科学理论的可错性与科学精神

1科学理论的可错性与科学精神刘文洲摘要：科学技术是第一生产力，现在已成为人们的共识。可是什么是正确的对待科学的态度，是崇拜、怀疑抑或是批判，对我们形成科学的科学观至关重要。对科学理论的可错性的分析，其目的就在于以真正的科学精神对待科学，树立科学的科学观。以促进科学理论的创新。主题词：科学理论可错性原因科学精神一、科学理论及其功能什么是科学理论，不同的科学家哲学家给出了不同定义，但不管定义多么的不同，综合起来大致涵盖了以下三个方面的内容。一是科学理论是由一系列概念、范畴和原理构成的知识体系。这个概念有时等同科学这一概念。二是科学理论是关于如何认识世界的一种思维方式，即科学思维的方式、方法和体系。三是科学理论是一规范人的价值评论和价值选择的价值规范，这种规范要求在科学活动中不仅要求真，而且要求善、求美。以上三个方面从不同的侧面揭示出科学理论应具有的内涵。科学理论是在人类长期的科学实践基础上的经验总结，首先要求它必须是一套知识体系；其次是包涵形成这一知识体系的思维方式；最后是对人行为进行规范，不仅对科学家的行为进行规范，当科学理论被大众所接受成为常识时，也就对人类整体行为进行规范。因此，科学理论应该是知识体系、思维方式和价值规范三者的统一体，自身也有一个诞生、成长、成熟和完善的历史进程。从欧洲的科学发展历程来看，科学首先与哲学合二为一。科学在哲学之中，以自然哲学的面目出现的，这在古希腊表现的尤为典型。在漫长的中世纪，科学成为神学的婢女，成为论证上帝存在的工具。文艺复兴之后，科学逐渐从哲学与神学中脱离出来，成长为一个具有独立概念、范畴和原理的逻辑体系，并在人类生活和社会发展中发挥着越来越来重要的作用。发展到现今，从全球的发展到个人日常生活起居都已经时刻离不开科学。人类生活的翻天覆地的变化，无异与科学日新月异的发展紧密相关，科学已成为推动人类社会发展的重要力量。德国哲学家恩斯特·卡西尔曾经这样评价科学：“在我们的现代世界中，再没有第二种力量可以与科学力量相匹敌。它被看成是我们全部人类活动的顶点和极致，被看成是人类历史的最后篇章和人的哲学的最重要主题。”①科学理论是在遵循逻辑简单性，内在完备性和可检验性三原则建立起来的，表现出“首尾一贯”和“秩序井然”的逻辑力量和逻辑之美。这样的理论必能说服群众，并被群众所掌握，从而产生强大的社会功能，主要表现为以下四个方面：①恩斯特·卡西尔《人论》263页,上海译文出版社1985年。2首先是解释性功能，科学理论作为一个知识体系，具有解释世界的功能。任何科学理论都是一个全称命题，必须能够对一类现象原因、过程和结果做出解释。其次是规范性功能，科学理论可以规范我们想什么和不想什么，怎么想和不怎么想，做什么和不做什么，怎么做和不怎么做。即规范我们的行为和思想，使我们进行科学的实践和科学的思维。第三是批判性功能，科学理论一定是能够启发我们批判地看待问题，学习不仅仅是学习已知的东西，更重要的是探索未知世界。学习科学更重要的是以批判的眼光看待世界，对未来充满好奇和新鲜感，对现实永远持怀疑和批判态度。最后是理想性功能，科学理论是对自然规律的揭示，是对现实的概括和总结。同时，又是对现实的超越和引导。因此，科学理论必须对自然的发展与人类的未来提供科学预见。二、科学理论是可错的从以上论述，我们可以看到科学理论对人类社会的巨大功能和作用。但是科学发展历程却告诉我们，科学理论本身是可错的，这看似不可思议，但却是不诤的事实。对此我们必须有一个正确的认识。科学的发展史向我们证实，科学理论就是在不断纠正错误的过程中发展前进的。以物理学为例，公元前4世纪，亚里士多德从常识出发，在《物理学》提出了他的落体理论，重的物体比轻的物体下落的快。这一理论在长达二千处的时间里被认为是真理，直到17世纪初才遭到意大利科学家伽利略的质疑，并用科学实验证明了亚氏理论的错误。伽利略的贡献为牛顿的经典力学和现代自然科学的发展奠定了坚实的基础。其后在伽利略、第谷、开普勒、哈雷等科学家的研究基础上，牛顿在1687年发表《自然哲学的数学基础》标志经典力学的诞生，一直到19世纪末，经典力学得到了迅猛发展，建立起了完整的物理学大厦。以至于当时有科学家认为，整个物理学大厦已经完成，剩下的只是一些修修补补的工作。但是当人们把视野投向大尺度的宇宙空间和微观的原子世界的时候，经典力学无法解决在这两个尺度内所遇到的力学问题，牛顿力学遭遇危机。在解决这一危机的过程中，物理学再一次获得了大发展，诞生了广义相对论和量子力学，这两大理论成果被认为是二十世纪上半叶是伟大的智慧成就。但是，处理宇宙大尺度的相对论和处理微观小尺度的量子力学并不相互协调，其中仍然有待完善的地方。英国科学家史蒂芬·霍金正致力于物理学大统一理论的研究，他认为这两大理论不可能都对，当代物理学的一个主要的努力方向就是要寻求一个能将其合并在一起的理论。在天文学发展上，亚里士多德提出地心说。托勒密进一步的进行了完善，将其发展为一个精致完美却繁琐异常的本轮——均轮的宇宙体系。现在我们用科学理论的真理性与简单性原则去分析就可以大胆地得出，这一理论是错误的。可是，在神学居于统治地位的中世纪，这一理论就是真理，是不容怀疑的。1543年哥白尼在临终前发表了《天体运行论》，提出日心说，重新给我们还原了简单和谐的宇宙图景，这是一场天文学的革命。但是哥白尼的理论也是不完善的，比如，哥白尼认为太阳是宇宙的中心，行星绕太阳做正圆周运动。意大利哲学家布鲁诺3指出太阳也不是宇宙的中心，开普勒则用数学证明了行星绕太阳做椭圆运动，只到牛顿的万有引力定理的发表，才形成了现代的宇宙运行图景。就是被人认为最精确的数学，在理论上也存在着可错性，最典型的是欧几里德几何中的平行公理，正是对这一公理的大胆怀疑才发展出了黎曼几何和罗巴切夫几何。生物学是一门发展较晚的学科。在基督神学中，上帝创造万物，物种生来如此，从不改变，瑞典科学家林奈对植物进行的分类，就是在物种不变思想指导下达到的最高植物学成就。因此，1859年达尔文发表《物种起源》提出进行论时，引起了学术界的震动不亚于八级地震。进化论无疑是生物学的一次巨大飞跃，它和细胞学说共同构成了现代生物学的坚实基础。进化论也被恩格斯评价为十九世纪三大科学发现之一。但是，现代生物学的发展已从很多方面证明达尔文的进化论有很多需要完善的地方。以上只是从科学的发展史中几个典型例证来说明科学理论是可错的，其实在科学的发展史中这样的例子还有很多，我们可以说科学的发展就是在不断修正错误和战胜谬误中前进的。三、科学理论可错性的原因下面从四个方面对科学理论可错性的原因进行分析：首先，从认识论上分析，任何真理都具有绝对性和相对性，科学理论也不例外。科学理论在其适用的范围内是正确的，也是绝对的，但跨过这一范围，它就不适用了，就会变成谬误。真理与谬误之间没有天壤之别，仅仅只有一步之遥。如牛顿力学在宏观领域内是真理，但在高速的微观和宇观领域内就是错误的。因此，霍金说，“只是在假设意义上来讲，任何物理理论总是临时性的：你永远不可能将它证明。不管多少回实验的结果和某一理论相一致，你永远不可能断定下一次结果不会和它矛盾。”③此外，科学理论研究对象的复杂性——客体的复杂性，导致了人类不可能一次穷尽对客观对象的认识。客观事物从来都不是孤立的和静止的，它是运动的和变化的，是与其他事物有着千丝万缕的联系的。作为从事科学活动的科学家在客观还会受到实验仪器、工具、技术水平等条件的限制。在主观方面——即主体自身也不可能永远正确，会受到个人心理素质、知识背景、人生阅历、性格气质、意志品质等条件的限制；在历史方面会受到生产力水平、科学自身的发展状况等条件的限制；从而无法全面提示事物内在联系与本质。其次，从科学活动本身分析，科学从来都不是一成不变的，它是随着人类社会的发展而发展的。任何科学理论都是建构在科学事实之上的，科学理论反映的是客观事物。客观事物是客观实在，但科学理论是一个理论形态的存在，是采取具有主观形式的理论形态的存在。也就是说科学理论的内容是客观的，而形式是主观的。现今，科学的发展告诉我们，科学事实就是科学认识中的经验事实（也包括科学观察）。科学事实是通过实验、观察等手段获得的，从人的有限性或历史性的前提看，科学事实的产生必定基于某种前理解。根据现在对科学活动规律的揭示，纯粹的中立的观察是不存在的，在每一个科学观察中都渗透着理论，科学事实已被理论所“污染”，因此科学事实本身就是相对的、可错的。由此必然③史蒂芬·霍金《时间简史》17页，湖南科学技术出版社2002年。4导致科学理论是可错的。再次，从科学理论的内在逻辑分析，科学理论所遵循的逻辑指导方法并不都是必然的。科学理论虽然表现出其首尾一贯、秩序井然的内在逻辑性。但科学理论从科学事实这一单称命题出发，经过归纳上升为科学规律的全称命题，再按照假说——演绎模式把规律组织为科学理论的全过程并不都是合理的和有效的。归纳与演绎一直是两种最基本的科学研究方法，现代众多的科学理论可以说都是运用这两种方法建立起来的。可是当我们对归纳法与演绎法的合理性与有效性进行追问时，却发现这两种方法并不可靠。首先是归纳的合理性问题，现代科学无法证明在归纳中存在着由单称命题上升为全称命题的必然通道。即从若干特殊的事实上得出一个适用全体的结论的归纳法本身不具有绝对合理性。因此，英国哲学家休谟早在18世纪就对归纳的可靠性提出质疑，即在科学实验中某一具体特殊的事件发生后，另一事件接着发生，多次重复之后都出现这一现象，于是我们就认为前一事件是原因，后一事件是结果，这一结论是必然的吗，科学并不能证明其必然性。把对客观实在的众多经验归纳为一个理论，上升为一个具有普遍性的命题这一过程是合理的吗？科学发展到现在，对归纳问题整个过程仍然无法证明。我们现在能够得到的结论是，归纳的三种方法，不完全归纳法、简单枚举法和完全归纳法（作为科学活动的对象，一般很难‘完全归纳’）都不能得出关于认为对象的必然结果。其次是演绎的有效性问题，演绎由一般结论去推导特殊结论，这是有其必然性的，可是这里要问的演绎所遵循的一般性结论从何而来，这时候我们发现演绎所遵循的一般性结论却来源于归纳，既然归纳的合理性无法得到证明，归纳出的原理也无法得到证明，而在演绎中以归纳所确立的原理为前提进行推导其有效性就值得怀疑。此外，科学活动本身并不是一个纯粹的逻辑过程，在由假设到演绎的过程中，除了要根据已知的事实和规律之外，还要依赖主体的创造性思维。在这一过程中存在着大量的非理性因素的作用，如直觉、想象、幻想在科学理论的建立中也发挥了重要作用。这些事实表明了科学理论本身并都是在合理和必然的逻辑中推导出来的。最后，从科学理论的检验上来分析，科学理论始终是为了指导科学实践，同时科学理论也要在科学实践中进行检验。实践是检验真理的根本标准。但是，现代的一些科学理论在现有的历史条件下是不可能用科学实验来检验的，虽然这些理论在某些方面已得到了很好的验证，但并不代表这一科学理论就是完全正确的。比如进入微观世界和宇观世界，由于人的感官能力的阈限（包括科学仪器的阈限），还有很多我们不了解的领域和很多无法解释的现象，从而也就无法完全对解释和预见这两个领域的科学理论做出完全的检验（比如，夸克理论和黑洞理论），有时候只能通过头脑中的理想实验去完成检验，这样就会出现我们无法预料的情况发生。四、真正的科学精神在本篇文章中指出科学理论是可错的，并不是要否定科学和科学的作用。在现代社会里，任何人都不能否认科学对提高人的能力和推动社会发展的巨大作用。在此指出科学理论的可错性，其目的恰恰是为帮助人们树立真正的科学精神，更好的发展我国的科学事业。5由于文化传统的关系，中国的教育界盛行的是应试教育和技能型教育。在中国实用理性思想支配下，流传着“学好数理化，走遍天下都不怕”的俗语。但在这里所反映的不是对真理的渴求，而是对技术的一种盲目推崇。由此将科学神圣化，树立了不正确的科学形象，形成了对科学不正确的看法。首先是将科学理论固定化、僵化，以为科学理论是亘古不变的永恒真理。其次是将科学理论神圣化、教条化，以为科学理论是毋庸置疑的，神圣