系统科学视野下的科学内部作用机制分析

卫郭敏

(太原科技大学中国系统哲学研究中心，山西太原030024)

什么是科学?这是所有科学哲学流派都必须回答的首要问题。在逻辑经验主义看来，科学是命题集合，并且是与经验逻辑相关的命题集合;在经验建构论看来，科学只是一种对经验现象进行解释的工具;在科学知识社会学看来，科学是社会利益的体现;在科学实践哲学看来，科学是科学实践中所有异质性要素相互作用后的偶然性突现。我们对于科学的看法是:从长期来看，科学的目标就是始终追求与不断变化着的现象世界保持最大限度的匹配，始终追求对于真实实在的理解，始终追求具有简单性的理论体系。

对科学下一个精确的定义是困难的，然而基于上述我们对于科学的理解，用系统科学的视角审视科学活动，将科学视为一个复杂系统进行考察，可以得出一些有益的结论，从而帮助公众更好地理解科学。

一、对科学的基本定位

对科学进行基本的定位，首先需要回答以下问题:第一，科学是一种静态的理论体系，还是一种动态的实践活动;第二，什么是科学内在的规定性;第三，科学的内部结构是如何组织的;第四，科学在形式上有哪些特征。

在当前的科学哲学领域，已经基本抛弃了把科学视为静态知识体系的观点，采纳了科学是一种动态实践活动的看法，也基本获得学界认可。若把科学局限于静态的知识体系或命题集合，一来排除了科学事实、科学实验、科学方法等科学内部的诸多关键要素，二则也不容易理解科学理论更替演化的动态图景及其动力机制。

科学通常表示两种互相联系的含义:一是作为人类实践形式的研究和探索活动;二是作为这种研究和探索活动的结果。前者表现为物质的和精神的活动，是系统化的认识;后者表现为概念和精神的现象，是一种社会意识形式。逻辑经验主义者割裂开理论的发现语境与辩护语境，便是将科学的实践过程与实践结果进行人为的分离。随着逻辑经验主义的衰退，理论的发现语境与辩护语境的区分和割裂遭到批判，科学发现过程中所涉及的科学实验与自然的耦合、关于发现语境的讨论等，已经被纳入科学哲学的讨论范围，科学实践的过程和结果已经很难再成为各自独立的考察对象。齐曼(John Ziman)在《真科学》中指出了这种观点和倾向。“元科学家也开始认识到，将‘知识’(knowledge)与‘认识’行为(acts of‘knowing’)分离开来是不行的。”［1］(P7)

把科学视为知识体系或命题集合，静态地分析其逻辑结构，很难展现科学理论不断发展的原因及其动力机制。雷舍尔(Nicholas Rescher)眼中的科学史，是一部简单理论让路于更复杂和更精致理论的不断重复的故事。科学理论追求与经验现象的匹配，在技术的支持下，自然的复杂性渐进展现，人类认知需要不断跟进，新的现象对理论提出了继续发展的要求，“科学的进步就是和自然界无尽的复杂性做斗争”［2］。理论本身也不断朝着逻辑更加一致，体系更加简单、统一的方向改善，科学进步不仅受经验与理论之间矛盾的推动，也会受到使自身趋向完美的动力牵引。若抛开科学实验对于新的自然现象的不断揭示，搁置科学方法对于理论的内在要求，便很难理解理论的不断更替和演化。

认知活动是诸多社会实践活动中的一种，而科学认知更具有自己独特的质的规定性，不能简单地用考察普通社会实践的方法来考察科学。与其他同样具有生产知识，同样具有认识行为的社会建制相比，比如宗教，科学的特殊性在于，知识本身被认为是其主要产品和目的，“威力只是认识的副产物”［3］。一些科学知识社会学家主要被吸引到科学与社会生活的其他形态共享的特征上，在总体上他们忽视了使得科学与其他建制实际上相区别的程序、实践、社会角色等。“那些故意将科学的独特建制特征‘排除在外’的社会学家，不可避免地会得出某种文化相对主义的极端结论。”［1］(P25)

科学的认知本质决定了其与技术的区别，成熟的科学往往都是依靠实验来寻找因果联系的机制，而不会满足于由经验总结来的规律。“当我们说我们了解一群自然现象时，爱因斯坦对其含义的解释是‘我们已经发现了包含它们的一种建构的理论’，这表示对他来说，理解意味着发现了一种包含机制的原因。”［4］

科学理论与自然的关系也不像范·弗拉森(Bas C．van Fraassen)所提到的那样:“科学的目标是为我们提供具有经验适当性的理论，理论的接受仅仅与相信理论具有经验适当性的信念有关。”［5］科学不仅仅要追求与经验的匹配，还承担着理解经验现象之下的真实实在的任务。

二、科学系统的基本要素

将科学理解为一种特殊的认知活动，则对科学系统要素的把握就需要包括:认知的对象——科学事实，认知的方法——科学方法，认知的途径——科学实验，以及认知的结果——科学理论。

我们提出的科学的目标，主要涉及三点:第一，与经验的匹配;第二，对真实实在的理解;第三，简单性的要求。与经验相匹配要求的是科学理论具有经验适当性，即科学理论和科学事实相匹配，所以二者都应该属于科学的内部要素。吴彤在我们之前提出过相同的看法:“科学定义为必定涉及经验对象的学问，那么‘经验’就是科学内部要素。”［6］科学研究所面对的经验现象，往往是实验中的人工自然现象，并且理论也需要实验来进行检验，这使得科学实验成为科学内部所必需的要素。科学之为科学，还应该包含其探究过程中使用的科学方法。若无理性的方法，科学无法达到对于经验以及经验层次之下实在的说明和理解，也无法形成逻辑上趋向简单性的科学理论形式。

李喜先在科学系统论中把科学系统分为科学认识系统、科学知识系统、科学社会系统三个子系统。我们不赞同把科学的社会建制纳入系统内部，因为既然把科学视为一种认知活动，那么就要认识到这种活动本身同与该活动相关的其他活动的区分。系统不能离开环境存在，开放系统更是时刻受到环境的影响，但不能把环境等同于系统内部的要素。科学的社会建制并非直接参与科学认识活动的因素，所以只能构成科学系统的环境，而不能作为科学系统的子系统存在。

把科学系统分为认识系统与知识系统也是不合适的。认识是一种动态过程，知识是一种静态存在。知识是认识的结果，二者不是一种并列的平行关系。科学事实、科学实验、科学方法、科学理论的互动构成了动态的科学认识活动。单独考察某个时刻的知识体系，可以视为在该时刻考察认识活动的一个横断面，如同在科学认识活动过程中某时刻拍下的一张相片。而在这个横断面中，知识只是其中的一部分，还包括了该时刻科学活动涉及的科学事实、科学实验、科学方法等。所以我们可以认为，知识系统是认识系统在某个时刻静止考察下的组成部分。

系统科学强调用联系的眼光看待世界，自然界的事物都是处于一种既各自独立又相互联系的状态。用系统科学的视角研究事物，更应该采用一种独立性和联系性对立统一的思维方式。具体到我们的研究对象——科学系统，我们也同样需要看到科学系统内部各种要素之间既相互独立又相互联系的图景。

三、科学系统内部的相互作用

我们承认科学系统中各要素具有独立性的特征，不意味着就否定其相互影响、相互作用、相互依存的系统内部作用图景。

(一)科学事实与科学理论的相互影响

科学理论的目标在于描述、预测和解释科学事实，最后使得我们能够理解真实的自然。对呈现在我们眼前的经验现象进行描述，是科学最浅层的要求。仅仅限于此描述的科学在严格意义上甚至都不能称之为科学。对描述过的经验现象进行分析，通过各种科学方法或在实验中进行人为的控制，寻找经验现象的规律，建立唯象层次的经验定律或得到一些关于经验现象的数学公式，是科学研究的下一个阶段。比如，伽利略总结的自由落体运动中位移与加速度的关系，关于理想气体的波义耳定律等。根据经验定律，我们可以对未来发生的经验现象进行预测。科学理论对于科学事实的描述、预测并不能满足我们对于理论建构的要求，科学从古希腊萌芽时期就追求对于现象之下的更深层次原因的理解，科学理论还承担着解释经验的任务。唯象的经验定律只是回答“怎么样”，而科学理论需要继续从更深层次来解释“为什么”。所以，我们在分析科学的目标时，提出科学不仅仅追求理论与经验的匹配，更要追求对于真实实在的理解。

科学事实对科学理论的建构存在着匹配和解释的限制，但科学事实不是完全独立于科学理论，不是作为一种静态的、割裂的存在状态处于科学理论的对立面。二者不是一种完全对立的解释与被解释的关系。科学事实在被作为研究对象的同时，已经被渗透了主体的背景知识，即后实证主义所强调的“观察渗透理论”。主体对于经验的描述存在着不同层次的主观性，层次越高的经验描述内含的理论成分越多。所以在看待科学事实与科学理论的相互关系时，既要考虑二者的相对独立性，又要认知二者的相互影响。

(二)科学理论与科学实验的互动

科学实验过程和结果具有相对客观性，即科学实验相对于科学理论、认识主体具有一定的独立性。承认科学实验相对于科学理论的独立性，并不是否定科学理论对于科学实验具有指导意义，也不是否定科学实验仪器的设计、科学测量的进行，往往都隐含着一定的科学理论前提。著名的迈克耳·逊莫雷实验就默认了对于光的干涉理论的认同，对于基本粒子的测量就要预设量子力学的正确性。科学实验对于科学理论也不仅仅是一种被动的检验作用，科学实验在科学理论的发现语境中也起着关键的作用，特别是在科学和技术都高度发展的今天，离开科学实验，几乎就不存在理论的建构。科学实验为科学理论产生新颖的科学事实，所以说科学实验也是科学发展的驱动力之一。科学实验决定着科学理论研究的领域。在天文学的历史上，望远镜技术发展的不同阶段，也同时代表着天文学发展的不同阶段。没有粒子加速器、对撞机，就没有整个粒子物理的学科建制。没有1960年红宝石激光器的问世，激光学也不可能取得迅猛的发展和一系列的突破。科学理论与科学实验就是在这种相互促进、相互依赖、相互影响的作用下，共同推动着科学的发展。

(三)科学方法影响着科学理论的建构

科学方法与科学理论的联系是显然的。伽利略说过，大自然的规律应该用数学来书写，科学理论对于数学工具有着非常的依赖性。如果说具有必然性的逻辑工具对于科学理论的意义在于对自然规律进行展现的话，那么非逻辑的科学方法则使得科学理论具有一定的主观性和偶然性。隐喻、类比、直觉等方法在理论建构中经常起到关键的作用，但同时也把主观性、偶然性带入了科学研究的过程。在科学研究中，非逻辑方法是不可避免的。在新理论的建构过程中，科学家必须借助于非逻辑的方法，比如，通过某些方法来吸取对立理论中比较合理的成分并排除其错误的成分，从而得到一种新的理论。直觉地把握整体，并且洞察到正确的东西。

当然，在科学研究中，虽然不可避免地存在着主观性、偶然性的成分，但科学建制作为一个特殊的社会建制，它自身也具有一套成熟的“方法”来把这种主观性、偶然性因素的影响降到最低。在科学的每一个分支，都有精细的程序来减少主观性、偶然性在经验研究中的影响。

(四)科学实验参与了科学事实的形成

传统上对于科学实验的作用有如下的认识。首先，科学实验使得认识主体可以在理想状态下研究自然。自然界的事物千差万别，但彼此之间又有千丝万缕的联系。为了认识某一个对象，需要对影响这一对象的各种因素进行简化或纯化，突出主要因素，舍弃次要因素，排除一些与对象没有本质联系因素的干扰，以便在相对单纯的状态下认识对象。其次，科学实验可以人为地控制实验对象的变化。自然事物的变化，有的速度极快，难以观察;有的速度极慢，使得观察旷日持久。通过实验，可以在一定范围内控制研究对象的速度，以便于研究。另外，对于在自然界不经常发生的现象，也可以通过实验进行人为的重复。

在传统的认识中，科学仪器往往是作为一种认识主体感官、思维器官的延伸，比如，望远镜、显微镜作为主体视觉器官的延伸，温度计作为主体触觉器官的延伸，计数器、计算机作为主体思维器官的延伸等。

然而，在当下的科学研究中，常常遇到的情况是，科学实验已经成为科学事实的一部分，科学仪器与自然共同形成了呈现在认识主体面前的科学事实。随着技术的发展，在实验室产生的经验现象已经越来越多地显现出主体建构的因素。在实验室产生的人工自然现象，在天然自然中是几乎不可能呈现的，比如，光电效应、激光现象等都只能在特定的实验和仪器中呈现。另外，随着量子力学的发展，科学家早已认识到实验中显现的量子效应、仪器测量的量子现象都不是粒子在测量前的状态，也就是说，科学仪器干预了粒子原先的状态，认识主体不可能从呈现的实验现象中来观察粒子自在状态下的表现，呈现在认识主体面前的粒子状态是由粒子与实验仪器相互作用后共同产生的现象。

图1 科学系统内部相互作用机制

通过上述对于科学系统四个基本要素彼此之间相互关系的分析，可以看到科学作为一个整体时，其内部要素在保持相对独立性的同时又相互影响、相互作用、相互依存。其关系可以通过图1来直观地把握。“就其本质而言，科学是一个复杂系统。如果不搞清楚其中各种要素的相互作用方式，就不可能理解这个系统。”［1］(P9)

四、结语

在系统科学的视野下，将科学视为系统，对其基本要素进行鉴定，对其内部的相互作用进行阐释，有助于将科学从一般的社会实践活动中独立出来。如此，可以在一定程度上回应社会建构论对科学客观性、普遍性的挑战。

在当前的科学哲学中广泛存在着后现代主义的思潮，其主要思想在于夸大社会因素对于科学活动的影响，认为科学活动不再是理性的纯粹认知行为，而是一种融入了社会因素的泛文化活动。在系统科学的视野下将科学活动鉴定为内部四种基本要素的相互作用，就是将影响科学认知行为的社会因素视为科学系统的外部环境因素。系统科学承认系统的演化受外部环境的影响，并且外部环境的作用是系统不断有序演化的必要条件。在这种系统演化的图景中，科学系统当然也会受到系统之外的社会因素的影响，但外部社会因素的作用不能代替科学系统内部的作用机制。这样一来，就可以区分科学内部的作用机制和对科学产生影响的外部社会作用机制，就可以既承认社会因素对科学的影响又坚持科学理性的认知行为。外部的社会因素可能对科学方法、科学实验产生一定的影响，例如，主体非逻辑的类比、顿悟的科学发现途径，科学实验材料选取的社会考量等。然而一旦进入科学内部的认知行为，外部社会因素就不再起决定作用，因为理论的建构必须受经验的约束，科学实验的结果也与主观预期分离，即科学实验有自己的“生命”。

在当前的社会生活中，依然存在着对于科学的曲解或误解。一些伪科学仍然打着科学的旗号在社会上大行其道，对人们的生活造成不良影响。另外，人们对于科学与一些非科学的鉴别也存在着认识上的模糊。所以，对科学进行定位和理解，无疑对于公众理解科学，鉴别伪科学和非科学，有着积极的作用，对于当前的社会生活具有重要的现实意义。

［1］约翰·齐曼．真科学［M］．曾国屏，等，译．上海:上海世纪出版集团，2008．

［2］尼古拉斯·雷舍尔．复杂性［M］．吴彤，译．上海:上海世纪出版集团，2007．

［3］ Jacob Bronowski．Science and Human Values［M］．New York:Harper and Row，1965．

［4］罗杰·G·牛顿．何为科学真理［M］．武际可，译．上海:上海世纪出版集团，2009．

［5］范·弗拉森．科学的形象［M］．郑祥福，译．上海:上海世纪出版集团，2005．

［6］吴彤．生长的旋律——自组织演化的科学［M］．济南:山东教育出版社，1996．