲学》，22页，北京，商务印书馆，1975。

㉕参见［美］休伯特·德雷福斯：《计算机不能做什么》，299～300页，北京，三联书店，1986。

㉖北京大学哲学系外国哲学史教研室编译：《十六—十八世纪西欧各国哲学》，10页。

㉗《西方现代资产阶级哲学论著选辑》，287页，北京，商务印书馆，1964。

㉘《爱因斯坦文集》，第1卷，480页。

㉙参见周昌忠编译：《创造心理学》，174页，北京，中国青年出版社，1983。

㉚［美］P.费耶阿本德：《反对方法》，英文版，27～28页。

㉛㉜［美］P.费耶阿本德：《反对方法》，英文版，27～28页。

㉝同上书，166页。

㉞同上书，155页。

第六章
对中国科学与哲学的反思

第一节　从现代文化的眼光看中国传统思想

中国古代在文化背景、话语体系及社会形态上，有其不同于西方的鲜明特点。中国古代文化的独特传承，也为我们提供了许多意义至今不衰的科学与哲学思想。虽然近代以来，与经过科技革命的西方相比，中国科技明显变得停滞和落后了，但是，当中国通过学习和移植西方科技而在努力实现科技现代化之时，却发现一股回归东方特别是中国传统思想的新风正在当代世界劲吹。它促使我们积极而慎重地探讨中国传统思想的内涵，以及它在当代的意义。这也是科学哲学研究的一个新的生长点。①

一、李约瑟的独特诠释

许多学者对中国传统思想在现代条件下的内涵和意义作出了别开生面的诠释，其重要代表是李约瑟（Joseph Needham,1900—1995）、汤川秀树和卡普拉等。玻尔在自己的学术生涯中，也曾经对中国古代的道家思想产生浓厚的兴趣，他甚至在为自己设计的族徽上采用了太极图。当然，其中对中国古代科技思想有较深理解的是李约瑟。

李约瑟通过中国科学技术史的研究，对古代中国人的世界观有了深刻的、独特的理解。他认为道家对自然的沉思所产生的顺从自然的思想，是当代科学世界观的一个重要因素。在他看来，道家的“道”，不是男性的、帝王的、好斗的，而是女性的、平民的、和谐的。这恰好与西方反科学主义的精神暗暗吻合。在20世纪70年代的一篇演讲②中，李约瑟说道，现代自然科学的进步给人类带来的各种精神的和道德的问题，可以从中国文化所包含的伟大的精神和道德中取得解答，中国古代哲人的天才思想可用于把西方世界从它陷入的机械唯物论和唯科学主义的深渊中挽救出来。

李约瑟在《中国科学技术史》一书中，对道家与道教在中国古代科技发展上的作用，有极高的评价。他认为：“道家极端独特又有趣地糅合了哲学与宗教，以及原始的科学与魔术。”而道教是“世界上唯一不强烈反对科学的神秘主义”③。他在全书中不但对道家与道教有专章进行全面的论述，而且用了相当大的篇幅，即第五卷的第二、三、四、五这四个分卷来讨论道教的炼丹术（包括内丹术）。资料之翔实，征引之广博，堪称一绝。李约瑟实际上把道家提到中国思想价值之首，说：“道家是宗教的，文学的，不错；但道家他同样是魔术的，科学的，民主的，并且在政治上是具有革命性的。”④

在论及道家与科技的关系时，李约瑟的结论是：“道家的思想虽然有政治的集产主义，宗教的神秘主义，以及个人追求形而下不朽的功夫，却蕴涵着丰富的科学思想，因此道家在中国科学史上非常重要。此外，道家又能将他们的理论付诸实行，所以东亚的化学、矿物学、植物学、动物学和药物学，都渊源于道家。”⑤

那么，为什么中国的科技到近代出现了停滞呢？李约瑟的答案似乎是中国封建官僚制度和儒家的正统地位对道家的遏制。他认为：“重理性的逻辑与重实验的经验主义之间，有着极大的分歧，这种分歧在中国远比在西方长久而深入。重理性的儒家和名家对自然不感兴趣，而道家对自然深感兴趣，却不信赖理性的逻辑。”⑥在他看来，儒家和道家作为中国人思想的两大主流，是互相排斥的，这导致了不同于欧洲的发展。欧洲虽然也有理性派和经验派，却没有儒家拒绝研究自然的现象，也没有道家不信赖理性和逻辑的倾向。李约瑟把道家科学潜能的后来衰竭，归咎于道家片面的经验主义。他说：“道家对实验的方法，既未加以明确的说明，对自然的观察，也未建立一套严密的系统。由于道家感于自然变化之不可捉摸，便处处依赖经验主义，加上缺乏像亚里士多德对事物加以严格分类的勇气，所以当同时代的墨家和名家皆争相建立一套科学逻辑之时，道家却不朝这方面努力。他们并未认识到有建立一套技术名辞的必要。”⑦

李约瑟关于早期的科学与魔术、哲学与宗教不分家的分析，是符合历史事实的。魔术家与早期的科学家坚信借手工操作可以主宰自然。自古以来，科学和魔术始终混淆不清，直到公元16世纪，一般人还称科学为“自然的魔术”。17世纪以后，科学精神上扬：实验的环境、怀疑的态度、正视实验结果的勇气普遍建立起来，科学与魔术逐渐分家。

李约瑟认为与道教相联系的是一种宗教神秘主义，它和理性主义的神学恰相对立。理性的神学是反魔术的，故常常是反科学的，而神秘的神学是赞成魔术的，所以是赞成科学的。两者分裂的缘由在于前者认为宇宙的探讨只有靠推理的方式，遵从圣人之言；他们依循显然不足的理论，去独创一己的理性主义。而后者即神秘的自然主义，特别强调的是天地之间有很多东西是超越地球上人类理性的；它舍推理而取经验，认为一旦虚心地探讨万物彼此间的关系和各事物奇妙的性质，就能达到对自然的领悟。

李约瑟对中国古代思想的研究热情是十分使人感动的，揭示道教在中国古代科技发展中的作用，而不是简单斥其为迷信，这更是一种值得称道的历史主义态度。但是，片面强调道家与儒家的对立，并且简单地肯定道教与科学的直接联系，这也是一相情愿的、勉强的。

首先，儒家作为中国古代文化的主流，并不是与道家完全对立的，相反，儒道互补倒是一个基本事实。其次，儒家对于中国古代科技也有许多重要的贡献。在《大学》一书中，格物为一切之首要；在治国平天下之九经中，又列来百工为一经。并明其效用曰：“来百工则财用足。”《周礼·考工论》说：“百工之事，皆圣人之作也。烁金以为刃，凝土以为器，作车以行陆，作舟以行水，此皆圣人之所作也。”可见儒家与科技是息息相关的。

再则，将道教的神秘宗教仪式或老子哲学观念，视为传统中国科学方法形成的直接原因，也是难圆其说的。在中国历史上，并非只有道教研究传统科学。美国学者席文俏皮地批判了这种观点，写道：“我们不能因为道士吃米，就说米是道教的。”⑧实际上，道教虽然是唯一不反对科学的宗教神秘主义，但不反对并不等于真正关心。道教之所以与科学发生关系，是因为其独特教义的缘故。例如，就追求长生而言，这既是道教，也是科学的目标之一。但科学不追求不死成仙——从长生到不死是无法跨越的一步。再如，虽然中国古代天文学一直没有同占星术划清界限，地理学与风水在思想信仰上也难以分开，但道教主要是重视占星和风水，天文学和地理学的主流却不包含在道教之中。

一般言之，道教产生于中国古代科学体系已然形成之后，与之发生联系的，即使在魏晋隋唐道教鼎盛时代，也非农、医、天、算等全部科技领域。所以不能简单地说道教促进了古代科技的发达，其实，宗教和科学各有其关心的领域，它们之间当然有联系，但完全没有攀附的必要。应当客观地评价道教对于中国古代科技发展的文化价值，而无须论证道教是如何如何的科学。特别是当西方后现代主义掀起一阵用东方传统思想去批判现代主义负面效应的热潮时，我们更不能简单地排斥或否定现代科技意识、科学精神和科学方法，而在前现代主义的挽歌中自我陶醉；相反，倒是应当在建立现代科学文化的认真努力中，前瞻性地关注其可能的负面效应，并在我们古代的独特传承中受到启发，慧眼独具，准备在跨出有力的一步后，再跨出必要的第二步。

二、中国古代的自然观

应当注意，古代的一些重要范畴，例如天、道、自然，这些概念的提出和演化，无不反映当时科学的进步。在太初宗教神学占绝对统治地位的时代，天主要指至上神，上帝发命令，必须借助天象，即所谓“天事必象”。科学的发展，使人们发现天象不过是天（包括日月星辰）自身的运动，从而凸显了天作为天空、作为自然物的一面。庄子说：“是故天地者，形之大者也。”（《庄子·则阳》）明显是把天看作物，天是自然而然的。后来郭象说：“天者，万物之总名也。”（《庄子注·齐物论》）万物只与自身相关，不受他物干涉，也无意干涉他物，故称自然。这样，天和自然就成了同义语，天地万物就获得了自然而然的意义。再后来，人们把未经人加工过的物称为自然物，它们的总和则叫自然界。

因此可以说，天道概念的基本内容，是对天体运行及其规律的描述，进而扩大到一般自然界及物质的联系和运动。在我们看来，概括的结论应当是：中国古代在科学思想上的卓越贡献，首先在于它集中考察了天道，并得出了“天道自然”的一般结论。在此基础上，古代哲人强调自然的统一性和客观性，宣扬循环异变的演化观，谨持顺应自然、静心观察的科学态度。

1．天道自然。

对古代哲人而言，道乃宇宙运行之道，即大自然的秩序。这种作为大自然秩序的道，自本自根，化生万物。如老子说：

有物混成，先天地生。寂兮寥兮，独立不改，周行而不殆，可以为天下母。吾不知其名，字之曰道，强为之名曰大。（《老子·第二十五章》）

大道汜兮，其可左右。万物恃之而生而不辞，功成不名有。衣养万物而不为主，……可名于小，万物归焉而不为主，可名为大。以其终不自为大，故能成其大。（《老子·第三十四章》）

这种本原性的、绝对的、永恒的道，弥漫于四面八方，万物都要以它为主，它也从不推辞。而当它大功告成之时，自己却一无所有。它覆盖和营养着万物，又无所欲求于万物，从不君临其上。所以道既为至尊，又不妄自尊大，终以这种方式实现它的伟大。

在《庄子·知北游》中，记载了一次老子和孔子的会见。在这次假想的会见中，一切都被纳于万物之“道”的运转之中。生物与无机物一样，都是顺应自然之道的。最渊博的“知识”也不一定知道它，“推理”也不会使人们对它有所了解。圣人们懂得，对于道，无论你怎样添加，它也不会增多，无论你怎样减损，它也不会缩小。它像海一样深不可测，永远在循环中周而复始。

兼取各家学说的《管子》，是先秦自然观的汇合。其中，《四时》论述了天道表现为阴阳和四时变化的见解，论述了天道的自然性。《形势》论述天地人的关系。《水地》论述地和水的规律。《内生》论述道和气的本质。《心术》论述思维和道的关系。《白心》论述无为说。管子明确主张天和天道的自然本质，强调人的心理和行为必合于道，通过认识自然，效法自然，顺应自然。“得天之道，其事若自然；失天之道，虽立不安。其道既得，莫知其为之；其功既成，莫知其释之。”（《管子·形势》）

进而言之，管子天道自然思想还包含万物源于水的学说，有点类似于希腊哲学家泰勒斯的观点：

地者，万物之本原，诸生之根菀也，美恶、贤不肖、愚俊之所生也。水者，地之血气，如筋脉之通流者也。故曰：水，具材也。

人，水也。男女精气合，而水流形。

是以圣人之化世也，其解在水。故水一则人心正，水清则民心易。一则欲不污，民心易则行无邪。是以圣人之治于世也。不人告也，不户说也，其枢在水。（《管子·水地》）

这就是说，大地是万物之本原，水是大地的血气，因而是制备万物的原材料。人体也是水组成的。居民的性格也是由居住环境——水的清浊决定的。故此，圣人改变世界就需从解决水的问题着手。圣人治世关键在像水一样行动，也就是循自然秩序而作处置。

2．执一齐物。

古代哲人信奉万物一体论。此中之一体，并非指形式的单一性，而是指统摄万物的天道——宇宙万物无不以天道、天理为最高本体，无不禀受天道、天理而息息相通，有如朱熹所说的：“人人有一太极，物物有一太极。”

古代哲人特别强调自然界的统一性，认为圣人信奉宇宙一体性的观念，并以此作为检验天下万物的工具。“是以圣人抱一为天下式。”（《老子·第二十二章》）这种观念也是自然科学的基本前提——对自然界统一性的确认，对自然规律“道”的普遍性的肯定。“夫道，于大不终，于小不遗，故万物备。广广乎其无不容也，渊乎其不可测也。”（《庄子·天道》）道的统一性贯穿着万物，甚至在那些似乎毫无价值的蚂蚁、杂草、瓦片、屎尿之中：

东郭子问于庄子曰：“所谓道，恶乎在？”庄子曰：“无所不在。”东郭子曰：“期而后可。”庄子曰：“在蝼蚁。”曰：“何其下邪？”曰：“要稊稗。”曰：“何其愈下邪？”曰：“在瓦甓。”曰：“何其愈甚邪？”曰：“在屎溺。”东郭子不应。（《庄子·知北游》）

这种执一齐物的观念必然导致毫无私心、毫无偏见地遍覆万物，“兼怀万物，其孰承翼，是谓无方。万物一齐，孰短孰长？”（《庄子·秋水》）既然自然现象不能分为高贵与卑贱，对待它们就不能运用伦理标准。科学必须是中性的，在其理论发展中排除伦理的评价：

天地不仁，以万物为刍狗；圣人不仁，以百姓为刍狗。天地之间，其犹槖籥乎？虚而不屈，动而愈出。多言数穷，不如守中。（《老子·第五章》）

在自然科学精神中，具有特殊意义并体现为普遍性规范的价值是，对自然加以考察时应把偏见和人类的弱点尽量排除在外，避免任何先入之见以及流行的人事标准。古代哲人已经认识到人类标准在人类之外是完全不适用的，并强调不能把人作为万事万物的尺度：

民湿寝则腰疾偏死，鳅然乎哉？木处则惴慄恂惧，猿猴然乎哉？三者孰知正处？民食刍豢、麋鹿食荐、蝍蛆甘带、鸱鸦耆鼠，四者孰知正味？猿，猵狙以为雌，麋与鹿交，鳅与鱼游。毛嫱、丽姬，人之所美也，鱼见之深入，鸟见之高飞，麋鹿见之决骤。四者孰知天下之正色哉？自我观之，仁义之端，是非之途，樊然殽乱，吾恶能知其辩？（《庄子·齐物论》）

当然，自然界的统一性及其对人类标准的独立性，根源于自然界是自生自发，自然而然的。“人法地，地法天，天法道，道法自然。”（《老子·第二十五章》）从中国文字的组合来解释，“自”乃自在的本身，“然”即当然如此。执一齐物的根源在于“自然”，在于道是本来如是。

从人事到天命，世界上的万物都有一种内在的统一性，这种主张，导致了一种真正有机论的因果关系原理。在《庄子·齐物论》中有一段话，很好地揭示了自然的非机械性。它从动物或人体内不受意识控制的自然活动过程中，推得在整个宇宙内，道并不需要是有意识的：

若有真宰，而特不得其朕。可行己信，而不见其行，有情而无形。百骸、九窍、六藏，赅而存焉。吾谁与为亲？汝皆说之乎？其有私焉。如是皆有为臣妾乎？其臣妾不足以相治乎？其递相为君臣乎？其有真君存焉？

即使看起来有一个真正的主宰，我们也没有发现他存在的任何迹象，没有看到他的形体。人体的各种器官，齐全地各居其位，你能偏爱哪一个部位呢？对它们一视同仁，抑或有所偏心？它们全都是仆从吗？若没有另一个统治者，这些仆从能否相安无事？也许它们轮流坐庄？在它们自身外是否还有一个真正的统治者？这一系列关于生物机体的问题，表明庄子已经在认真猜测生物器官之间的相互作用机制，而不要假设一个外在的操纵者。

于是，“察其所以”成为古代哲人的座右铭。一切现象有其原因：

水出于山而连于海，水非恶山而欲海也，高下使之然也；稼生于野而藏于仓，稼非有欲也，人皆以之也。……国之存也，国之亡也，身之贤也，身之不肖也，亦皆有以。圣人不察存亡贤不肖，而察其所以也。（《吕氏春秋·审己》）

这种对自然所取的观察、推理态度，确有非常清晰的科学探讨的特征。再看下面一段话：

有道之士，贵以近知远，以今知古。以益所见，知所不见。故审堂下阴，而知日月之行，阴阳之变；见瓶水之冰，而知天下之寒，鱼鳖之藏也；尝一脟肉，而知一镬之味，一之鼎调。（《吕氏春秋·察今》）

由近推远，由直接经验推间接经验，从光影推日月运行，一叶知秋，见微知著。这差不多就是基于自然统一性的科学方法论了。

3．循环异变。

就发展而言，古代哲人持一种整体稳定和协调的循环运动观，整体内部对立诸因素相生相克，各有损益，但不导致整体的破坏，相反，对立诸因素在更大的范围内又是相承相应，相济为用的。正是在这种变化屈伸中，整体才以实现自己的稳定和协调，归根负命。

古代哲人对于变化的解说是非常独特的。虽然众说纷纭，但在深层次上，是把“变”与“化”分开来的。“变”倾向于渐进，表示逐渐的变化、转变或变形。“化”则倾向于突变，表示突然和彻底的改变，如在快速的化学反应中那样。道家主张循环异变，或者用《管子·内业》中的话来说，就是“圣人……变而不化”。意即圣人按照经验行事，使自己逐渐适应于自然界，但不改变其根本观点。或者意味着，自然界循环性的变化给他们特别深刻的印象，而这种变化的实质却是周而复始，从根本上看是不变化。

循环异变观贯穿于中国古代哲人的思想中。下面这些常见的隽语已经成为普通人的基本意识：物极必反，时来运转；分久必合，合久必分；无往不陂，无平不复。由天道主宰的变化总过程是周而复始的循环，整体则因这种周期性的循环变化而实现其自身的稳定性，体现天道变化的圆满性。用这样的发展观去观察自然和社会，其大势将为天行有序、沧海桑田、五百年必有王者兴。不能得意忘形，因为乐极生悲；总可寄托希望，由于否极泰来。十年河东，十年河西，未来不外是往古的翻版，所以智者的眼睛总是盯着历史：物换星移，王朝盛衰，从过去可以知道现在，从过去和现在可以预卜将来。

老子对循环变化的普遍性极为关注，《老子·第五十八章》写道：

祸兮，福之所倚，福兮，祸之所伏。孰知其极？其无正。正复为奇，善复为妖，人之迷，其日固久。

两极之间的循环变化，使人困惑，为时是太久了。但是，“反者，道之动”（《老子·第四十章》）。循环是道特有的运动，没有必要为之伤脑筋，从更深、更远的角度看，道正是通过这种循环不已的变化，达到自身的统一性。《庄子·知北游》强调：

生也死之徒，死也生之始，孰知其纪？人之生，气之聚也，聚则为生，散则为死。若死生为徒，吾又何患！……是其所美者为神奇，其所恶者为臭腐，臭腐复化为神奇，神奇复化为臭腐。故曰：“通天下一气耳。”圣人故贵一。

在这里，庄子以知的口气说生与死是一类的，死是生的开始，谁知道其中的规律呢？人类的生存，不过是气的聚积，气聚了便是生，气散了便是死，死和生本是一类，有什么值得忧虑呢？故万物本是一体，神奇化为腐朽，腐朽又转化为神奇，所以整个宇宙只是一气的贯通罢了。圣人把一看得最重要。这个一就是道，就是自然。

这个思想也体现了对变化的重视和顺从。道既存在于事物的死亡之时，也存在于事物的完善之中。它是位于一切变动中心的平静。在无数的肯定和否定中间，圣人不站在某一方，而认为真理广布于各种意见之中。其实，所有的意见都是部分正确、部分错误的，一切意见只能以道为轴心来判断，整个自然界围绕着它来运转，这便是循环变化中的不变，或循环异变。

循环异变的思想运用于宇宙研究中，古代哲人倾向于避免搞一套具体的宇宙生成论，而是机智地揭示它们之间的关系。老子在论及宇宙的起源时写道：

道生一，一生二，二生三，三生万物。万物负阴而抱阳，冲气以为和。……故物或损之而益，或益之而损。（《老子·第四十二章》）

这其实就是损益相互消长的辩证法。相反相成的互补性思想，在整个中国古代思想体系中都占据着极重要的地位。《周易》强调“阴阳合德”而生万物。《中庸》中说：“中也者，天下之大本也；和也者，天下之达道也。致中和天地位焉，万物育焉。”中和，即对立面的互补、调和，很好地体现了变化中的不变，斗争中的稳定。

古代哲人对于变异普遍性的坚持，使他们得以达到类似进化论的见解。在《庄子·至乐》中，十分细致地描述了昆虫和物种变异的现象，肯定一个动植物的种是从另一个种演变来的：

青宁生程，程生马，马生人。人又反入于机。万物皆出于机，皆入于机。

一切物种都含有“机”（胎芽）来自“机”。物种在不断变异，最后又回至“机”。这里坚决否认物种的固定不变性，但又强调了变异的循环性。

循环变异的思想，其显著特点还在于对变化相对性的强烈关注。对某一事物是好的东西，对另一事物却是坏的。运用于不同物种的时间标尺更是极为不同的。《庄子·逍遥游》以极其优美的文字描述了鲲鹏与蜩、鸠的鲜明区别，接着议论道：

小知不及大知，小年不及大年。奚以知其然也？朝菌不知晦朔、蟪蛄不知春秋，此小年也，楚之南有冥灵者，以五百岁为春，五百岁为秋。上古有大椿者，以八千岁为春，八千岁为秋。而彭祖乃今以久特闻，众人匹之，不亦悲乎！

古代哲人一方面欣赏变化、转变、进化，另一方面着意于它们的相对性，并且把这观点扩展为相对主义。随着观察者的参照系的不同选择，关于变与不变的结论很可能是截然相反的。变异的相对主义是异变的逻辑通路。

4．静观止察。

古代哲人特别是道家对自然的态度，可以用静观止察四个字来概括。有关自然界执一齐物和循环异变的思想、道法自然的原则，使道家倡导以水为榜样、以守雌为宗旨，谨持虚静、恪守无为，退让为先，终解掌之。正因为此，道家成为古代中国最具科学观察精神的传统。

师宗道家的道教，一向把自己的庙宇叫做“观”（“觀”），觀者，从字形来看，是观察（见）鸟（鹳）的飞行，引申为从所得的征兆中作出预言。在古代，方术、占卜和科学是不可分的，古代道学从观察自然中不仅张扬和实践了自己的理想，而且作出了重要的科学发现，以至中国古代相当一大部分科学思想都牵涉到道学与自然的关系中，道家强调：

知其雄，守其雌，为天下谿。为天下谿，常德不离，复归于婴儿。（《老子·第二十八章》）

知道雄而固守雌的人，就可以成为容纳天下万物的谿谷，由此驻留永恒的德行，返回到童真的无染状态。

阴性的象征，直观地表达了科学的真谛：力量来自于谦逊地服从自然，从而控制自然。老子在对谷神的称赞中很好地表达了这个意思：

谷神不死，是谓玄牝。玄牝之门，是谓天地根。绵绵若存，用之不勤。（《老子·第六章》）

在这里，永远不死的谷神被称之为“神秘的女性”。在这神秘女性的门口，就是天地所从出的根源。它编织着永恒之线，用之可以完成一切事物。道家对谷神的赞颂，表明他们在自然观察中所主张的阴性的承受性，与在人类社会关系中占主导地位的阴性、柔顺性是一致的。有关圣人在自然界的作用，《管子》一书有进一步的阐述，例如：“神明立树，照乎知万物。”（第四十九篇《内业》）精神的最高阶段是清楚了解万物。“圣人因之，故能裳之。”（第五十五篇《九守》）圣人顺从事物，所以就能控制它们。

这些话很容易使人想起培根的名言：“我们不能命令自然，只有服从自然。”⑨也类似赫胥黎在一封常被引用的信中所写的：“在我看来，科学似乎是以最高和最强而有力的方式，把完全屈从于上帝意旨的基督教概念中所体现的伟大真理教给了人们。在事实面前，要像小孩子一样地坐下来，准备放弃一切先入之见，谦逊地顺从大自然引导你到不管是什么地方，什么深渊，否则你就会什么也学不到。”⑩

虽然实验科学并没有在中国发展起来，但道家思想中却蕴涵了实验科学的精髓。

老子对一切天事和人事的基本态度，即法自然的态度，都是顺应自然，所谓：“人法地，地法天，天法道，道法自然。”（《老子·第二十五章》）因此，道家主张要入世必先出世，欲有为必先无为。治理人类社会，必先超越人类社会，对自然宇宙，应静观默察，求得深刻的了解，而非自以为是，强加于物。道家认为在建立礼法知识之前，必先建立参天地化育的真知识。这种态度，乃是不以人为宇宙中心，使得在对自然的客观探求上，不以人的标准去权衡自然成为可能。

道家观察天地之奥妙，并不以人力去助长自然，也不故意去行德。他的行为符合大道而非出自预先的计谋，应合于仁而不自以为有恩，接近义理而不自负要受到重视。如《庄子》所说：

古之人，外化而内不化，今之人，内化而外不化。与物化者，一不化者也。安化安不化，安与之相靡，必与之莫多。……圣人处物不伤物。不伤物者，物亦不能伤也。唯无所伤者，为能与人相将迎。（《庄子·知北游》）

这段话是借孔子之口说的，意思是古时候的人外表适应环境变化但内心世界却持守凝寂；现在的人，内心世界不能持守凝寂而外表又不能适应环境变化。随应外物变化的人，必定内心纯一凝寂而不离散游移。对于变化与不变化都能安然听任，安寂自得地跟外在环境相顺应，必定会与外物一道变化而不有所偏移。圣人与外物相处却不损伤外物。不伤害外物的人，外物也不会伤害他，正因为无所伤害，因而能够与他人自然相送或相迎。

古代哲人顺应自然的讲求，一方面使他们能以客观的态度对待世界，深恐因过分干预自然而危害自然；但另一方面也造成了对创制机械、改造自然的抵触。《庄子·天地》篇中有一个故事，说的是子贡南游于楚国回来时，见一农人用手工取井水灌地，问他为什么不用机械，可事半功倍。结果，遭老农一顿抢白：

吾闻之吾师，有机械者必有机事，有机事者必有机心。机心存于胸中，则纯白不备；纯白不备，则神生不定；神生不定者，道之所不载也。吾非不知，羞而不为也。

老农以为，有了机械必定会出现机巧，而机巧之事必定导致机变之类的心思。胸中存有机变的心思，纯洁空明的心境就不完备，精神也就不会专一安定。这种人，大道将不能充实他的心田。老农并非不知道机械的办法，而是羞于那么做罢了。这个故事，极而言之地体现了道家反对干涉自然的宗旨，也形象地反映了道家对机械文明的反对。

三、中国传统哲学思想的启发

现代科技的发展，一方面是牛顿为代表的机械观的伟大成就，另一方面又是对这种300多年来一直占主导地位的机械论传统的超越。现代社会固然大大受益于科学技术，人类的生活和地球的面貌也因科技而彻底地改变了，但是，现今世界的各种困境和灾难，人们传统思维方式的局限性，也迫使我们更清醒地审视以往科技及其演化模式的负面效应。因此可以说，现代科技处于一个转折点上。

在这样的背景下，特别值得探讨的是，现代科技发展显现出一些崭新的征兆，在宇宙观、价值观和方法论方面迥异于传统，却与中国哲学传统的思路暗中契合。当然，现代科技与中国传统科技发展中的启发意义，是我们必须认真关注的。此处，我们就现代物理和思维方法研究前沿的两个问题作一扼要述评。

1．宇宙的基本统一和互补性。

在中国哲学中，道的本质，就是认识到所有事物和事件的统一性和相互关系，认识到人们对世界上所有现象的经验只是这种统一的表现而已。

但是，中国古代哲人体验中所有事物和事件都是基本统一体的表现这一点，并不意味着他们把一切都看作等同的。实际上，他们既承认事物的个体，又肯定任何差别和对立都相对存在于包罗万象的统一体中。

老子说：“天下皆知美之为美，斯恶已，皆知善之为善，斯不善已。”（《老子·第二章》）这表明他把注意力集中在任意一个概念上时，也就创造了它的对立面。他认识到好和坏、快乐与痛苦、生与死、美与恶都不是属于不同类的绝对经验，而是同一实在的两个方面，是同一整体的两个极端。所有对立面都是两极的，也就是统一的。他就这样超越了理性概念的领域，而在这种超越的同时，又认识到了一切对立面的相对关系和两极关系。

老子宣称：“祸兮，福之所倚，福兮，祸之所伏。”（《老子·第五十八章》）对立面都是两极的：亮和暗、胜和败、福和祸，都只是同一对象的不同方面。它们相互依赖，它们的冲突永远不会以一方的完全胜利而告终，而总是表现为双方的相互作用。中国古代哲人不追求绝对的一致，而企望在两极之间保持一种协调或互补的关系。

这种思想在现代物理学中取得了同样的进展。对亚原子领域的探索揭示了一种实在，而迄今为止被认为是对立的、无法相容的概念的统一是这种新实在的最显著的特征。时间与空间这两个概念似乎是截然不同的，但在相对论物理中却得到了统一。波与粒子、力与物质、运动与静止、存在与无，这些都是对立的或矛盾的概念，但现代物理学超越了它们。与道家一样，现代物理学家的思想并不固定在经典逻辑的刚性框架上，而是使其观点保持着弹性的变化。

例如，在原子物理学中，同时运用粒子和波的概念来描述物质已成通例。物质在原子层次上具有两重性，它表现为粒子与波。在一些情况下，粒子性占主导地位；在另一些情况下，则更像是波，通常把电子看成粒子，但是当一束电子通过狭窄的缝发生衍射时，却像是一束光——也就是说此刻电子的行为又像是波。

微观物质的波粒二象性引发了各种悖论，它们导致了量子理论的阐述。尽管波与粒子是两幅截然不同的图景：波总是在空间里四下传布，而粒子却意味着局限于很小的地方。现代物理学家却坦然接受了这样的事实：物质是以看来互不相容的方式来表现自己的。

为了了解粒子同时又是波的两难性，现代物理学家引进了几率波概念，也就是说，与原子有关的现象只能用概率的语言来描述。有关一个粒子几率的信息包含在所谓几率函数这个量中，而这个量的数学形式则是波，与描述其他类型波的形式类似。但是，与微观粒子有关的波并不是真实的“三维波”。因此，几率波概念同时带来了另一对对立的概念，存在与无。我们永远无法说原子的粒子在某处存在还是不存在。因为粒子作为一种几率模型只具有在不同位置存在的倾向，从而表现为一种特殊的物理实在，介于存在与无之间。这种粒子在确定的位置上既不能说存在也不能说不存在，它的变化也只是几率模型——即粒子在一定位置存在的倾向性——的改变。

经典物理概念大多数是从通常的宏观世界得到的，它们本不适合描述亚原子世界。为了更好地理解在亚原子领域所使用的每一组对立的经典概念之间的关系，玻尔引进了互补性概念。他把粒子图像与波的图像看成是对同一实体的互补性描述，其中任意一种都只是部分地正确并有有限的应用范围。欲对原子实在作出充分的描述，需要其中每一种都有所贡献，虽然它们各自的应用范围都受到测不准原理的限制。

在量子力学中，用来描述微观粒子的位置（x）和动量（p），不可能同时被精确地测量，测量的误差满足Δx·Δp≥h/2π，其中h为普朗克常量。海森堡把上述微观特性称为测不准原理。

量子力学的测不准原理突破了传统物理学的下述信念：描述物质系统的概念体系中，不允许存在概念之间的矛盾。在传统物理学中，物质体系乃至整个世界，原则上均可归结为几个物理量，这些物理量彼此共存，在逻辑上相洽，共同完成对物理图像的描述。

现代物理学的情况恰好相反。玻尔用互补原理概括了测不准原理所蕴涵的概念之奇异特点。玻尔认为，对于两个概念A、B，说A和B是互补的，当且仅当：（1）A和B具有某些互相反对的性质和行为；（2）A和B不能按传统的逻辑法则被纳入一个统一的、无矛盾的图像或体系；（3）为了得到所研究对象的完备描述，A和B都是不可缺少的，只能按所选的条件分别利用A和B，而不能一劳永逸地抛掉A或B。

互补原理成立的关键在于，允许在一个概念体系中存在矛盾或不相容之处。而这种思想在道家是很自然的。老子说：“万物负阴而抱阳。”（《老子·第四十二章》）“万物”者，乃道衍生出来的，可知可言的认识对象，也即有“名”者。“有名，万物之母。”（《老子·第一章》）这些可知可言的东西在人们的认识中是一个统一体，但却包含着“阴”和“阳”两个截然不同的方面。阴阳尽管玄妙，却具有可描述性，但也只能体现在可描述的万物之中。“名”就是万物的阴阳矛盾的体现方式，在对“有名”进行描述时，允许存在某些似乎不相容的内容。正是这些不相容的东西，共同完成了对“有名”的描述。这与玻尔的“互斥即互补”如同一辙。

作为一般的道是不可道的，但“有名”之道则是可道的。这种关于道的层次差别表明，作为最终意义上的本体乃“无名”之道，是不包含矛盾的，也是不可言说的。但人们需要通过“名”来研究对象，“名”具有很强的主体性，不具有本体的意义。我们通过名把握到的只是支离破碎的枝节，“名”本身只有有限的适用范围。在“名”的体系中存在矛盾是理所当然的。

固然，总能找到新的“名”的体系来消除旧的“名”的体系中的矛盾，但整个对象体系本体，则不可能有终极的、无矛盾的“名”的体系。

从历史演进的角度看，传统物理学要求对现象的描述采取还原的方法，以求归结为几个基本概念。科学家在这种背景下，对自己的基本概念和逻辑原则过于依赖，则类似于道家所批评的，不知不觉将“名”与“道”搅在一起，将“名”误认为与“道”具有同样的深度。这正是传统物理学的局限。

爱因斯坦在与玻尔等人的争论中，始终认为量子力学是不完备的，互补原理是“绥靖主义”。他相信有一种毫无局限、能一统天下的概念（名）的体系。但是，道恒无名，作为一种阶段性追求，爱因斯坦是合理的，作为一个原则，他则期望过高了。

玻尔否定了“名”可以与“道”并驾齐驱的思想，果断地放弃了经典力学的思维方式，以看似不相容的概念共同完成对客体的完备描述，清醒地将自己的观点与终极本体分开。由于主体和名的局限性，“名”的体系中的概念不可兼得的现象（测不准），就应当以某种准则加以宽容。“互补性是自然法则的需要，它不但不是个障碍，实际上还是必不可少的逻辑工具。”⑪

就爱因斯坦与玻尔的争论本身，似也暗含道家的思想。老子说：“故常无欲，以观其妙；常有欲，以观其徼。”（《老子·第一章》）如果说在对量子力学的态度上，玻尔更像“无欲”，那么爱因斯坦就倾向“有欲”，两者相辅相成。有欲和无欲是互补的，互补原理也需要寻找互补。

老子又说：“曲则全，枉则正；洼则盈，弊则新。”（《老子·第二十二章》）你想要保留或得到某物，就必须容忍它的对立物，而非一味拒斥。爱因斯坦和玻尔两种对立的观点，在学术发展过程中不但互相较劲，而且是互相启发的。

在长期较量中，现代物理学放弃了将科学观念与终极本体等同的幻想，强调概念是与主体有关的，从而阻止了概念的神圣化。当然，成熟的经典物理要求成功的概念体系，并把它强化为本体的本质特征，这是可以理解的。但这确实把概念神圣化了。随着人类研究领域的拓宽和深入，概念的局限终会显露。互补原理虽不能说是老子哲学，但表明老子的“道”与“名”的理论是相当有意思的。中国哲学尽管在思维方式上、话语体系上与西方哲学相去甚远。其核心思想依然可以应用在现代科学的思索中。特别地说，老子和玻尔在时空上毫无共同点，其学说不能相互涵盖，但在某些方面仍然是可比的。因此，有理由也有可能将中国古代哲学中的某些内容汇入当代科学的潮流中。

事实上，玻尔本人已充分认识到他的互补原理与道家阴阳思想之间的平行性。当他1937年访问中国时，就对古代中国关于对立两极的概念深为震惊，并在此以后一直保持盎然兴趣。当他1949年荣获大象勋章的最高荣誉并被封为爵士时，玻尔为自己设计了一枚前所未有的纹章：在椭圆形的图案中心绘着一块醒目的太极图，以此表示阴阳的互补关系，同时加上“对立即互补”的铭文。玻尔承认：道学与现代科学之间有着深刻的协调性。

2．直觉与创造力。

中国传统思维重直觉顿悟和创造性，这与强调逻辑分析和抽象化的西方科学思维，在基本倾向上是对立的，但在科学实践中却是互相校正和补充的。

近代科学的开创者伽利略说过，经验和推理是科学赖以建立的两根支柱。20世纪最伟大的科学家爱因斯坦进一步明确地说：“西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础，那就是：希腊哲学家发明形式逻辑体系（在欧几里得几何学中），以及通过系统的实验发现有可能找出因果关系（在文艺复兴时期）。”⑫东方国家，包括中国和日本，在100多年前开始意识到自身的缺陷，全力以赴学习西方世界的科学和技术，引进实验和逻辑推理的方法，逐渐移植了西方近代的科学体制。

但是，科学的发展并不像有些人所认为的，与东方思维传统是格格不入的。实际上，东方思维，特别是道的思维，在现代科学发展中越来越表现出积极的意义和顽强的生命力。向道的传统的复归，成为物理学新发现模式的重要倾向之一。

因提出介子场理论而荣获1949年诺贝尔物理学奖的日本著名科学家汤川秀树，曾经深受道家的影响。他在读中学时就开始熟悉并喜爱《老子》了。一直到他成名以后，对老子、庄子的兴趣始终不减。他在谈及科学的进一步发展时说，抽象思维能力仍然是不可缺少的，但它只靠自己是不能起作用的，必须以直觉能力的存在为其前提。“看来重要的问题是在直觉与抽象之间实现平衡或协作。现时代科学文明的问题就在于此——人们似乎普遍感到科学远离了哲学和文学之类的其他文化活动。”⑬

汤川秀树认为，当前物理学家在亚原子物理世界的丰富性和复杂性面前的困惑，很大程度上与科学思维中关于直觉及抽象的主题有关。现代物理学的理论概念越来越抽象，以至有人把理论物理学归结成由抽象群数学为补充的复变函数这样的数学了。当然，随着研究的深入，必须更经常地借助逻辑和数学工具进行抽象。但是，不管离开日常生活的世界多么远，抽象是不能通过它自身起作用的，必须伴之以直觉或想象，并把直觉或想象作为不可避免的抽象化趋势的一种补充，否则，基础物理学就无法返老还童。在这方面，爱因斯坦是一个榜样。他的相对论抛弃了有关绝对时空和无所不在的以太的旧概念，建立了新的时空世界的直觉图像。他不满足于单纯导致逻辑一致并和实验相符的那种抽象，而追求自然界中尚未发现的一种新的美和简单性。抽象仅是简单化的手段，一种新的美才是简单化的结果。爱因斯坦正好具有一种罕见的美感，它在抽象的符号中给他以恰当的指导。

汤川秀树写道，他对《老子·第一章》中“道可道，非常道。名可名，非常名”是这样理解的：“真正的道——自然法则——不是惯常的道，不是公认的事物秩序。真正的名称——真正的概念——不是惯常的名称，不是公认的名称。”

这种理解，与传统的诠释虽然似乎相反，但不一定是互相矛盾的。传统的理解是：可以明确表达的那种道，并不是绝对的和不可改变的道。可以叙述清楚的概念，并不是绝对的和不可改变的概念。这里说的既可以是可道之“道”的局限性，也可以是鼓励人们寻求一种超越具体科学结论的永恒的东西。汤川秀树正是从中找到了吸引自己的乐趣，即与一种比较自由的思维方式相接触。

对于基本粒子问题，汤川秀树是这样把他的创造性思考与庄子的寓言联系起来的。庄子写道：“南海之帝为倏，北海之帝为忽，中央之地为浑沌。倏与忽时相与遇于浑沌之地，浑沌待之甚善。倏与忽谋报浑沌之德，曰：‘人皆有七窍以视听食息。此独无有，尝试凿之。’日凿一窍，七日而浑沌死。”（《庄子·应帝王》）

南、北二帝试图为“浑沌”开窍——让它清楚明白，结果却害了他。这使汤川秀树不再拘泥于传统的抽象分析法。他说：“至今已发现了30多种不同的基本粒子，每种基本粒子都带来某种谜一样的问题。当发生这种事情时，我们不得不深入一步考虑在这些粒子的背后到底有什么东西。我们想达到最基本的物质形式，但是，如果证明物质竟有30多种的不同形式，那就是很尴尬的；更加可能的是万物中最基本的东西没有固定的形式，而且和我们今天所知的任何基本粒子都不对应。它可能是有着分化为一切种类基本粒子的可能性，但事实上还未分化的某种东西。用所习用的话来说，这种东西也许就是一种‘浑沌’。”⑭

说得多么好！最初的、最基本的实在是不可言说、不可分析的，它其实是一种“浑沌”，或者说“无”。《老子》亦有此意：“有物混成，先天地生。”（第二十五章）“道之为物，惟恍惟惚。”（第二十一章）“混”字既表示道的本体非常丰满，又表示阴阳未分，一切都混沌不清。

无独有偶。这种直觉的、创造性的道的思维，也影响了许多别的科学家。曾写作《物理学之道》和《转折点》的美国著名物理学家卡普拉认为，现代物理学表明，物质由“基本建筑材料”（基本粒子）构成的思想不能再被接受了。过去，原子论的思想是很成功的：原子、核子相继被看成“基本粒子”，表明物质具有合成的结构。物理学家曾希望下一代的组成部分最终能被证明是物质的终极组成部分。

但现代物理的发展终于使下述思想占了上风：自然界无法归结为最基本的实体，例如基本粒子或者基本场，而应该把它理解为完全自洽的，它的组成部分彼此组成，或者自己是自己的组成部分。

亚原子物理领域中有关基本粒子的“靴袢假设”便是强调自己依靠自己。“靴袢假设”一反过去把世界理解为可进一步分解的实体的集合的思路，倾向于把宇宙看成相互关联事件的动态网络。在这张网络中，没有任何部分的性质是基本的，它们都可以从其他部分的性质导出。它们相互关系的整体自洽性决定了整个网络的结构。这种思想与道的思想很接近。道家认为宇宙中每个事物都与其他事物联系在一起，任何一部分的性质都不是由某些基本实体所决定的，而是由其他部分的性质所决定的。不仅如此，道家还往往对解释事物不感兴趣，而专注于对于所有事物的统一的直接经验。

庄子在《逍遥游》中，通过对其大无比的鲲鹏的描述，淋漓尽致地刻画了直觉思维的特征：

北冥有鱼，其名曰鲲。鲲之大，不知其几千里也；化而为鸟，其名为鹏。鹏之背，不知其几千里也；怒而飞，其翼若垂天之云。是鸟也，海运则将徙于南冥。南冥者，天池也。齐谐者，志怪者也。谐之言曰：“鹏之徙于南冥也，水击三千里，抟扶摇而上者九万里，去以六月息者也。”野马也，尘埃也，生物之以息相吹也。天之苍苍，其正色邪？其远而无所至极邪？其视下也，亦若是则已矣。且夫水之积不厚，则其负大舟也无力。覆杯水于坳堂之上，则芥为之舟；置杯焉则胶，水浅而舟大也。风之积也不厚，则其负大翼也无力，故九万里则风斯在下矣。而后乃今培风，背负青天而莫之夭阏者，而后乃今将图南。

鲲鹏在此乃成为思维者的化身，不仅是一个超脱的想象。它遨游于北海之中，振翅于九天之上；当它往下看时，方见天气苍茫，尘埃浮荡，不知其正色为何。没有这种绝大的飞翔自由，是不可能达到目的的。若像置身于杯水中的草船，注定被胶着不行。鲲鹏是大有作为的大鸟，超越了时空的局限，故而能作出有力的行动，达到不寻常的境界。

道的直觉思维除了讲究常规的超越，还十分注意内省的方法，即专一、虚心和体察。

庄子在《知北游》中借被衣（隐士）的话说：“若正汝形，一汝视，天和将至，摄汝知，一汝度，神将来舍。德将为汝美，道将为汝居，汝瞳焉如新生之犊而无求其故！”

可见，端正你的形体，集中你的视力，天然的和谐便会到来；收敛你的心智，专一你的思虑，神明就将守在你的身上。专一将使道德与你同在，你的眼睛也将如初生牛犊一样真诚而不为外物所动。

老子也说：“载营魄抱一，能无离乎？专气致柔，能婴儿乎？涤除玄览，能无疵乎？”（《老子·第十章》）要求人们身心统一而不分离，运转气血使筋骨柔和，清除杂念像婴儿一样绝无瑕疵。

关于虚心，是指内省以求得最高智慧的必要途径，只有先使思维（心）排除成见，虚而无所藏，方能由心及物，由此及彼。如管子所说：“静则精，精则独立矣；独则明，明则神矣。……人皆欲知，而莫索其所以知，其所知，彼也；其所以知，此也。不修之此，焉能知彼，修之者，莫能虚矣。虚者，无藏也。”（《管子·心术上》）

同一篇中，管子还说：“洁其宫，开其门。”“君子之处也若无知，言至虚也。”也是讲去掉私心和偏见，才能耳目开朗，大智若愚。

在内省中强调体察，就是说要做到心领神会，而非机械地把握。庄子以“庖丁解牛”的故事，说明了“以神遇，不以目视”这种比技巧更高明的道的境界。掌握了大道的人，天机藏于内心，善于精细地体察安危，平静地顺应吉凶。老子常用“知者不言，言者不知”，“大辩若讷”等来形容无言的心领神会，比滔滔不绝的论辩更为深刻。

直觉和内省，乃是理智与对象的交融，使人们自己置身于对象之内，物我同一。在当代的科学实践中，人们愈来愈重视直觉、想象、内省、顿悟这类思维形式对于创造性的贡献，因而把它们与传统的科学逻辑交替使用。

第二节　中国传统思维与西方科学思维的比较

思想界似有一种错觉，谈到科学思维，常限于西方思维传统，特别是近代成熟起来的西方科学思维方式。究其原因，大致有二：一是近现代科学主流源自西方，并从西方流播世界这一事实；二是对东方，特别是对中国的科学思维传统不甚了然这一状况。像爱因斯坦这样伟大的科学家和思想家，似也难免此般局限。他在1953年写给J.斯威策的信中说：“西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础，那就是：希腊哲学家发明形式逻辑体系（在欧几里得几何学中），以及通过系统的实验发现有可能找出因果关系（在文艺复兴时期）。在我看来，中国的贤哲没有走上这两步。”⑮当然，此话充满睿智，前半部分可以说抓住了西方近现代科学的两个要点，即用形式逻辑体系组织知识和借助受控实验发现规律。但是，落脚的一句话却太过简单化。而类似的观点是很容易造成混乱的，例如，有人以此作为中国近代科学落后的原因，还有人从中引出中国人缺乏科学思维传统的结论。

近代中国科学落后于西方确实是不争的事实。但这不等于说，中国科学从来就落后于西方。据科学史家研究，至少在宋元以前，中国的科学成就是雄踞于世界之首的。中国人以特有的研究风格和思维方式，创造了自己辉煌的文化，包括科学文化。也许，中国传统的科学思维不同于西方，但无论如何，不能统而言之：中国人缺乏科学思维。值得注意的是，随着现代科学的演化，近年来西方许多科学家对传统的西方科学思维方式的局限性，作了颇为透彻的批评和反思，并提出向东方整体思维、直觉思维回归的呼吁。这样的进展虽然不能给我们提供自傲于他人、认为“老子先前比你好”的依据，但确实向人们展现了一个既属思想史、又具有现实意义的课题。摆在我们面前的问题，是对历史上两种不同的科学传统加以比较，从而为我们今天的科学发展重新定位。

比较研究应当在不同的层次上分别进行，最后加以综合。器物层、制度层、观念层，均不可或缺。本文将在观念层，对中国古代形成的独特的思维传统进行辨析，揭示这种被称之为有机论的思维方式之基色，并比照西方居支配地位的科学思维方式，道短论长，着眼于现在和未来，以图通过互补而更新。

一、中国独特的有机论思维传统

著名科学史家李约瑟在他的巨著《中国科学技术史》中写道：“当希腊人和印度人很早就仔细地考虑形式逻辑的时候，中国人一直倾向于发展辩证逻辑。与此相应，在希腊人和印度人发展机械原子论的时候，中国人则发展了有机宇宙的哲学。”⑯这里涉及两种思维传统，实际上，它们大致是我们今天称为系统观和还原论的两种基本思维方式的两种具体历史形态。系统观着眼于组织性，偏重从相互关联的角度对整体加以理解，并且把关系当作基本的研究对象；还原论着眼于基本元素，强调用分析的方法把对象层层剥离，从而纳入某个构造性的理论模型。当然，用系统观这个现代术语来表征中国传统思维方式，难免造成忽视历史具体性的误解。因此，有机论这个术语还是可以接受的，其意义是，相对于西方科学传统中占主要地位的还原论思维，中国传统思维方式，有机论思维方式，是所谓系统观的一种特定的历史形态。它对世界的看法，它处世的精神以及它的方法都具有鲜明的中国特色。可以把此基色概括为：本体论方面大一统的宇宙观，价值论方面的伦理中心说，方法论方面重视直觉体验和援物类比的趋势。

1．古朴的系统思维和大化流行的整体观。

当西方哲学倾向于从质料中发现实在之时，中国哲学倾向于从关系中发现实在，当西方哲人创立了机械论哲学之时，在中国却发展起了有机论自然哲学。这种有机论的观点，认为宇宙是一个包括社会和生物的变化在内的演化过程。世界是万物交感的世界，学问家的任务就在于建立起对自然现象、社会现象和精神现象一以贯之的理论解释。它强调部分与全体、内在与外在、源与流、结构与功能以及天与人之间的各种微妙关系，认为人与万物无不处于生灭循环的过程之中。任何具体事物都不具有独立实体的意义，但任何个别事物又因禀受天道而息息相通。这种有机论的哲学理论基础在于笃信天人合一，天人感应，人与天地参。人天同构，人道与天道同理。天是大宇宙，人是小宇宙，小宇宙映现大宇宙。人与天地万物的同构性使人能下化万物，上参天地，并通过自己的行为制天命而用之。人道与天道合一，最高境界是道，即自然而然。具体说来，其要点有：万物一体论、由用知体论、重在关联论、循环往复论。

（1）万物一体论。在中国古代哲学家和对科学感兴趣的学者当中，普遍持有一种包括社会和生物的变化在内的演化过程无所不在的思想，持有一种万物相通、大化流行的整体观。天地氤氲，万物化生，宇宙万物是一个生生不息的无限过程，万物一体相联而存在，相通而变化。万物一体并非形式的单一性，亦非某些共相对万物的组织化，而是指统摄万物的天道——宇宙万物无不以天道、天理为最高本体，无不禀受天道、天理而息息相通。“人人有一太极，物物有一太极。”（《朱子语类》）太极（天道、天理）无所不在、无时不有，因此万物才相互贯通、浑然一体。很明显，此中天道不是从万物中分析出来的，而是从万物中体认到的。根据这种整体观，每一个现象都必然按照等级秩序而和其他现象相联系。例如，在地质研究中，从4世纪起，中国一再出现沧海桑田或山脉一度曾是海底的思想。11世纪后半叶，中国科学家沈括因在太行山崖看到石壁上密衔着大量的螺蚌壳化石和鸟卵式的砾石横亘如带，便推断：“此乃昔之海滨。”又从黄河、漳水、滹沱河、涿水、桑乾河等都含有大量泥沙浊流，得出：“其泥东流，皆为大陆之土”，“所谓大陆者，皆浊泥所湮耳”（《梦溪笔谈》）的结论。海陆变迁和地表变化的观点，显然比欧洲的传统观点更富想象力，英国地质学家赫顿类似的地质学基本原理，是到18世纪才建立起来的。

（2）由用知体论。与万物一体论相联系的是体用论。万物不是独立存在的基本实体，天道才是万物存在的根据。但是，万物作为在某个时刻、某个方面体现本体的特定功能，却具有相对独立性，它是本体之用。本体（天道）虽是常则、秩序、本质规定，却不是实体性存在。本体可观可象，可感可通，然而不可具体把握。好在体用一源、体用不二，故由用则可以知体。换言之，为了体察事物的内在变化，常常可以从考察它的功能入手，这就是功能模拟原则的雏形。由用知体论确信宇宙是一个有机联系的整体，所有存在物的和谐协调并非来自它们之外的某个更高权威的命令，而是产生于这样的事实：它们都是等级分明的整体的各个组成部分，这种整体等级构成的一幅广大无垠、有机联系的图景，它们服从自身内在规律的支配。在这个整体中，所有存在物（包括个人）都只能依附于整体并以其在等级秩序中的地位和作用而显现其价值。由于可望通过对事物功能的了解去认识事物与其整体的关系，中国传统思维不拘泥于那种认为要发生作用就必须要有一个分立的物体与另一个物体相接触的观念，所以古代中国人先验地倾向于场论。例如，中国人在欧洲人认识到磁的极性以前就为磁偏角而操心了；在8世纪中叶，中国人对潮汐的成因和变化规律，就已经有了某种定性的把握，并且对来潮时间也有较精确的定量知识。对于超距作用，有机论的自然观是不感到困惑的。

（3）重在关联论。中国传统的有机论思维方式强调人和自然的同一和综合，这与西方传统思想中的自然规律概念适成对照。在西方文明的背景中，自然规律是至高理性的造物主所制定的法规，一切自然过程都必须遵从它们。西方传统假定在人之外有一种永恒的、统一的、抽象的自然秩序，人只有运用观察、实验、假说和数学演绎的方法，才能解释和重新表述出至高无上的理性的自然法规。许多学者认为这种传统是科学的本质要素，实际上是机械论自然观的要素。中国传统思维方式显现走了一条不同的道路，它并不从质料和能量层次的分析中去认识具体事物，而是偏重于从相互关联的角度去对整体关系加以理解。这可以大致说明中国传统的文明成果中，形式体系——包括形式化语言和形式逻辑——发展水平一直较低，同时却有很高的系统领悟能力。中国的数学从来没有自行建立任何形式化的逻辑系统，但中国人早在公元前1400年就能够用9个符号来表示任何一个数，它在算术和代数方面有很杰出的成就。中国人并没有发展出几何行星理论，他们却构想出一个有见识的宇宙论，使用了类似现代的坐标系去绘制星图，并持续记录下了至今仍然有用的日月食、彗星、新星和流星的情况。中国古代在理论力学方面始终比较薄弱，但光学、声学和磁学却得到突出的发展。中国人在农业、军事和冶炼等技术方面长期遥遥领先。特别是在医学领域，他们的发展道路和欧洲的迥然不同，他们以自己的特殊天才发展起了中国的医药学。在西方传统成功地运用假说方法之时，中国人却在进行长期的观察和记录，对自然现象进行分类方面取得了杰出的成就。西方的机械观在现象中看到了原因和结果，中国的有机论则在其中看到一系列的状态。

（4）循环往复论。有机论思维方式持有一种整体稳定和协调的循环运动观。宇宙不是固定不变的，“一阴一阳之谓道”（《易经》）。阴阳交感变易是宇宙的根本规律。但是，对立诸因素在相生相克中虽有损益，却并不导致整体的破坏或变革，相反，对立诸因素在更大的范围内又是相承相应、相济为用的。正是在这种变化屈伸中，整体才实现自己的稳定与协调，归根复命。与这种循环运动的观点相应，形成了中国古代哲人以“应变”为目标的“全体”、“用中”的思维格局。对自然的把握讲“中道”，对道德的践履讲“中庸”，对人生的追求讲“中和”，以中为标的，用中以保全整体。中的意义是既不太过，又不不及，即恰到好处。要取得胜利，就一定要注意不求过分的胜利；要避免丧失某物，就一定要在此物中补充一些与它相反的东西。宇宙万物永远在变化过程中，为着求全体，应变的原则应是以不变应万变，以万变应不变，通变易而居常则。有了用中的原则，整体的稳定和协调就可实现。显然，这种发展观包含巨大的智慧，但在骨子里是一种保守型的整体演化观。

2．以伦理为中心，知情意一体化的认知模式。

（1）以人为本、以身载道。中国哲学传统在对道德的追求方面是举世无双的。无论在表面上主张的是入世抑或超脱，它们在骨子里都不与现实生活相脱离。哲学研究的目的在于规定修身之道，换言之，按各自的标准使人变得完善和快乐。人们常用“固有的道德文化”来说明中国文化与其他强调知识、宗教、法律等等方面的文化之间的区别，某些学者则以此来界说中国哲学和西方哲学的特点。当西方文化从传统上来看总是强调科学、宗教或者法律之时，中国文化相应地却宁可强调道德和艺术。而艺术追求和道德追求在中国古代又往往是一致的：修身之道构成了人们的和谐感，这种美学观点又形成了决定人们行为规范的背景。由于西方文化传统注意自主精神、个人主义、自由和竞争性，所以西方的伦理思想似乎在本质上具有发散性。但中国文化传统由于一向重视“家”、牢固的价值感、稳定性与和谐，所以中国的伦理思想似乎在本质上具有收敛性。

中国古代思想传统的精神基础是伦理，哲学首先是对人生的有系统的反思，是以人为中心展开有关人与自然、人与社会以及人与人心的不可分离的一体化关系的理解。人与天地参，天道不是外在于人的纯客观的对象，而是人的内在本性，因而既要在思维中把握，也要在情意中感受和践履中体现。认识过程、审美感受和道德践履是交织在一起的，这种知情意一体化的认知模式不但要求知道事物是什么，而且要求体验它的精神。金岳霖教授曾经说过：“中国哲学家都是不同程度的苏格拉底。其所以如此，因为道德、政治、反思的思想、知识都统一于一个哲学家之身；知识和德性在他身上统一而不可分，他的哲学需要他生活于其中；他自己以身载道。遵守他的哲学信念而生活，这是他的哲学组成部分。他要做的事就是修养自己，连续地、一贯地保持无私无我的纯粹经验，使他能够与宇宙合一。”⑰

（2）致思倾向。中国有机论思维传统倡导致思而非致知。致知即寻求有关客观世界的纯知识，这是西方传统的一个重要方面，是科学的直接目的。但是在中国古代，所谓学问，并不是关于客观世界的纯知识，而是安身立命的道德信条和治国平天下的经世之学。孔子说：“吾十有五，而志于学。”这里所说的学，不同于我们今天理解的增加知识。他又说：“志于道。”足见他所谓学，即是道：“朝闻道，夕死可矣。”对道的追求是学问的目的。“学而不思，则罔。思而不学，则殆。”说的是学与思、学问与修养的关系。这两方面虽然相辅相成，但若无道来统率，则难把握。概言之，孔子的认知模式也可用求学、致思、体道来表示。这种致思倾向，带来中国古代思维传统的下述特点：人们考虑问题，并不着眼于知识本身，而是力图寻求把握对象的关键。在认知方面，无意于构造知识的逻辑体系，却致力于原则和原理能向人伦日用的直接转化。这种以伦理为中心的一体化认知模式，推动人们积极参与社会生活，追求人生的精神价值。但以兴国安邦和道德修养为治学之本，满足于知其然而尽其用，却也大大限制了对自然现象和具体事物原因的追究，使知识的发展长期停留在比较直观的经验层次上。

（3）道法自然。以伦理为中心的一体化认知模式，立足点是崇尚自然、顺应自然的处世之道。中国古代思想家对天道的理解不尽相同，但无不以自然为根本意义。老子说得最清楚：“人法地，地法天，天法道，道法自然。”这里所谓自然，不是指物质自然界，而是本然如此的意思。儒家主张入世，强调人的社会责任，道家主张出世，重视人对世俗的超越，但是，这种分歧并不妨碍它们本质上的相通。儒家鼓吹有为，有为却不妄为，而是力求体认天道，自觉地以天道为人道，为天地立心，为生民立命，为先圣继绝学，为万世开太平，以臻超乎现世的境界，由有为而趋无为。反之，道家鼓吹无为，无为并非无所作为，而是要效天道，顺自然，弃矫饰，从而“以德莅天下”，以“无为”为“为”，即所谓“为无为”。这样看来，儒家与道家，入世和出世，有为和无为，表面互斥，实质互补，由于崇尚自然天道而殊途同归。这种顺应自然的态度，对中国古代人们的认知活动起了根本的定向作用：它的功能不在于增加积极的知识，而在于提高心灵的境界。其极端表现为老子所说：“为学日益，为道日损。”

（4）外求与内省统一。在知情意一体化的认知模式中，外求与内省、理与情、知与行是统一的。人们对宇宙万物的认识，不只是理性的而且是直觉的；不只是在思维中把握，而且要运用价值的尺度，并诉诸情感的体验。善的美的也就是真的。道德意志、审美情感本身具有认识功能。这样，在诗歌寓言等艺术形象的创造中可以寄寓或体味宇宙之理，在修身养性、治国安邦、超越物我的至善人格追求中可以直接体现宇宙本体。反过来，全部精神生活又无时不受到理性的控制。中国古代传统中知情意诸方面的相互渗透和相互制约，在今天是一笔非常可贵的遗产。当今科学活动论的研究表明，认识论与社会学、伦理学、美学、心理学的相互作用，正是科学方法论的发展趋势。

3．比类取象、直观外推的方法论。

（1）善用类比。将人的经验（包括社会的和心理的诸方面）合理外推，这是中国古代思维方式的引人注目的特点。孔子说：“推己及人。”又说：“己所不欲，勿施于人。”了解别人最好的也是最简单的办法就是拿自己作比较，老百姓称之为“将心比心”。老子说得更具体和全面：“以身观身，以家观家，以乡观乡，以邦观邦，以天下观天下。”小至身家，大至天下，都可以通过类比而把握。这种方法论原则是有机论自然观的合理运用。中国古代哲学家倾向于用综合的方式而不是分析的方式去发现真理；对事物的认识往往不是直接地探究该事物本身而是在观照他物、在编织起的此物与他物互倚互重的整体中达到对此物的理解。因此，对他们来说，寻求真理就是寻求一种最全面的、综合性的方法，以便对不断扩展的人类经验加以把握。许多古代知名学者，包括董仲舒、王充、朱熹、沈括，都习惯于以人的行为和感受外推而解释自然现象，通过类比达到对自然的理解。

（2）中医——最佳案例。取象比类、直观外推方法的合理性和有效性，最佳案例当推中医的理论和实践。中医对病因病理的认识，是在直接观察和辩证推理的结合、渗透中形成的。它将全部病因归纳为由直接观察所认识到的六淫、七情、饮食伤、房劳伤等，并观察总结出季节与发病的关系。诊断也靠直接观察，望闻问切四诊都是通过感官直接认识疾病。《素问·五藏别论》写道：“凡治病必察其下，适其脉，观其志意，与其病也。”中医的辩证推理，主要是援物比类，或取象比类。这是一种将事物现象通过性质特点的分析加以综合归纳、分门别类，又将同类事物通过类比建立起有机联系的思维方法。这种方法将杂乱无章、千头万绪、表面无关的自然现象、生理病理现象综合归类、联结成有机整体。例如，脏系学说建立了脏腑、经络、脉、色、味、液、体、窍、志、天、地、方、位、季节等的联系，其方法就是通过阴阳五行的援物比类。《内经》云：“不知比类，足以自乱。”没有比类方法，建立这种有机的联系是不可思议的。

（3）四环节说。取象比类、直观外推的方法按《易传·系辞》所概括的，有观物——取象——比类——体道这四个主要环节。观物和比类有如上述，就是直接观察和进行类比的意思，这里再将取象和体道的含义略作说明。取象是通过对对象的反复观察和直接感受，将对象概括、提炼为意象。这种意象既不是对事物外在形象的简单模仿，也不是脱离对象形象的纯粹抽象符号，而是对蕴涵于对象中的情、理，即天道的象征和表达。取象过程需要建立一套有形象意味的符号系统，然后利用这个符号系统进行比类。中国古代此类有形象意味的符号系统是很有特色的，作为一种抽象概括，它不同于图腾或简单的形象模仿，因而有可能将外表相当不同的对象拿来进行比类；但也不同于在西方发展起来的思辨的抽象方法，后者是运用各种恰当的范畴和概念将本质从现象中抽取出来。能够很好说明中国古代取象意义的是象形文字的制作和八卦图像的建立。中国古代文字基本上是象形的，但它们不是图画文字，而是以简单的线条图案概括具体对象的形象性，是一种相当有表现力的符号系统。八卦图像是以八组最简练的线条图案所作的对天地万物关系的象征和表达，是古代人们关于宇宙图景的一种模式概括。所谓取象，正是就对象作出有如象形文字或八卦图像这样的模式表达，以便进行比类，从而体认有关道的信息。体道强调的则是：道的本体不会直接显现，只能从事物的变化中透露道的意蕴。取象的功能是概括，比类的功能是在变化中进行比较，它们的目的都是把对象作为活动着的整体，作为相互关联的生化整体的一个部分，直观地把握它的本质。

（4）偏爱直觉。取象比类、直观外推的方法论形成了一套与之相适应的中国古代思想家们表达自己思想的方式。科学认识的成果必定是概念，按照美国学者诺思罗普的分法，概念的主要类型有两种：一种是用直觉得到的，一种是用假设得到的。他说：“用直觉得到的概念，是这样的一种概念，它表示某种直接领悟的东西，它的全部意义是某种直接领悟的东西给予的。‘蓝’，作为感觉到的颜色，就是一个用直觉得到的概念。……用假设得到的概念，是这样一种概念，它出现在某个演绎理论中，它的全部意义是由这个演绎理论的各个假设所指定的。……‘蓝’，在电磁理论中波长数目的意义上，就是一个用假设得到的概念。”⑱西方科学传统偏爱从假设的概念出发，把知识纳入构造性的理论体系。中国有机论传统却偏爱运用直觉的概念，紧紧围绕着基本范畴和中心命题，通过比类以图直接领悟。这样，与西方传统的表达相比，中国传统的表达所提供的就不是精确的知识，而是某种原则的贯通性。

二、西方科学传统的方法论特点

本节之首提到的爱因斯坦的信，对于我们了解西方近代科学——现代科学主要是在它的基础上发展起来的——之方法论背景，是非常有启发性的，爱因斯坦以他特有的睿智，抓住了问题的关键。

1．形式逻辑体系。

这是爱因斯坦强调的、作为西方科学基础的第一个支柱。众所周知，在近代和现代科学发展中，最有成就、最具科学方法特点又最富连续性的领域之一是天体力学。这就是源自伽利略和开普勒的工作，经由牛顿的引力理论，直接通向包括爱因斯坦自己划时代工作在内的当代宇宙论这个主流。其他所有近现代科学分支，或多或少都从中获得逻辑解释和汲取灵感，而天体力学在它发展的几个阶段，都是通过假定一种普遍统一和抽象的秩序，设立一些借助它们便可以演绎地解释可观察现象的规律，再按照不矛盾和经验检验的原则加以剪裁，构造出一个完整的理论体系。

有关西方科学背景中的这个支柱，我们可用下述三个相互联系的要点来把握它，这就是：人工语言构成的概念框架、模型化处理方式和专门的形式体系研究。

（1）人工语言构成的概念框架。近代西方科学创造了相对严格的人工语言，并且以人工语言为材料，构成某种特定的概念框架来理解和处理对象。

当然，在科学工作中，自然语言仍然是需要的，因为还要把在普通语言和理解中所表示的世界，与出现在科学体系中的世界联系起来。但是，科学中的人工语言常常迥然不同于我们日常观念的表达。科学家习惯于用结构、规律、关系、起源与发展等术语研究世界，致力于把诸如质量、速度、时间、位置这类概念纳入某种数学关系式中。事物及其运动正是依靠这种人工语言的概念网络而依次得以理解，形成我们可以称之为概念框架或概念结构的东西。因此，用人工语言形成的科学概念是从事科学思维的工具，科学家运用它们理解复杂现象、认识现象之间的相互关系，并以可交流的形式把它们表述出来。通过这种概念框架，人们才能相互理解和自我理解。所以，这种以人工的物理语言构成的概念框架是科学家用以整理知识的方式。

（2）模型化处理方式。近代西方科学借助于各种各样的形式体系。这些形式体系被看作研究抽象实体以及基于它们之上的抽象运算的工具，被看作现象世界中某些性质和关系的模型。它们向人们提供了谈论客观对象的最经济、最系统的方式——模型化处理方式。

形式体系是具体世界的某种模型，这种模型用符号来代表世界上的某些事实。这样一种表示法是一种映衬地图，在这种地图上，科学的战役和攻击得到筹划，并在想象中加以实行。对于形式体系中的各种符号，人们提出句法规则和语义规则。句法规则适用于句子的构成和变换，语义规则界定如何将术语（符号）指派给它们的指称物或它们所表示的对象。例如，欧几里得几何学是一种研究形的性质的体系，其中的句子表述点、线、面、体之间的关系，句法规则规定了诸如公理、定理之类的命题（句子）是如何构成、如何变换的；语义规则则为表示某个经验领域中的空间关系提供了一个把符号指派给对象的解释方案。一般而言，形式体系使我们有可能在人工语言和研究对象之间建立结构上的映衬，即构造某种语言，并把这种语言的结构映衬到事实的结构上。但是，由于这种映衬图是抽象的，它只列出某些性质作为与探究相关的性质，只选择一些参数作为对探究有意义的参数，因此，它并不是对它探究的领域的简单复制，而是一种在其中可以进行推理和作出预言的模型，它具有推理工具的功能。

（3）专门的形式体系研究。作为一个原则，概念框架对东西方科学发展的意义是差不多的，尽管概念框架的具体形式不同、内容迥异。东西方传统的真正不同或西方科学发展的独特之处，在于西方方法论传统中对形式体系的研究一贯重视，而且本身成为一门专门的学问——逻辑科学，从而为科学研究提供了现成的、卓有成效的概念框架和推理工具。亚里士多德的形式逻辑和欧几里得的几何学，是形式体系研究中最早、最重要的成果，它们为西方近代科学的勃兴奠定了基础。

大多数科学知识，都是间接的或者说是经过中介的知识，即是由推理得到的知识。亚里士多德首先一般地使推理具有外部的或公共的形式，以至人们有可能以这样一种方式提出理由或证明，它将确保任何其他有推理能力的个人在同样的前提和规则下，最终得出相同的结论。这种清晰和明白的推理具体体现在欧几里得的几何学体系中。

欧几里得几何学第一次使建立某种科学语言的理想变成现实，它为所有懂得这种语言的人提供了共同的规则和信念。无论是谁，只要正确使用这种语言和规则，就能有效地推出各种为其他人所承认的结论；只要论证的前提具有真理性，就能共同承认结论的真理性。

亚里士多德的形式逻辑是当今一切形式体系的基础，虽然今天在逻辑学的发展方面，已经形成了一个理论上越来越抽象精细，应用上越来越深入广泛的学科群，但毫无疑问，它是第一个相对成熟的、对后世有决定性影响的形式体系研究。所以，正如爱因斯坦所说，亚里士多德的形式逻辑，特别是欧几里得几何学的形式体系，是近现代科学的一个重要方法论背景。

2．受控实验。

这是爱因斯坦强调的、作为西方科学基础的另一个支柱。实验传统，或实验在科学中的地位，是文艺复兴以来所确立的。过去300年间，科学，特别是物理学的伟大成就，是实验和理论密切结合的丰硕成果，是观察实验和数学演绎相互提挈的结晶。当然，作为科学家个人，他可以在研究工作中偏重理论或实验，一个什么都在行的全才是很罕见的。但无论从事哪方面的科学工作，如果不树立把自己的全部科学研究建立在实验结果基础上的思想，那是不可能有所发现的。

常常有人问，难道古代人们不作实验吗？为什么爱因斯坦认为实验传统只是在文艺复兴时期才建立起来？答案在于：作为近现代科学基础的实验，不是一般的观察和实验，而是“通过系统的实验发现有可能找出因果关系”，或者简言之，是受控实验。受控实验在原则和可行性方面都有很严格的要求，这种要求在文艺复兴以前至少是不清晰、不自觉的。

（1）可检验性原则。近代西方科学为科学研究工作立下了一条极其严格的标准，它要求理论不仅应当解释已知的实验结果，还应当预言今后可能得出的实验事实。在解释和预言中，一般是拿理论导出的数学与实验中测定的数据相比较。如果解释或预言失败，理论就需要修正或被别的更能满足这种要求的理论取而代之。

形式体系的研究允许、也有必要暂时离开形式概念同经验之间的任何关系。但是仅有形式体系，并不能对实在客体的行为作出任何断言。科学研究的另一个必要条件是，应当把经验的实在客体同形式体系的概念框架对应起来。

这就是所谓的经验标准，或用科学方法论术语所说的可检验性原则。如上所述，构造形式体系需要很强的思辨性，然而，思辨能力只是近代科学的必要条件而非充分条件。纯粹的逻辑思维不能给人们任何关于经验世界的知识；一切关于实在的知识，都是从经验开始，又终结于经验。爱因斯坦曾经驳斥有关他所创立的相对论是纯粹思辨发现的说法，他认为，一个理论如果要得到人们的信任，就必须建立在可以普遍推广的事实之上。狭义相对论所根据的是光速不变性。广义相对论所根据的是惯性质量同引力质量的相等。从来没有一个真正有用和深刻的理论果真是靠单纯思辨去发现的。

（2）可行性准则。为使可检验性原则不至于空洞，必须配以一系列相应的可行性准则，西方科学传统十分重视这种可行性，发明了在实验研究中探求因果联系的科学归纳法，同时，致力于通过检验蕴涵使假说具有经验上的可检验性。

可控实验的共同目标是要通过系统的实验发现对象中存在的因果联系。实验必须安排得当，才能以简明、确定的方式表现出事物的因果联系，为人们提供可靠的科学事实。近代西方科学方法论的一个重要成果是重视并为此实际建立了一整套逻辑准则，这就是以“穆勒五法”著称的科学归纳法。

可控实验的另一个重要特点是，可检验性的实施有赖于假说的演绎展开的可能性。实验所检验的常常不是假说本身，而是它们的推论，即从该假说中逻辑推导出来的描述个别现象或事件的判断。这方面最著名的例子之一，是英国物理学家爱丁顿的日食观测，从而验证了爱因斯坦提出的广义相对论假说，根据这个假说，他预言光线在引力场中将会发生弯曲效应。可检验性的实质在于，假说与其他前提条件（逻辑规则、科学定理和定律）相结合，必须包含这样一种演绎推理的可能性，使其推理结果可以被检验。简言之，假说的可检验性，就是假说具有检验蕴涵。可检验性与演绎工具是联系在一起的。

总的说来，西方近现代科学的方法论背景主要就是这种基于经验的逻辑统一性。一方面是尽可能完备地理解全部感觉经验之间的关系，另一方面是通过最少数的原始概念和原始关系的使用来达到这个目的。希腊哲学家发现的形式逻辑体系和近代完善起来的受控实验方法，为达到这个目的提供了有效的工具。近现代中国人向西方学习科学，最重要的工作之一就是引进这种科学方法。

三、通过互补而更新

当前在世界背景下，有两个基本情况是我们必须充分予以重视的。一个基本情况是西方以还原论为主的科学思维传统，在现代科学的发展面前，已暴露出本身的局限性。那种整体论的思考方式、系统把握对象的新观点，已取得相当大的成功，对单纯的分析的眼光和还原论的处理方法提出了尖锐的批评。另一基本情况是中国作为一个在近代滞后发展的国家，科学教育的水平还不高，科学普及也很不够。因此近代在西方成熟起来的科学思维方式，还没有为多数国民真正了解。目前重要的工作与其说是对之进行讨伐，不如说是为其开辟道路，但在这样做的同时又应具有前瞻的眼光。

中国的有机论与西方科学方法代表两种不同的传统，它们本来是各自独立地平行发展着的。但是，到了近代和现代，由于世界近代化和现代化成了大趋势，它们不可避免地相会了。

摆在近代和现代科学发展的世界背景下考察，中国古代传统思维的主要弱点是与其主要长处联系在一起的：整体观伴以结构性弱点。一体化认知结构伴以狭隘的人伦技术化倾向，直观比类伴以不同层次过渡的模糊性。

1．整体观与结构性弱点。

中国传统思维视人与万物一体，习惯于用人道直接推断天道，由天道直接规范人道，各个领域都运用基本统一的概念范畴，而同一概念范畴又具有明显的多义性。这种情况反映在科学认识上，特别引人注目的，就是中国古代科学没有形成自己的基本概念范畴和独立的理论体系。冯友兰先生认为：“照中国的传统，研究哲学不是一种职业。每个人都要学哲学，正像西方人都要进学堂。学哲学的目的，是使人作为人能够成为人，而不是成为某种人。”⑲中国古代没有职业哲学家，也没有专门的区别于具体科学的哲学范畴。哲学和各门具体科学所使用的范畴是相通的。元气、阴阳、五行、八卦等既是哲学范畴，也是自然科学的基本范畴。这种情况在文明发展的童年是不可避免的，但久而久之，就会造成科学理论的非实证性弊端。表面上似乎无往而不胜，实际上停滞不前。西周大夫伯阳父在分析“三川”（泾、渭、洛三水）地震原因时，曾经归结为“阳伏而不能出，阴迫而不能蒸”，阴阳失序使然。这种解释不失为天才的猜测。但1000多年后，仍然是这个水平，则不敢恭维了。王充在研究人体与精神的关系时说：“夫人所以生者，阴阳气也，阴气主为骨肉，阳气主为精神。”在解释雷电现象时也说：“何以明之……盛夏之时，太阳用事，阴气秉之，阴阳纷争，则相校轸……”（《论衡》）其实已很笼统，大而化之，不着边际。到宋朝张载，依然如故，用阴阳二气的“感通结聚”解释风雨、雪霜以及“万品之流行，山川之融结”（《正蒙》）。对于磁石吸铁这种复杂的物理现象，宋代人照样用“皆阴阳相感，隔碍相通之理”，轻而易举地解释过去，更属似是而非的废话。就连宋明时代的大科学家沈括和宋应星也没有超出这样的理论水平。沈括在《梦溪笔谈》中，音律变化借助阴阳五行概念，解释下雨也运用诸如“太阳”、“厥阴”、“阳燥”、“燥金”之类的术语。宋应星在《天工开物》中写道：“凡火药以硝石硫磺为主，草灰为辅，硝性至阴，硫性至阳，阴阳两种物相遇无隙可容之中，其出于人物膺之，魂散惊而魄齑粉。”其实，用阴阳二气的矛盾来解释火药爆炸，并不比火药自身说明的更多。本来富有辩证性的阴阳范畴，一旦固定为自然科学本身的解释模式，就会对科学的发展起阻碍作用，因为它诱使那些对自然问题感兴趣的人，停留在根本不能说明问题的解释上。

2．一体化的认知模式与狭隘的人伦技术化倾向。

中国传统思维强调通过主体身心整体的全部功能来进行认知活动。认知的目的不是探求客观世界的纯知识，而是对天道的体认，并且落实到人伦日用的实践上。一体化的认知模式是与伦理中心主义相适应的。这是一种早熟的一体化模式，由于主体内在知情意诸因素没有得到充分的分化，所以在功能结构上都不是健全的。最大的局限性是知识论（包括逻辑学）从来没有得到独立的发展，在实践中造成了某种狭隘的人伦技术化倾向。在古代中国，有一些科学是正统的，其他的则是非正统的。正统科学的例子首先是天文学，天文历法对以农耕为主的社会的重要性，以及封建国家对占星术的信仰，使天文学一直得益于国家的支持，但也受到国家的严格控制。炼丹术是非正统的典型例子。作为遁世的道家和其他隐居者的事业，这是化学研究的某种神秘形式。但就是炼丹术也服务于那种消极出世的人生哲学，更不用说支持统治阶级长生不老的幻想了。狭隘的人伦技术化倾向，固然在特定时代促进了为社会生活服务的生产技术的发展，但影响更加深远的是，许多不能或表面上不能为现实生活产生立竿见影效果的科学技术被斥为“屠龙之术”而遭压抑。其后果是，天文学附属于历法，数学偏重于解题和运算技巧，生物学知识几乎完全含于农学和医学之中而不能独立。历法经常随着需要而修改，到元代授时历出现，已达到欧洲第谷·布拉赫的水平，但天文学理论却几乎是停滞的，以至到清代仍然有人笃信盖天说。中国数学的特点是理论与运算合而为一，虽然取得了像高次方程数值解法这样卓越的成果，却并没有形成任何严密的结构体系和简明的表达方法。生物分类也基本上囿于实用的本草学范围。狭隘的人伦技术化倾向使科学理论难于得到相对独立的发展机会。

概而言之，不能认为中国古代传统中那种具体的知情意一体化认知模式就是今后的方向。实际上，与西方传统中认识论、逻辑学、伦理学、美学、社会学以及心理学诸分支各自独立的发展相反，在中国古代思想传统中，一般来说这些分支没有获得自己的独立形式。主体内在诸因素成功综合的必要条件，应当是它们的充分分化。传统模式虽然蕴涵合理内核，但不具备充分分化的必要条件，因此只能属于历史，给人启发，却不能当作现实的理想。

3．直观比类与不同层次过渡的模糊性。

中国有机论思维方式总的来说在概念的形式推导方面比较薄弱，并且缺乏一种类似演绎几何中的形式逻辑（这正是希腊科学精确性的实质）。当希腊人处理纯粹的、抽象的图形时，即使图形没有现实的材料相对应，只要推理正确，得到的结论同样能被接受。但古代中国人则宁可在比较具体的数中施展他们的才智，他们长于归纳推理，特别是类比推理，却短于演绎逻辑。举例说，周敦颐著名的文章《爱莲说》，明写莲花，赞誉莲花具有“出淤泥而不染”的高贵品质，却意在借花喻人，赞美具有坚贞气节的正人君子。中国古代学人善于在最高天道与人伦关系及至山川草本之间作直接类比，推崇直觉的领悟，着眼于把握变动的关键，体认事物的内在联系。但是，它不讲究严密的逻辑推理和体系的形式构造，忽视在宇宙万物之间存在着一系列不同的层次和过渡环节。《庄子·田子方》中谈到两位圣人相见而不言，因为“目击而道存矣”。按道家的意思，道不可道，只可暗示。言透露道，是靠言的暗示，不是靠言的固定的外延和内涵。这与西方重视分析、强调从公理出发运用可操作的形式规则获取确定结论的传统，适成鲜明对照。近现代科学恰恰要求对不同层次的规律性进行具体的研究，对其间过渡的机制作出确切的说明。不同层次过渡的模糊性必然导致科学理论的人格化。理气之争与善恶相随，天地日月之论与君臣等级相伴，学问家的任务就是建立起包括自然现象在内的给出伦理说明的普适的理论解释。在这种思维方式支配下，比类常常只能停留在比较低的水平，并且可能是随心所欲的。

在鉴于上述负面的分析，重要的是脚踏实地和向前看，在近代中国科学技术相对衰落之后，中国现代科学技术发展的主流只能是向西方科学技术学习，包括检讨中国传统思维方式之不足。但是随着科学的发展，西方科学已经越过或将要越过以还原论为主的阶段，一种系统的观念脱颖而出、风靡各个领域。现代系统观和中国有机论哲学，的确有某种内在的同一性。李约瑟就企图把现代科学定义为中国有机论和西方机械观之间的一种协调。因为中国的有机论哲学类似于现代科学在机械观统治了300年后倾向于采用的那种自然观。对于李约瑟来说，这意味着在如何估价历史和预测未来科学发展的问题上采取一种互补的眼光。笔者想，对于中国人而言，更应当具有这种眼光。既从现实应用的角度，又从前瞻的角度，关注中国有机论思维传统与西方科学传统之间的互补性。

第三节　当代中国科学哲学的重构

20世纪70年代末，在极左思潮特别是“文化大革命”浩劫的影响下，科技和教育事业百废待兴，中国的科学哲学已非常脆弱，甚至还在为正名之事闹得不可开交。但是，由于科学教育是拨乱反正的前沿，有关科学的哲学问题就特别有生命力和吸引力。此时，整个民族迫切需要新的思想来滋润已近萎缩的头脑，而新思想的引入者却要甘冒盗火者普罗米修斯的风险。在这种情势下，科学哲学凭着科学自身普遍性、无阶级性和超国界性的特质，适应改革开放的要求，不期然在中国成为了当代哲学的切入点。它是通向世界的窗口，是全方位开放的带头羊，并且在研究中形成了鲜明的中国特色。

一、开放的窗口

作为一位坚定而务实的政治家，邓小平在20世纪70年代初传奇般地复出后，便旗帜鲜明地反对“左”的倒行逆施，专注于对科技、教育及国民经济各个领域进行整顿。当然，这样做遇到了各种难以逾越的障碍。在科技领域，科学在当时被认为是社会意识，具有阶级性，来自西方的科学理论一再被扣上“资产阶级”的帽子而遭到批判，从事科学研究的知识分子也被贬为“臭老九”而划入另册。在这种情况下，为了把科学从灭顶之灾中拯救出来，而又不惹起纠缠不休的理论纷争，只好苦心孤诣地从老祖宗马克思那里去找根据，结果倒是大喜过望，马克思曾经深刻地把科学界定为“直接生产力”。在1975年科学院的《汇报提纲》中，首先引用马克思的经典著作（一度曾打算引用毛泽东本人的谈话）来证明“科学是生产力”，因而是基础，是推动历史发展的最重要的因素。

但是，关于科学的这个哲学命题，与当时流行的哲学观点并非是相容的。在实践中，更是因为与“左”的东西相抵触而遭难。1976年邓小平再次被贬黜后，其反对者们正是抓住这一点大做文章；后来邓小平再度复出时，恢复这一命题的合理性与合法性，也就成了思想战线的重要任务。1978年3月18日，邓小平《在全国科学大会开幕式上的讲话》重申并有力地论述了“科学技术是生产力”，把它作为必须澄清的一个关键问题，以此为契机，恢复了知识分子作为工人阶级一部分的地位。如是，尊重知识、尊重人才，大道畅行。这一哲学命题便成为思想解放的春雷。

在接踵进行的真理标准大讨论中，由于科学理性是理性家族的宠儿，科学的实证方法最显著地体现着实践标准的有效性、权威性及至唯一性，就使来自科学方面的证据，在这场论战中扮演了重要角色。在1978年5月11日《光明日报》特约评论员那篇《实践是检验真理的唯一标准》的文章中，一开头引经据典地阐明这是马克思主义的命题，紧接着，就用自然科学方面的论据来支持这个论点：“门得列耶夫根据原子量的变化，制定了元素周期表，有人赞同，有人怀疑，争论不休。尔后，根据元素周期表发现了几种元素，它们的化学特性刚好符合元素周期表的预测。这样，元素周期表就被证实了是真理。哥白尼的太阳系学说在300年里一直是一种假说，而当勒维列从这个太阳系学说所提供的数据，不仅推算出一定还存在一个尚未知道的行星，而且还推算出这个行星在太空中的位置的时候，当加勒于1846年确实发现了海王星这颗行星的时候，哥白尼的太阳系学说才是被证实了的真理。”

在此后的讨论中，来自科学方面的论据反复被引用。表面上看，不过是重提科学史上的著名事实，实际上，却是在恢复和利用科学、科学方法的权威性。当时，论者中大多数还没有进入科学哲学的深层次，甚至许多引证本身也是比较粗糙的。一个明显的错误是，上文所说海王星的发现，证实的其实不是哥白尼学说，而是牛顿的万有引力定律。不过任何时期都有自己特定的任务，这些疏忽在当时并未被太多地注意。原则上确立实践第一的标准，主要目的在于打开思想解放的大门。

科学作为思想解放突破口的特殊地位，使得更深入的思考成为必要与可能。例如，在上述引证中已经涉及“如何解释科学史”的问题，也使中国人直面曾对这类问题长期探讨的西方科学哲学。以上面那段引文为例，它在元素周期律和太阳系学说两个发现中，都把由假说推导出的预言得到证实的时刻，看作假说得到了证实、成为真理的时刻。这里采纳的实际上是当代科学哲学的正统观点。如果换一个角度，又可以对此强烈质疑：难道一次预言应验，就可以使假说成为真理吗？万一它的第二次预言失败了呢？就算一千次预言应验，谁又能担保第一千零一次不会失败呢？于是证伪主义就进入了中国学界的视野。

在真理标准讨论中隐含的另一个问题，是不加限定和说明地把“真理”与“科学的”二者等同起来。凡科学的必是真理，反之亦然。许多人习以为常地称马克思主义为“科学的”，甚至直接断言“马克思主义是科学”。但什么是“科学”，“科学的”又是什么意思，却不甚了了。这些问题不可能长时间付诸阙如，于是，人们开始关注下述科学哲学的基本论题：作为一种世界观、方法论，哲学与科学究竟是什么关系？如何界定“科学”这个概念，在理论上和实践上比较恰当？

由于思想园地已荒芜太久，新苗不知从何长起；又由于理论准备的不足，在实践层次上也就难免偏差。七八十年代之交的拨乱反正，固然促进了学术的初步繁荣，推动了我国科技事业发展，但也暴露出如下几个方面的问题：

首先，在知识层面，没有区分不同性质的学科与不同性质的真理，而把一切真理都冠以“科学”之名。如前所述，不仅称马克思主义为“科学的”，其他如政治、法律、道德等领域，凡正确的知识也都认定为“科学”的。其实，狭义的科学知识一般是指实证知识，即是有明晰逻辑体系，经严格实验验证的知识。广义的科学知识固然可以包括一切符合理性的真理，但必须注意把它与狭义的科学知识区分开来，不加区分地混用，结果只能是混乱。

第二，在方法论层面，对“什么是科学方法”缺乏共识，也不理解“科学方法是科学活动的灵魂”。在相当长的时间里，失范状态得不到纠正，因而在作为科学活动主体的、由科学工作者组成的科学共同体内部，缺乏公认的学术规范，各行其是，常常掺入一些非科学，甚至伪科学的成分。其中一个例子是某年轻人仅因用肉眼发现了一颗新星，便被传媒炒作为“天文学界的一颗新星”。其实这种偶然碰上的科学知识，缺乏可靠的科学背景知识和方法支撑，在现代科学中并无很大的学术价值。在社会科学界，方法上的鱼龙混杂更是令人咋舌。

第三，在实践层面，不能恰当处理科学与技术之间的关系。有的混同二者，以为基础科学的突破自然而然会带来生产效益。有的片面认同科研和教育体制中不合理的现状，视“重基础、轻应用开发”，“重理科、轻工科”为正常，认为“学好数理化，走遍天下都不怕”。有的不能很好地把握科学技术建制与社会其他建制之间的关系。要么简单对应，要么截然分开。最大的问题是在科技体制内部缺乏健全的运作机制，在科技与生产、科技与社会之间缺乏有效的连接机制。

第四，在人类文明层面，没有意识到科学技术是双刃剑：既是历史发展的杠杆，也可能产生严重的负面作用。更没有做好准备应付科技发展对传统生活方式、意识形态、道德伦理、宗教信仰等等提出的激烈挑战。例如，中国当时的舆论几乎一边倒地对科学技术采取了一种简单的乐观主义态度，在创作的科普读物中，无不把未来世界设想得无限美好。相反，同时期的西方科幻作品，大都强调工业社会中科技对人的异化，忧虑地看待人与自然关系的恶化。

这些问题透过对科学技术的哲学思考，逐渐成为中国人的热门话题，迫使人们从封闭与半封闭状态下猛醒过来。各种事实表明，只有对外开放，吸取全人类所创造的一切精神财富，思想解放运动才能获得真正有力的推动，结出硕果。但在迈出第一步时，国外的东西大都被视为洪水猛兽，这层窗户纸并不容易捅破。这就需要一个始作俑者，它恰恰是科学哲学。因为在科技领域，中国与发达国家的差距最为显明，评价起来最容易达成共识，也最容易冲破教条主义和形而上学的束缚。

1978年秋，中央宣布：对外开放、引进国外先进技术是加快四个现代化进程的重大决策。同年10月10日，邓小平会见德意志联邦共和国新闻代表团时，将这一方针公之于世。⑳当时采取这一举措，所遇到的阻力绝不亚于14年后宣布引进市场经济体制时遇到的阻力。反对的声音很大，“有人担心引进会损害我国主权”；有人认为“引进外国技术和利用外资”，要被别人“剥削”有人提出“搞引进，承认自己技术上落后”，“有损社会主义国家的声誉”。正因为此，中央才号召“要进一步解放思想，不要再把自己的手脚束缚住，胆子要大一些，思路要开阔一些，办法要多一些，步子要大一些……”㉑引进科学技术尚且遇到这么大的阻力，如果对外开放先从其他领域开始的话，成功的可能性之微是可想而知的。

于是，不仅国外各种科技成果相继被引入，许多理论与思想的宣传和介绍也变得时髦。集合论、数理逻辑、相对论、量子力学、综合进化论、系统论、信息论、控制论，等等，在中国科学界和非科学界不胫而走。这些现代理论往往强烈依赖或深刻蕴涵一些哲学观点，如罗素的逻辑原子主义、马赫的实证主义、玻尔的互补原理、布里兹曼的操作主义、波普尔的批判理性主义，等等，它们也在社会，特别是在青年人中，引起浓厚的兴趣和热烈的争论。至于那些从科学与社会、与文化互动上来整体把握科学技术的理论，如科学学、未来学、生态学，等等，更离不开相应的哲学，甚至本身就是一种哲学。所有这些方面的造势，当时是在自然辩证法的旗号下进行的，促使一批知识和社会背景各异的学者，不仅开始从不同方向涉猎西方科学哲学思想，而且开始引入各种现代思潮。

“自然辩证法”事业，在中国可以回溯至20世纪二三十年代，是由一批倾向于马克思主义的学者从研读恩格斯的《自然辩证法》一书而发展起来的。恩格斯的原著是一份未完成的手稿，长期以来，一方面存在着学科范围不清、框架不明等恼人的问题，另一方面也为中国学者的创造性工作留下了充裕的空间。70年代末以后，自然辩证法在中国再度发展时，采取的是一个兼容并蓄的“大口袋”方针，许多新人、新思想都曾在此驻足。取得比较多共识的内容可归入下述三大块：自然观研究、科学方法论研究、科学思想史和科学·技术·社会研究。

在1979年及此后一段时期，除了执著地在科学哲学、技术哲学、科学社会学等领域，通过引进国外的新观点、新材料加强理论建设，自然辩证法事业最有意义的进展，是致力于形成一种新的正确对待马克思主义经典理论的态度。

当其他许多领域的思想解放还局限于从极左思潮回复到20世纪五六十年代传统的观点时，20世纪最新的科技成就已经明显表现出它们不能被简单纳入传统观点的框架。存在的冲突使中国学者不得不作出这样的选择：要么拒绝承认当代新兴的科学理论，要么下决心修正某些传统论断。

1979年1月复刊的《自然辩证法通讯》，一开始就洋溢着这样一股“战斗的唯物主义”的活力。它的发刊词充满热情地号召道：

现在科学技术正在经历着一场伟大的革命。……（它）势如破竹，锐不可当，在物质结构、天体演化和生命起源等前沿阵地上，都取得了一系列新成就，同时也遇到许多新问题。为了正确地理解新成就，顺利地解决新问题，……迫切地需要思想的大解放，哲学的大发展。㉒

这篇发刊词提出了在当时可算是惊世骇俗的自然哲学观点：层子或夸克却可能要永远“幽禁”在基本粒子里，一分为二，也可能越分越大……

在传统的宇宙观的框架内，已经很难理解天体物理学提出的一些新理论了……信息的本质是什么？这仍然是要科学家和哲学家作出回答的一个重大问题……恩格斯早已指出，随着自然科学领域中每一个划时代的发现，唯物主义必然要改变自己的形式……到了19世纪，……马克思和恩格斯总结了当时阶级斗争的经验和19世纪自然科学发展的成就，创立了辩证唯物主义哲学。如今，科学技术又取得了划时代的巨大发展，现代唯物主义哲学同样要随着科学的发展而前进，它必然要改变自己的形式。㉓

事实上，当时自然辩证法这个“大口袋”是非常兼容并蓄的，其成员的哲学倾向相当丰富和多样。有些人介绍西方的哲学观点竟积极到如此地步，以至于引进了一些连在西方学术界也异口同声表示不能接受的观点。

从1981年至1982年，在《自然辩证法通讯》上热烈地展开了有关自然观和基本哲学观点的讨论：“一分为二”是普遍规律吗？世界是无限的吗？物质存在的基本形式是时空吗？劳动创造了人吗？……这些讨论在整个哲学社会科学界激起了很大反响。1982年，中国哲学界的权威刊物《哲学研究》，以显著位置登发了多篇有关论文，并在当年第6、第7两期上刊登了有18位学者参与的《关于辩证唯物主义自然观的几个问题（笔谈）》。笔谈的主旨是意识到了自然科学新理论正在对传统哲学观点提出“挑战”，并要维护和发展马克思主义。但是，怎样维护？如何发展？18位学者观点歧异。同一年，中国社会科学界的权威杂志《中国社会科学》也卷入了这场讨论。当年编辑的《〈中国社会科学〉哲学论文集》，其前三篇文章都与此有关。㉔

这场讨论，当时表现为一种“以自然科学的实践检验马克思主义真理”的形式。但实际上，自然观和一般哲学原理处于两个不同的层次，二者并不能直接相一致或相冲突。实践对真理检验的运作，本身是有条件的。即便实践检验原则是无条件的，科学理论证明也不能与实践检验相提并论。所以要准确理解自然科学新理论与传统哲学观点的冲突，还得转向认识论、转向科学哲学研究。

20世纪80年代初，认识论研究的新动向，主要是借助于新引入的科学成果——如控制论、信息论、系统论等，试图以此来修正和发展传统的认识论。其结果，原有的认识论模式并未改变，但增加了一些新的描述性概念，如反馈、信息、非稳态等等。这种将科学理论直接移植到认识论的做法，混淆了两类不同层次的概念，体现的是简单的类比式思维或外推式思维。

认识论走向开放的决定性步骤，应属对一些著名西方现代科学哲学家的讨论。此期间，英国哲学家波普尔的“三个世界”理论，风靡一时。

1979年上半年，波普尔的理论已经开始被介绍进来，但很简单，不甚了了。1980年公开发表了波普尔的论文《世界1、2、3》、《没有认识主体的认识论》。此后，国内学者对“三个世界”理论进行了热烈讨论。有的批评三个世界理论，但认为可以从波普尔的“错误的哲学体系中，寻找发展马克思主义认识论的因素”㉕。有的认为在现代科技革命的条件下，马克思主义应当继续对思维和存在的关系——这一哲学的最基本问题——作实事求是的分析，并对“三个世界”理论的挑战作出回答。㉖争论虽然因故告一段落，但无论如何，从那以后波普尔的哲学越来越受到国内学界重视，并以此为契机开始大规模地引入西方科学哲学。与此同时，对西方人文哲学的引入还极其零散，偶有介绍尚需声明“专供批判之用，请勿误习”。

二、全方位的吸收与剪裁

拨乱反正时期，尽管科学的声誉得到了极大的恢复和光大，尽管科学哲学已成为引进西方哲学思想的一个窗口，但人们对科学技术本质的理解还不够深刻，甚至有所误解。在20世纪80年代最初几年过去之后，从内外两个方向上，对科学技术逐渐形成了比较全面的认识。在内部，是科学世界图景的完善，科学方法论、科学哲学研究的兴起，以及普遍的、合理性的态度等科学精神的形成。在外部，从把科学视为社会的一个独立变量进而把它放在科学、技术、经济、文化互动的大系统中考察，从盲目的乐观主义上升到合理性的科技伦理学，从一般的“科学是生产力”而达到“科学技术是第一生产力”的认识。

这两个方向上的进步都离不开对国际上一切优秀文明成果的全方位的吸收与剪裁。而这种吸收和剪裁又有赖于观念的突破和思想方法的指导。20世纪80年代的中国，科学技术的思潮和实践就在这样的辩证运动中相互推进，达到了一个新的高潮。

从1980年起，人们开始认识到科学技术不能直接地促进社会的现代化，而首先要以其并入经济过程为前提。㉗同时，早期范围、对象和方法都模糊不清的“科学学”研究逐渐演化出比较成体系的一个新兴研究科目——软科学。软科学是一门高度综合性的新兴科学，也可以说是一类学科的总称。它们综合运用自然科学、社会科学以及数学和哲学的理论和方法，去解决由于现代科学、技术、生产的发展而带来的各种复杂的社会现象和问题，研究经济、科学、技术、管理、教育等社会环节之间的内在联系及其发展规律，从而为它们的发展提供最优化的方案和决策。换言之，要把科学、技术放在社会大系统的各种复杂的相互作用中来考察。

“软科学”研究的兴起和各种咨询、研究机构的出现是同步的。早期的某些“专家治国论”倾向得到了克服，人们不再片面地要求领导者本人掌握多少科学技术知识，他们更应该发挥其政治上的特长，在具体科技问题上可以借助于“智囊团”的力量，以及借助于外在于领导者个人的、一个合理化的决策程序来避免失误。在“软科学”的旗号下，中国的政策科学（决策科学）和信息咨询业也得到了发展。

但是，中国“软科学”的学科边界仍是不够清晰的。例如，它在日本是“以阐明现代社会复杂的政策课题为目的”的一门研究，相当于美国的“政策科学”，属应用研究的范围。而中国当时的“软科学”概念似乎既是基础性研究又有应用倾向，是政策科学和STS研究、科学技术史等学科的混杂。更重要的一个因素在于“软科学”实质上并不是一门学科（discipline），而是一个科目（subject），是只有自己的研究目标而无自己的特殊研究手段的一项综合性研究，需要大量应用诸如信息论、行为科学、社会学、心理学、系统工程学、管理工程学等学科的方法与结论，并且借助于现代化的电子计算机技术。所以需要更大范围的多学科的引进。

大规模引进西方新兴科学，不仅是出于上述的实践需要，即为中国的现代化工程寻找得心应手的科学技术工具的需要，也是由于理论本身的发展。拨乱反正时期百废待兴，人们的注意力集中于恢复数、理、化等基础学科，像哥德巴赫猜想这样的纯数论问题也能激起广泛的社会兴趣。一旦基础性学科初具规模，20世纪下半叶以来新涌现的各种新兴学科自然就要受到青睐。特别是国门乍开，蓦然意识到自己与外部世界的差距，其急于追赶、“补课”的心情是不难理解的。

理论和实践的需要共同推动着这一时期科学引进运动，并使之表现出三个特点：一是引进的科学理论（包括人文、社会科学的理论）都紧紧围绕“中国的现代化”这一主题；二是引进的时效性大大加强，大量引进了新兴的，甚至在国际学术界尚有争议的学科和科目；三是引进了众多的“边缘学科”和“交叉学科”。其中难免混有一些不成熟的学科，甚至伪科学。总之，这一时期科学引进运动的特点是：现实性，新兴性，多样性。

1983—1984年间对阿·托夫勒等人著作的“浪潮”式译介，表现出相当强的时效性。托夫勒的《第三次浪潮》，原版于美国也不过是1980年，到1983年3月北京就出了第一个译本，虽然标明“内部发行”，但9500册的印数还是不胫而走；1984年2月北京第二次印刷，公开发行了29500册，旋即告罄；同年12月由三联书店印行第二版，席卷了大江南北。一时人人谈信息，个个皆知“信息社会要来了”！这种震荡爱屋及乌地波及托夫勒的其他著作。托夫勒于1970年作的Future Shock被三家出版社以两个不同的书名在1985年同时推出了三个译本㉘，总印数当在7万上下。不过，和托夫勒齐名的奈斯比特作于1982年的《大趋势——改变我们生活的十个方向》倒没有被如此抢译，只是中国社会科学出版社在1984年12月出了一个译本，此后科普出版社在1985年出了一个简明版。当然这部书同样多次印刷，其影响不下于《第三次浪潮》。相比之下，更重要的人物丹尼尔·贝尔的《后工业社会的来临》，由商务印书馆在1984年推出后，却并没有激起如此大的热情，可能由于这本书的内容比较专业和艰深之故，虽然它在学术界的知识分子中间是相当流行的。

《第三次浪潮》和《大趋势》在中国的风行，使国民有机会接触国际上最新的思潮，极大地开拓了民族的视野。特别是奠定了这样一种信念，相信科学技术不仅仅是用来达到某个假设的理想目标的工具，而且是一种不可抗拒的革命力量，迫使整个社会结构在新的科技革命前调整自身。科学技术决定着社会的经济过程，塑造人们的行为方式，冲击传统的道德观念。若干年之后，这种信念在“科学技术是第一生产力”的论断中获得了更为深刻的表述、总结和提升。

但是体现在《第三次浪潮》和《大趋势》中的所谓最新国际思潮，毕竟都是针对20世纪80年代世界最发达国家——美国——之症而下的药。对中国这样的发展中国家，信息时代还只是遥远天际的曙光。中国有自己更现实的问题，这就是中国的现代化问题。无论如何，现代化不是简单地采纳最新科学技术和简单地引入最新国际思潮就能实现的，因为它们未必适用于这片古老的土地。必须在中国的政治、社会、经济、文化背景下，在中国的科学水平基础上，创造性地整合从西方引入的先进科技和思想观念。开放的同时必须整合，吸收的同时必须剪裁。

这显然不仅仅是科技型知识分子，包括那些关注科学技术的知识分子的任务，也是人文型知识分子的任务。现代化需要对人性的把握。遗憾的是，20世纪80年代中国人本主义的介绍工作明显滞后于科学和科学哲学。当社会上普遍谈论着“信息时代”、“新技术革命”时，人本主义者们主要的精神来源仍是萨特乃至尼采、叔本华。例如成形于第二次世界大战时期的萨特存在主义在1982年前后曾风行中国知识界，然而萨特哲学几乎不涉及科学技术，不可能谈及新技术革命及其可能带来的问题。其他当时流行的人本主义思潮也莫不如此。于是中国的科技型知识分子竟戏剧性地承担了双重任务，他们不得不把目光同时投向自然科学和人文学科两大领域，不得不同时在科学技术和思想文化两方面为中国的现代化设计蓝图，并担负着外来思想的剪裁者的角色。

1984年（实际从1983年底开始）起推出，并迅速流行大江南北的《走向未来丛书》集中体现着这种努力。在写于1983年6月的“编者献辞”中，人们可以读到：

我们的时代是不寻常的。20世纪科学技术革命正在迅速而又深刻地改变着人类的社会生活和生存方式。人们迫切地感受到，必须严肃认真地对待一个富有挑战性的、千变万化的未来。正是在这种历史关头，中华民族开始了自己悠久历史中又一次真正的复兴。㉙

编者的思路明显是偏向科学主义的，然而同时它也在努力进行人本的思索：

她（指丛书——引者注）特别注意于科学的思想方法和新兴的边缘学科的介绍和应用；把当前我国自然科学、社会科学，以及文学艺术方面创造性的成果，严肃地介绍给社会，推动自然科学与社会科学的结合。㉚

《走向未来丛书》的一大特点是翻译和著述并重，翻译又常取“编译”而非全译，这大约说明了编者注重理论对现实中国问题的联系。这套丛书很快偏离了最初的科学主义轨道。1984年最初推出的12种几乎都属于自然科学类书籍或与科学有关，1985年以后，社会科学和人文学术著述占据了越来越大的比重，涉及政治学、人类学、艺术、神话学等纯粹人文、社会科学。人文主义从科学主义中萌生，这正是20世纪80年代中国学术的一个特征。

同样具有明显科学主义特征，但较为晚出的一套丛书是上海译文出版社印行的《当代学术思潮译丛》。1987年8月这套丛书推出了它的第一本，伊·普里戈金和伊·斯唐热合著的《从混沌到有序》，对知识界产生了极大的冲击。它和同样属于这套丛书的《熵：一种新的世界观》等一起，向中国学者展示了一种崭新的科学世界图景。这两本书中涉及的一些概念，如耗散结构、混沌、有序、无序、时间之矢、生态灾难等等，此后相当长时期频繁出现于中国学者的著述中。1988年，《当代学术思潮译丛》又推出了艾根等人的《超循环论》、哈肯的《协同论》和托姆的《突变论》。耗散结构论、协同论和突变论被称为“新三论”，为当时知识界提供了热门话题，并为“科学化的哲学”运动提供了素材。

《当代学术思潮译丛》的编辑方针似乎是对有关信息方法、系统方法的学科比较感兴趣，例如其中两种并非自然科学类的书——《大众传播模式论》和《市场非均衡经济学》——也都应用了信息方法和系统方法。从这一点看，它的科学主义特征是鲜明的。另一方面，其中有些书，虽然只占少数，又是完全人本主义的，如《哲学人类学》；有的甚至带有神秘主义气息，如《禅与西方思想》、《心我论：对自我和灵魂的奇思冥想》。同时期编辑出版的还有《现代西方学术文库》（三联书店出版）和《二十世纪文库》（华夏出版社出版），它们似乎有声色得多。这两种丛书恰恰是从人文的角度来选材的。当然，这两种丛书推出之际，科学主义运动已深入人心，它们也都选有科学方面的著述。如《现代西方学术文库》中收入巴伯的《科学与社会秩序》一书，《二十世纪文库》中收入了《批判与知识的增长》，等等。

所有这些丛书，都表现出一种单纯的进步主义态度。它可以归结为两句话：越新兴的越先进，越先进的越有用。这两套丛书热衷于介绍新兴的学科，不免忽视基础性的建设。例如它们介绍了不少西方经济学流派，却把当代西方主流经济学的代表作，萨缪尔森与弗莱兹曼合著的《经济学》冷落一旁。对种种发展经济学的理论——它们比普通的经济学理论显然更适合于中国这样的发展中国家——也未加重视。

事实上，进步主义是当时中国社会普遍的大众思潮，从拨乱反正时期就一直存在，直到今天仍有相当影响。经常可以听到人们说：历史是进步的，文明是进步的，科学更是普遍进步的。这种泛泛地、普遍地对“进步”的信念并不是确凿无疑的：什么东西能保证我们的社会或人类的文明能一直进步下去呢？新的一定比旧的好吗？显然，进步主义不能依靠经验的论据，只能依靠理性的支持。在西方，进步主义与理性主义通常密不可分。然而，理性主义并不一定是合理的。

进步问题在科学哲学领域中有最集中的体现。特别是理性进步主义，其支柱主要就是“科学凭借理性在不断进步”这一命题。传统科学观认为，科学知识是确定的真理，只会逐渐累积而不会被推翻。这种线性累积观合乎直观，也是20世纪80年代初中国大众对科学的普遍期待。然而对此可以提出两点反诘：什么样的理性方法能保证取得越来越进步的科学理论？又用什么标准能判定一个理论比另一个进步？对这两个问题中前一个的否定问答，将击垮理性主义；而对后一个若作否定回答，便干脆取消了“进步”的概念。几乎可以说，全部现当代科学哲学就是围绕这两个问题所作的攻击与维护而展开的。一旦这两个问题进入中国学者的视野，科学哲学的引入也就有了明晰的体系和框架。

然而这种体系和框架的建立还须假以时日。如果说在拨乱反正时期，科学哲学扮演的是一个有利于“发展”和“丰富”马克思主义的角色，是一个开放的窗口，是马克思主义的一个分支（自然辩证法），那么在20世纪80年代初期，它不过是西方全部哲学体系中的一个子体系，它的逻辑被纳入西方整体哲学的逻辑中。这可能是科学哲学相对沉寂的一段时期，也许与当时人们需要“无拘束”地引进各种国外新兴学科有关，不愿意被某个框框限制住。相应的剪裁，如前所述，偏重于以中国现代化的现实需要为出发点，而不是以“这是否是一种合乎理性的理论”为出发点。事实上，继拨乱反正时期引进了波普尔等人的科学哲学理论后，这一时期西方科学哲学的经典著述差不多均已有所介绍。杜任之主编的出版于1980年的《现代西方著名哲学家述评》和1983年出版的《现代西方著名哲学家述评（续）》，比较系统地介绍了现代西方哲学及其源头哲学的主要人物和思想，然而是作为整体西方哲学的一部分。从1981年开始，商务印书馆以《汉译世界学术名著丛书》的名义，整理重印它自20世纪50年代以来选译的西方学术著作，其中也不乏科学主义哲学和科学哲学的名著，包括许多维也纳学派代表人物的作品。商务印书馆还于1982年和1984年分别再版了洪谦的《维也纳学派哲学》上下卷。但是，直到1984年，才陆续出现了一些把科学哲学从其他诸哲学中独立出来加以讨论的著作，如江天骥的《当代西方科学哲学》，然而它们多数把科学哲学视为“认识论的一个部分”。

科学哲学在整体哲学领域中地位的再度上升，要到20世纪80年代中后期以后了。这一变化可以从上海译文出版社的《二十世纪西方哲学译丛》中看出来。在类似丛书中，它是把时效性和学术性结合得较好的一种，这套丛书的翻译质量也是一流的，较少有诘屈拗口令人如读天书的“汉”语。当它于1985年初次推出时，其选题并不特别偏重于科学哲学，其第一本乃是卡西尔的《人论》。但到1987年以后，这套丛书越来越偏重于当代科学哲学的介绍，如费耶阿本德、劳丹和本格等人的作品，几乎是其“独家”引进的。科学哲学类著作占了其全部书目的一半以上。这些最新科学哲学，特别是库恩、费耶阿本德、劳丹等历史主义科学哲学的介绍，极大地冲击了“科学在不断进步”的传统观念，促使中国学者开始对理性与进步的问题进行反思。从而标志着在中国，继大规模的一般科学理论的引入之后，科学哲学的引进工作也达到了一个新的高度。

三、中国特色的研究与探索

不管我们多么努力地去吸收和借鉴西方文化，我们永远也变不成高鼻子蓝眼睛。中国固有的文化内涵、特殊的思想理论背景和独特的现代化进程，决定了任何一种有前途的学术发展都必须适合于中国的特色。就科学哲学而言，这种中国特色更因其承担者的特有性质而加强了。

众所周知，中国科学哲学的发展及相关思潮的涌动，多是在自然辩证法的旗帜下开展的。自然辩证法的特有地位——既是马克思主义哲学传统的一部分，又与当代科学技术密切相关——在中国科学哲学的发展进程中扮演着重要角色。而且，自然辩证法素有“大口袋”式的兼容并包传统。这种兼容并包，在最初是被设想为一种过渡措施，在实践中却表现得卓有成效。尽管它也带来了人员流动性大、难以形成统一的学术规范等问题，总的看来，却使这一学科较易适应转型期间急剧变革的中国现实，同时也更能产生广泛的、多学科的影响。它像是一个孵化器，不断有新的人员和思想参与进来，交流、突破，迸发灵感，而在思虑成熟后往往自立门户，或转入其他学科。有些人索性就是其他学科的专家，在这块领域属“兼职”。因此，80年代科学哲学界的几次重大涌动，无不具有鲜明的中国特色和深刻广泛的社会影响。下面择要介绍之。

1．“科学化的哲学”追求。

我们知道，20世纪80年代初中国的人文主义哲学曾有过一次短暂的高涨，但是，当时中国人文主义哲学的来源，多是西方前现代化或反现代化的哲学，不适应现代化目标的需要，因此不但受到传统意识形态的排斥，甚至也不见容于知识界。一位学者写道：“这几年来一股越来越猛烈的非理性（甚至是反理性的）潮流正在中国兴起，它日益引起了我内心的不安。”㉛其结果是科学主义在知识界的大力反弹。他们试图在“现代化”问题上确立理性的地位，为中国的社会工程寻找一种科学的指导理论，特别是，试图建立一种科学的、有别于“黑格尔式的辩证逻辑”和“中国传统直观思维”的辩证法。可以看到，在这些努力中，大量汲取了偶然性、有序性、整体性等与所谓“老三论”（系统论、控制论、信息论）和“新三论”有关的概念。在1984年底出版的一部颇有特点的教科书中，索性把自然辩证法的精髓归结为21对半范畴，其中绝大多数直接取材于新老“三论”。㉜

“科学化的哲学”追求自身固有的难以克服的弱点。科学和哲学毕竟是两码事，二者之间不但无法等同，也不能简单地把任何一个归结为另一个。另一方面，两者之间又有着千丝万缕的血缘关系。哲学虽然不可能被“科学化”，但在当时特定的历史条件下，这种追求促使哲学界去建立起一个“科学的世界图景”。当然，这种图景仍不能取代哲学的思考。1990年出版的一些教科书中，已经不再热衷于描绘自然图景，而代之以“科学技术本体论”，研究内容涉及天然自然、人工自然以及人和自然关系。这是一个更突出全球问题的具有哲学意味的研究纲领。㉝

2．系统哲学热。

基本上可以认为，20世纪80年代中后期兴起的系统哲学热，是科学化的哲学追求的一个分支。只是这一分支由于各方面条件的共同作用而格外兴盛，以至于成为一项独立的运动。最初它只是用来完善现有的辩证法框架，后来则提出了自己的研究目标。

系统哲学的发展经历了以下步骤：（1）粗浅吸收阶段。主要是大量名词、概念的引入和套用，利用它们来填充原有的哲学框架。此外，也引入了一些基本的原理。总的看来，这一阶段对系统科学和系统哲学的理解都零散而肤浅，断章取义，乃至滥用概念。如“信息”这个术语就曾被滥用到无所不是信息的程度。（2）对具体系统科学的引进。20世纪80年代中后期，《从混沌到有序》、《从系统的观点看世界》、《协同论》、《突变论》、《超循环论》等系统科学著作相继推出了中译本，国内学者对系统科学有了较全面的理解。（3）中国特色的系统哲学的建立。从仅仅是服务于建立一种科学世界图景，扩展为一种认识论。特别是意识到“机械观的衰落和系统观的兴起是当代认识论中最重要的变化之一”，意识到机械观又是“更具普遍性的还原论的一种特定历史形态”，才使系统哲学的意义在整个哲学史中凸显出来。㉞

但是，系统哲学之路上，最初的阔步前进之后，似乎已遇上了难以穿越的泥沼地带。正如有人在1988年指出的：

一些年来，“系统论”和“系统方法”已成为一种时髦。这样那样的人总是在其著作中宣称动用或采用了它，或在其书名下注上副标题“系统方法”或“系统论研究”。还出现了“系统美学”、“系统哲学”等名词或著作。尽管如此，在系统论的主要内容和基本概念、原理是什么，系统方法由什么构成，应如何应用等问题上却仍然存在着混乱。㉟

不仅系统论方面，其他学科如量子力学、宇宙学等等都是如此。这些学科引进伊始，无不极大地激活了国内学者的思维。在国内学者以十年时间匆匆赶过了西方科学数十年的行程之后，忽然发现再没有太多更“新”的东西可引进了。似乎只有等待科学的新进展、新突破。然而在上述学科方面，当代科学自身也正步履维艰。面临此种窘境，“科学化的哲学”的支持者们大抵分为两种态度。第一种深感浮光掠影式“借鉴”的不足，决心认真钻研，弄通现代科学的精髓，再回过头来以推动哲学的发展。这种人最后常常成了该科学领域里的专家，对哲学渐渐谈得少了。第二种态度是继续寻找“新兴”的学科，与之保持同步。生态学、基因工程等等显然属于这样的学科。因此在1988年以后，有关生态哲学、环境哲学、生命伦理学等方面的研究骤然升温。毋庸置疑，哲学研究的特点决定了哲学不可能死抱着某一具体学科门类不放，哲学必须不断追踪自然科学里的新兴学科，始终保持思维的高度活跃。20世纪80年代，系统科学作为中国的新兴学科，有力推动了系统哲学的繁荣；但到90年代，人们又有些移情别爱了。

3．进步主义的科学哲学体系。

20世纪80年代中国科技思潮的一个重要特征便是进步主义。表现在科学史上，持一种关于科学发展的累积进步观。然而20世纪60年代以后西方科学哲学的发展，基本上否认了线性累积观，随着当代西方科学哲学的引入，这些观点不可能不引起中国学者的注意。对之如何反应，也不可能不顾及中国学者独特的社会文化背景。作为一个发展中国家，中国太需要以强调进步和进步的可行性的哲学作为民族的主流思想了，否则整个民族为之孜孜奋斗的目标就失去了意义。

中国学者这种也许是下意识的、进步主义的反应，导向了一个有趣的结果，那就是，反思“科学是否进步，为何进步，如何进步”的科学哲学，其本身也被中国学者纳入了进步主义的体系。他们得出结论道：

一方面，（20世纪）80年代的西方科学哲学比起30年代或50年代在总水平上确实提高了；另一方面，无论今天的逻辑经验主义或者否证论（批判理性主义）、科学历史主义还是科学实在论，没有一个算得上是正确的哲学学说。这是错误中的进步。㊱

考虑到这“另一方面”的“错误”是相对于完全正确而言的，所以，单就科学哲学说，这段话实质上是宣布：科学哲学在进步。舒炜光等人给出了西方科学哲学的一个清楚的脉络，把当代西方科学哲学划分为逻辑实证主义、批判理性主义、历史学派和科学实在论四大块，其中有四条发展线索。这个“脉络”有助于当时中国学者了解西方科学哲学的概观，但如果把它视为一个深化、进步的过程，就有些偏颇了。事实上舒炜光已提醒过大家，“在西方科学哲学链条上，很难说哪一派或哪一个人物在整体上是先进的”，他认为其“整体上在进步”似乎是“只表现在诸多学派和众多人物的合理成分的综合上”㊲。这个解答使人满意，因为这些“诸多”“合理成分”显然是不可能在实际上被“综合”起来的，否则我们就可以得到一种新的、绝对进步的学说了。换言之，这些“合理成分”必定有着内在不和谐乃至相互矛盾之处，以至于无法“综合”之。那么，一堆互相矛盾的“合理成分”是真的“合理”吗？这是进步还是退步呢？

无论如何，一旦对科学哲学持以进步主义的见解，关于科学进步的问题无形中就被消解了。既然科学哲学在进步，那么我们便可以心安理得地期望，总有一天我们能解决关于科学本身怎样才能进步的问题。

4．科学活动论和互补方法论。

进步主义常常和理性主义伴生，由此容易使学术研究变成从概念到概念的抽象事业，局限于学术小圈子中，远离了实际，结果是广大的科学家对科学哲学不感兴趣。20世纪80年代中后期，中国哲学界开始出现了另一种声音，即要求把科学作为活生生的过程，作为一种特殊的人类活动来探讨和论述；要求同时考虑到“科学活动的内在方面”和“它与其他人类活动的关系及其在整个人类活动中的地位”㊳。

把科学视为一种人类活动，这一观点本身只是国际思潮的一部分。但是，视“活动”为科学的本质，把它上升为具有哲学本体论、认识论和方法论高度的科学活动论，则不能不说是有特色的创造。以“活动”为核心，展开对科学的多方位、多层次的描述与解释，把“科学活动论”建成为一个较完整的体系，从而大大增强了它的说服力。这一观点问世后逐渐得到了学术界的共识。

强调“活动”而不强调形式化方法的这一观点之所以能风行于中国学界，不能不说与中国传统文化中讲究“心领神会”、“因材施教”、“运用之妙，存乎一心”的倾向有关。这也正是今天中国文化有可能对世界科学哲学作出贡献的一个突破口。另一个可能的突破口，是中国文化对“用中”、“全体”的强调。中道不是“不偏不倚”，而是积极能动的互补，是取长补短。西方科学哲学流派纷呈，多数好走极端，各流派之间往往争得不可开交。对此，中国学者却能持一种宁静超然的心态，开放地为我所用，使之互补。包括经验主义与理性主义的互补，还原论与整体论的互补，机械论与系统论的互补，程式化努力和“反对方法”的互补。更远一些，中国学者还提出了两大精神的互补，在一方是阿波罗精神即日神精神，象征理性，在另一方是狄奥尼索斯精神即酒神精神，象征非理性。这一出发点无疑是积极的，然而毕竟还有一个怎样实现“互补”的问题，常要靠更清晰的分析和论证来阐明。

5．“科学技术是第一生产力”。

20世纪90年代科学哲学的另一新发展是越来越多的人转向“科技—经济”关系的研究。包括STS研究、发展战略研究、经济哲学、经济方法论等等。如前所述，这一方面的研究在80年代后期已见趋势，但苦于没有统一的研究纲领而陷于停滞。90年代在“科学技术是第一生产力”命题的鼓舞下，这方面研究取得了一定的进展。

“科学技术是生产力”这个论断，本来带有很强的意识形态色彩，是拨乱反正时期为了恢复科技工作者的合理合法地位，针对“四人帮”的一些谬论而提出来的。到1988年邓小平重申这一论断，并将其上升为“科学技术是第一生产力”时，则更多地具有实践意义。其实，从经验直观的角度，固然可以领悟到“科学技术是第一生产力”，但怎样从理论上澄清其前提和结论，怎样理顺它和其他有关论断如“生产力决定生产关系”、“经济基础决定上层建筑”之间的逻辑关系，依然是个悬而未决的问题：

按照传统的理解，科学属于意识形式；在我们的哲学教科书中，十有八九是把科学与宗教、艺术归为一类。在生产力与生产关系，经济基础与上层建筑、意识形态这个井然有序的大框架中，科学怎么像变戏法似的突然从最上一层（意识形式）跑到最下一层（生产力）去了呢？……所以有些论者不能认同“科学是直接生产力”，只能接受“科学是间接生产力”（或者说“科学可以转化为生产力”）。㊴

但“转化说”或“间接说”最终发现自己难以自圆其说。因为“一般而言，任何东西在一定条件下都可以互相转化”。“但物质究竟还是物质，不因其可以转化为精神便成了精神”。所以否认科学技术是直接生产力，实质上就是否认科学技术是第一生产力。

认识上的这一误区有两大根源：（1）对马克思主义的教条式理解，即把马克思在当时时代条件下对生产力具体内容的界定（“三要素”或“两要素”）当作生产力的永恒内容，而看不到生产力本质上是人类协调、改变自身与自然界的物质关系，使之有利于自身的能力。（2）被现存的社会现象所迷惑。由于中国长期以来存在“科研”与“生产”两张皮的现象，使有些人误以为科学与生产之间“本质上”是分离的。事实上科学本来应该是社会生产中的一个不可分割的部分，是一个“内生变量”。中国的现象恰恰是暂时的，是不合理的制度对生产力本性的扭曲。根本问题不是从外部把“间接的生产力”转化为“直接的生产力”，而是如何建立科技与生产之间的连接机制，促使被束缚的科学生产力解放出来。

由于在“科学技术是第一生产力”命题的理论阐释上还未能达成共识，致使运作型的研究，尽管取得了突破，还存在限于局部和具体问题的倾向。无论STS研究、发展战略研究或“科技—经济”之间关系的研究，莫不如此。研究者或者陷入理论上的窘境，难以自圆其说，或者在运作性、操作性研究上取得了丰硕成果，与此同时却丧失了哲学思维的特色，越来越变成一个经济学家或社会学家。必须寻找一个不在经济学内部，而在经济学与科技哲学之间的切入点。从现有讨论看，尚未有公认的切入点。

事实上，只要真正地承认“科学技术是第一生产力”，那么“科学—技术—经济—社会”研究是可以找到一个理论上的出发点或研究纲领的。作为第一生产力的科学技术，必然深刻决定着生产关系、上层建筑及社会生活的各个方面。特别是，当今中国处在社会转型期，科学技术的发展和选择，对传统制度与文化构成冲击，也对西方模式的传统的现代化道路提出了质疑。相比之下，今天某些经济学家谈中国的改革时，往往有重视制度创新、轻视技术结构创新，重视经济杠杆，忽视科技动力的倾向。这方面的开拓性工作，科学哲学界责无旁贷。

注释

①参见张立文、张绪通、刘大椿：《玄境：道学与中国文化》，北京，人民出版社，1996。

②［英］李约瑟：《历史与对人的估价——中国人的世界科学技术观》，见《李约瑟文集》，309～354页，沈阳，辽宁科学技术出版社，1985。

③［英］李约瑟：《中国古代科学思想史》，40页，南昌，江西人民出版社，1990。

④同上书，43页。

⑤同上书，194页。

⑥［英］李约瑟：《中国古代科学思想史》，196页。

⑦同上书，194～195页。

⑧席文：《论引起概念混乱的“道家”一词——特别涉及传统中国科学与宗教的关系》，载《宗教史杂志》（17），319页。

⑨［英］培根：《新工具》，8页，北京，商务印书馆，1984。

⑩《赫胥黎全集》，第1卷，316页。

⑪［丹麦］R.玻尔：《尼尔斯·玻尔》，166页，北京，科学出版社，1982。

⑫《爱因斯坦文集》，第1卷，574页。

⑬［日］汤川秀树：《创造力和直觉——一个物理学家对于东西方的考察》，78页，上海，复旦大学出版社，1987。

⑭［日］汤川秀树：《创造力和直觉——一个物理学家对于东西方的考察》，49～50页。

⑮《爱因斯坦文集》，第1卷，574页。

⑯［英］李约瑟：《中国科学技术史》，第3卷，337页，北京，科学出版社，1978。

⑰转引自冯友兰：《中国哲学简史》，14～15页，北京，北京大学出版社，1985。

⑱［美］诺思罗普：《东方直觉的哲学和西方科学的哲学互补的重点》，见摩尔编：《东方和西方的哲学》，187页，普林斯顿大学出版社，1946。

⑲冯友兰：《中国哲学简史》，16页。

⑳参见《邓小平文选》，2版，第2卷，132～133页。

㉑中央党校理论研究室编：《理论动态》（69），北京，人民出版社，1978。

㉒《战斗唯物主义的历史使命》，载《自然辩证法通讯》，1979（1）。

㉓《战斗唯物主义的历史使命》，载《自然辩证法通讯》，1979（1）。

㉔这三篇文章分别是查汝强的《二十世纪自然科学四大成就丰富了辩证自然观》；马名驹等的《现代自然科学理论的基本概念和基本关系的层次进化》；金观涛、华国凡的《质变方式新探讨》。

㉕张卓民：《科学与认识论》，见《实践·认识·真理》，425页，成都，四川人民出版社，1982。

㉖参见黄顺基等：《哲学基本问题和波普尔的“三个世界”》，载《哲学研究》，1981（11）。

㉗参见《邓小平文选》，2版，第2卷，240页。同年国家科委提出了“科学技术必须为经济建设服务，经济建设必须依靠科学技术”。

㉘三个译本分别是《未来的震荡》，四川人民出版社；《未来的震荡》，中国对外翻译出版公司；《未来的冲击》，贵州人民出版社。

㉙㉚“编者献辞”，见《走向未来丛书》，四川人民出版社1984—1988年间出版。

㉛《我的哲学探索》，45页，上海，上海人民出版社，1988。

㉜参见沈小峰、王德胜：《自然辩证法范畴论》，北京，北京师范大学出版社，1984。

㉝参见黄顺基、黄天授、刘大椿主编：《科学技术哲学引论》，北京，中国人民大学出版社，1991。

㉞参见黄顺基、黄天授、刘大椿主编：《科学技术哲学引论》，315～316页。

㉟［英］P.切克兰德：《系统论的思想与实践》，“译者前言”，左晓斯、史然译，北京，华夏出版社，1990。

㊱舒炜光、邱仁宗主编：《当代西方科学哲学述评》，北京，人民出版社，1987。

㊲舒炜光、邱仁宗主编：《当代西方科学哲学述评》，16页。

㊳参见刘大椿：《科学活动论》，北京，人民出版社，1985。

㊴刘大椿：《科技生产力：理论和运作》，重庆，重庆出版社，1996。

参考文献

1．A.爱因斯坦．爱因斯坦文集（第一卷）．许良英等编译．北京：商务印书馆，1976

2．李佩珊等编．百家争鸣——发展科学的必由之路．北京：商务印书馆，1986

3．［日］坂田昌一．坂田昌一科学哲学论文集．安度译．知识出版社，1987

4．［美］W.布劳德，N.韦德．背叛真理的人们——科学界的弄虚作假．朱进宁，方玉珍译．北京：科学出版社，1988

5．［美］托马斯·S·库恩．必要的张力——科学的传统和变革论文选．纪树立等译．福州：福建人民出版社，1981

6．［苏］柯普宁．辩证法·逻辑·科学．王天厚，彭漪涟译．上海：华东师范大学出版社，1981

7．［英］卡尔·波普尔．猜想与反驳．傅季重等译．上海：上海译文出版社，1986

8．邱仁宗主编．成功之路——科学发现的模式．北京：人民出版社，1987

9．［日］汤川秀树．创造力和直觉——一个物理学家对于东西方的考察．周东林译．上海：复旦大学出版社，1987

10．周昌忠编译．创造心理学．北京：中国青年出版社，1983

11．［比］伊·普里戈金．从存在到演化——自然科学中时间及复杂性．曾庆宏等译．上海：上海科学技术出版社，1986

12．［比］伊·普里戈金，［法］伊·斯唐热．从混沌到有序——人与自然的新对话．曾庆宏等译．上海：上海译文出版社，1987

13．［德］普朗克．从近代物理学来看宇宙．何清译．北京：商务印书馆，1959

14．［美］威拉德·蒯因．从逻辑的观点看．江天骥等译．上海：上海译文出版社，1987

15．［美］埃米里奥·赛格雷．从X射线到夸克——近代物理学家和他们的发现．夏孝勇，杨庆华译．上海：上海科技文献出版社，1984

16．［德］G.克劳斯．从哲学看控制论．梁志学译．北京：中国社会科学出版社，1981

17．黄顺基，李庆臻主编．大杠杆——震撼社会的新技术革命．济南：山东大学出版社，1986

18．赵红州．大科学观．北京：人民出版社，1988

19．［美］约翰·奈斯比特．大趋势．梅艳译．北京：中国社会科学出版社，1984

20．［美］M.K.穆尼茨．当代分析哲学．吴牟人等译．上海：复旦大学出版社，1986

21．郭贵春．当代科学实在论．北京：科学出版社，1991

22．［瑞士］J.M.鲍亨斯基．当代思维方法．童世骏译．上海：上海人民出版社，1987

23．江天骥．当代西方科学哲学．北京：中国社会科学出版社，1984

24．舒炜光，邱仁宗主编．当代西方科学哲学评述．北京：人民出版社，1987

25．［美］丹尼尔·贝尔．当代西方社会科学．范岱年等译．北京：社会科学文献出版社，1988

26．杜任之，涂纪亮主编．当代英美哲学．北京：中国社会科学出版社，1988

27．［美］罗伯特·S·科恩．当代哲学思潮的比较研究．陈荷清，范岱年译．北京：社会科学文献出版社，1988

28．［德］施太格·缪勒．当代哲学主流（上卷）．王炳文，燕宏远译．北京：商务印书馆，1986

29．［美］阿尔温·托夫勒．第三次浪潮．朱志焱等译．北京：三联书店，1983

30．［美］夏绿蒂·弗恩．丁文江——科学与中国新文化．丁子霖等译．长沙：湖南科学技术出版社，1987

31．［日］中村元．东方民族的思维方法．林太，马小鹤译．杭州：浙江人民出版社，1989

32．［英］查·帕·斯诺．对科学的傲慢与偏见．陈恒介，刘兵译．成都：四川人民出版社，1987

33．乌克兰科学院哲学研究所主编．恩格斯与现代自然科学．北京：中国社会科学出版社，1984

34．董光璧，田昆玉．EPR关联之谜．西安：陕西科学技术出版社，1988

35．［英］艾耶尔．二十世纪哲学．上海：上海译文出版社，1987

36．［英］W.贝弗里奇．发现的种子——《科学研究的艺术》续篇．金吾伦，李亚东译．北京：科学出版社，1987

37．［瑞士］皮亚杰．发生认识论原理．王宪钿等译．北京：商务印书馆，1981

38．［美］N.R.汉森．发现的模式．邢新力，周沛译．北京：中国国际广播出版社，1988

39．［德］阿·迈纳．方法论导论．王路译．北京：三联书店，1991

40．［美］保罗·法伊尔阿本德．反对方法．周昌忠译．上海：上海译文出版社，1992

41．涂纪亮．分析哲学及其在美国的发展．北京：中国社会科学出版社，1987

42．卢鹤绂．哥本哈根学派量子论考释．上海：复旦大学出版社，1984

43．张家龙．公理学、元数学与哲学．上海：上海人民出版社，1983

44．［苏］库兹涅佐夫．古代物理学·经典物理学和量子物理学中的相对原理．戈革译．北京：商务印书馆，1964

45．［美］M.克莱因．古今数学思想（第一册）．张理京，张锦炎译．上海：上海科学技术出版社，1979

46．［美］M.克莱因．古今数学思想（第二册）．北京大学数学系数学史翻译组译．上海：上海科学技术出版社，1979

47．［美］M.克莱因．古今数学思想（第三册）．北京大学数学系数学史翻译组译．上海：上海科学技术出版社，1980

48．［美］M.克莱因．古今数学思想（第四册）．北京大学数学系数学史翻译组译．上海：上海科学技术出版社，1981

49．钱学森主编．关于思维科学．上海：上海人民出版社，1986

50．龚育之．关于自然科学发展规律的几个问题．上海：上海人民出版社，1978

51．江天骥．归纳逻辑导论．长沙：湖南人民出版社，1987

52．［苏］A.M.莫斯杰巴宁柯．宏观世界、巨大世界和微观世界的空间和时间．王鹏令，陈道馥译．北京：中国社会科学出版社，1985

53．［美］丹尼尔·贝尔．后工业社会的来临．王宏周等译．北京：商务印书馆，1984

54．［美］格里德．胡适与中国的文艺复兴．南京：江苏人民出版社，1989

55．［美］J.博特金等．回答未来的挑战——罗马俱乐部的研究报告《学无止境》．林均译．上海：上海人民出版社，1984

56．［美］R.卡逊．寂静的春天．吕瑞兰译．北京：科学出版社，1979

57．A.爱因斯坦等．纪念爱因斯坦译文集．赵中立，许良英编译．上海：上海科学技术出版社，1979

58．［德］F.拉普编．技术科学的思维结构．刘武等译．长春：吉林人民出版社，1988

59．［苏］格·姆·达夫里杨．技术·文化·人．薛启亮，易杰雄译．石家庄：河北人民出版社，1987

60．陈昌曙，远德玉．技术选择论．沈阳：辽宁人民出版社，1990

61．邹珊刚主编．技术与技术哲学．北京：知识出版社，1987

62．［美］休伯特·德雷福斯．计算机不能做什么——人工智能的极限．宁春岩译．北京：三联书店，1986

63．王海山，王续琨．教育·科学·社会——当代社会的大教育观．郑州：河南教育出版社，1991

64．［美］莱斯特·R·布朗．建设一个持续发展的社会．祝友三等译．北京：科学技术文献出版社，1984

65．杨建邺，止戈编著．杰出物理学家的失误．武汉：华中师范大学出版社，1986

66．张之沦．揭开科学的奥秘．长春：吉林人民出版社，1989

67．［瑞士］皮亚杰．结构主义．倪连生，王琳译．北京：商务印书馆，1984

68．［美］L.劳丹．进步及其问题．刘新民译．北京：华夏出版社，1990

69．［美］赫伯特·巴特菲尔德．近代科学的起源．张丽萍，郭贵春等译．北京：华夏出版社，1988

70．王福山主编．近代物理学史研究．上海：复旦大学出版社，1983

71．［美］E.拉兹洛．进化——广义综合理论．闵家胤译．北京：社会科学文献出版社，1988

72．胡伟希．金岳霖与中国实证主义认识论．上海：上海人民出版社，1988

73．［英］R.库姆斯，P.萨维奥蒂，V.沃尔什．经济学与技术进步．北京：商务印书馆，1989

74．［英］卡尔·波普尔．客观知识．舒炜光等译．上海：上海译文出版社，1987

75．杨沛霆．科技发展与现代管理．长沙：湖南科学技术出版社，1986

76．［苏］法明斯基主编．科技革命和资本主义国家经济结构的变化．许宏治译．上海：上海译文出版社，1989

77．［苏］阿塔尔多夫等编．科技革命与社会主义文化．张巨沛译．北京：科学技术文献出版社，1987

78．《自然辩证法通讯》杂志社编．科学传统与文化．西安：陕西科学技术出版社，1983

79．王极盛．科学创造心理学．北京：科学出版社，1986

80．周义澄．科学创造与直觉．北京：人民出版社，1986

81．［法］昂利·彭加勒．科学的价值．李醒民译．北京：光明日报出版社，1988

82．［英］戈德史密斯，马凯主编．科学的科学——技术时代的社会．赵红州，蒋国华译．北京：科学出版社，1985

83．［苏］柯普宁．科学的认识论基础和逻辑基础．王天厚等译．上海：华东师范大学出版社，1989

84．［英］贝尔纳．科学的社会功能．陈体若译．北京：商务印书馆，1985

85．［美］杰里·加斯顿．科学的社会运行．顾昕等译．北京：光明日报出版社，1988

86．［美］乔治·萨顿．科学的生命——文明史论集．刘君君译．北京：商务印书馆，1987

87．［加］马里奥·本格．科学的唯物主义．张相轮，郑毓信译．上海：上海译文出版社，1989

88．［美］W.沃克迈斯特．科学的哲学．李德荣等译．北京：商务印书馆，1996

89．黄顺基，刘大椿著．科学的哲学反思．北京：中国人民大学出版社，1987

90．［美］菲利普·弗兰克．科学的哲学——科学和哲学之间的纽带．许良英译．上海：上海人民出版社，1985

91．周寄中．科学殿堂的共同体．北京：人民出版社，1987

92．章士嵘．科学发现的逻辑．北京：人民出版社，1986

93．王梓绅．科学发现纵横谈．上海：上海人民出版社，1982

94．孙小礼．科学方法论史纲．北京：北京出版社，1988

95．邱仁宗编著．科学方法和科学动力学——现代科学哲学概述．北京：知识出版社，1984

96．［美］库恩．科学革命的结构．李宝恒，纪权拉译．上海：上海科学技术出版社，1980

97．刘大椿．科学活动论．北京：人民出版社，1985

98．王维．科学基础论．北京：中国社会科学出版社，1996

99．［苏］斯·阿·海因曼．科学技术革命的今天和明天．王金存，王文修译．北京：北京出版社，1979

100．黄顺基，刘大椿主编．科学技术哲学的前沿与进展．北京：人民出版社，1991

101．黄顺基等编．科学技术哲学引论．北京：中国人民大学出版社，1991

102．周林等编．科学家论方法（第一辑）．呼和浩特：内蒙古人民出版社，1984

103．周林等编．科学家论方法（第二辑）．呼和浩特：内蒙古人民出版社，1985

104．［美］约瑟夫·戴维．科学家在社会中的角色．赵佳苓译．成都：四川人民出版社，1988

105．［苏］拉契科夫．科学家——问题·结构·基本原理．韩秉成等译．北京：科学出版社，1984

106．［苏］米哈依诺夫等．科学交流与情报学．徐新民等译．北京：科学技术文献出版社，1980

107．［美］哈里特·朱克曼．科学界的精英——美国的诺贝尔奖金获得者．周叶谦，冯世则译．北京：商务印书馆，1982

108．［美］乔纳森·科尔，斯蒂芬·科尔．科学界的社会分层．赵佳苓等译．北京：华夏出版社，1989

109．［英］查尔默斯．科学究竟是什么——对科学的性质和地位及其方法评论．查汝强译．北京：商务印书馆，1982

110．［英］哈雷．科学逻辑导论．李静译．杭州：浙江科技出版社，1990

111．［美］布什等．科学——没有止境的前沿．张炜译．北京：中国科学院政策研究室，1985

112．赵红州．科学能力学引论．北京：科学出版社，1984

113．［苏］什托夫．科学认识的方法论问题．柳延延等译．北京：知识出版社，1981

114．［日］岩崎允胤，宫原将平．科学认识论．于书亭，徐元梦译．哈尔滨：黑龙江人民出版社，1984

115．［保］尼科·雅赫尔．科学社会学——理论和方法论问题．顾镜清译．北京：中国社会科学出版社，1981

116．李汉林．科学社会学．北京：中国社会科学出版社，1987

117．何亚平主编．科学社会学教程．杭州：浙江大学出版社，1990

118．［英］丹皮尔．科学史——及其与哲学和宗教关系．李珩译．北京：商务印书馆，1975

119．［美］李克特．科学是一种文化过程．顾昕，张小天译．北京：三联书店，1989

120．［美］瓦托夫斯基．科学思想的概念基础——科学哲学导论．范岱年，吴忠译．北京：求实出版社，1982

121．林德宏．科学思想史．南京：江苏科学技术出版社，1985

122．［英］特鲁斯蒂德．科学推理的逻辑导论．卢惠群译．杭州：浙江科学技术出版社，1990

123．夏禹龙等编著．科学学基础．北京：科学出版社，1983

124．吕乃基等．科学文化与中国现代化．合肥：安徽教育出版社，1993

125．林定夷．科学研究方法概论．杭州：浙江人民出版社，1986

126．［英］贝弗里奇．科学研究的艺术．陈捷译．北京：科学出版社，1979

127．张巨青主编．科学研究的艺术——科学方法导论．武汉：湖北人民出版社，1988

128．［美］威尔逊．科学研究方法论．石大中，鲁素珍译．上海：上海科学技术文献出版社，1988

129．［英］伊·拉卡托斯．科学研究纲领方法论．上海：上海译文出版社，1986

130．［美］莫里斯·戈兰．科学与反科学．王德禄等译．北京：中国国际广播出版社，1988

131．［美］理查德·萨特米尔．科学与革命．袁南生，刘戟锋译．北京：国防科技大学出版社，1989

132．［美］劳丹．科学与价值．殷正坤，张丽萍译．福州：福建人民出版社，1989

133．［英］怀特海．科学与近代世界．何钦译．北京：商务印书馆，1959

134．拉德纳．科学与谬误．北京：三联书店，1987

135．［美］巴伯．科学与社会秩序．顾昕等译．北京：三联书店，1991

136．纪树立编译．科学知识进化论．北京：三联书店，1987

137．［美］R.卡尔纳普．科学哲学导论．张华夏译．广州：中山大学出版社，1987

138．［德］赖欣巴哈．科学哲学的兴起．伯尼译．北京：商务印书馆，1983

139．［美］卡尔纳普．科学哲学和科学方法论．江天骥主编．北京：华夏出版社，1990

140．［美］约翰·洛西．科学哲学历史导论．邱仁泉，金吾伦译．武汉：华中工学院出版社，1982

141．董孟华主编．科学哲学引论．北京：知识出版社，1989

142．张之沧编著．科学哲学原理．南京：南京大学出版社，1993

143．［美］斯图亚特·里查德．科学哲学与科学社会学．姚尔强，郏斌祥译．北京：中国人民大学出版社，1989

144．［美］维纳．控制论．郝季仁译．北京：科学出版社，1985

145．［苏］茹科夫．控制论的哲学原理．徐世京译．上海：上海译文出版社，1981

146．金观涛，华国凡．控制论和科学方法论．北京：科学普及出版社，1983

147．［苏］列尔涅尔．控制论基础．刘定一译．北京：科学出版社，1981

148．［荷］汉肯．控制论与社会．程明译．西安：陕西科学技术出版社，1986

149．［德］莱布尼茨．莱布尼茨自然哲学著作选．祖庆年译．北京：中国社会科学出版社，1985

150．［英］卡尔·波普．历史决定论的贫困．杜汝楫等译．北京：华夏出版社，1987

151．夏基松等．历史主义科学哲学．北京：高等教育出版社，1995

152．［美］普特南．理性、真理与历史．李小兵译．沈阳：辽宁教育出版社，1988

153．［美］达德利·夏佩尔．理由与求知——科学哲学研究文集．褚平，周文彰译．上海：上海译文出版社，1990

154．潘吉星主编．李约瑟文集．沈阳：辽宁科技出版社，1986

155．［比］雷昂·罗森菲耳德．量子力学——雷昂·罗森菲耳德文选．戈革译．北京：商务印书馆，1991

156．［德］赖欣巴哈．量子力学的哲学基础．侯德彭译．北京：商务印书馆，1965

157．［苏］凯德洛夫．列宁与科学革命·自然科学·物理学．李醒民，何永晋译．西安：陕西科学技术出版社，1987

158．［苏］勃·凯德洛夫．论恩格斯《自然辩证法》．殷登祥等译．北京：三联书店，1980

159．梁志学．论黑格尔的自然哲学．上海：上海人民出版社，1986

160．查汝强．论马克思主义自然哲学——争鸣集．北京：北京出版社，1991

161．洪谦主编．逻辑经验主义（上卷）．北京：商务印书馆，1982

162．洪谦主编．逻辑经验主义（下卷）．北京：商务印书馆，1984

163．［匈］贝拉·弗格拉希．逻辑学．刘丕坤译．北京：三联书店，1979

164．［英］威廉·涅尔，玛莎·涅尔．逻辑学的发展．张家龙译．北京：商务印书馆，1985

165．［奥］维特根斯坦．逻辑哲学论．郭英译．北京：商务印书馆，1985

166．［德］A.施密特．马克思的自然概念．欧力同，吴仲译．北京：商务印书馆，1988

167．［苏］科普宁．马克思主义认识导论．马迅，章云译．北京：求实出版社，1982

168．周寄中．美国科技大趋势——科技大国的决策走向．北京：科学出版社，1991

169．［美］A.杰斯顿弗尔德编．美日科学政策透析．王恩光，吴仁勇译．北京：科学出版社，1986

170．［美］索尔·克里普克．命名与必然性．梅文译．上海：上海译文出版社，1988

171．刘长林．内经的哲学和中医学的方法．北京：科学出版社，1985

172．［美］L.罗森菲耳德主编．J·汝德·尼耳森编．尼尔斯·玻尔集（第一卷）．戈革译．北京：商务印书馆，1986

173．郑玉玲．偶然性与科学．北京：中国社会科学出版社，1990

174．［英］伊雷姆·托卡托斯，艾登·马斯格雷夫．批判与知识的增长．周寄中译．北京：华夏出版社，1987

175．解恩泽主编．潜科学导论．北京：光明日报出版社，1987

176．严怡民主编．情报学概论．武汉：武汉大学出版社，1983

177．刘青峰．让科学的光芒照亮自己．成都：四川人民出版社，1987

178．［苏］弗罗诺夫．人的前景．北京：中国社会科学出版社，1989

179．［苏］奥尔弗耶夫，邱赫金．人的思维和“人工智能”．伍铁平译．北京：中国社会科学出版社，1986

180．张守刚，刘海波．人工智能的认识论问题．北京：人民出版社，1984

181．［意］奥雷利奥·佩西．人类的素质．薛荣久译．北京：中国展望出版社，1988

182．［美］赫伯特，A.西蒙．人工科学．武夷山译．北京：商务印书馆，1987

183．［苏］拉札列夫，特里伏诺娃．认知结构和科学革命．王鹏令，陈道馥译．北京：中国社会科学出版社，1985

184．夏甄陶．认识论引论．北京：人民出版社，1986

185．维纳．人有人的用处．北京：商务印书馆，1991

186．夏禹龙等编著．软科学．北京：知识出版社，1982

187．冯之浚等编著．软科学新论．杭州：浙江教育出版社，1987

188．［美］杰里米·里夫金，特德·霍华德．熵：一种新的世界观．吕明，袁舟译．上海：上海译文出版社，1987

189．［法］西蒙·诺拉，阿兰·孟克．社会的信息化．施以方，迟路译．北京：商务印书馆，1985

190．［苏］米库林斯基，［捷］里赫塔主编．社会主义和科学．北京：人民出版社，1986

191．经济合作与发展组织编．世界的未来．姜振寰译．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1985

192．［法］施赖贝尔．世界面临挑战．朱邦造等译．北京：三联书店，1984

193．［英］亚·沃尔夫．十六、十七世纪科学技术和哲学史．周昌忠译．北京：商务印书馆，1985

194．［英］亚·沃尔夫．十八世纪科学技术和哲学史（上、下册）．周昌忠等译．北京：商务印书馆，1991

195．［美］默顿．十七世纪英国的科学技术与社会．范岱年，吴忠译．成都：四川人民出版社，1986

196．［美］克劳德·伯尔纳．实验医学研究导论．付愫和等译．北京：知识出版社，1985

197．玛格纳．生命科学史．李难等译．武汉：华中工学院出版社，1985

198．邱仁宗．生命伦理学．上海：上海人民出版社，1987

199．［奥］埃尔温·薛定谔．生命是什么？上海：上海外国自然科学哲学著作编译组译．上海：上海人民出版社，1973

200．余谋昌．生态学哲学．昆明：云南人民出版社，1991

201．迈尔．生物学思想发展的历史．长沙：湖南教育出版社，1990

202．［英］罗素．数理哲学导论．晏成书译．北京：商务印书馆，1982

203．［美］乔治·波利亚．数学的发现（第一卷）．刘景麟等译．呼和浩特：内蒙古人民出版社，1980

204．［美］波利亚．数学的发现（第二卷）．刘远图，秦璋译．北京：科学出版社，1987

205．徐利治．数学方法论选讲．武汉：华中工学院出版社，1983

206．［美］柯朗，罗宾．数学是什么？北京：科学出版社，1985

207．［苏］亚历山大洛夫等．数学——它的内容、方法和意义（第一卷）．孙小礼等译．北京：科学普及出版社，1963

208．［苏］亚历山大洛夫等．数学——它的内容、方法和意义（第二卷）．泰元勋等译．北京：科学普及出版社，1959

209．［苏］亚历山大洛夫等．数学——它的内容、方法和意义（第三卷）．王元等译．北京：科学普及出版社，1964

210．徐利治，王前．数学与思维．长沙：湖南教育出版社，1990

211．［美］波利亚．数学与似真推理．杨迅文等译．福州：福建人民出版社，1985

212．林夏水主编．数学哲学译文集．北京：知识出版社，1986

213．［英］布莱恩·麦基编．思想家——当代哲学的创造者们．周穗明，翁寒松译．北京：三联书店，1987

214．［法］保罗·郎之万．思想与行动．何理路译．北京：三联书店，1957

215．［英］麦德维杰夫．苏联的科学．刘祖慰等译．北京：科学出版社，1981

216．［法］笛卡尔．探求真理的指导原则．管震湖译．北京：商务印书馆，1991

217．［比］尼科里斯，普利高津．探求复杂性．罗久里，陈奎宁译．成都：四川教育出版社，1986

218．中国自然辩证法研究会天文学专业组编．天文学和哲学．北京：中国社会科学出版社，1984

219．宣焕灿选编．天文学名著选译．北京：知识出版社，1989

220．［法］荣力内·托姆．突变论：思想和应用．周仲良译．上海：上海译文出版社，1989

221．［英］罗姆·哈勒．伟大的科学实验．廖启端译．北京：科学普及出版社，1985

222．［波］维克多·奥辛廷斯基．未来启示录——苏美思想家谈未来．徐元译．上海：上海译文出版社，1988

223．［日］星野芳郎．未来文明的原点．毕晓辉，董守义译．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1985

224．［美］诺伯特·维纳．维纳著作选．钟韧译．上海：上海译文出版社，1978

225．舒炜光．维特根斯坦哲学述评．北京：三联书店，1982

226．洪谦．维也纳学派哲学．北京：商务印书馆，1989

227．［英］汤因比．文明经受着考验．沈辉等译．杭州：浙江人民出版社，1988

228．［德］M.玻恩．我的一生和我的观点．李宝恒译．北京：商务印书馆，1979

229．［英］伯特兰·罗素．我的哲学发展．温锡增译．北京：商务印书馆，1982

230．［日］武谷三男，商务印书馆编辑部编．武谷三男物理学方法论论文集．北京：商务印书馆，1975

231．［美］M.H.沙摩斯．物理史上的重要的实验．史耀远等译．北京：科学出版社，1985

232．［苏］凯德洛夫，奥夫钦尼科夫主编．物理学的方法论原理．柳树滋等译．北京：知识出版社，1990

233．［德］W.海森伯．物理学和哲学——现代科学中的革命．范岱年译．北京：商务印书馆，1981

234．［德］W.海森伯．物理学家的自然观．吴忠译．北京：商务印书馆，1990

235．［英］秦斯．物理学与哲学．吴大基译．北京：商务印书馆，1964

236．［英］卡尔·波普尔．无穷的探索——思想自传．邱仁宗等译．福州：福建人民出版社，1987

237．［美］黛安娜·克兰．无形学院——知识在科学共同体的扩散．刘君君等译．北京：华夏出版社，1988

238．夏基松，郑毓信．西方数学哲学．北京：人民出版社，1986

239．［英］罗素．西方哲学史．马元德译．北京：商务印书馆，1981

240．［美］欧文·拉兹洛．系统、结构和经验．李创同译．上海：上海译文出版社，1987

241．邹珊刚等．系统科学．上海：上海人民出版社，1987

242．［英］E.F.舒马赫．小的是美好的．虞鸿钧，郑关林译．北京：商务印书馆，1984

243．冯之浚，赵红州．现代化与科学学．北京：知识出版社，1985

244．［美］赫伯特·西蒙．现代决策理论的基石．杨砾，徐立译．北京：北京经济学院出版社，1989

245．吴光宗，戴桂康主编．现代科学技术革命与当代社会．北京：北京航空航天大学出版社，1991

246．灌耕编译．现代物理学与东方神秘主义．成都：四川人民出版社，1983

247．［美］G.L.特里格．现代物理学中的关键性实验．尚惠春，王罗禹译．北京：科学出版社，1983

248．［美］D.玻姆．现代物理学中的因果性和机遇．秦克诚，洪定国译．北京：商务印书馆，1965

249．杜任之主编．现代西方著名哲学家述评（上册）．北京：三联书店，1980

250．杜任之主编．现代西方著名哲学家述评（下册）．北京：三联书店，1983

251．［美］托马斯·希尔．现代知识论．刘大椿等译．北京：中国人民大学出版社，1989

252．［苏］奥米里扬诺夫斯基等编．现代自然科学中的哲学思想斗争．余谋昌等译．北京：商务印书馆，1982

253．张华夏，叶侨健编著．现代自然哲学与科学哲学．广州：中山大学出版社，1996

254．［美］R.瑞斯尼克．相对论和早期量子论中的基本概论．上海师范大学物理系译．上海：上海科学技术出版社，1978

255．［日］坂田昌一．新基本粒子观对话．张质贤译．北京：三联书店，1973

256．［德］马克斯·韦伯．新教伦理与资本主义精神．黄晓京，彭强译．成都：四川人民出版社，1986

257．沈铭贤．新科学观．南京：江苏科学技术出版社，1988

258．［德］格·克劳斯．形式逻辑导论．金培文，席宏逵译．上海：上海译文出版社，1981

259．［奥］L.贝塔朗菲．一般系统论．秋同，袁嘉新译．北京：社会科学文献出版社，1987

260．［苏］萨多夫斯基．一般系统论原理——逻辑—方法论分析．贾泽林等译．北京：人民出版社，1984

261．［苏］米·贝京．艺术与科学——问题·悖论·探索．任光宣译．北京：文化艺术出版社，1987

262．［美］约翰·奈斯比特及其小组．影响未来的十大趋势．武秉仁译．北京：国际文化出版公司，1988

263．［美］E.拉兹洛．用系统论的观点看世界．闵家胤译．北京：中国社会科学出版社，1985

264．［英］A.J.艾耶尔．语言、真理与逻辑．尹大贻译．上海：上海译文出版社，1981

265．［英］约翰·齐曼．元科学导论．刘君君等译．长沙：湖南人民出版社，1988

266．［丹麦］N.玻尔．原子论和自然的描述．郁韬译．北京：商务印书馆，1964

267．［德］W.海森堡．原子物理学的发展和社会．马名驹等译．北京：中国社会科学出版社，1985

268．［丹麦］N.玻尔．原子物理学和人类知识．郁韬译．北京：商务印书馆，1978

269．［丹麦］N.玻尔．原子物理学和人类知识论文续编（1958—1962）．郁韬译．北京：商务印书馆，1978

270．［美］G.波利亚．怎样解题．阎育苏译．北京：科学出版社，1982

271．增长的极限——罗马俱乐部关于人类困境的研究报告．李宝恒译．成都：四川人民出版社，1989

272．［英］汤因比，［日］池田大作．展望二十二世纪——汤因比与池田大作对话录．荀春生等译．北京：国际文化出版公司，1985

273．［苏］舍梅涅夫．哲学和技术科学．张斌译．北京：中国人民大学出版社，1989

274．［苏］伊利切夫．哲学和科学进步．潘培新等译．北京：中国人民大学出版社，1982

275．［苏］什科连科．哲学·生态学·宇航学．范习新译．沈阳：辽宁人民出版社，1988

276．［英］艾耶尔编．哲学中的变革．陈少鸣，王石金译．上海：上海译文出版社，1985

277．［法］保罗·科科主编．哲学主要趋向．李幼蒸，徐奕春译．北京：商务印书馆，1988

278．［英］伊姆雷·托卡托斯．证明与反驳．康宏逵译．上海：上海译文出版社，1987

279．［英］约翰·齐曼．知识的力量——科学的社会范畴．许杰达等译．上海：上海科学技术出版社，1985

280．林正弘．知识·逻辑·科学哲学．台北：东大图书股份有限公司，1985

281．［美］齐硕姆．知识论．邹惟远，邹小雷译．北京：三联书店，1988

282．金岳霖．知识论．北京：商务印书馆，1983

283．［美］巴巴拉·沃德，雷内·杜博斯主编．只有一个地球．北京：石油化学工业出版社，1976

284．韦政通．中国的智慧．北京：中国和平出版社，1988

285．［英］李约瑟．中国古代科学思想史．陈立夫主译．南昌：江西人民出版社，1990

286．杜石然等编著．中国科学技术史稿（上册）．北京：科学出版社，1982

287．杜石然等编著．中国科学技术史稿（下册）．北京：科学出版社，1982

288．［日］薮内清．中国·科学·文明．梁策，赵炜宏译．北京：中国社会科学出版社，1987

289．刘长林．中国系统思维．北京：中国社会科学出版社，1990

290．［美］郭颖颐．中国现代思想中的唯科学主义．雷颐译．南京：江苏人民出版社，1989

291．［美］弗·卡普拉．转折点——科学·社会·兴起中的新文化．冯禹，向世陵译．北京：中国人民大学出版社，1989

292．黄顺基，周济主编．自然辩证法发展史．北京：中国人民大学出版社，1988

293．沈小峰，王德胜．自然辩证法范畴论（修订本）．北京：北京师范大学出版社，1990

294．黄顺基等主编．自然辩证法教程．北京：中国人民大学出版社，1985

295．《自然辩证法讲义》编写组编．自然辩证法讲义．北京：人民教育出版社，1979

296．舒炜光主编．自然辩证法原理．长春：吉林人民出版社，1984

297．［苏］彼特连科主编．自然的辩证法．赵璧如，柳树兹译．北京：东方出版社，1990

298．［英］柯林武德．自然的观念．吴国盛，柯映红译．北京：华夏出版社，1990

299．金吾伦选编．自然观与科学观．北京：知识出版社，1985

300．［美］卡尔·G·亨普耳．自然科学的哲学．张华夏译．北京：三联书店，1987

301．［法］让娜·帕朗－维亚尔．自然科学的哲学．张来举译．长沙：中南工业大学出版社，1987

302．［英］斯蒂芬·F·梅森．自然科学史．周熙良译．上海：上海译文出版社，1980

303．［德］莫里茨·石里克．自然哲学．陈维杭译．北京：商务印书馆，1984

304．［美］保罗·法伊尔阿本德．自由社会中的科学．兰征译．上海：上海译文出版社，1990

305．［苏］柯普宁．作为认识论和逻辑的辩证法．赵修义等译．上海：华东师范大学出版社，1984