再论科学理论的检验结构与检验逻辑
摘要： [HT5”SS〗论文针对刘洋和万小龙先生的论文《科学理论可检验性问题的新理解——兼与林定夷教授商榷》一文中所提出的商榷见解， 对我所构建的科学理论的检验结构和检验逻辑的理论做了进一步的展开和讨论。表面地看来， 我与万刘两位先生的分歧， 是直接关于科学理论检验模型的分歧， 但是， 实际上， 在其背后， 却是关于科学理论检验的实际、 逻辑以及其他方法论理论的分歧。本文就从这些方面对相关理论做出进一步的更深入的讨论。
关键词： 科学理论、 检验结构、 模型、 检验逻辑、 方法论
中图分类号：C06文献标识码：A文章编号：1009-055X(2011)06-0019-10
一个偶然的机会， 从网上得知华中科技大学万小龙教授和他的研究生刘洋在《华南理工大学学报》（社会科学版）上发表了一篇与我商榷的文章： 《科学理论可检验性问题的新理解——兼与林定夷教授商榷》。［1］我十分高兴， 十分想再写一篇文章来与他们讨论， 并求教于他们和其他对此问题感兴趣的读者， 但由于其他事情的干扰加上精力有限， 把此事耽搁了一段时间。现在我终于把我心里想要写的东西写出来了， 以求教于万、 刘两位先生和广大读者们。
一
看完刘洋和万小龙先生的文章， 给我最深刻的印象是： 他们对我的文章及其中所构建的模型的理解是正确的。这一点令我十分高兴， 在当前国内学术风气浮躁的氛围下， 它甚至让我感到有些难能可贵。因为最近几年来， 我已经累累遇到这样的情况： 有一些作者， 引用我的文章， 甚至是以赞同的态度引用或引述我的文章， 但他们根本没有读懂我的文章和其他相关重要作者的文章， 甚至没有去读过所要讨论的相关重要作者的文章， 结果就把我的观点和其他重要作者的观点相混淆， 甚至作了颠倒性的混淆。还有一些作者， 虽然主动向我转述了某作者在文章中对我的观点作了颠倒性的混淆， 但在他自己事后所撰写的并寄给我的著作中， 却又把我文章中的论述所指的适用范围作了不应有的变迁， 并把这种变迁后的观点说成是我的观点。像这种情况， 充分说明了这些作者学风上的浮躁。像这样的所谓引用或者评论， 尽管像是以肯定的观点来支持我的学术见解， 但实在让我难以承受， 甚至让我感到哭笑不得。因为像这样的所谓引用或者评论， 决不会把学术研究推向前进， 相反， 它只能把真正的学术研究氛围搅成一池混水。所以， 近几年来， 我总想有机会说说这些事情。而万小龙和刘洋的文章却不同， 他们对我的文章以及我所构建的模型的理解是正确的， 并在此基础上对我的学术见解以及我所构建的模型提出批评和进一步的讨论。尽管我对万小龙、 刘洋先生的文章中的见解持有很不相同看法， 但我十分看重他们的文章。因为他们这样做十分有利于理清学术问题， 使我们能够在这个基础上把相关的学术研究进一步引向深入。
我十分希望我国学术界能不断地摆脱那种浮躁的风气。
二
我曾经在《科学理论的检验结构与检验逻辑》一文中， 重述了我此前曾以简明的方式所重构的著名的波普尔的简单证伪主义关于科学理论检验的模式。它可以简单地表示为：
我在文中除了肯定波普尔模式的正面启发价值以外， 也批评了波普尔的简单证伪主义观念， 指出它舍象掉了科学理论检验中的许多重要的实际因素， 因而严重地偏离了实际。根据科学史以及现实科学中的科学理论检验的实际， 我构建了一个关于科学理论检验的比较接近实际的模型， 它可简要但却完整地表示为：
其中， T表示受检理论 ， C表示一组初始条件和边界条件的集合， H表示其他相关辅助假说的集合， P表示检验蕴涵， SO表示观察陈述。
在上述三条简要的描述中， （1）式表示要从受检理论T、 一组初始条件和边界条件的集合C以及相关的辅助假说集H的合取中， 才能导出检验蕴涵P。（2）式表示观察陈述SO是可错的。（3）式表示所获得的观察陈述SO与理论所导出的检验蕴涵P是相关的， 它或者肯定P， 或者否定P。
按照这个比较接近实际的模型， 就可以按照如下两个逻辑重言式从逻辑上来讨论科学理论的检验问题：
万小龙和刘洋的文章认为我所构建的科学理论的检验模型不合乎科学实际， 而他们则在我所构建的模型的基础上构建了他们认为更为合乎实际的科学理论检验的模型。他们所构建的模型包含两个部分， 其第一部分是我所重构的表述波普尔思想的模型下的检验逻辑， 即： (T→P)∧P→T∨T和 (T→P)∧P→T其第二部分则是他们新加进去的东西， 即： （（P∧C∧H）≡S）∧S→P∧C∧H（（P∧C∧H）≡S）∧S→P∨C∨H在这里， 直观地看来， 万、 刘与我的分歧， 是直接关于科学理论检验模型的分歧， 但是， 实际上， 在其背后， 却是关于科学理论检验的实际、 逻辑以及其他方法论理论的分歧。万、 刘强调， 在他们所构建的被他们视作更加符合科学实际的模型中， 科学理论的检验将包含如下过程： “（从）全称陈述的科学理论导出一个单称科学陈述， 这一单称陈述接着又导出一个受检蕴含， 最后将这一受检蕴含与初始条件、 边界条件的集合以及辅助性假说等因素合取导出可被经验检测的检验结果。”问题在于： 首先， 从作为全称陈述的科学理论中， 不借助于初始条件和边界条件的陈述能直接导出任何一个单称陈述吗？这是一个基本的逻辑问题。万、 刘在文章中对此作了肯定的回答。他们认为能够从作为全称陈述的科学理论中导出作为事实陈述的单称陈述。但这明显地是错误的。逻辑告诉我们， 仅仅从普遍命题或它们的合取中， 只能导出某种条件句， 而不能导出任何关于事实陈述的单称命题。事实上， 即使在他们自己的文章中， 也已经包含了这样的意思。他们在其认为可以从作为全称陈述的科学理论中直接导出单称陈述的时候， 列举了这样的逻辑依据：xFx→Gx→Fa→Ga。但十分明显， 他们所列举的这个公式正好说明了从纯粹的全称陈述中只能蕴含某种条件句， 它们具有“如果……， 则……”这种语句形式。例如， 在他们的这个公式中是“如果Fa， 那么Ga”。这里， Fa是某种待确定的假言陈述， 它所涉及的就是在实验或观察中待满足的条件；而Ga则是在实验观察中可予以肯定或否定的单称观察陈述。从他们所例举的这个公式就已经明白地显示， 仅仅从任何普遍命题或它们的合取中， 只能导出某种条件句， 而不能直接导出任何可观察事实的单称陈述。这是十分明显的。当然， 在科学中， 关于初始条件和边界条件的任何假定， 也必须是可观察或可检验的。但这些初始条件和边界条件本身， 只有通过实验或观察的设计和实施才能被满足， 而从理论中则只能导出某种以条件句形式出现的假言判断（“如果……， 则……”）。这是十分明白的。这是刘、 万文章中出现的逻辑上的第一个错误。其次， 在刘、 万的文章所构建的模型中， 出现了如下的公式： （（P∧C∧H）≡S）∧S→P∧C∧H（（P∧C∧H）≡S）∧S→P∨C∨H 我想， 他们在这个公式中所用的符号“≡”是“等值”的意思， 相当于双蕴含， 它在现代的一般通用的逻辑教科书中通常被用符号“”来表示。如果在他们的逻辑公式中的符号“≡”就是指“等值”， 那么它在逻辑上则是完全不通的。我想， 他们的本意是想说从P∧C∧H能够导出S， 相当于说（P∧C∧H）┠ S,在这里， 符号“┠”（可推出）的前件和后件的关系虽然不同于蕴涵式的前件和后件的关系， 但却蕴含了前件与后件之间的蕴涵关系。因此， 如果（P∧C∧H）┠ S能够成立， 那么， 从理论上说， （P∧C∧H）→S是能够成立的。但是要说（P∧C∧H）S， 那却是不能成立的。这在逻辑上也是明显的。以上所言表明， 他们的模式， 仅仅从逻辑上说， 就是不能成立的。其次， 就科学中科学理论检验的实际而言， 他们所构建的模式以及他们对我的批评也是不能成立的。例如， 他们在文章中承认我为我的模型所得出的四个方面的结论所引证的几个历史事实都是准确的， 但他们却又用这些事实来做出相反的解释， 以便为他们在逻辑上都不能成立的模式做辩护。但在我看来， 他们所做出的解释和辩护， 不但在逻辑上， 而且在史实上也都是不能成立。且看： [JP3]他们说， “林先生用‘当考夫曼于1906年宣布， 他用高速电子实验‘证明’在他的实验中‘量度的结果同洛伦兹－爱因斯坦假定不相容’这个科学实例来说明当理论的预言与实验结果相矛盾时， 不一定说明理论错了， 而可以怀疑实验（或观察）结果的正确性， 这个例子举得很恰当。但它正好说明了考夫曼实验验证的不是从相对论理论与其他‘初始条件和边界条件的集合以及其他辅助性假说的合取’中导出的检验蕴涵， 而是从相对论理论中导出的单称陈述‘考夫曼1906年高速电子实验中的电子符合洛伦兹－爱因斯坦变换’与实验误差的合取”。万小龙、 刘洋的这段话真让人费解。它在逻辑上不能成立， 前已说明。即使在实际上， 它也是完全背离史实的。我不知道他们是否考查了有关史实。但从字面来看， 我敢断言， 他们未曾做过史实上的任何考证。关于有关史实的说明， 说来话长， 我们准备在下文中另作说明。在这里， 我们暂时只对其他容易说明的有关史实做简要的讨论， 并与万、 刘二位商榷。[JP]万、 刘二位说， “林先生用‘天王星的实测轨道与根据牛顿理论所计算的轨道不符’， 导致伽勒于1846年终于发现了海王星作为例子来说明当理论预见与实际观察不符时， 可能是初始条件与边界条件的问题而不一定是理论本身的问题。不过， 这个例子正好形象的说明了当时的科学家不是在用经验检验牛顿理论与‘初始条件和边界条件’合取推出的逻辑后承， 而是检验的从牛顿理论单独推出的逻辑后承‘天王星与太阳之间有符合万有引力定律的引力’与初始条件和边界条件‘唯一要记入的就是这个引力’这两者的合取。”他们的这个说法也是十分奇怪的。仅有牛顿三大定律和万有引力定律（它们与质量、 惯性、 力等等基本概念的定义一起， 构成了作为牛顿理论之逻辑出发点的基础命题）就能导出天王星的理论轨道吗？不能！即使试图粗略地当做“二体问题”看， 为了从牛顿理论中导出天王星的理论轨道也必须引进如太阳的质量、 天王星与太阳的距离以及天王星在轨道的某一点上的切线速度等等关于初始条件和边界条件的初始假定。至于想要从牛顿理论中导出直接可接受经验检验的可观察命题， 那就更要引进其他更多的关于初始条件、 边界条件以及其他相关的辅助假说了。因为为了要从牛顿理论中导出可以直接接受经验检验的可观察命题， 例如在某年某月某日某时， 天王星在天区的某个仰角上， 那就必须首先从牛顿理论导出天王星的轨道， 然后还必须引进更多更多的关于相关的初始条件、 边界条件和其他的辅助假说， 通过复杂的运算， 才能反推出可与观察经验相比较的可观察命题。认为仅仅从牛顿理论， 无须引进相关的初始条件、 边界条件和别的辅助假说的假定， 就可以直接导出可与观察经验相比较的可观察陈述， 从科学的角度看， 那简直是笑话。此外， 他们还说， “林先生根据‘当能量守恒定律与当年的β衰变实验的结果不符时， 泡利实际上就是通过设定一个辅助性的假说（中微子假说）而维护了能量守恒定律’， 这个科学史实说明辅助性假说能够帮助理论逃脱被证伪。但（这个）例子正好说明了： 虽然能量守恒定律逃脱被证伪是因为从能量守恒定律中推出的单称陈述‘在那次β衰变实验中能量守恒’与‘在那次β衰变中不存在中微子作用’的合取被证伪了。但如果‘在那次β衰变中存在中微子的作用’这个辅助性假设是真的， 那么‘在那次β衰变实验中能量守恒’这个陈述就没有被证伪， 那么， 能量守恒定律就没有被证伪”。万、 刘两位先生的这个说法又是十分奇怪的。事实上， 在泡利于1932年提出中微子假说并以此来维护了能量守恒定律以前， 科学中并没有“中微子”这个概念， 在此之前的任何涉及β衰变的实验中， 会有哪位科学家会想到“在β衰变的实验中不存在中微子的作用”这个假设并检验这个假设呢？这不是杜撰了“史实”吗？万、 刘两位先生在这里闹了一个完全不应有的笑话。事实上， 泡利的中微子假说即使在1932年以后也没有如万、 刘两位所说的那样“在那次β衰变中存在中微子的作用”被证实， 从而才维护了能量守恒定律。中微子的存在实际上是直到20世纪50年代以后， 由于有了较大的反应堆， 才终于通过间接的途径发现了中微子存在的效应， 从而才使得泡利的中微子假说从实验观察中获得了支持， 而在此之前， β衰变实验对能量守恒定律的冲击主要就是通过泡利的中微子假说以及在此假设的基础上由费米于1933年提出的“β衰变理论”而得到了维护。[JP2]万小龙、 刘洋两位先生坚持认为从全称的科学理论导出的检验蕴涵能够“可靠地”被证实或被证伪， 强调“在我们的逻辑程序中， 如果‘当待检验蕴含与实验结果不相容时， 指责受检理论（固然）没有必然可靠性’， 但如果‘待检验蕴涵被可靠地验证为假时， 指责受检理论为假就有必然的可靠性’， 因为待检验蕴涵是被受检理论单独推出的”。在这里， 万、 刘两位是顽强地维护了波普尔的简单证伪主义的观点。但实际上， 他们的观点比起波普尔的简单证伪主义观点来， 也是严重地大大倒退了。因为， 第一， 波普尔曾经多次明白地强调， 从逻辑上来说， 证实或证伪任何一个科学理论或假说都是不可能的， 他仅仅是从实用的意义上， 强调了证实与证伪的不对称性， 从而强调了科学理论被证伪的可能性， 即简单证伪主义的观念。他说“人们可能这样说： 即使承认不对称性， 由于各种理由， 任何理论系统最终地被证伪， 仍然是不可能的。例如， 特设性地引入辅助假说， 对一个定义特设性地加以修改甚至有可能采取简单地拒绝承认任何起证伪作用的经验的态度， 而并不产生矛盾。无可否认， 科学家通常并不这样做。但是， 从逻辑上说这样做是可能的。人们会说， 这个事实就使得我提出的划界标准的逻辑价值， 变得至少是可疑的。”［4］16波普尔承认： “提出这些批评是正当的。”［4］16也因为如此， 他才强调了他的可证伪性标准“还不能直接应用到一个陈述系统上去”。第二， 更严重的是， 万、 刘二人在科学理论的检验结构上， 是从波普尔那里严重地倒退了。因为波普尔虽然简化地使用了否定后件推理(T→P)∧P→T来阐述了他的简单证伪主义观念， 但实际上他并不认为从作为全称陈述的科学理论能够直接导出检验蕴涵， 而是必须引入相关的初始条件或边界条件的假定。他使用(T→P)∧P→T这个公式只是为了“简化”而已。波普尔曾明确地说： “这里说到的证伪的推理方法——用这个方法， 一个结论的被证伪必然得出结论从之演绎出来的那个理论系统被证伪——是古典逻辑中的假言直言三段论的否定式。这个方法可以描述如下： 设P是一个陈述系统T的一个结论， 这系统可以由理论和初始条件（为了简便的缘故， 我不区分这两者）组成。然后我们把P可以从T导出的关系（分析蕴涵）表示为T→P， 读作‘P从T导出’[ZW(DYB][HT6SS][KG*2][ZK(]②这里，波普尔犯了一个把符号“┝”和“→”的含义相混淆的错误，后来，波普尔自己对此错误有过一个说明。[ZK)][ZW)]。假设P是伪的， 我们可以写作‘p’， 读作‘非P’。已知演绎关系T→P和假设p， 我们能推出T（读作非T）， 就是说， 我们把T看作已被证伪。”［4］48十分明显， 波普尔是十分明白理论必须结合初始条件（和边界条件）才能导出检验蕴涵的， 只是“为了简便的缘故”， 他才不区分这两者。而万、 刘两位竟然认为无须引进任何初始条件和其他辅助假说， 就能够从作为普遍命题的科学理论中直接导出单称的观察陈述。这从逻辑上和波普尔的差距就不是一点点了， 虽然波普尔的这段论述中在逻辑上也犯了一个不算小的错误。②[JP]
三[HJ5mm][HJ1.7mm]前面， 我们曾经谈到考夫曼的高速电子实验， 万、 刘二人虽然承认我所谈及的考夫曼实验“这个例子举得很恰当”。但他们却又拿这个实验做出了古怪的解释， 别出心裁地认为： “但它正好说明了考夫曼实验验证的不是从相对论理论与其他‘初始条件和边界条件的集合以及其他辅助性假说的合取’中导出的检验蕴涵， 而是从相对论理论中导出的单称陈述‘考夫曼1906年高速电子实验中的电子符合洛伦兹－爱因斯坦变换与实验误差的合取’”。他们的这段话当然让人费解。所以我在本文第二节中指出： 万小龙、 刘洋的说法不仅在逻辑上不能成立， 而且也是完全背离史实的。我在那里说： “我不知道他们是否考查了有关史实。但从字面来看， 我敢断言， 他们未曾做过史实上的任何考证。”但由于有关史实的讨论， 会把第二节的内容拉得太长， 就暂时把它忽略了， 现在就来专门讨论这个问题。因为对这个问题的讨论， 对理解科学理论的检验结构和检验逻辑是十分有意义的。当年， 为了通过案例来研究科学理论的检验结构和检验逻辑， 我在这个案例上也确实曾花费过不少有限的时间。[HJ2mm]爱因斯坦曾经于1905年9月在德国的《物理学杂志》上发表了有历史意义的《论动体电动力学》一文， 首次系统地公布了他所创建的狭义相对论理论。1906年， W. 考夫曼就在同一杂志上发表了《关于电子的结构》一文， 其中就用他所设计的高速电子实验对爱因斯坦的相对论做出了验证， 宣称“量度的结果同洛伦兹－爱因斯坦的基本假定不相容。”这个实验对刚刚产生的尚未在科学界立足的爱因斯坦的狭义相对论产生了严重的冲击。此后， 1907年， 爱因斯坦又在德国《放射学和电子学年鉴》上发表了新的详细论文《关于相对性原理和由此得出的结论》， 其中不但详细展开了相对论的原理， 把力学和电磁学统一起来， 甚至还开始涉及到了广义相对论理论的构思。在该文的第二部分“电动力学部分”中还专门列了一节（文章的第十节）来讨论了考夫曼的实验， 其题目是“关于质点运动理论的实验证明的可能性。考夫曼的研究。”在文中， 爱因斯坦首先讨论了检验相对论中关于电子运动的结论的两种可能性。认为这种可能性其首要的出发点应是“带电荷质点的运动速度的平方相对于c2不可忽略时才可出现”， 根据这一要求， 爱因斯坦提出了两种可能性。其一是用高速阴极射线， 其二是用β射线。进而爱因斯坦否定了在当时的条件下前一种可能性而肯定了第二种可能性。并指出： “在β射线方面（实际上）只有量Ae和Am是可观测的。”进而认为： “考夫曼先生以令人钦佩的细心测定了镭－溴化物微粒发出的β射线的Ae和Am之间[LL]的关系。”［2］然后， 爱因斯坦进一步讨论了考夫曼的实验如下：
“他（指考夫曼－林注）的仪器的主要部分在图中是以原来的尺寸描绘的， 它基本上处于一个不透光的黄铜的圆筒H中， 这个圆筒放在抽空了空气的玻璃容器中， 在H的底部A的一个小穴O中， 放着镭的微粒。由镭发出的β射线通过电容器的两块板P1和P2之间的空间， 穿过直径为0.2毫米的薄膜D， 然后落到照相底片上。射线将被电容器两极P1和P2直径形成的电场以及一个大的永磁铁产生的同方向的磁场相互垂直地偏转， 那末由于一个具有一定速度的射线的作用就在照相底片上画出一个点， 而所有不同速度的粒子的作用合起来则在底片上画出一条曲线。[HJ3mm][HJ]
① 图中给出的读数是照相底片上的毫米数。标出的曲线不是真正观察到的曲线，而是略去了无限小的偏离后所得到的曲线——考夫曼原注[HT〗
[FL(K2]
坐标的比例尺的程度上， 描绘了Am（横坐标）和Ae（纵坐标）的关系。在这曲线之上， 用叉号指明按照相对论算出的曲线， 并且其中关于εμ的值取1.878×107。[HJ4mm][HJ]
考虑到试验的困难， 我们可以倾向于认为结果是颇为一致的。然而出现的偏离是系统的而且超出了考夫曼先生的试验误差的界限。而且考夫曼先生的计算是没有错误的， 因为 普朗克先生利用另一种计算方法所得结果同考夫曼先生的结果完全一致。①”［2］178-182
以上所谈到的考夫曼实验对相对论所做出的检验， 图2中带叉的曲线是由相对论从理论上所导出的结果， 相当于由相对论所做出的检验蕴涵（集）；带小圆圈的曲线是考夫曼实验结果所得的曲线， 相当于由考夫曼实验所做出的观察陈述（集）。显然， 从相对论导出检验蕴涵时， 其前提中都必须引进由考夫曼所用实验仪器所给出的条件集（如考夫曼实验所用的仪器的结构和尺寸、 镭微粒所释放β射线中不同电子的速度分布等）， 此外， 还要引进与此次实验的仪器结构无关的其他辅助性假说（如电子的静止质量等等）。而考夫曼的实验正是要用他的实验来检验相对论理论结合着该实验所给出的条件以及所引进的相应的辅助假说集而做出的那些检验蕴涵。
万小龙、 刘洋在他们的文章中认为， 科学家“从来不是从受检理论、 一组初始条件和边界条件的集合以及其他辅助性假说的合取中， 导出这种与[LL]可观测经验相比较的检验蕴涵， 更不是‘才能导出’检验蕴涵的。”请读者注意万、 刘两位的说法与实际的科学理论检验之间的“天壤之别”。在我看来， 他们的这种说法， 实在是太缺少了对实际检验过程的知识和理解了。进一步来说， 万小龙、 刘洋两位先生坚持认为从全称的科学理论导出的检验蕴涵能够“可靠地”被证实或被证伪， 同样是不能成立的。这涉及到两方面的问题。第一， 仅仅“从全称的科学理论”能导出可与观察陈述相比较的检验蕴涵吗？第二， 观察陈述一定是可靠的吗？关于第一点， 前面已经做了清楚的说明。关于第二点， 我们再结合着考夫曼的实验做一点必要的说明， 看看爱因斯坦和其他科学家们是怎么看待这个问题的。爱因斯坦就在他所写的那篇《关于相对性原理和由此得出结论》的论文中， 虽然一方面他承认考夫曼实验中“所出现的偏离是系统的而且超出了考夫曼先生的试验误差的界限。而且考夫曼先生的计算是没有错误的， 因为 普朗克先生利用另一种计算方法所得结果同考夫曼先生的结果完全一致。”但是， 爱因斯坦却一方面怀疑考夫曼试验装置可能有问题， 认为“至于这种系统的偏离， 究竟是由于还没有考虑到的误差， 还是由于相对论的基础不符合事实， 这个问题只有在有了多方面的观察资料以后， 才能足够可靠地解决。”另一方面， 爱因斯坦还注意到， 考夫曼的实验结果虽然与相对论发生系统偏离， 但却与阿布拉海姆（Abraham）和布雪勒（Bucherer）的电子运动理论所给出的曲线更为一致。然而， 爱因斯坦是否就认为他的相对论就已经被考夫曼的实验所证伪了呢？不！作为当时才28岁的年轻科学家， 他却明确地指出： “在我看来， 那些理论（指阿布拉海姆和布雪勒的理论）在颇大的程度上是由于偶然碰巧与实验结果相符， 因为它们关于运动电子质量的基本假定不是从总结了大量现象的理论体系得出来的。”事后表明， 爱因斯坦的这两方面的怀疑都是正确的。关于考夫曼的试验装置， 后来法国科学家居耶和拉旺希从理论上分析了考夫曼的实验装置是有毛病的。居耶和拉旺希的这种解释得到了科学界的普遍接受。关于电子的质量， 也表明当时的值是不准确的。而年轻的爱因斯坦的相对论却获得了全世界科学界的普遍接受， 构成了物理学中的一次伟大革命（这涉及科学理论的评价， 关于如何评价科学[CM（22]理论， 建议读者参阅拙著《科学哲学——以问题为[CM）][FL）]
① 参见M.普朗克，《德国物理学会会议录》(Verhandl. d. Deutschen Phys. Ges.),Ⅷ年度，20期；Ⅸ年度，14期，1907年。[HT〗
[FL（K2]
导向的科学方法论导论》， 一书的相关章节）。［4］万小龙和刘洋在文章中还针对我对科学理论检验结构的模型中所强调的主要思想： “要从受检理论T、 一组初始条件和边界条件的集合C以及相关的辅助假说集H的合取中， 导出检验蕴涵”（他称之为观点‘C’）和“才能导出检验蕴涵”（他称之为C#）而批评说： “持有观点C或增强版的C#的科学家实际是对他们的科学实践工作的一个业余科学哲学表述， 而持有观点C或C#的科学哲学家很可能从这里开始对科学理论的可检验性问题的讨论误入歧途。”我且不论我是否“误入歧途”， 我倒想在这里讨论一下著名的物理学家兼科学哲学家皮埃尔•迪昂的观点。法国的著名科学家兼科学哲学家皮埃尔•迪昂在科学哲学界都是一个举世闻名的人物， 他对20世纪的科学哲学的发展留下了不可磨灭的贡献。那末， 作为一个有很高科学哲学素养的著名物理学家， 他对科学理论的检验是怎样看的呢？请看他在他的名著《物理学理论的目的与结构》一书中是怎样说的。在那本书中， 皮埃尔•迪昂曾经深刻地分析了科学实验中的复杂的认识论问题。他指出， 科学仪器的背后就包含有一大堆的科学理论或假定， 所以， 当科学家使用仪器的时候， 就意味着“也在暗中承认为这些仪器的使用提供辩护的理论是精确的。”［3］206他还指出， 在科学检验活动中， 我们实际上是不可能从某个科学原理或命题中直接导出可接受检验的预言（检验蕴涵）的。他分析说， 在科学中“为了从这个命题导出对一个现象的预言， 为了设计用来说明这个现象是否出现的实验， 为了解释实验的结果即被预测的现象有没有产生， 他并不限于使用当前的命题， 而是使用一整组他所接受并视之为毫无疑问的理论。一种现象被人预言， 但并没有出现， 争端于是彻底解决。但是， 预言这种现象的并不是受到挑战的命题， 而是还要加上一整组其他理论。如果预言的现象没有出现， 出错的就不单单是受到置疑的命题， 而且还有物理学家使用的整个理论框架。实验仅仅告诉我们， 在用来预言现象并确定现象能否出现的众多命题中至少有一个出了差错。但是这个错误出在哪里， 实验可就三缄其口了。”［3］208-209所以， 迪昂突出地强调说： “一项物理学实验永远不能拒斥一个孤立的假说， 它只能拒斥整个理论的组合。”［3］207所以， 皮埃尔•迪昂通过对实验的认识论分析， 他实际上已向我们明确地指明， 在科学实验中， 我们试图通过有限数目的的实验和观察（而科学中的实验和观察的数目总是有限的）， 想要证实某种科学理论或普遍原理固然不可能， 而要想明确地证伪它同样是不可能的。请问万、 刘二位先生， 在看了皮埃尔•迪昂的这些论述以后， 你们作何感想呢？皮埃尔•迪昂的这些影响深远的见解， 是否如你们所说的那样， 是“对他自己的科学实践工作的一个业余的科学哲学表述”呢？就我自己而言， 我确实不是学哲学出身。我本来是一个“工科佬”， 名义上学了八年工科。但我命运不济， 年轻的时候， 就被当做一颗螺丝钉， 被强制地安放到了哲学教师的岗位上。但我从事科学哲学研究， 有一个强烈的愿望， 总是希望我所得出来的科学哲学结论， 一定要符合科学的实际（在简化模型的基础上）。从这一点出发， 所以， 在哲学上， 我不太认同逻辑实证主义和后现代主义的研究思路。为此， 我在于2009年出版， 2010年又重印的拙著《科学哲学——以问题为导向的科学方法论导论》的“序言”中明确地写道： “……， 从这一点出发， 所以， 我不太认同某些逻辑实证主义者和近些年来很时兴的后现代主义科学哲学的观点和原则。而且， 我对科学家们， 特别是那些哲人科学家们的哲学思考的关注， 可能更甚于对专业哲学家们的专业思考的关注， 因而， 在某种程度上， 我对科学家们的哲学著作的关注更甚于对哲学家们的专业著作的关注， 尽管从数量上未必如此。”我的这些做法和想法， 当然有可商量之处， 欢迎万、 刘二位给予批评指正。至于万、 刘二位在文章中所表达的对我的模型进行批评的重要见解中， 更为基本的还在双方于对研究科学哲学的方法论思考的不同， 我将在下一节中再予以较详细的讨论。
四刘洋、 万小龙两位先生在他们的文章中指责我所构建的模型时说如， “C和H的形式地位是相同的， 就没有必要把C和H两种在逻辑上平权的因素分别讨论。……仅列出C和H也并不能穷尽影响检验结果的因素。”我认为在这背后所涉及的是构建理论和模型的方法论问题。这个问题确实需要很好地进行讨论。下面我就把我在这个问题背后的方法论思考端出来和诸位讨论。在形式上平权的东西就无需把他们区别开来讨论吗？一种理论的建构是否应当像列宁所曾经要求的那样必须考虑到复杂现象和过程一切方面、 一切条件、 一切因素呢？这正是我们应当考虑清楚以免误入歧途的。在形式上平权的东西就无需把他们区别开来讨论吗？这个论点当然是不能成立的。如果这个论点真的能够成立， 那么， 逻辑学中的合取和析取概念都没有存在的必要了， 相应地“∧”“∨”这样的符号也应该从一切逻辑系统中抹去。因为在任何合取或析取的式子中， 其中的任何成分在形式上都是平权的。据于此， 那么在他们自己文章中所使用的各种逻辑式子中的合取项或析取项也都应当取消而归一。能够这样吗？这种观念的不合理性是无需讨论的。所以我们宁愿化更多的笔墨来讨论另一个问题： 构建一种模型或理论是否应当而且必须考虑到复杂现象和过程的一切方面、 一切条件、 一切因素？或者如万、 刘二位在指责我对科学理论的检验结构与检验逻辑的理论或模型时要求的那样， 应当“穷尽影响检验结果的一切因素”呢？我曾经于1995年在中山大学学报（1995年第一期）上发表了《“抽象——具体”方法之重构》一文， 其中就表述了我对构建理论或模型的一般方法论观念。该文的内容后来就写进了我于2009年10月出版并于2010年10月重印的专著《科学哲学——以问题为导向的科学方法论导论》之中， 成为其中的一节（第三章第二节）。我对构建理论或模型的一般方法论观念简要地说来就是： MP0、 方法论上的一个重要的， 但迄今为止仍很少被方法论学家正面阐述的是如下的原理， 它可以被表述为： 研究对象的高复杂性与关于所研究对象的理论的高精确度不兼容。我们可以简要地把这个原理称之为“不兼容原理”。这个原理的一些较直接的推论就构成如下重要的方法论原则： MP1、 自然界和社会的过程大都十分复杂， 对于这些复杂的过程本身， 我们不可能直接构建出关于它们的高度精确的理论。MP2、 为了构建精确的理论， 我们必须把研究对象简化。由于MP1 和MP2所造成的困境， 在人类的科学史和认识史上曾经不断地在摸索中寻求出路。自有文明史以来， 特别是从近代科学产生以来， 人们终于产生出并不断地完善了科学中的“抽象方法”。 MP3、 欲构建精确的理论， 必须运用抽象方法；抽象方法的实质是把研究对象简化。MP4、 抽象方法的一个重要类型是模型化方法。模型化方法的实质是： 通过构建与真实世界对象相似的， 但却大大简化了的模型， 来研究真实世界中的复杂对象或对象系统， 以便为它们构建出相应的精确理论。MP3 、 MP4连同MP1 和MP2一起， 在近代科学的发展中， 起了十分重大的作用， 它们不仅大大地推动了近代各门自然科学迅速地走向成熟， 而且也成了近代科学各门学科是否达到成熟的一种标志。[JP2]一般来说， MP1 、 MP2 和MP3 、 MP4可以向我们提供如下的方法论启示： 为了理解自然界（社会亦同）， 我们不能试图按自然界对象本来所呈现的样子去直接把握自然界；相反， 为了理解自然界， 我们必须首先对自然界进行抽象， 在头脑中构造出某种并非自然界对象本身， 但却大大简化了的对象（如质点、 刚体、 理想流体等等）， 着力于对这些简化了的对象进行研究， 才有可能对这些简化的模型建立起精确的理论。然后， 才有可能借助于这些精确的理论去较好地理解复杂的自然界。因此， 我们有： [JP]MP5、 精确科学的理论都是关于模型的理论， 它所描述的是模型， 而不是直接关于自然界本身。[JP2]MP6、 科学中所谓精确的理论， 其主要的含义仅仅是指理论中所使用的语言是精确的；由于这些语言是用来描述模型的， 因而也可以说理论对于模型来说是精确的。但这并不意味着理论的描述与自然界现象之间一定是精确符合的。相反， 由于模型是对自然界复杂的对象或对象系统的高度简化了的类似物， 因而关于模型的精确理论也常常不得不以偏离自然界的实际过程或现象作为它的副产品或代价。[JP]MP7、 通过科学抽象而获得的简化模型的一个重要的实际后果， 是它摆脱了自然界实际对象的个性化特点， 而具有了普遍性的品格；从而， 用以描述简化模型的理论也具有了普遍性的品格。MP8、 科学的目标最终是要求能用精确的理论来理解（解释或预言）实际发生的复杂的自然现象。MP9、 通过引进包括种种辅助性假说和特定条件陈述的科学解释的结构， 就能运用简化模型下获得的精确理论或“自然规律”， 来解释（或预言）复杂的自然现象。MP10、 为了构建科学理论， 我们不应当仅仅从特定的现实个体所具有的特点和复杂性开始， 并试图建立适合于单个个体特点的“理论”。相反， 应当舍象掉现实个体所特有的特点和复杂性， 力图通过抽象而构建具有一定普适性的简化模型， 然后才可能建立精确的具有一定普适性的理论。[ZW(DYB][HT6SS][KG*2][ZK(]也正是从这个意义上，简单地说毛泽东提出了中国革命道路的理论，如农村包围城市，武装夺取政权等，这是错误的或至少是不恰当的。实际上，这是提出了某种改造当时中国社会的具体实际的可行的技术方案。这种技术方案应当不止一种。我们在工作中应做的是从多种备选方案中通过理性的讨论而择优，这种择优的方法可参见拙著《系统工程概论》，中山大学出版社1998年出版；也可参见其他作者所撰写的“系统工程”方面的著作。理论不强调具有个体性特色，而技术方案则不同。技术方案可以且常常必须考虑个体的自身特点和所处的复杂条件而具有个体性的特色，并常常包含有理论之应用的过程。而理论的创立则必须是在抽象的基础上包含有一般规律而具有一定的普适性。混淆了创建理论与设计技术方案的区别以及它们所需要的不同思路，将十分不利于理论的发展与创造。[ZK)][ZW)]
我以为， 上述方法论思想不但适用于科学（自然科学和社会科学）， 而且也可以适用于科学哲学中模型和理论的构建。基于以上的方法论思想， 我曾经评价了科学哲学中比较极端而典型的两种方法论思路。一种是逻辑实证主义的思路。这种哲学完全是分析性的， 以至于他们所构建出来的理论几乎是或近乎是一套逻辑。只要承认它的前提， 结论是必然的。但为此他们必须把他们的研究对象高度简化。但由此带来的后果是： 一方面使他们的理论过于专门化， 以至于连科学家也看不懂他们的论著， 另一方面， 更严重的还在于他们的理论把研究对象过于简化， 而远离了科学研究过程的实际。与逻辑实证主义的方法论思路相对立的另一种研究科学哲学的方法论思路， 就是所谓的历史主义的研究思路。历史主义的方法要求把科学发展及相关的问题（包括划界问题、 理论的发展、 检验、 评价等等问题）都看作是一种社会历史现象或历史事件， 所以不能把科学与非科学的划界、 科学理论的检验、 评价等， 仅仅看作是一种认识论和逻辑问题， 而且还必须考虑到社会历史因素和科学家个人的因素， 如社会的历史文化背景、 国家的政策、 科学家权威的影响、 科学家的个人心理素质等各方面的因素。由于历史主义要求考虑到各种因素（尽管都是实际因素）， 过于复杂， 没有把研究对象、 问题情境做适当的简化， 因而他们所构建的理论常常十分粗陋， 缺乏简洁、 优美、 严谨的结构， 更难以形式化， 并且所构建起来的“理论”也常常只是描述性的， 而不是规范性的， 因而还远远算不上作为演绎陈述等级系统的那种标准的“理论”形态。当然， 尽管按历史主义的研究思路所构建的理论不可避免地会造成以上缺点， 但由于他们的视野更宽， 所以他们常常又能提供出许多深刻的富有启发性的思想， 并对逻辑实证主义的甚至波普尔主义的科学哲学提出许多切中要害的猛烈冲击。我本人研究科学哲学的思路是想在这两种极端的方法论思路所构成的张力中保持某种必要的平衡。所以， 我所要构建的科学哲学理论， 一方面仍然把科学哲学看作是对科学历史的理性重建， 而这种理性重建仅仅是对科学史从逻辑和认识论方面的理性重建。另一方面， 我又希望不至于像逻辑实证主义和波普尔主义那样把研究对象过于简化。所以， 例如， 在研究科学理论的检验结构和检验逻辑时， 我就构建了如前文所说的那种检验模型和检验逻辑。它仍然仅仅是对科学中关于科学理论的检验做出某种逻辑和认识论的重构， 希望它能比较接近实际， 但它们仍然只是把研究对象简化以后的某种接近而已。问题只在于我们的这种简化是否合理。我在于1998年发表在《中国社会科学》（1998年第三期）上的长篇论文《检验证据的价值与干净的实验》（约25000余字）中， 就已经提到： “我们曾构建过一个简洁的模型， 它可以描述为： （1） ……。当然， 这个模型由于它的简化毕竟是把检验过程中的许多复杂因素抽象掉了。例如， 从理论上做出的待检验的预言实际上常常并不是直接可观察的， 就如科学家们虽然从理论上事先预言了正电子、 胶子、 夸克的存在， 但是正电子、 胶子、 夸克并不是直接可观察的那样。而且， 通常观察陈述SO也并不能直接对理论上的预言做出肯定或否定的回答。在科学实验中， 科学家们通常要通过一大堆的观察资料或数据， 即SO是一个庞大的观察陈述的集合， 然后依据另一些相关的理论和假说集Tˊ、 Нˊ结合着实验中所给出的条件集C对SO做出分析， 才能通过对这些资料SO的分析而断定有某一事实E， 而
这些都是一个非常复杂的借助于理论的分析过程。但尽管如此， 这仍并不妨碍我们对理论的检验做出前述那种简化的描述。因为如果把相关的各种理论、 辅助假说与条件集都并归到前件之中， 那么仍然能够做出一个蕴涵式T∧H∧C→P。而P为直接可与观察陈述相比较的预言, SO=[JB({]P
[AKP-][JB）]也就仍然能够成立。”在该文中， 为了进一步讨论科学中做出“干净的实验”所应当满足的条件， 我们曾经进一步讨论了在这种复杂条件下科学理论的检验问题。读者如果想进一步了解我在这方面的见解， 可进一步参见拙作 《检验证据的价值与干净的实验》或拙著《科学哲学——以问题为导向的科学方法论导论》。（在那本著作中， 作者对各种科学哲学中的重要问题都做了更为详细的论述）。由此可见， 我在文章中所说的我所构建的模型是对科学理论检验问题的“简洁但却完整的描述”， 实际上也只是说， 从逻辑和认识论的意义上， 它可以说“是对科学理论检验问题的简洁但却完整的描述”而已， 就像在热力学中仅仅借助于温度、 内能、 熵这三个热力学函数就能对一个热力学系统作出完全的描述那样。[JP2]当然， 应当说明， 作者虽然在这里仍然在为自己所构建的模型做辩护， 但这只能看作是， 在作者看来， 这个模型迄今仍有它存在的理由。但作者明白， 作者所构建的这个模型， 仅仅是对于科学理论的检验问题的一种可能的模型。作者十分希望能看到比这个模型更优的模型， 这才是我所十分期盼的。[JP]最后， 当结束本文的时候， 请容我贸然揣测： 万、 刘两位合写的论文《科学理论可检验性问题的新理解——兼与林定夷教授商榷》大约是出于万小龙教授的学生刘洋之手， 万小龙教授大概没有对此文仔细地斟酌过。不知情况是否如此？
[HT5”H]参考文献：[HT6SS]
［1］ [ZK（]刘洋， 万小龙. 科学理论可检验性问题的新理解——兼与林定夷教授商榷［J］. 华南理工大学学报（社会科学版）， 2010（6）： 67－70.[ZK)]
［2］ [ZK（]爱因斯坦.爱因斯坦文集： 第二卷［M］. 北京： 商务印书馆， 1977.[ZK)]
［3］ [ZK（]皮埃尔•迪昂. 物理学理论的目的与结构［M］. 北京： 中国书籍出版社， 1995.[ZK)]
［4］ [ZK（]波普尔. 科学发现的逻辑［M］. 北京： 科学出版社， 1986.[ZK）]
［5］ [ZK（]林定夷. 科学哲学——以问题为导向的科学方法论导论［M］. 广州： 中山大学出版社， 2010.[ZK)][FL)]
[WT4HZ][JZ(]The Structure and Logic of the Test of Scientific Theory Revisited:
To Discuss with Yang Liu and Xiaolong Wan[JZ)][WT][HJ10mm][HJ]
[WT4"BX][JZ]LIN Dingyi[WT]
[WT5"BZ][JZ](Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, Guangdong, China)[WT][HJ8mm][HJ]
[WT5HZ]Abstract： [WTBZ]This paper is a response to Yang Liu and Xiaolong Wan’s point of view which appeared in “The Recognition of Testability of Scientific Theory: to Discuss with Professor Lin Dingyi”, making further development and discussion on my theory about the structure and logic of the test of scientific theory. At first sight, the divergence between Liu, Wan and me is concerning the test model of scientific theory, but actually is concerning the practical, logical and other methodological theories about the test of scientific theory. This paper makes further discussions on relevant theories from these perspectives.
keywords： scientific theory; structure of the test; model; logic of the test; methodology
（责任编辑：邓泽辉）
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