对科学进步四种观点问题的研究

吴雪华

（武汉理工大学，湖北 武汉 430063）

在科学技术史上，“进步”的概念不是表面含糊的表述，就是没有进一步的详尽分析。正是由于进步的这种标准难以统一，科学进步的观点才会一直是科学哲学中的一大难题。结合以前的哲学家和目前的研究，可以总结出以下四种在科学哲学中被认可的主流观点：第一种观点认为科学是接近真理的，如果一种科学在不断地接近真理，那么表明它在进步；第二种观点认为科学是解决问题的，如果现在的科学比以前的科学能解决更多问题，那么表明它在进步；第三种观点认为科学等同于一种知识的增长，如果新的科学能让我们增加更多的知识，那么表明它在进步；第四种观点认为如果科学能增加我们的理解，增加我们对这个世界、社会和物质本身的理解，那么这时它就是进步的。

一、科学进步与似真性

万物都是由微粒构成的。公元前5 世纪，古希腊哲学家德谟克里特（Democritus）认为，原子是构成物质的微粒，万物都是由简短的、不可分割的原子构成。随着生产力的进步，原子结构模型得到了不断地发展。1803 年，约翰·道尔顿（John Dalton）提出了一切物质都是由最小的不能再分的粒子——原子构成，它既不能被创造也不能被毁灭（实心球模型）。然而，大约一世纪以后，1904 年，约瑟夫·约翰·汤姆森（J.J.Thomson）发现了电子，他用实验方法测出电子质量，并确定了质菏比，即正电荷均匀地分布在原子之中，电子则散布在正电荷之中（枣糕模型）。根据汤姆森的实验结论可知，道尔顿最初关于原子不可分的说法是完全错误的。几年后，汤姆森的理论再次被欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）修正，卢瑟福认为原子大部分是空的，中间有一个几乎集中了所有原子的质量且体积很小的粒子——原子核，电子在原子核外空间绕核做高速运动（行星原子模型）。就像汤姆森修改了道尔顿关于原子的观点一样，卢瑟福也是如此修改汤姆森的。这个过程继续下去是尼尔斯·波尔（Niels Bohr）引入量子论观点，认为电子只能在原子内的一些特定轨道上运动（分层模型）以及1935年电子云模型的产生。[1]

通过科学技术的发展，科学进步的进程也日渐显现。通常来说，如果我们知道一件事情的真理，那么它就取得了进步。这样一来就会衍生出一种更合理的观点，即科学进步等于不断地去接近真理，而接近真理这个过程中的每一步都是正确的，这一观点就是似真性解释的关键，它认为科学是接近真理的，如果一种科学在不断地接近真理，那么表明它在进步。[2]在科学实在论者看来，一个好的理论实际上可能仅仅是对真理的一个很好的近似，而事实本身并不是严格真实的。[3]所以科学实在论者倾向于用增加似真性（接近真理）的方式来描述科学进步，而不是直接从真理本身的角度来描述科学进步。现实生活中就有很多这样的事例，从托勒密的地心体系到哥白尼的日心体系，从中世纪的动力理论到伽利略的新力学，从牛顿的一系列运动理论到相对论和量子理论。尽管这些理论严格来说都是错误的，但是牛顿力学本身并不对科学进步作出贡献的说法你不觉得很奇怪吗？更准确地说，你真的认为过去的一些理论对牛顿力学的错误信念与进步无关吗？如果当时我们就接受这些似真的正确甚至是错误的理论，而不是拒绝它们，结果岂不是对我们的科学发展更有帮助吗？虽然我们在经验科学中没有足够充足的论据来说明我们实际上已经达到了真理，但我们可以用有力和合理的理由来声称我们可能已经朝着真理的方向取得了进步。

二、科学进步与解决问题

对科学进步问题的另一种观点不在于似真或逼真，而在于理论能否使科学家解决各种问题。解决问题的基本想法是：当一个理论a 比另一个理论b 解决了更多的问题时，则理论a 到理论b 的变化是进步的。例如，当卢瑟福的原子理论被玻尔理论取代时，科学进步就产生了，为什么会产生？因为波尔的理论能解决罗瑟福不能解决的问题，更重要的是，波尔的理论解决了为什么氢气和其他一些化学元素一样发射具有固定波长的辐射问题。在玻尔理论中，电子具有量子化的角动量，这意味着电子只能在相对于不同辐射波长的固定离散量子点中增益或损失能量。这个问题的解决方案在卢瑟福的理论中是无法使用的，因为后者并没有指明电子的角动量是量化的。通过科学实践，我们发现科学研究者与科学问题处于一种紧密联系的状态，它们两者之间往往是同时存在的。例如，我们在观看新闻报道时总是会听到新闻记者说“某科学家提出一个具有现实意义的某问题”“某科学家就某一问题提出解决方案”等，这种现象是源于解决问题的传统，根据这个例子，假设我们知道已知行星在牛顿力学和引力理论的框架内的运动，那我们应该如何解释月球的运动？这个问题一直困扰着18 世纪的天文学家和数学家，激励着他们去研究有关此问题的研究。亚历克西斯·克莱罗（Alexis Clairaut）最终表明，与牛顿理论相协调的困难是由于使用不合适的近似。我们可以看出，在解决这个问题时，克莱罗由此在天文学方面取得了进步。

解决问题方法的主要支持者是托马斯·库恩（Thomas Kuhn）和拉里·劳丹（Larry Laudan）。对库恩和劳丹来说，科学研究通常是在形而上学、概念和方法假设的背景下进行的——库恩的“范式”，劳丹的“研究传统”——它决定着什么是真正的问题，一个人的理论对解决每个问题有多重要，实际上什么才是解决一个问题的办法和手段。“范式”这个概念是在《科学革命的结构》一书中提出的，库恩认为“范式”通常是指那些公认的科学成就，它们在一段时间里为实践共同体提供典型的问题和解答，也就是说科学实际上可以理解为一种解谜的活动，而范式是解谜过程中的一种标准的模板和例子。而“研究传统”是在扬弃库恩“范式”的基础上提出的，研究传统就是指导许多具体的理论发展构成的一套准则，它并不能为一些具体的问题提供答案，但是它在我们解决经验问题和概念问题的过程中提供了必要的工具，也就是说一个研究传统与其构成理论解决问题的有效性密切相关。因此，从相关“研究传统”的观点来看，对劳丹来说，理论解决问题的有效性取决于理论解决问题的数量和重要性，即当我们的理论解决问题的有效性增加的时候，科学进步就会发生。难道科学进步真的等同于解决问题吗？我们知道解决问题有四个阶段：发现问题、分析问题、提出假设、检验假设，很明显科学进步不能与之完全等同，科学进步这个概念比解决问题包含的东西应该更多一些，如果科学进步只通过解决问题的方法来衡量的话，我们得出的结论就不会很全面。解决问题虽然说是可以量化的，但是解决的问题越多，就越代表科学进步吗？例如，a 和b 都在做善事，a 做的善事比b 做的善事多，那么我们可以直接得出a 的道德水平比b 的道德水平高吗？也不一定。a 可能一直做善事并且一直比b 做的善事多，但是突然有一天它做了一特别大的恶事或者它一直做的善事其实是另有所图的，所以a 的道德水平是高是低我们没有办法判断。也就是说即使一个理论能解决更多的问题，但是它是否能从根本上代表科学进步是有疑问的。

三、科学进步与知识的增长

从历史上看，科学进步常常与科学知识的增长联系在一起，例如这种观点的主要支持者弗朗西斯·培根（Francis Bacon）、乔治·萨顿（George Sutton） 和威廉·布拉格（William Bragg）。2007 年，亚历山大·伯德（Alexander Bird）出版了第一个基于知识的系统辩护，即认识论。在伯德看来，科学进步应该从知识的角度来理解。[4]“知识”一词是在认识论者的意义上理解的，在认识论中，知识包括真理、证据和信念，真理、证据和信念是知识的必要条件。即为了知道一件事情，一个人必须相信它，这个信念必须是真实的，而且这种信念必须通过科学证据或论点（例如观察、实验或计算）来证明是正确的。在米勒的故事中，他们居住在一个没有窗户、没有空调的房间里，所有的一切都是他们在猜测，琼斯猜想“天气不热，不下雨，也不刮风”，而史密斯猜想“天气不热，下雨，刮风”。[5]事实上，天气热，下雨，刮风，所以琼斯的猜测没有一个是正确的，而史密斯的猜测则有两个是正确的。如果我们进一步假设史密斯的猜测是在琼斯的猜测之后做出的，那么根据似真性的观点，这看起来就像是进步。但是，支持知识论的科学家们认为幸运的猜测对科学进步没有任何贡献。现在，让我们想象一下，就像巴恩斯（Barnes）一样，史密斯和琼斯形成他们的信仰不是通过猜测，而是通过调查他们附近的温度、降水和刮风状况，运用可靠的方法，以正常的科学标准得出来的结论。只不过，在琼斯的所有调查中，事情都出了差错，所以才导致了他的错误信念。而在史密斯的所有调查中，他的测量降水和风速的方法是可靠的，只有在测量温度的过程中，他的方法出了问题，所以史密斯下雨和刮风的信念是正确的，温度的信仰是错误的。

所以，我们应该从增长知识，而不是从似真性的角度来看待科学进步。在认识论者眼中什么是科学进步？答案不言而喻，他们认为科学在显示科学知识的积累时，就会取得精确的进步，也就是说在某一片段结束时，知识比开始的时候更多，那么科学中的这一片段就是进步的。如果认识论是不可能的，那么科学充其量不过是一连串错误的理论。在认识论中，知识包括真理、证据和信念，伯德认为任何一种通过没有证据的方法意外获得真理的信念都不会取得进步，但是罗伯顿（Darrell P.Rowbottom）却不以为然，他认为，“没有证据的科学信念也可能是进步的”。[6]他用一种思想实验来捍卫语义观点。想象两个行星：第一个星球上的居民没有证据的科学信念，而第二个星球上的居民有证据的科学信念和科学知识。但我们从两个星球的表面上来看它们同样都取得了进步。一个有真实的信念，没有公正的科学信念，因此这种情况的“形而上学可能性”表明，有证据的科学信念对于科学进步来说是不必要的。[7]既然知识意味着真理，那么伯德如何对一个错误理论被另一个错误理论所取代的进步过程进行认识论的解释呢？认识论的困难在于，由于知识包含真理，任何错误的理论不管它有多么真实，它都不能算作知识。伯德的解决方案是，在每一个虚假理论T 中，找出一个由T 引起的真实命题T-，鉴于T-这一更为温和的命题是严格正确的(而不仅仅是某种程度上类似于真理)，那么就有可能知道T-（假设满足了对知识的其它要求）。

四、科学进步和理解

虽然关于科学进步的文献很少讨论科学进步和理解的观点，但在上个世纪后半叶，由于科学研究的需要，与此相关的观点也慢慢地浮出了水面。要想了解科学进步与理解两者之间的关系，必须要先对理解本身的性质有一个充分的把握。在科学研究的过程中，理解的概念一直都备受争议，因为理解是一个程度问题，对于不同的人来说，理解就有不同的含义：同一个现象下，一部分人可能对其理解越来越多，另一部分人可能对其理解越来越少，这种理解要么是事实性的，要么是准事实性的（也就是说，一个人不能基于一个错误的或根本不正确的理论来理解）。芬努尔·德尔森（Finnur Dellsén）认为如果一个科学家掌握了如何在适当的情况下正确解释和预测目标现象的某些方面，那么他就会部分理解某件事，[8]例如一位科学家想要正确的预测天气的变化，那么他就要对某一天的天气有一定的了解（用气压表进测量得出来结论）；在此基础上，戴尔顿（Delton）提出了一种基于理解的科学进步描述，即当科学家掌握如何在事件结束，而不是开始的时候时正确地解释或预测世界上更多的方面，科学中的某一进程才是进步的，理解解释科学的目的是使我们能够了解世界。[8]伯德认为理解是一种知识，并认为认识论可以包含这一观点，但是德尔森在他的一系列文献中反对了这一观点，德尔森认为在关于科学进步的问题上，基于理解的思维解释要优于基于知识的认识论解释，他主要从没有知识的进步和理解与没有理解的进步和知识两个方面对此观点进行论述，当然，德尔森并不是认为知识的增长在科学进步上没有作用，而是认为不能增进理解的知识的增长在科学进步上没有什么作用即不能构成科学进步。

在理解增加而没有相应知识增长的情况下，会发生什么呢？爱因斯坦在1905 年对布朗运动的解释是基于热动力学理论的，但是在20 世纪初，热动力学理论在物理学家中间具有非常大的争议。在认识论者眼中除非我们能采用准确的标准来验证它的真理性，否则爱因斯坦对布朗运动的解释就不算是科学上的进步。但德尔森却认为爱因斯坦的成就构成了科学进步，因为他使我们能够掌握如何正确地解释和预测布朗运动，从而为我们提供了以前无法理解的东西。[9]在知识增长而没有相应的增加理解的情况下，“理解解释”给出了更合理的解释。在“沙粒案”中，一组研究人员在两个点之间对海滩上数十亿粒沙粒进行地质计数、测量和分类，从中我们可以得到大量的科学知识，但是它对科学进步的贡献却不大。由于科学进步的速度与知识积累的数量不成正比，认识论者就必须找出一些额外的理由来解释这一现象之所以会发生的原因，这样就会把科学进步与知识积累的观点复杂化。[10]而思维理解就能很容易地解决这一问题，在沙粒案中，对沙粒的调查并没有对我们的世界、社会、物质本身提供很多的理解，它既不能让我们掌握如何正确地解释或预测海滩的某些方面，又不会让我们深入了解事物的本质，所以思维理解在没有增加任何复杂性的前提下，解决了为什么科学进步中的某些事例比其他事例更重要，也解决了为什么在这个案例中科学进步进展缓慢的原因。所以科学进步与科学理解的增长相匹配，而不是科学知识的增长。

五、结语

科学进步作为科学哲学中的一个重要的问题，对理解科学哲学的历史有着重要的意义。关于科学进步本文主要介绍了四种观点：第一种科学实在论者认为科学进步的本质是增强似真性或逼真性；第二种怀疑论者，就像劳丹和库恩一样，认为科学进步的本质是解决问题；第三种认识论者认为科学进步的本质是增长知识；第四种认为科学进步的本质是理解解释，科学进步与科学理解的增加相匹配。这几种观点虽然在相互争论和竞争，但是它们在思考和评价的过程中也不同程度的从对方身上吸收了有利于自我发展的因素。