科学进步是知识的积累吗？

作者简介：吴雪华（1995-），女，河南商丘人，武汉理工大学马克思主义学院硕士生，主要从事科学技术哲学研究。

摘 要：关于科学进步是什么以及科学是如何进步的问题存在着许多重要解释，伯德关于科学进步是知识积累的认识论观点是其中最为典型的一种。伯德是在批评科学进步的语义学观点和功能内部观点的过程中确立他的认识论观点的，但是他将科学进步视作知识的积累本身也存在一些问题。罗巴顿通过一系列思维实验反驳伯德，主张科学进步不在于知识的积累，而在于真信念的积累。通过分析与澄清伯德与罗巴顿的争论，可知科学进步的知识积累观点是得到辩护的真信念，是一个高度可靠的真理来源，但是它在区分科学中的进步与倒退上具有一定的局限性。

关键词：科学进步;知识积累;真信念;得到辩护

中图分类号：N03;N09 文献标识码：A DOI：10.3963/j.issn.1671-6477.2020.03.014

科学进步（scientific progress）是当代科学哲学研究的一个重要问题。科学家们不断地做出观察，进行实验和分析经验数据，而科学理论也不断被例行地采用、修正、放弃和替代，那么科学内容的这种改变在什么时候是对之前内容的提升呢？这就是科学进步的问题。对这个问题的回答不可避免地面临巨大困难——一方面，我们不可否认科学正在取得进步，因为否认科学进步本身就是一件很奇怪的事情;另一方面，我们又很难确切地说明科学究竟是在什么意义上取得了进步，科学家如何比人类智力领域的其他人更好地实现了科学进步，因为“进步”本身属于一个价值论或规范性的概念。关于什么是科学进步的问题，主要存在四种典型观点：其一，科学进步在于增加科学理论的似真度（degree of truthlikeness），也即当科学理论“更接近真理”，那么进步就发生了;其二，科学进步在于增加科学理论解决科学问题的有效性;其三，科学进步在于科学知识存量的积累;其四，科学进步在于增加科学理解（scientific understanding），也即正确地解释并可靠地预测相关现象的能力[1]。下面我们主要来考察关于科学进步的第三种观点及其争论。

一、知识积累的科学进步观

将科学进步等同于科学知识的积累这种观点具有很长的历史，至少可以追溯到弗朗西斯·培根（Francis Bacon）、乔治·萨顿（George Sarton）和威廉·布拉格（William Bragg）。在培根看来，科学是一项集体事业，科学家们其实是在这一集体事业中为他们的同事和前辈们一直努力工作的大厦“添砖加瓦”。在《学术的进步》（The Advancement of Learning）（1605））与《新工具》（The New Organon）（1620））这两部著作中，培根把知识的增长视作科学家的一个集体目标，他甚至认为知识的增长也会导致社会进步[2]。科学史家乔治·萨顿也认为，“积极知识的获取和系统化是人类唯一积累和进步的活动”[3]。正如威廉·布拉格所言，“如果我们在科学上取得的进步是最简单和最直接的，我们将认为它是指我们所生活的世界的知识的积累”[4]。尽管传统上科学进步在很大程度上被哲学家和科学史家们看作知识的积累，但是在当今科学哲学中很少有人直接把科学进步与知识联系在一起，正如基切尔（Philip Kitcher）指出的，“几乎每个人都同意科学是人类知识中最丰富、最广泛的一部分，科学家们也经常谈论‘我们现在所知道的，然而在科学哲学中却很少有关于科学知识的明确讨论”[5]。

亚历山大·伯德（Alexander Bird）重新复兴了科学进步与知识之间联系的观点。他提出科学进步的知识系统辩护，也即认识论辩护，为科学进步的争论注入新的活力。对于什么是科学进步，伯德认为，“科学（或某一特定科学领域或理论）在显示科学知识的积累时才能准确地取得进步，当某个阶段（episode）结束，知识比开始时更多，科学中的某一阶段就是进步的”[2]。在这里，“知识”一词是在认识论或知识论的意义上被使用的。在当代知识论中，JTB（Justified True Belief）理论提供了知识的一种经典定义。按照这种理论，知识是得到辩护（justified）的真信念（ture belief）。也就是说，为了知道一件事情，一个人必须相信它，并且这个信念必须是真的，同时这种信念必须被科学证据或论证（例如观察、实验或计算）证明是正确的。尽管大多数对知识本质感兴趣的哲学家们都认为知识不能被定义为得到辩护的真信念，因为盖提尔问题（Gettier's problem）表明真與得到辩护的信念在直觉上都不为人所知，但是几乎所有的认识论家都认为，得到辩护、真和信念是知识的必要条件，这一点也被伯德所认同。

伯德区分了认识论（the epistemic）、语义学（the semantic）和功能-内部主义（the functional-internalist）三种科学进步观。认识论的科学进步观是指，当某一阶段显示了科学知识的积累时，它就构成科学进步;语义学的科学进步观是指，当某一阶段显示了真的科学信念的积累或表明真的科学信念越来越接近时，它就构成科学进步;功能-内部主义观点是指，当某一阶段达到科学的一个特定目标，这个目标是科学家能够决定它当时的成就（例如解决问题），它就构成了科学进步[6]。伯德对历史上的科学进步与科学知识之间的联系进行了系统描述。在他看来，知识是科学进步的核心，其它关于科学进步的观点都不如认识论的观点有说服力。语义学观点中的似真性概念不能扩大到简单情况之外。例如，如果时间是八点零五分，那么说时间是八点零四分的人比说时间是八点零七分的人更似真。但是，当把这一单个命题集扩展到复合命题集时，我们就无法判断相对似真的领域。假设温度是20℃，那么“时间是八点零四分，温度是15℃”与“时间是八点零七分，温度是19℃”哪个更似真？如果从似真性角度考察科学进步，我们就必须回答这个问题，因为科学进步的概念不仅仅包括简单的命题集，还包括复杂的命题、假设和理论的序列，显然似真性不能解决这样的问题。但是，伯德认为科学进步的认识论观点可以做到这一点，因为它具有普遍的用途和明显的解释意义[2]。伯德通过进一步批评科学进步的功能-内部主义观点来辩护科学进步的认识论观点。按照功能—内部主义观点，只要现在的科学比以前的科学解决更多的问题，科学就会取得进步，而且还不需要现在的科学解决以前科学解决的所有问题。例如，笛卡尔关于行星引力的漩涡假设解释了已知行星的轨道是共面的，并且具有相同的旋转感。但是，后来当牛顿理论取代了对引力的这一解释时，牛顿并没有解释笛卡尔的问题。因此，采用牛顿理论需要放弃某些问题的解决方案，这一现象叫做“库恩损失”（Kuhn-losses）[7]。那么，这一变化是否还能描述为科学进步呢？如果要使库恩和劳丹都将这些变化描述为进步的，我们必须提高解决问题的能力来弥补损失，这就要求我们能够量化解决问题的能力，而这是非常困难的事情[4]。根据伯德的观点，认识论的观点则不需要这样的补充，因为笛卡尔的信念是不可靠的，是错误的，它不是知识。既然库恩损失不是知识的损失，所以它对累积的知识的解释没有任何困难。

二、伯德与罗巴顿的争论

伯德捍卫科学进步的认识论观点而反对科学进步的语义论观点引起了大量争论。根据伯德的观点，在没有得到任何辩护的情况下，偶然出现的真或者似真的信念并不构成科学进步，因为科学家所接受或认真考虑的任何假设或理论总是有某种正当理由的或得到辩护的。但是，伯德的观点所引发的一个重要问题是，得到辩护是科学进步的工具，还是科学进步所必要的条件？与此相关的另一个问题是，拒绝未得到辩护的但偶然的真信念是否是倒退的。罗巴顿（Rowbottom）认为，得到辩护仅仅是科学进步的工具，而伯德则把它看作科学进步的必要条件。在伯德看来，许多思维实验的目的是“我们对是否有进步的直觉表明，进步与知识的变化相匹配，而不是在真信念或解决问题方面的变化相匹配”[5]。在反对科学进步的语义学观点过程中，伯德诉诸如下两个思维实验：第一个思维实验是，假设一个科学家用一些很弱甚至不合理的方法形成自己的信念b，比如占星术，但侥幸的是，信念b本身就是一系列真信念。这些真信念之所以被相信，完全是因为它们由M产生，并且它们没有被独立确认。现在，想象在这个社会中，类似于阿基米德的科学家（archimedes-like scientist）意识到并逐渐认识到M是不可靠的并放弃信念b，这类科学家用不同的可靠方法说服他们的同事M是不可靠的。因此，科学共同体拒绝早期信念，认为它们不健全，完全是基于一种不可靠的方法形成的。在这种情形中，一个科学家偶然根据一种不可靠的方法形成真实的信念，一旦其他科学家认识到这种方法在认识论上是不充分的，科学家就会拒斥其先前持有的信念[8]。这样一来，科学有进步吗？根据语义学观点，一系列幸运的猜测或非理性的信念，随着真的科学信念的积累，就意味着进步。但是，对于需要充分得到辩护的认识论观点来说，科学是在发现这种方法不足之后才取得进步，这似乎意味着科学进步所需的并不是真的科学信念的积累而是科学知识的积累。第二个思维实验是，在德国科学家伦琴（W.K.R Rntgen）于1899年发现X射线后，法国物理学家布朗洛（R.Blondlot）在1903年发现了一种新的射线，它在法国物理学界引起了狂热的追捧。在1903-1906年间，一百多名科学家发表了近300篇关于N射线方面的论文。但是，在法国之外，居然没有人发现这种射线。后来，英国物理学家伍德（R.W.Wood）证明N射线其实并不存在，它只是布朗洛的一种强烈的主观判断，而其他法国科学家出于一种民族自豪感团结在布朗洛的周围[9]。在这种情况下，我们可以看到，N射线的观察是完全虚假和非理性的，因为布朗洛的科学信念似乎没有得到辩护，他的信念在很大程度上是其自欺欺人的结果。即使我们假设布朗洛的信念是真，即N射线确实存在，在伯德看来，将科学进步归因于布朗洛的“发现”，在直觉上仍然是错误的。因此，布朗洛对N射线的信念是真的，但却是不可靠的，没有达到知识的程度，语义学观点将布朗洛的信念（在法国得到广泛认同）视为一种进步，这显然是错误的。

伯德的观点遭到了罗巴顿的批评，罗巴顿试图通过提供反例来反驳科学进步的认识论观点。罗巴顿认为，既然知识意味着得到辩护，所以他试图在没有得到辩护的情况下提供一个科学进步的例子。在罗巴顿看来，“得到辩护对于科学进步只起到了次要作用而非主要作用，没有得到辩护的科学信念也可能是进步的”[10]。罗巴顿同样用一个思维实验来捍卫科学进步的语义学观点：考虑两个行星，第一个行星的居民没有得到辩护的科学信念但有真实的信念，第二个行星的居民既有真实的信念又有得到辩护的科学信念。表面上看来，这两个行星的文明都是同样先进的——每个行星都有相似的技术和理论，都采用相似的社会制度，譬如它们正处于20世纪初技术发展的同一阶段。现在我们假设每个行星上的人都是在类似的原始环境下开始的，没有任何的外界干扰，换言之，这两个群体都没有最初的理论或技术优势，也没有外部来源。按照罗巴顿的观点，如果这样的情景在形而上学上是可能的，并且每个星球上的人都取得科学进步这个观点是正确的，那么科学进步的认识论观点就被驳斥。也就是说，在知识需要得到辩护这一标准假设的基础上，主张认识论观点的人的选择是：（1）指出这种情景在形而上学上是不可能的;或者（2）承认这种情景的形而上学可能性，但指出没有得到辩护的信念者不会取得任何科学进步，尽管表面上相反。因此，科学进步不在于知识的积累而在于真的科学信念的积累。罗巴顿同样反驳了伯德的第二个思维实验的论证。他认为，即使布朗洛关于N射线的看法是错误的，也不能完全確定它反对了语义学观点的相关优势，为此，罗巴顿给出了三个理由：首先，即使布朗洛关于N射线存在的理论是正确的，语义学观点的支持者也不需要把布朗洛对N射线的整体信念看作是进步的，因为它会伴随着大量的错误信念。其次，与科学进步有关的是科学家的集体信念，而不是单个科学家的信念，我们不能把两者混为一谈，也即是说，语义观点的支持者不需要接受布朗洛关于N射线的信念是完全有用的，也不需要接受布朗洛关于N射线的信念比当代一些关于上帝的科学家的信念更重要。相反，我们只需要考虑那些得到大多数专业科学家赞同的理论（或理论实体），并且这些理论在教科书和大学讲座中都有过讨论。最后，我们要考虑信念的程度。如果科学家所持的信念程度很低，那么它们只能被视为低层次的信念，而语义观点对信念的标准要求更高[9]。

对于上述罗巴顿的批评，伯德可能会回应说，第一，错误的信念是否可能成为有效的激励因素？同样，错误的假设对高度进步的研究项目来说是否真的至关重要？第二，在修正的思维实验中，难道不会觉得N射线的存在只对科学进步产生一定的作用但并不构成进步吗？在罗巴顿看来，伯德提出的这两点回应是合理的，但并不能真正解决问题。为了进一步表达其观点，罗巴顿对伯德的思维实验进行修正。假设不仅N射线存在，而且包括布朗洛在内的科学界大多数人一夜之间被洗脑和催眠，使得他们强烈相信N射线的存在并且非常确信N射线的存在没有得到辩护。再进一步假设它们记录并描述了N射线及其影响，但没有任何实验文件来支持它们的存在，那么这是否构成了进步呢？如果洗脑者和催眠者为科学家提供了大量的错误证据来证明N射线的存在。根据JTB理论对知识的简单描述，现在N射线的存在已经为科学家所熟知，难道这不应该归功于他们所获得的错误证据吗？虽然伯德没有声称得到辩护和真对于科学进步是足够的，相反他声称两者都是必要的。但是，最终版本的思维实验表明，相关真信念得到辩护是不可取的。如果我们有一个不合理的真信念即N射线存在，并且对是否存在这方面的正当理由持中立态度，而不是有得到辩护的真信念，那岂不是更好吗？在罗巴顿看来，为什么我们要关心我们的信念是否在认识论上是合理的，我们独特的认知目标是真理（truth），如果找到认识论上合理的信念并不能大幅度增加找到真信念的可能性，那么认识论的得到辩护（epistemic justification）与我们的主要认知目标和价值无关，因此认识论上的得到辩护说到底只是一种工具价值（instrumental value），

而不是内在价值（intrinsic value）[11]。

三、对伯德的科学进步观的评价

认识论的科学进步观主张得到辩护对于科学进步是必要的，不是因为知识是一种真信念，而是因为知识意味着得到辩护。在试图复兴科学进步的知识积累模型过程中，伯德注意到，历史上的科学理论序列中没有一个是“完全正确的”。例如，在近代科学的早期发展过程中，托勒密的地心天文学在哥白尼革命中被推翻，中世纪的动力理论被伽利略的新力学所取代。两个世纪以来，牛顿力学是最著名的科学成就，这被科学界的大多数成员认为是正确的，但在20世纪初它仍然被相对论和量子理论所取代。由于知识意味着真理，任何错误的理论不管有多么真实，它都不能算作知识，因此，伯德关于科学进步的知识积累观点至少部分地符合科学史发展实际。

伯德试图进一步通过将过去的错误理论转化为真实的理论来拯救他的认识论。按照他的观点，如果h近似为真，那么“近似h或者a（h）”的命题为真，即错误理论序列h1，h2，h3……也可被替换为完全真实的理论a（h1），a（h2），a（h3）……这就补充了它们前辈提供的真理，从而使提高近似精度可以成为知识的对象”[12]。换句话说，当理论的已知成分在变化过程中增加时，用另一个错误的理论取代虚假理论就构成了进步。也即一个理论a在之前的知识解释中是正确的，但随着科学的发展，它逐渐吸收更多的观点和证据，使得它的已知成分变大，尽管这时理论a不是完全正确的，但基于之前的知识我们知道它有一部分理论是正确的，而且它已经解释得足够好。所以，即使另外一部分理论可能对于某种科学现象的解释不太全面，不是完全对，甚至是错误的，但是相对于一个假的理论b来说，它也是进步的。一个理论可能并不是完全正确的，但是只要它能够带来更多真的东西，那它就是进步的，进步不一定需要一个东西完全对，它只需要它对的东西多一些。

尼尼魯托也提出类似的看法，在他看来，错误的理论，即使是已知的错误理论也能促进认识论的进步，因为这些错误的理论往往具有真实的内容和科学家根据良好的证据、推理而相信的真实含义[13]。例如，理想气体（ideal gas）的动力学理论显然是错误的，因为它假定气体分子没有体积。因此，没有人相信这个理论，但科学家却相信这个理论的重要意义：气体是由粒子构成的，气体的温度在很大程度上是粒子动能的函数等。这就引发了许多问题。首先，a（h）认为h在客观意义上近似为真，但我们真的知道这样的说法吗？如果我们不知道，这就引发了似真性或真的合理证明的问题。其次，a（h）并不是我们在科学史上能真正遇到的，许多过去的理论并不近似于真。例如，托勒密的地心说是在哥白尼革命中被否定，而不是以“近似托勒密”的形式保留下来。再次，许多过去的错误并不仅仅是一个数值近似问题。对于存在错误假定（如燃素说）或内含反事实理想化（如理想气体定律）的理论h，什么是a（h）？最后，伯德观点最致命的问题是知识积累的认识论观点无法区分科学中的进步与倒退[14]。假设h1，h2，…，hk是理论的递减序列，与真理的距离越来越远。根据伯德的论点，即使在这种情况下序列a（h1），a（h2），…，a（hk）也是由真理和已知的语句组成的，但是尽管有这些累积的知识，最初的顺序也并不能表现为科学的进步。

罗巴顿对伯德的批评也有一定的道理。在罗巴顿看来，某些假设的或实际的错误信念促进科学进步的情形可以用这种方式来解释。例如，开普勒定律似乎比以往任何关于行星轨道的理论都更真实，对这些定律的信念在一定程度上改变了长期以来根深蒂固的关于天体运动的形而上学观点[12]。然而，罗巴顿认为，纯粹的错误信念也能促进科学进步。考虑一个真实的理论得到充实的错误科学信念是如何能够促进进步。假如一个顶尖的科学家在做一个实验来测试这个理论，但是由于他没有足够的资金去做这个实验，而且如果他做了这个实验，他大概能得到与他做了实验一样的结果。科学家证词中的谎言和由此产生的错误信念，促进了科学共同体对这一理论的信念，然后我们再进行实验来验证这个理论，那就比之前要快得多。因此，这一理论得到了真正的证实[15]。再考虑一个被广泛接受为正确的错误理论，因为它已经多次被用来进行成功的预测。它被用来做一个错误的预测，这种预测是错误的仅仅因为假设。由于科学界对初始条件的信念，而这些初始条件是无法获得的，所以这一理论被正确地归类为假的，这难道不是一个错误信念所推动的进步吗？例如，如果海王星不是根据勒·维里尔（Le Verrier）的计算确定的，那么它可能早于牛顿力学被证明之前就被发现了。按照罗巴顿的观点，在知识不足的基础上推广知识是可能的，例如没有得到辩护的真信念或得到辩护的错误信念。罗巴顿注意到，克莱茵（Klein）大约在同一时间独立地捍卫了一个类似的想法，即存在“有用的错误信念”[9]。试考虑这个例子：在A早年的中学时代，A被要求计算适当的角度在地球上抛射，而在平面上以最大限度地使其水平位移，A成功地完成了计算，发现它是45度，并且在日常生活中很好地利用了这些信息。但严格地说，牛顿力学是错误的。从伯德的观点来看，A大概不可能真的知道这个角度是45度。事实上，在A活着的那个时候，A对相对论一无所知，A只是接受了A被教导为真实的东西，A的观点很简单。如果你不像A那样持怀疑态度，你很可能会认为A已经知道45度是答案，因为A已经形成了信念，并且这种信念是通过一种可靠的程序来实现的，但这样就有可能用错误信念来“促进知识的增长”。现实生活中有很多这样的例子，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，但是我们不可能说牛顿力学没有对科学进步作出贡献。因此，伯德无法否认过去的一些理论对牛顿力学的错误信念与科学进步之间的关联。

四、结 语

什么是科学进步？伯德和罗巴顿通过一系列的思维实验来表达他们各自的看法。罗巴顿认为科学进步的本质是真信念的积累，得到辩护对于科学进步来说只起到了次要作用而非主要作用，没有得到辩护的科学信念也可能是进步的;伯德却认为科学进步的本质是知识的积累，得到辩护和真信念是知识的必要条件，但是历史上的科学理论序列中没有一个是完全正确的，伯德试图通过将过去的错误理论转化为真实的理论来拯救他的认识论的想法也失败了，因为知识意味着真理，任何错误的理论不管有多么真实，它都不能算作知识。进而真理和谬误的辩证转化也没有得到解决，因为根据伯德的观点来看，真理的一部分转化为谬误与知识的必要条件相冲突。科学进步不仅是科学哲学中一个非常重要的问题，更是我们梳理科学哲学的一条关键的线索，它有着非常悠久的历史，这值得我们进行深层次的研究。

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