自然辩证法论文之科学发现的逻辑_自然辩证法科学观论文

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我对《科学发现的逻辑》一书的哲学思考

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年11月2013日 摘要：近代以来在科学发现有无逻辑问题上的争论都各有自己的理论优势和难点，都是与对“科学发现”和“逻辑”两词的理解分不开的，科学发现的逻辑的研究必须走辩证综合的道路。“科学发现”是科学认识主体根据新的科学事实在思维中重建科学新理论的过程，是一个既有量的准备酝酿阶段又有质的飞跃的综合认识过程。科学发现的逻辑并不一定是形式逻辑，还可能是辩证逻辑，科学发现的逻辑并不是机械的、一成不变的程序或算法，非理性因素是科学发现逻辑的一个环节。

关键词：科学发现；思维方法；逻辑；非理性

科学发现的逻辑是指在经验科学得到领域里，科学家构建假说或理论系统，然后用观察和实验，对照经验来检验它们，对这个程序做出的逻辑分析就是科学发现的逻辑。

科学发现的逻辑问题是西方科学哲学的一个传统课题。对于这个问题，主要有两种观点，一种是把科学理论的发现和证明分开，从而把科学发现看作是一个非逻辑的直觉灵感等的创造性活动，把发现的研究交给心理学，认为夺存在科学牲现的逻辑．科学发现是非理性的；另一种观点认为科学发现并非是超理性的，神秘不可探究的，科学认识过程有其内在的相互联系着的不同发展阶段，发现和证明既有区别，也有一定联系。

产生这一分歧的原因方面是对科学发现和发现逻辑的内涵外延的理解的不同；另一方面在于随着科学的进步，科学理论发展的形式也相应发生了变化，哲学家和科学家对科学理论的认识，对科学发现的理解也随着科学的发展而发展。

一、科学发现的理解

在这一问题卜，一种观点认为科学发现是从新经验事实材料中去发现新的基本概念，科学发现和科学证明是两种截然不同的活动。这一观点的提出足有其历史渊源的。19世纪的赫歇尔首先将发现和证明分开；惠威尔则进一步否认发现的逻辑的存在来否认发现与证明的关系。20世纪逻辑实证主义者莱欣巴哈则把发现的条件和证明的条件割裂开来，他认为发现条件是非哲学问题，认识论关心的是证明的条件。逻辑实证主义者以卡尔纳普为代表完全沉迷于证明问题，忽视了科学发现问题。波普尔在其《科学发现的逻辑》中指出，不存在诸如获得新思想的逻辑方法或者作为这个过程的逻辑构造这类东西；每一个发现都包含着“非理性的因索”或者“卑尔根森头脑中的创造归纳法”。持这种观点的人往往把科学发现只看作是科学活动的前阶段，它不包含对任何思想进行评价、鉴定和批判。另一种观点认为，科学发现是在一定的科学知识背景下，对客观事物及现象的内在规律的揭示．并在这种规律性基础上形成新的概念、原理、规律和理论来指导实践和解决实际问题的完整的科学认识过程，即包括从科学实验出发，经过理论形成，再到理论应用这样一个不断重复的过程。近代的培根、牛顿、笛卡尔都认为从经验事实山发，运用逻辑推理，就可得出新定律，而认识前提既是产生规律的源泉又是判定新规律真理性的根据。这种观氨事实上承认科学发现过程内在地包含了发现和证明。

科学发现是一个十分复杂的过程，它需要充分的背景知识，更需要“长期有准备的头脑”。完整意义上的科学发现过程可以分为三个阶段：第一是发生阶段，这一阶段意昧着新概念、新思想的涌现。第二阶段是反思阶段，即被发现的思想需要科学家付出一定精力与时阅去反思。第三阶段是证明、评价阶段。科学发现只是在这一阶段上才得到证实、认可，在此过程中科学发现本身来看应包含证明。

二、对传统科学发现方法的简单回顾

近代西方哲学史上，对科学发现方法的理解存在两大对立派别：以培根为代表的经验论者推崇归纳，以笛卡尔为代表的唯理论者则信奉演绎。然而，这两派的源头却都可以从亚里斯多德那里去寻找。

1.亚里斯多德的科学发规模式：直觉的归纳——演绎法

亚里斯多德认为，科学发现开始于观察，继而要运用直觉归纳法提出一般性程度较高的原理，然后以这些原理为前提，演绎出关于个别事实的命题，并与观察事实相对照。亚氏的科学发规模式是一种朴素直观的“归纳——演绎”，其基本形式是：经验观察一直觉归纳一一般原理一三段论演绎一(对照)经验观察。从形式上看，似乎亚氏对归纳与演绎都注意到了，但事实上，亚里斯多德主要注重的是演绎法，他对演绎的三段论研究比较深入，而对归纳环节研究得相当薄弱。比如．他简单笼统地认为作为科学发现的前提是通过“直觉”的归纳产生出来的，即人们直觉地认为它是清楚明白、无可怀疑的。亚氏的“归纳——演绎”方法，曾在很大程度上促进了古代欧洲科学技术的发展，然而，同样不可忽视的是，他过分强调演绎的方法，容易使推论建立在不可靠的前提上而导致先验主义。中世纪经院哲学的许多无聊争论(如一个针尖上能站多少个天使?)，就是把亚氏的演绎方法推向极端的结果。

2.培根的科学发现方法：“科学归纳法”

被马克思称为“整个现代实验科学的真正始祖”的弗兰西斯·培根，看到了亚氏直觉归纳法的缺陷，他在实验科学的基础上，提出了新的科学发现方法，即培根自称的“科学归纳法”。培根强调“逐步归纳的严格程序”，认为归纳法是一个逐步地、渐进地上升的过程，其基本程序为：科学实验与经验观察一事物的相互联系—'科学命题—’一般原理。他反复强调：“不能允许理智从特殊的事例一下跳到和飞到遥远的公理和几乎是最高的普遍原则上去。”这显然要比亚里斯多德的方法更为严密、准确、审慎一些。而且，培根强调列“三表”(具有表、差异表、程度表)的方法和“排除法”来排除偶然的相关因素，从而找到事物间的必然联系，这使归纳的程序得到了较为具体的说明，而不仅仅是简单地将之归结为“直觉”。

但是，培根的科学发现方法也存在明显的缺点：他公然排斥科学发现中的演绎、想象和假设，试图把十分艰难复杂、丰富多彩的科学发现过程，简单归结为一种机械地填写表格式的归纳过程，不能不陷于片面。同时，归纳法面临的一个最大困难在于，从有限推导无限，从过去、现在推测未来，都不能得出必然性的结论，而培根却把归纳方法过于绝对化了。

3.笛卡尔的科学发现方法：演绎主义

与培根的科学发现方法相反，笛卡尔主张科学发现应当借助演绎而不是归纳，而作为演绎推导出发点的第一原理要具有确实性。为了达到这种确实性，他怀疑以前曾认为是“真”的所有判断，认为只有极少部分判断是确定无疑的，这就是“我思故我在”、“必定存在一个尽善尽美的上帝”等。他要求以这蝗命题作为一切推理的出发点来发现真理。其基本形式是：不证自明的公理一般原理一科学命题一科学知识体系。演绎主义的科学发现逻辑实际上是把发现的机制理解为公理的洞察和直觉，认为理智的直觉能力和演绎推理是科学发现的重要因素，其它知识都不具有从自明公理演绎推出的结论的那种必然力量。演绎主义的困难在于：公理是怎样产生的?公理是否确定无疑?显然，用直觉来说明公理的产生，就难以确定其逻辑必然性，如“必定存在一个尽善尽美的上帝”就明显是一个假命题。因此，笛卡尔的演绎主义的科学发现法，从“天赋观念”出发，同样带有先验主义的片面性。

尽管归纳法与演绎法因各自存在的不可克服的障碍而陷于片面，但这两大传统特别是培根的归纳主义传统为整个近代自然科学打上了深深的烙印。归纳法与演绎法共同构成近代科学发现的方法论基础，其中归纳法是其主流。

然而，以相对论和量子力学的创立为标志，科学发展已经步入一个全新的时代。在现代科学阶段，理论开始变得越来越抽象，离经验越来越远，它们大多以演绎的系统出现，并且新的理论层出不穷，新旧理论之间更替非常之快，理论的“自由创造”倾向越来越明显。正是在这种背景之下，产生了关于科学发现的逻辑是否可能的问题的争论。

三、科学发现逻辑的可能性

在科学发现有无逻辑问题上的争论是与对“科学发现”和“逻辑”两词的理解分不开的。

1.科学发现的特点和含义

“发现”的英文和中文含义都使人误解科学中的“发现”。“发现”的英文（Discover）含义是：一种揭开掩盖真相的遮布的行为。在《辞海》中“发现”的解释是：“本有的事物或规律，经过探索、研究，才开始知道。”这两种解释是相通的，即发现是获得有关事物的新知识。但细究起来，这里的“发现”多指日常生活中的发现，科学发现却有其特点：第一，科学发现者必须找到以前从未被人知晓的新事物，不管它是一种实体、关系或理论。但日常生活的发现者只须找到一个仅仅对发现者未知的新事物。第二，科学发现必须在原则上是可检验的，然而日常生活的发现在原则上是可以不检验的。第三，科学发现的成果最终能被结合进科学知识体中而成为其中新的篇章或补充。

“科学发现”是科学认识主体根据新的科学事实在思维中重建科学新理论的过程，是一个既有量的准备酝酿阶段又有质的飞跃的综合认识过程。没有科学发现就没有科学的生命。氧气、细胞和产褥热病因的发现等科学史上科学发现的案例表明，科学发现很少是可以归之于某一个人、某一个时间、某一个地点的单一事件。其一，任何科学发现都有一个知识准备时期，离不开科学主体的背景知识。中子是查德威克而不是居里夫妇发现的，是因为卢瑟福实验室与居里夫妇镭学研究所的不同研究传统，查德威克已经有了中子可能存在的背景知识，而居里夫人不具备这种背景知识。其二，新的科学事实的发现还不是完整意义上的科学发现，这仅仅是科学发现的开始，新的科学事实并不是一下子就能理解透彻和解释清楚的。其三，任何科学发现都是一个思想酝酿和进化的过程，科学概念和理论的形成也是一个逐步积累和纯化的过程，并不是一下子就取得明确规定的，把科学史上的重大发现简单理解成直觉、灵感、顿悟、猜想等智慧火花的迸发是不恰当的。其四，科学发现和科学证明之间是相互联系、彼此渗透的，很难从时间上作机械的、绝对的区分。

2.科学发现逻辑的可能性

人们对“逻辑”也有各种各样的误解，逻辑实证主义者说的“逻辑”指形式逻辑，拉卡托斯、图尔明说的“逻辑”指理性或合理性，西蒙说的“逻辑”指算法或推理，劳丹把逻辑理解成满足“一套规则或原则的过程”，阿加西认为“理性、逻辑、算法三位一体”。随着计算机科学和信息科学的发展，我们不必把逻辑限定在形式的可演算性的狭小范围，形式逻辑需要非形式逻辑来补充，逻辑并不是机械的、一成不变的程序或算法，逻辑可以扩充到包含所有符号的使用和信息处理。我们研究科学发现的逻辑，就是要减少人们对它的神秘感，更好地理解科学发现的本质和过程，就是要探究哪些深藏在整个科学创造过程中、并支配科学发现的原则和规则，总结出科学发现的逻辑规律和一般模式，从而将这些规律和模式应用到相似问题的研究上，加速科学发现的进程，更有效地推动科学的发展。

我们认为，科学发现的逻辑是可能的，因为：其一，科学发现的逻辑并不一定是形式逻辑，还可能是辩证逻辑。不能把科学发现过程仅仅理解为符合形式逻辑推理原则的过程，因为若这样理解，我们就无法对以原有知识作背景、推出新知识的过程作出合理的解释。其二，科学发现的逻辑并不是机械的、一成不变的程序或算法，并不存在一劳永逸的科学发现的逻辑。这就好像对棋谱的研究，下棋时的情况是千变万化的，但人们根据经验，总结出了一些致胜的步骤，这就是棋谱，又可以称为下棋的逻辑。它只是一组规范理论，建议人们只要可能，便采取这样的策略，这对实现下棋的目标是有效的，但并不意味着采取这些步骤必然能将死对方。其三，科学发现主要是理性的、逻辑的，非理性因素是科学发现逻辑的一个环节。科学发现是理性的逻辑推理与非理性的思想跳跃交替的过程，二者是互补的、相互促进的。从经验事实到科学假说的提出以及概念、理论的形成，有时并没有必然的逻辑通路，即便有必然的逻辑通路，但仅靠逻辑还是不够的，还要凭直觉去体悟或预见事物的本质和总体特征。在科学发现过程中某些新概念的最初产生是依靠直觉，那么它的表述、修正和系统化却不能不依靠逻辑思维；在科学发现过程中科学研究者的兴趣、意志、感情、信念等非理性因素在起作用，但科学毕竟是理性的事业，任何科学发现都有其社会背景和必然性。科学发现是潜意识和显意识相互作用的结果，而潜意识是显意识成果的积淀。直觉、灵感、顿悟、猜想等非理性方法是发现科学基本定律的整个认识过程中的一个环节，是科学发现的逻辑的一个环节。非理性因素在科学发现过程中起着类似催化剂的作用，但不应夸大科学发现过程中的非理性因素的作用。若因科学发现中含有非理性成分，就取消对其进行逻辑研究的可能性，势必会取消科学存在的合法性，科学家也就无异于赌徒了。非理性也是有规律可循，是合乎逻辑的，而且只能在逻辑的基础上才能发挥其作用。科学的本质在于根据事实、规律，合乎逻辑地运用非理性因素。其四，科学发现的逻辑与科学发现的创造性并不矛盾，没有创造性，就做不出科学的发现，没有创造性的逻辑也就不是科学发现的逻辑。科学发现的过程是理性的、合乎逻辑的、有规律的，在极严格的条件下是可以重建的，但这和人人都可以做出发现是两码事，因为具体的发现过程是各种相关条件组成的复杂的统一体，究竟谁能做出发现，不仅取决于逻辑，还取决于科学工作者个人的个性品质（热爱和献身科学的精神、好奇心、兴趣和顽强的意志）、背景知识、心理因素、思维方式、社会因素等偶然因素。不同的科学工作者具有不同的个性品质，就不可能机械地、千篇1律地应用那些合乎逻辑的内容，也就不可能都做出科学发现。

四、“探索性演绎法”：科学发现方法的一个现代性“范例”

关于科学理论的发现，爱因斯坦曾提出过一种叫做“探索性演绎法”的方法模式。这个模式可表述如下：直接经验￡是已知的，A是假设或者公理，A以8为基础，但A同8只是直觉的(心理的)联系；由A通过逻辑道路推导出各个个别的结论S；S然后可同￡联系起来(用实验验证)，这一步也是超逻辑的(直觉的)。这一科学发现模式具备这样一些特点：

其一，将假说、演绎、归纳有机地联系在一起．具有系统性。每一种发现方法不是独立存在着，而是与其他发现方法紧密联系在一起，并且这种联系不同于机械的相加。这样，假说、演绎、归纳结合起来就能更好地发挥各自的作用，从而保证科学发现的正确性。由于在这里逻辑因素与非逻辑因素都被看成不可或缺的有机组成部分，所以使经验上升为理论成为可能。恩格斯曾经说过：“归纳和演绎，正如分析和综合一样，是必然联系着的。人们不应当牺牲一个而把另一个捧到天上去，应当设法把每一个都用到该用的地方，而人们要能够做到这一点，就只有注意它们的联系，它们的补充。”161爱因斯坦的发现模式非常注意归纳与演绎之间的联系，这可说是与恩格斯的思想无有二致的。

其二，将假说置于首位，突出了现代科学思维的创造性“自由”。爱因斯坦指出：“科学不能仅仪在经验的基础上成长起来，在建立科学时，我们免不了要自由地创造概念。”同这里，“自由地创造概念”的过程实际上是假说提出的过程。随着现代科学的发展，科学理论与经验的距离己越来越远，二者之间相互联系的链条被拉得越来越长，试图从经验之中通过简单的归纳完成科学发现己几乎成为不可能的事。正是由于这样，现代科学的重大理论发现，大多通过“猜想”、“假说”、“尝试”等方式进行。所以，爱因斯坦说，从经验走向理论“不存在什么逻辑的道路，只能通过构造性的尝试去探索”嘲。爱因斯坦将科学假说放在科学发现的首位，切实地反映了当代科学理论思维的创造性特征。

其三，对经验归纳与演绎推理给予足够的重视，保证了科学发现的实在性与严密性。爱因斯坦强调科学理论发现的“自由创造”性，但他并不否认科学理论与经验实在的联系，相反，他认为科学发现是以经验实在为基础的。他认为，在思维中创造概念的“自由”。“是一种特殊的自由，它完全不同于作家写小说的自由～。科学思维的自由创造告诉我们，理论必须与经验事实相符合，我们的“一切关于实在的认识，都是从经验开始，又终于经验”。从爱因斯坦的发现模式可以看出，他不仅重视假说提出的经验基础，而且重视经验归纳对理论的后验证据作用。爱因斯坦对演绎法也给以足够的重视，置于科学发现过程的中段，这样就保证了科学发现理论的严密性。

第四，这一科学发现模式系统作为一种过程而存在，具有动态性和开放性。爱因斯坦的发现方法高明的一点还在于，他把自己的科学发现方法叫做“探索性演绎法”，又以假说的提出为之首要。这里无论“探索”还是“假说”，实际上都是把科学发现当作一个动态的过程来看待的，而不是企图一劳永逸地发现永恒的真理，这是符合认识本质的。在这一模式中，公理假说可以根据经验的变化及事实的验证结果灵活地加以调整，系统呈现一种开放性与灵活性。

爱因斯坦的“探索性演绎法”模式基本上反映了现代科研思维和科学发现的特点，它给我们提供了一种科学发现的创新思维模式。作为一种“范例”性质的科学发现方法。其中不乏我们可资借鉴的合理因素。

五、研究科学发现逻辑的意义

研究科学发现逻辑的意义是多方面的，不同专业、不同领域的人都能从自己的研究内容出发，从科学发现逻辑这块阵地上吸取对自己富有成效的思想。为科学工作者进行科学探索提供方法论有助于认识论和科学史研究的深化，为年轻科学工作者培养创新能力，有助于全社会营造尊重知识、尊重人才的良好氛围。

参考文献

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