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简论科学理论的禀性

2010-01-26 来源:光明日报 作者:李醒民 我有话说

通常所谓的科学理论,包括两类不同的命题体系。按照劳丹的观点,第一类指称用来做出具体实验预测和对自然现象给出详尽说明的一组非常具体且相互关联的学说;与此相对照,第二类指称远为一般的、不易检验的一组原则或假设,例如原子论、进化论、气体分子运动论等。这两类理论之间的差别是极其巨大的:它们不仅在普遍

性和具体性上不同,而且所适用的评价方式也根本不同。本文所说“科学理论的禀性”,是指科学理论本来的性质和特性。在诸多文献中,人们在涉及科学理论的禀性或本性时,往往径称“科学的本性”。或者,他们所说的“科学的本性”,有时也把科学的活动和建制的某些方面涵盖在内,不过主要还是指“科学理论的本性”。这里的科学理论,主要涵盖第一类指称。

从宏观视角看,持有不同哲学立场或科学观的人,对科学理论的禀性的看法是不尽相同的,甚至大相径庭。I.G.巴伯详细陈述了实证论、工具论、观念论和实在论四种哲学立场关于科学理论禀性的观点,并对其进行了评析。(1)实证论:理论是材料的概括。培根、休谟和穆勒的经验论传统强调科学的观察方面。马赫、罗素(在一个时期内)、皮尔逊和布里奇曼把概念、理论视为对材料的概括,是对观察进行分类时省力的思维装置。(2)工具论:理论是有用的工具。较之实证论,工具论更多地肯定认识者在概念体系形成中的富有想象力的创造。认识者不仅仅是记录和组织,他还要进行抽象、概念化、建构和发明。理论被认为是为了达到科学研究中所期望的目的而使用的调整性准则、程序原则或技术。理论是虚构的,因为它们是用来协调或产生观察报告的人类的发明。理论是用来做出精确预测的计算装置,用来指导进一步实验的具有组织作用的指南,用来达到技术控制的实际工具。应该根据它们在达到上述目的的有用性,而不是根据它们是真理还是谬误来判断理论。(3)观念论:理论是心智构造。在强调认识者的作用上,观念论比工具论走得更远。在观念论看来,理论构造完全是由心智强加在杂乱无章的感觉材料之上的东西。观念论忽视了科学的实验性方面,正如实证论忽视了科学的理论性方面一样。(4)实在论:理论是对世界的描述。实在论认为,实在之物是不可观察的(与实证论相反),有效的概念是真实的和有用的(与工具论相反),概念代表了世界上的事件的结构(与观念论相反)。存在于材料中的模式并非是我们强加的,而至少部分地产生于自然界的客观关系之中。是客体而不是主体在认识活动中起了主导作用。由此,科学是发现和探索,而不仅仅是建构和发明。

威兹德姆认为,在当代,对科学的本性有四种诠释,即工具论、操作论、约定论、归纳的诠释。由于在量子力学中不确定性和因果反常的出现,一种古老而有影响的诠释复兴了,这就是工具论诠释:人们明显地不能够就各种运动真实地讲,能够做的就是计算和预言。这样一来,科学理论不过是供计算和预言的工具。这种与贝拉明和贝克莱的名字联系在一起的工具论,是今天看待科学的最强有力的、最有影响的方式之一。操作论是美国物理学家布里奇曼在1927年提出的。该学说认为,一个概念本身没有什么意义,它的意义来自人们使用它时的操作。操作论公开地涉及概念而不涉及理论,涉及概念的有意义标准,涉及复杂的实在概念。逻辑实证论在两个方面――关注观察背后的实在和为概念的意义提供标准――类似于操作论,但是在把理论的意义标准作为它的主要焦点上不同。操作论存在的理由似乎是对形而上学实在的怀疑。操作论不关心理论,也不关心真理,而关心意义和实在:在这里的目的是否认潜藏的实在,断言实证的实在或可以在观察中碰到的实在。约定论的中心观念是,一个理论可以通过改变与基本术语的意义有关的约定而相互交换。我们在这里有“真理的约定”的核心观念,而不是关于世界的某种记录。通过隐喻约定地表达,一个理论能够被视为图式,该图式被画出不是因为它反映实在,而是因为它把某种类型的秩序引入我们的观察;这种秩序或图式之所以是约定的,是因为它如果没有产生适合的秩序,我们能够修正它使它变得有用。因此,没有理论可以被决定性地反驳或证实,理论不能借助证据在是真或是假的基础上被接受或被拒斥,因为只要通过关键术语的意义的调整即改变使用术语的约定,就能够坚持或保留它。实在是约定论的次要考虑:它不否认实在,它对实在不可知;我们能够做的一切就是使关于术语的约定有用处。科学的巨大诠释传统是归纳。归纳是哲学家的发明,但是大多数科学家显著地默许这一哲学特征,而没有注意到他们的实践无论如何与之不一致。归纳是这样一种诠释:科学通过某种推理形式概括,由立足其上的或从其所得到的观察开始。理论作为比概括复杂、普遍、抽象的东西未受到足够的注意,只不过是在初始概括上的进一步归纳而已。概括或理论的突出特征是,如果仔细加工,它们为真。因此,归纳把科学理论诠释为具有真值,是达到真理的方法,是为达到的真理辩护。如果理论为真,这也是说关于世界、关于实在为真的某种东西。归纳也是预言的方法。

当然,关注科学理论禀性的哲学流派远不止这些,以上诸家只是颇有代表性而已。毫无疑问,这样的宏观视角有助于我们洞彻科学理论禀性之架构,洞悉各个哲学派别的基本立场和观点差异。然而,遗憾的是,它们没有给出科学理论禀性之构成要素和具体细节,总使人有雾中观花之感。现在,我们不妨转换到微观视角观察一下。

托拜厄斯揭示出科学理论的三个突出的属性:科学是客观的,意指不论谁重复研究,结果将总是相同的;科学是经验的,意指它的发现是可测量的,每一个理论都能够被检验;科学中的复杂问题能够被充分地分解为较小的问题并加以解决。相应的哲学术语是:就客观的而言是价值中性,就经验的而言是实证论,就大问题可以分解为小问题而言是还原论。因为科学是经验的,所以它从观察和测量开始。由于测量是定量的,科学不可避免是数学的。科学家要使他们的观察和测量有意义,就要构造各种模型。在整体完全进入视野之前,模型为他们提供思维整体的方式。瓦托夫斯基认为,科学是连续的、自主的、客观的、普遍的,科学真理不具有时间性和地区性。索雷尔指出,至少关于科学的五个主张是维也纳学派的科学经验论的特征:科学是统一的,科学没有限度,科学在预言、说明和控制中是大大成功的,科学方法把客观性赋予科学结果,科学对人是有益的。很明显,后两位作者的所指已经超出科学理论这个维度了。

I.G.巴伯注意到,总的说来,科学事业是一个多侧面的现象。它的本质恰恰在于各组成部分的相互作用,而这种相互作用却被过分简单的说明分割开来加以描述了。他说:“科学包括实验和理论两个方面,离开了任何一方都不能成其为科学。科学既需要逻辑过程,也需要超越逻辑的创造性想象。经验的符合、理性的融贯以及全面性这三个方面,同时对它的理论进行估价。个人的活动和独创性具有重大意义,但是只有在科学共同体的传统中以及在科学范式的影响下,它们才成为可能。科学语言确实描述了世界,但是这种描述只是象征性的和局部性的,有时还使用了具有局限性的类比或模型。作为结果而产生的理论并非一定就是最后的真理;任何此类理论将来都可能被修改、补充,或在某种情况下被一场重大‘革命’推翻。然而,科学理论确实又具有一种可靠性;科学共同体最终也的确能取得一致的意见,而这种一致性在其他类型的研究中几乎找不到。尽管科学知识的某些方面会改变,但许多方面都保留下来,从而促成一种不同于其他学科的、总体上的累积性进步。”(I.G.巴伯:《科学与宗教》,阮炜等译,四川人民出版社1993年第一版,第224页)关于科学理论的具体禀性,多尔比列举的比I.G.巴伯还要详尽得多。(1)科学是在固定于经验和理性的明晰应用的结合中产生的,它为严格性而牺牲完备性。(2)科学是公共享用的,科学知识原则上是对公众的批判开放的。(3)科学的内容易于经受变化,不断地被扩大和修正。(4)科学在独特的建制框架内被维持。(5)科学的独特的特征与它的变化的建制形式有关。构成可接受的科学的东西在某种程度上依赖于社会与境。(6)存在许多科学的建制化框架下的地方变种。(7)一个决定性的科学特征是,它集中在新奇事实的产生与合理性的吸收同化上。(8)新科学发现以与现有科学的融贯为目标。(9)科学是进步的。这种进步性不在于事实的积累,而主要是由科学概念框架的变革引起的。

不难看出,在上面罗列的科学理论的诸多禀性中,有些涵义是相互重叠或交叉的,比如在客观性、经验性、实证性、实验可重复性、可测量性、定量性、可靠性、累积性之间就是这样,在合理性、统一性、融贯性、严格性、预言性之间也是如此。另外,正像李克特所说:“科学的不同特征之间具有对立性,使得分析科学时不出现‘矛盾’的论点是相当困难的。”(李克特:《科学是一种文化过程》,顾昕等译,三联书店1989年第一版,第172―173页)例如,科学使我们能够预言自然界的事件,但是却无法预言科学自身未来的发展。科学理论具有十分清晰和精确的特征,但是科学共同体的组织安排是相当模糊和不精确的。社会价值和个人偏见影响科学的理论结果,但是科学发展的方向还是由自然界的诸方面决定的。

尽管宏观视角和微观视角都洞察到科学理论的诸多禀性,但是前者未免过于笼统概略,后者又失之面面俱到。有没有一种既不墨守宏观视角,也不拘泥微观视角,而是介于二者之间的中间立场,洞悉科学理论本质特征和基本禀性的视角呢?有的。这种禀性首先是科学理论的经验性与合理性。除了经验性和合理性,臻美性也是科学理论的一大禀性。这一禀性常常被忽略,很少被提及。

经验性是科学理论的根基,即是科学(数学除外)理论的根本性和基础性的禀性,也是科学的最为鲜明的标识。没有经验要素的理论根本不能算做科学理论;甚至经验性不明显或不突出的理论,也很难跨入科学理论的门槛。科学理论的经验性禀性涵盖累积性、可检验性、定量性、可错性、自我矫正性、可预见性,这个名单不用说还可以延长。

合理性是科学理论的本相――要不胡塞尔怎么会断言,与其把科学定义为“事实的研究”,不如定义为“理性的启示”呢。正由于合理性是科学理论的本相,所以人们常常把科学中的合理性或科学具有的合理性径称科学合理性,不用说这主要还是意谓科学理论的合理性的。无怪乎科学哲学家断言,一个科学理论必须是合乎理性的。它必须是合乎逻辑地组织在一起的,没有明显的内部矛盾,否则它就不能毫无歧义地与经验相联系。提出“研究传统”纲领的劳丹甚至把合理性推崇为科学进步的标志。科学合理性这个范畴囊括抽象性、符号性、非自然性或非显然性、因果性、一致性或连贯性、系统性或条理性等。当然,合理性不是由一成不变的“准则”或“原则”来定义的,而是历史的。也就是说,合理性的标准是可变的,而不是一劳永逸、绵亘不变的。

科学理论禀性的第三个范畴是臻美性。臻美性是科学理论的精微。使人觉得有点悖谬的是,科学理论之所以具有臻美性,恰恰是因为科学具有不完备性和不完美性。在科学实践中,科学家在强烈的臻美欲望的驱动下,精益求精,千方百计地使正确的科学理论趋向尽可能完备、尽可能完美的境地――这是对科学理论的更高的要求。臻美性禀性主要表现在科学理论的简单性或简约性上。简单性是科学理论的一个突出特色,作为一种认识论和方法论的简单性原则贯穿在科学的整个历史中。除了简单性之外,内涵不多的臻美性范畴还包括对称性,而且对称性和简单性时常纠缠在一起。形象化(以及抽象化)也是科学理论的臻美性性质。由臻美性的内涵和功能不难洞彻,臻美性使科学理论趋向精美绝伦,臻于微显于幽。我们说臻美性是科学理论的精微,其含义正在于此。

(作者单位:中国科学院《自然辩证法通讯》杂志社)

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