科学哲学概论
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从哲学角度考察科学的一门学科。它以科学活动和科学理论为研究对象,主要探讨科学的本质、科学知识的获得和检验、科学的逻辑结构等有关科学认识论和科学方法论方面的基本问题。
研究对象和范围 可以具体归结为以下几个方面:①科学方法论。旨在探寻科学发现、探索、检验、确认、接受或拒斥、说明、预测和决策等科学活动所遵循的规则。②科学合理性的理论。研究理论之间的竞争、交替和理论的变化、进步等问题,探寻科学发展的合理模式或标准。③元科学。分析一般理论的逻辑结构,以便构成关于科学理论的一般概念。④基础研究。以一般概念为工具阐释专门的科学理论,为其提供逻辑重建,例如物理学哲学、生物学哲学等。①和②属于科学活动的研究范围,有人从广义上把它们统称为科学合理性理论;③和④属于科学理论的研究范围,也有人将其统称为科学基础论。
历史演变 现代科学哲学可溯源到J.赫尔于1833年出版的《自然哲学研究序论》,他的同时代人W.休厄尔的《归纳科学的哲学》和J.S.密尔所著的《逻辑体系》,都以他这本书为出发点。19世纪末 E.马赫和 K.毕尔生,20世纪初 J.H.彭加勒和 P.M.M.杜恒都在各自的著作中,阐述了科学哲学的观点。随后就是B.A.W.罗素和L.维特根斯坦等人所开创和推动的逻辑经验主义运动,促进了科学哲学的蓬勃兴起。科学哲学的兴起和发展,与20世纪初出现的相对论和量子力学及其由此而引起的物理学革命密切相关。
20世纪40年代以后,科学哲学在反对和批评逻辑经验主义的过程中得到进一步发展。逻辑经验主义起初虽然受到K.R.波普尔、维特根斯坦和W.V.O.奎因等人的严厉批评,但却未尝衰败。50年代末和60年代初N.R.汉森、T.S.库恩、P.K.费耶尔阿本德和S.图尔明等科学哲学中的历史主义者,揭露了逻辑经验主义的根本缺陷,认为它单纯研究科学活动的成果“科学理论”,而使这种活动与其发展过程完全脱节。这使逻辑经验主义一蹶不振。科学哲学的这一革命,使有关科学活动的研究获得了惊人的进展。
科学方法论 科学活动可分为三个阶段:①发现阶段,包括假说的形成以及探索研究;②检验阶段,导致假说的确认或拒斥;③应用阶段,包括说明、预测和实用决策。对科学活动的研究,构成了科学方法论的基本内容。但不同时期的科学哲学家,对科学活动3个阶段的研究,一般以第二阶段为限。因为逻辑主义者主张科学发现活动属于心理学家和科学史家的研究范围,同科学哲学无关。科学哲学家们认为科学哲学主要研究科学的逻辑结构,特别是实验证据对假说或理论的归纳支持关系。这是科学哲学的中心问题。17世纪以来,对科学方法论问题的研究大体经历了以下几个时期:
① 17~18世纪的大多数哲学家,相信科学从事实出发,并由事实(观察、测量)推导出规律。他们的归纳推理既是发现的方法,也是证明方法。他们认为唯有绝对正确的发现逻辑才能保证所得到的定律或理论是确实可靠的。这一时期,发现逻辑与辩护逻辑是融合在一起的。
② 19世纪20~30年代,赫尔、休厄尔和A.孔德都承认没有产生可靠理论的公式,因而不可能有由事实逻辑地导出定律或理论的狭义归纳法。密尔在其《逻辑体系》(第3版)第3卷第9章第6节中明确指出,归纳逻辑主要研究假说的评价标准,而不是研究科学发现的方法。这是区别逻辑的辩护范围和发现范围的先导。19世纪中叶以来,大多数科学哲学家以研究证据支持关系的纲领代替寻找发现逻辑的纲领。他们认为科学活动主要是发明假说以说明现象,并从假说导出经验推断,然后用实验检验它们,这种方法称为假说演绎法。休厄尔、W.S.耶方斯、彭加勒和杜恒都强调创造性和发明在科学中的作用,认为假说演绎法是主要的科学方法。既然他们认为并没有作为发现方法的归纳法,只有评价假说的归纳法,因此,他们所提倡的假说演绎法也就是“广义的归纳法”,它旨在确定假说和证据之间的逻辑关系,即证据对假说的支持程度。
③ 20世纪20~30年代以来,科学方法的研究呈现出前所未有的新面貌。20年代中期产生了由R.A.费希尔所开创的“经典”数理统计学传统,30年代中期出现了波普尔的证伪主义纲领,从50年代开始到80年代初则流行着由哲学家和统计学家共同参加的贝耶斯运动。这三大学派之间所展开的辩论,实质上主要是两个非贝耶斯学派与贝耶斯学派之争。
经典数理统计学传统 密尔和J.文恩都未曾讨论过统计推理问题,发展关于概率陈述的推理方法的任务,是由统计学家完成的。费希尔首先给统计假说检验提供数学基础,其形式体系并不需要先验概率,因而他也根本不谈假说的概率(见概率逻辑)。他的工作为J.内曼和C.S.皮尔士等人继续发展。这种经典数理统计传统是在生物学、心理学等科学的简单因果假说的检验中发展起来的,现在仍然支配着大多数的统计实践,其估计和检验方法在科学研究和生产、经济等部门中有着广泛的应用。
波普尔方法论 波普尔及其追随者的理论评价方法有两个基本假设:①理论评价应当仅仅决定于科学理论本身的属性,它与个别科学家的信念无关。由于波普尔寻求客观的评价,因而同主观的贝耶斯学派分手。②从历史案例的分析中去寻求合理评价的标准。这也使波普尔与大多数归纳逻辑家不同。他在早期提出了以下方法论规则,即理论T\'比理论 T较好的条件是:
(a) T\'比T更可证伪;
(b) T\'比T经受住严峻的检验。
(a)是波普尔区别于归纳逻辑家最显著的标志,它要求被检验理论有丰富的经验内容;至于(b)关于检验严峻性的要求,已受到现代归纳逻辑的注意。
波普尔的方法论同经典的统计假说检验有许多共同点,如关于科学活动的目标是要接受真的假说;拒斥假说的概率,特别是拒斥主观的相信度;仅仅采用物理的概率;注意科学理论胜于注意应用决策等等。但经典假说检验却有超过和修正波普尔方法论之处。如,它主张好的检验的概念是接受和拒斥这两方面的误差概率都合理地低的检验;它也批评了波普尔关于不存在正面支持、唯有证伪是可能的说法。
贝耶斯主义的确认理论 贝耶斯主义的传统可以追溯到 P.-S.拉普拉斯,并且包括A.德摩根、J.M.凯恩斯和R.卡尔纳普的思想中。它的中心思想是:不仅给事件或事件描述分配概率是有意义的,而且给全称假说或统计假说分配概率也是有意义的。概率演算,特别是贝耶斯定理的某种形式就成为计算假说相对于证据的概率的工具。由于概率演算必须馈入某种概率才有用,怎样决定“先验概率”,即不相对于任何证据的概率就成了主要困难和分歧的根源。在这个传统中,由于对先验概率的不同理解而分为:①逻辑的贝耶斯学派,其主要代表为拉普拉斯、凯恩斯、卡尔纳普等;②主观的贝耶斯学派,以L.J.萨维奇、B.德芬内蒂、I.J.古德等为代表;③经验的贝耶斯学派,以H.赖兴巴赫、W.萨尔蒙、R.D.罗森克兰茨为代表。他们的共同看法是:归纳推理从根本上说是相对于积累起来的证据而修改假说的概率的过程。尤其是对主观的贝耶斯学派来说,这个过程必然涉及相信度所归属的个人。贝耶斯主义者看到了合理信念和合理行动之间的直接联系,认为只要赋予个人以合适的效用函数,他就能够在任何给定情况下,决定哪种可能的行动将使他主观上所期望的效用达到最大限度。因此,他们所要解决的典型问题,就是个人被迫在不确定情况中作出决策的问题。但是,如何把贝耶斯的决策范式应用于选择理论,却是有困难的;而且,给广泛的科学理论分配概率的想法,如同对不同理论的选择配给不同效用的想法一样,也都是有问题的。由此决定了贝耶斯派和非贝耶斯派在关于科学推理与应用决策看法上的分歧和争论中,主观的贝耶斯主义将不可能占支配地位。
布克代尔的方法论结构 贝耶斯主义的三大学派,包括波普尔及其追随者在内,基本上都属于经验论者。他们都把经验的成功看作理论选择的决定因素。剑桥大学的C.布克代尔和牛津大学的R.哈里以及他们的追随者,却持一种相反的观点,并由此而形成了一个与经验论对立的派别。布克代尔认为,理论的评价应同时在被他称之为体系的、解释的和构成的这三个层次上进行。他批评当代归纳逻辑只注意证据支持,即构成的方面。他指出,这个三层的方法论结构源于I.康德,并经由休厄尔把归纳法区分为概念的解释、事实的总结和归纳的协调、理论简化三个方面,H.R.赫兹则进而提出了理论选择的三个标准,即:可容许性、经验恰当性或正确性、假说或模型的合适性。布克代尔把他们都看作是三层方法论结构的思想先驱。这一由康德所开启的传统,并不把科学理论看作个别事实的概括,而把它看作“先天的或调节的方法”的产物。因此,它与纯粹经验主义或实证主义的传统是完全相反的。
科学合理性的理论 20世纪 50年代末、 60年代初,有些科学哲学家对科学活动提出了一种新的看法。他们认为不管多么完备精细的归纳逻辑或规范方法论都同科学史与科学实践不相干,因为有许多科学理论并不能被实验和观察证据所推翻,只能被其他理论所代替。所以,理论的选择或新旧理论的交替,并不由经验与逻辑所决定,科学方法论或归纳逻辑也不能真正说明科学演变的合理性。他们还认为,科学发现贯穿于科学活动的全过程,不可能区分发现范围和辩护范围。在他们看来,如果辩护(接受或拒斥)是合理的,那么发现也是合理的;如果发现没有算法,辩护也同样没有算法。于是,他们便试图用不同的科学发展模型代替规范方法论。持这种观点的哲学家都属于科学哲学中的历史主义学派,其主要代表人物包括汉森、库恩、拉卡托斯、费耶尔阿本德、图尔明、D.夏皮尔、L.劳丹等人。他们之间尽管有不同程度的观点分歧,但在以下6点基本看法上,大体是一致的:①他们都承认理论和观察不是可以严格分开的,这一点也是他们反对各种归纳逻辑的理由之一。②他们认为发现范围同辩护范围之间的严格区别是不存在的。③他们认为理论检验的情况非常复杂,检验结果也常常是不明确的。④他们认为科学家并不仅仅接受或拒斥理论,事实上,科学家对于其不愿接受为真的理论也常常探索和研究。哲学家应探讨产生这种状况的原因,而不限于寻找接受规则和拒斥规则。⑤他们否认科学方法的规则是永恒的、超时间的,并指出构成科学合理性的规则也许随时间而改变。如果合理性标准本身是视时代与文化而定的,如果历史相对主义和文化相对主义是正确的,那么,科学哲学必定要大为改观。⑥他们辨认出和开始探索关于科学的动态与发展方面的许多问题,尤其是他们在不同程度上认识到被逻辑经验主义所拒斥的“形而上学”对科学发展的意义。
历史主义者所提出的有价值的问题和见解远远超出归纳逻辑和规范方法论的范围,可以弥补传统科学方法论的缺点和不足。但他们所提出的科学演变的模型,不管是库恩的、拉卡托斯的,还是费耶尔阿本德和劳丹的,都还有待于改进,以做到更明晰、更严格、更精确,从而真正说明科学发展的合理性。
元科学和基础研究 对科学理论的研究较之对科学活动的研究出现较晚,到逻辑经验主义兴盛时期才蓬勃发展,30~60年代的大量有关科学理论研究的著作都根据逻辑经验主义关于理论结构的“标准”观点,分析物理学、生物学、心理学和若干社会科学理论的逻辑结构和经验内容,它们具有大致相同的模式。
标准观点 又称“语法学的理论观”,它渊源于D.希尔伯特的元数学。
希尔伯特把数学理论看作一个形式系统。这个系统由一个形式语言、一个公理集和由公理导出定理的演绎工具所组成。卡尔纳普、赖兴巴赫、C.G.亨佩尔和E.纳格尔等人把这种观点应用于经验科学理论,认为每一个科学理论都能够规范地明确表述为一个公理演算,其中的理论名词借助于对应规则而获得部分的解释。他们所做的这种分析的基础,是把这个理论的非逻辑词汇严格分为观察词汇和理论词汇两种。操作主义可以被看作是标准观点的一种特殊形式。
60年代初期,这种标准观点在两方面受到挑战。首先,它的基础本身──两种语言的区别和部分解释的概念受到了攻击;其次,历史主义者主张观察是渗透着理论的,这种主张由于得到科学史实的支持,而使标准观点受到排斥。
这两方面的批评很成功,以致到60年代末大多数科学哲学家都放弃了标准观点。代之而起的是历史主义者的不严格地陈述出来的观点。它认为,理论是陈述的集合,这些陈述的意义决定于该理论所特有的范式或基本背景理论。这种看法同标准观点一样,也把理论看作陈述的系统,把理论与理论表述混同起来。
语义学的理论观 语义学的理论观渊源于E.贝斯,后来被 XXXXn弗拉森和F.萨普加以发展而成。这种语义学的理论观与标准观点即语法学的理论观相反,它认为理论不是陈述的集合,而是数学结构。在萨普看来,引进科学理论是为了标识一切物理系统,因为它们是理论范围内现象的理想化复制品的变化过程,而理论本身则是表示这些物理系统每一个变化过程的结构,它可以是一个相空间──以该理论的 n个参数为座标的 n维空间。物理系统的变化过程是由按照该理论的规律施加于相空间的各种不同构形表示的。每一个构形都确定一个具体物理系统的过程或组态,例如在经典粒子力学中,将相空间中的一条轨道与每个物理系统的过程相对应。这样,理论便被看作是结构,而这些结构则是带有按照理论的规律而产生的构形的相空间。这种语义学的理论观还认为,理论的表述要借助于已加上逻辑的一种半解释的语言,而理论的拓扑结构是决定语言和逻辑性质的主要因素,能够用何种语言表述理论和描述理论范围内的现象,是受理论所限制的。在它看来,理论的本质特征一般不是语言上的。
理论的非陈述观或结构主义 这种观点的基本特征,就是否认理论是陈述,它渊源于P.叔佩斯。叔佩斯通过给一个集合论谓词下定义的方法,使科学理论在集合论中公理化,而不是在作为形式语言的初阶逻辑(见一阶理论的元逻辑)中公理化。他的这种观点后来被J.D.史尼德和W.施泰格米勒加以改进,发展为结构主义的科学观。他们指出,如果一个理论通过一个集合论谓词而公理化,那么任何满足这个定义的东西都是这个理论的一个模型。与标准观点把理论看作陈述的集合不同,他们采取一种非陈述观,从而把理论简单地看作产生各种经验主张的一个概念结构。经验主张所采取的形式是:辨认出某一个体是这个理论的一个模型。例如,由于太阳系满足了“是一个经典牛顿粒子系统”这一集合论谓词的定义,而被认出是经典牛顿粒子力学(见牛顿,I.)的一个模型。施泰格米勒认为,理论并不是真的或假的,因为它既非陈述,也不由陈述组成。
科学哲学关于科学理论研究的三种观点,标准观点已经失势,语义学的理论观支持者较少,结构主义最为活跃。但结构主义忽视科学理论的逻辑特征和语言特征,也不进行科学概念的语义分析,而带有工具主义的色彩。
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