论科技创新思维的语境-类比模型，本文主要内容关键词为：语境论文,创新思维论文,模型论文,科技论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：N031文献标识码：A文章编号： 1003-5680(2008)04-0099-06
创新是人们进行科学研究的根本目的，也是促进社会发展进步的核心动力。而一切创新的根本都是思维创新，都源出于创新思维。因此，研究揭示科学创新思维的逻辑机制和一般模式，其重要性不言而喻。那么，应选择一个什么样的理论架构来展开这种研究呢？我们认为，当代认知科学、语言哲学、心智哲学和科学哲学的深入和发展，为人们研究揭示科学创新思维模型构筑了新的思想平台，而当代哲学的语境理论则是人们开展这种研究的最优越的理论平台之一。[1]1-25本文将从当代哲学的语境理论出发，对科学创新思维的语境结构、逻辑特征以及通过类比实现创新的一般认知模式进行初步研究，期望能够为科技创新思维提供一些方法论的启示，为我国建设创新型社会提供一些方法论的支撑。
一 科技创新思维的语境结构分析
20世纪90年代以来，伴随着认知科学、语言哲学、心智哲学和科学哲学的深化和发展，从不同的理论平台上研究揭示科学创新的一般方法论模式成为当代科学哲学的重要研究论题。在认知进路、逻辑进路等诸多研究进路中，语境论则是最具有一般意义的研究策略之一。按照语境论研究模型，科学创新是从特定的难题开始的，科学创新的过程就是求解某一特定难题的过程；而任何特定创新性难题的求解都不可能是孤立的，而必定是在特定的科学实践语境中进行的。[2]1-3换言之，“语境模型的核心思想是：一个难题不可能从一系列的约束项目中分离出来。这一系列的约束项目是对该难题的解决施加了某些条件或缩减了解决途径的这样一些信息项目：实验结果、定律、理论发现、认知命题、启发原则，等等。所有这些构成解决难题的约束项目。”[3]18科学创新就是在这些科学实践语境要素的相互作用中实现的。
广义的语境是指思想行为所处的境况，包括与特定思想行为相关的所有要素。[4]46具体到科学创新来讲，其语境要素则由四类项目构成：①引发科学创新的特定难题；②与难题相关的某些确定的事物(certainties)；③与难题的研究相关联的某些特定项目；④具有启发意义的某些指导性方法论原则。这四类因素虽然在科学创新过程中履行着不同的功能，但它们并不是相互独立的，而是相互关联、相互作用的。它们共同构成科学创新思维的语境。
所谓难题就是引发科学创新契机的某个特定的问题，也就是达到某个特定的意向性目标的基本要求。科学创新就是解决相应的难题，而解决难题就是设法满足难题所设定的目标要求。“这个要求可以是揭示某类事物的运行机制，也可以是对某种新的事物现象给出理解和认识，等等。”[3]19
确定的事物则是指在相应的语境中被认为必然真的那些东西。其主要功能之一就是决定在该语境中出现的那些实体的意义。在该语境中由语词、概念、图像、图式等所表征的实体的意义都由这些确定的事物给出。就此而言，确定的事物决定着难题的可能解决方案。例如，在开普勒研究火星运行轨道的初期，他把行星的运行轨道是正圆形接受为确定的事物，这样，在开普勒早期的研究中就只有各种不同大小的正圆形轨道才是可能的解决方案，而椭圆等其他形状就都被排斥于解决方案之外。确定的事物的另一主要功能是决定并辨明相应语境的预设逻辑(underlying logic)。例如，假定在某个语境中研究者预设了经典演绎逻辑，那么，从((A或B)且非A)推出B，这种特定的操作程序就是在该语境中被辨明的。当然，各种创新语境中的预设逻辑往往并不是一个演绎系统，而是包含了其他推理规则(例如支配类比的那些规则)和某些非语言因素(例如心理表征、意义映射等)的综合性系统。
所谓相关项目就是在给定语境中不必然为真而可能为真也可能为假的那些与难题相关的信息资料。确定的事物决定着一个难题的各种可能解决方案，而相关项目则对正确的解决方案施加某些条件。相关项目提示和引导研究者解决难题的方法，它至少要使难题研究者能够剔除某些可能的解决方案，从而使研究者更接近于对难题的正确解决。例如，在开普勒关于行星运行轨道这一难题的研究中，第谷·布拉赫关于行星运行的观察资料就构成该难题的相关项目，正是这些观察资料使开普勒剔除了某些可能的解决方案，并最终引导开普勒创立了行星运行三定律。再如，在对“非典”病原体的研究中，关于“非典”患者病原体样本的观察资料就构成这个特定研究语境的相关项目，正是这些观察资料引导德国和加拿大科学家发现了“非典”的真正病原体——冠状病毒，也正是由于无视这些相关项目的引导而使得中国科学家错失了发现“非典”真正病原体的良机。[5]18
指导性方法论原则是指为达致难题之正确解决而应该或不应该进行的那些心理操作规则，它规定并详细阐明了特定语境中更加接近于正确解决方案的那些操作规则。当人们正确地运用方法论指令时，这些指令就可以形成导向解决难题的一系列操作规则。例如，在解决某个算术问题的语境中乘法口诀就是这样的操作规则。再如，在开普勒关于天体运行轨道的研究中，关于圆和椭圆的那些几何定理以及天体运行的规则性等就是该语境中的方法论指令。当然，方法论原则也可以仅仅是一些启发式原则，而不是指令性规则；启发式原则只是为研究者更加接近于难题的正确解决提供启发，而不是给出指令性规则。
科学创新的语境结构可图示如下：
由上可见，语境策略的核心是以特定难题构设语境，在语境中解决难题，从而实现科学创新。这里需要指出两点。
第一，虽然科学创新是从难题开始的，但并非所有的难题都值得研究、都能够导向科学创新，也并非以任何方法处理难题都能够导向创新。从创新的视角来看，难题可分为两类：一类是没有被很好地定义、没有明确的程式性解决方法的难题；另一类是能够很好地进行定义从而具有明确的程式性解决方法的难题。所谓能够被很好定义的难题是指：明确了确定事物、相关项目和方法论指令后，其解决方法就能够唯一地被决定的难题。而未被很好定义的难题则包括两种情况：其一，由于相关项目不一致且方法论指令又没有给出解决这种不一致的方法，因而语境中的那些确定的事物无法决定该难题的唯一解决方法。例如德国物理学家克劳修斯提出的“宇宙热寂假说”就属此类难题：其相关项目既包括卡诺的热量守恒理论也包括热量不守恒的某些实验事实，而相关的物理学方法论又没有阐明如何解决这种不一致。其二，由于相关项目不完全而方法论指令又没有阐明完成相关项目的程序，因而语境中的确定事物无法决定该难题的唯一解决方法。
显然，只有在以理性的方法去研究解决那些未被很好地定义、从而没有明确的程式性解决方法的第二类难题时，才可能产生科学创新。解决那些能够被很好地定义的难题(就是人们能够直接从有效约束中进行程式性解决的那些难题，比如为某个计算过程编制程序)并不是直接从事创新性的研究，而只是按照既定程序解决相应的问题。同时，如果难题研究者完全以非理性的方法去解决没有被很好地定义的难题，他也不可能作出真正的科学创新。因为他所提供的解决方案将会使整个相关语境(即相关科学知识体系)陷入混乱悖理或自相矛盾的困境之中。需要指出的是，在解决那些创新性难题时，类比起着重要作用。本文中我们就是要探讨解决创新性难题的语境－类比思维模型。
第二，通过解决难题来进行科学创新的过程是一个极其复杂的过程，在许多情况下研究者需要转换原初的难题，需要首先解决从原初难题中导出的新难题才能使研究工作进行下去。此时，研究者针对导出的难题进行研究也可以实现科学创新。所谓被导出的难题是指这样一种难题：如果一个给定的语境无法解决其中的难题，难题解决者(除非他放弃了这个难题)将会以原初难题和原初语境为基础，意向性地进行难题转换从而形成一个新的难题和新的研究语境。这可通过两种途径实现：一是扩张或转换原初语境中的某些语境要素(正是由于这些语境因素使得解决原初难题的各种尝试归于失败)，使原来的难题获得新的意义并从而使之具有研究和解决的可能性。但在这个新的语境中所处理的已不完全是原来的难题，而是一个具有了新的意义的难题。二是直接对原初难题进行修正而形成一个导出的难题，并在某个新的语境中研究解决这个导出的难题而实现某种创新。当然，研究者有时候也可以直接把原初语境中难题的某个或某些制约因素作为新难题来进行研究而作出科学创新。
二 科技创新思维的逻辑特征分析
逻辑在科学创新过程中起着重要作用，因为创新过程像所有的解决难题过程一样，离不开逻辑推理。但是，创新这种特殊的意向性思维过程有其自身特殊的逻辑机制。如前所述，创新过程总是从一个无法明确的定义的难题开始的，而这样的难题要么强制因素不一致，要么强制因素不完全，因而无法根据语境因素对之进行确定的程序性解决。因此，在解决这样的难题时人们就不能仅仅根据普通逻辑规则进行推论，而必须联系特定的语境约束对之进行推论和判定。例如，按照普通逻辑规则，人们可以从矛盾命题中得出任意结论，但创新思维则要求：即使在研究过程中出现了矛盾，也只能根据特定的语境约束得出推论，而不是任意得出无意义的结论。所以，当在热力学研究语境中出现了热量守恒和热量不守恒的矛盾情况时，研究者就不能仅仅依据逻辑规则得出不着边际的无意义结论，而必须根据难题所处的热力学语境来得出适当的结论。此外，当难题的约束因素不完全时，研究者还必须引进一些新的语境因素才能使研究继续下去，此时研究者也不能局限于逻辑规则，因为普通逻辑不包含扩展约束因素的充分性规则。
因此，创新研究所需要的是一种能够有效处理创新性难题的、适应于创新思维过程的逻辑系统，而不仅仅是普通逻辑系统。创新研究所需要这种逻辑可根据其功能称之为适应逻辑(adaptive logic)[6]445-472。其根本特征在于：人们从相关项目进行推论的目的是为了达到或接近对难题的解决，为此，人们可以适应于难题的特定情况而通过类比等方法意向性地引入新的语境要素、意向性地构设特定的推理形式，并根据特定的语境约束意向性地得出结论，而不是仅仅根据一般逻辑规则得出结论。因此，虽然不存在导向科学创新的逻辑程式，但科学创新也绝不是毫无章法可循，创新思维过程是受特定的适应逻辑约束的。深入研究创新思维的过程和机制，从创新的认知和语境层面分析和构建创新的逻辑模型，这正是创新思维方法论研究的发展方向，也是创新研究的前沿领域。下面，我们扼要介绍这种适应逻辑的构成及其在创新过程中的应用。
假定某个创新性难题的研究语境由解决难题的假说H、背景知识B(包括确定事物、相关项目、方法论指令)和预设逻辑L构成。假若L是经典逻辑，那么，L的基本预设之一便是：B是一致的。假定B实际上违背L的这个一致性预设，即在思维过程的某处在B中出现了不一致或矛盾，那么，L将允许人们从一组矛盾语句中得出任何语句，H因而也将成为无意义的。但如果研究者认为H是有意义的，那么他将不会因此而把H抛弃掉，而是将力图证实它(科学史表明，大多数研究者都不会因为研究过程中暂时出现了矛盾而放弃某一假说)。此时，研究者所需要的将是这样一种逻辑：它能够把B的异常行为局域化，而不使之扩展到整个论域；同时，在异常所涉及的局域意向性地修改相应的推理规则，使之成为条件规则。换言之，适应逻辑的要旨在于：在异常之处，意向性地阻止经典逻辑L的某些规则的应用(采取避免使理论无意义的方法来达到这一点)，而在整个创新语境的其他地方这些规则可照常应用。例如，经典逻辑的分离规则(P或Q，非P，所以Q)在创新思维过程中就只是条件规则：只有在P的行为一致时，才可应用这个逻辑规则推出结论。要言之，科学创新思维所需要的是这样一种逻辑：使创新语境要素(尤其是相关项目)的异常行为局域化；在语境因素异常行为时，使某些逻辑规则条件化；而对于正常行为的语境因素，则要正常地应用这些逻辑规则。
显然，适应逻辑的最典型特征在于它的动态性：如果某一推理步骤所得结论的前提不再成立，那么在该步骤所得出的结论在后面的步骤中可以被拒绝。这与适应逻辑引入了条件规则有关：在思维的某些步骤上被满足的条件在后面的步骤上可以不再被满足，因此，撤除前面的一个或多个推理结论就是必然的。这个特征可用如下的这个推理来说明：
…
…
…
i A或B …
j非A …
kB对i和j运用分离规则(假定A此前正常行为)
…
…
…
mA
…
n A且非A对j和m运用结合规则
在上述推理中，由于A在k行之前是一致的，所以可对i和j行运用分离规则导出B。然而，在m行中，A又被推导出来，在这一步，A的一致性条件显然不再被满足，即k行得以成立的条件不再被满足。所以，k行的结论不得不被撤销。这意味着：从n行起，B不再被看作一种必然性结论。
需要指出的是，适应逻辑并不是作为解决难题的运算法则或逻辑程序的那种“发现的逻辑”。作为发现程序的逻辑可能根本就不存在。适应逻辑的目标仅仅在于：使人们能够在科学创新这个特定类型的思维语境中把有效推理和无效推理区分开，从而能够更有效地进行创新性思维。
三 科技创新思维的语境－类比模型
科学创新的关键环节是实现思维的飞跃，形成解决难题的新的思维成果，而类比则是实现这一飞跃的重要途径。科学史表明，对人类文明发生重大影响的许多科学创新都源出于类比推理。类比推理的方法论功能也历来为科学家和哲学家所重视。开普勒在总结其科学研究的心得体会时曾说：“我珍视类比胜于任何别的东西，它是我最可信赖的老师，它能揭示自然界的奥秘。”[7]11康德也认为：“每当理智缺乏可靠的思路时，类比这个方法往往能指引我们前进。”[8]147马赫则明确指出：“相似和类比的考虑在几个方面是扩展知识的富有成果的动机。”[9]24前面我们分析了科学创新的语境结构和逻辑机制。下面我们从语境论层面具体地探讨科学创新思维的类比模型。
所谓类比是指这样的思维过程：基于两个领域(可以是两个对象、两类对象，也可以是两个系统、两类系统等等)之间的相似而对新领域的属性、特征、规律等进行推论，从而对新事物作出基本的认识和理解。“一个还相当不熟悉的事实范围N，可以显示出与另一个比较熟悉的、直接的直觉较为可以达到的事实范围M的某种类似：我们感到立即被驱使以思想、观察和实验在N中寻求与M的已知特征或这些特征之间的关系对应的东西，通常这将揭示出N的迄今未知的事实，从而发现这些事实。”[9]24可见，类比推理是人们认识新事物、解决新问题、实现科学创新的重要思维方法，是人们从“山重水复”之处进入“柳暗花明”之境的重要方法论工具。
如前所述，从语境论来看，导向科学创新的难题往往是那些不能被很好地定义的难题。这类创新性难题又分为两类：第一类是由于语境约束因素不一致而不能给出确定的解答；第二类是由于语境约束因素不完全而不能给出确定的解答。这两类难题的研究解决都要涉及和运用类比。比较而言，第二种情况更加典型地体现着类比思维的创造性功能。下面我们来分析在第二种情况中通过类比导向科学创新的难题解决过程，并尝试构建科学创新思维的语境-类比模型。
如果某个科学创新语境中的相关项目是不完全的，而方法论指令又没有阐明完成这些项目的程序，那么，所研究的难题就不可能在该语境中推导出解决方案。此时，一个合理性的难题研究者将会转向修改或扩展初始语境的约束因素以构造一个新语境的思维进路来研究该难题。一般情况下，难题研究者将会以如下方法进行：改变初始难题的语境约束，以便能够从中推出所要解决的难题的答案。然而，究竟引入哪些新的语境因素、又怎样整合这些语境因素？对此研究者只有两种选择：一是随意地引入或消除一些语境因素、随意地对之进行整合，盲目地形成可能的解决方案并对之进行检验。二是把当前的难题语境与此前的某个相似的难题语境进行比较，通过类比，以相似的方法来解决难题。显然，第一种方法是对难题的一种非理性的和错误的研究方法。而第二种选择，即通过类比来扩展和整合语境因素而解决难题的方法，无疑是更可取的。它不仅更加有效，而且也往往能够对难题提供一种真正的尝试性解决方法，而形成科学创新。
那么，怎样根据语境来完成这种类比呢？不言而喻，研究者的出发点应是某个目标领域的难题，而这个目标领域则被一组不完全的约束条件即语境要素给出。由于难题不可能在原初语境中通过逻辑推导的方式被解决，所以研究者首先需要扩张和重组语境因素。这种扩张和重新整合并不是盲目的，而是通过如下的类比途径来进行的：寻找这样一个扩展性领域，该领域不仅能够提出与目标领域相似的难题，而且在相关方面也与目标领域相似；找到这样一个相似领域之后，研究者将根据相似领域的某些论断来扩展初始语境的相关项目和原初难题的相关项目，把类比领域的信息转换到目标领域，从而在一个新语境中解决难题，实现科学创新。[10]199-241例如原子内部结构问题的解决和创新。当时的卢瑟福等研究者面临的难题是关于原子的内部结构问题，而该难题的相关项目则既不完全也不一致：勒纳德关于原子结构的实验、汤姆生于1903年提出的“阳电球包含阴电子模型”(俗称的“面包葡萄干模型”)、长冈于1904年提出的“环状模型”、盖革和马斯登于1909年所作的α粒子散射实验等等。在“原子的内部结构”这一难题的语境中，上述那些材料既不一致也不完全，因而根本不可能由这些材料通过逻辑推导来解决该难题。[11]510-512此时，研究者就需要通过选择一个相似领域而扩展原初语境因素来求解难题。假若他选择太阳系作为相似领域，那么，他一方面要以“原子核与电子之间的关系类似于太阳和行星之间的关系”这个论断来整合原初语境的相关项目，另一方面又要以与太阳系结构问题相关的项目来扩展原初语境的相关项目。简言之，就是要把类比领域的论断转换到目标领域，实现难题的求解。在相关项目方面的这样一种改变，将会使难题的确定事物也随之发生改变：由于研究者(基于相似论断)把类比领域的信息转换成了目标领域的信息，所以确定的事物必将随着这种转换而被扩展。这样，解决难题的语境也就发生了转变，这种新的语境使研究者能够基于类比推理对难题作出尝试性的解决。换言之，随着类比领域的信息被转换到目标领域之中，由相关项目、确定事物等构成的难题语境也随之被扩展；伴随着这种转换和扩展而形成的类比将导向难题的一种尝试性解决。事实上，卢瑟福正是通过把原子结构与太阳系的结构进行类比，创造性对该难题作出了初步的尝试性解决。
科学创新的这种语境－类比过程可图示如下：
关于科学创新的语境－类比模型，需要指出两点。
第一，科学创新过程中的类比有两种类型：强类比和弱类比。所谓弱类比是指仅仅为难题之尝试性解决提供启发性工具的类比。弱类比本身并不能为接受这种尝试性解决方案提供理由。要想让人们接受这种类比所提供的解决方案，研究者必须给出其他理由。换言之，一个出自弱类比的解决方案必须与类比以外的理由结合在一起才能为人们所接受。例如卢瑟福在解决原子内部结构难题时所运用的类比就是弱类比：尽管“电子以行星围绕太阳运转的方式围绕原子核运转”这个假说具有进一步研究的价值，但它的最终接受却并不是基于这个类比，而是基于另外的理由。与弱类比相比，强类比则不仅具有启发性功能，不仅为人们正在研究的难题提供一种处理方法，它本身还为接受由类比得出的解决方案提供理由：基于强类比所得到的难题解决方案可以通过引证类比领域的相应事实而被辨明和接受。[12]5-10例如，牛顿在设计颜色环时对全音阶的类比就属于强类比：仅仅全音阶包含(以一种特定方式排列的)七种不同音调这个事实，就被牛顿看作相信光谱包含(以类似的方式排列的)七种不同颜色的充分理由。他甚至以这个类比去订正他的观察事实：尽管他最初仅仅观察到五种颜色的光，但他却根据与音阶的类比断言，更精密的观察必将揭示出光有七种颜色。
第二，在研究科学创新难题的过程中，既要运用类比推理又要运用演绎推理，类比推理与演绎推理的联合运用使整个创新思维过程成为动态的，即：推理各步所得出的结论要依据整个思维过程的整体情况进行取舍。当基于类比所得出的结论与通过演绎所导出的结论矛盾时，其中之一必须被撤除。例如，从原子内部结构与太阳系构造的类比中能够得出电子决不可能从一个运行轨道“跳跃到”另一个轨道。然而，如果人们能够演绎地证明电子的确从一个轨道跳跃到另一个轨道，那么，类比推理所得出的这个结论就必须被撤销。必须注意的是，在类比推论与演绎推论发生冲突时，研究者并不是必然要拒绝类比推论。在某些科学创新语境中，类比推论将被保留，而演绎推论则被否决。例如，在牛顿关于光谱的颜色数目的研究中，尽管从他的观察中仅仅发现了五种颜色，但他却拒绝了这个结论而采纳(通过与全音阶类比所得到的)存在七种颜色的结论。
科技创新思维的认知机制和思维模式是科技创新思维方法论的核心问题，也是一个极其复杂的问题，需要从多个层面、多个视角开展研究。本文只是从语境的层面和类比的视角对该问题进行了初步探讨。以当代语言哲学、认知科学和心智哲学所构筑的新的理论平台研究揭示科学创新思维的认知机制和逻辑模式，是西方科学哲学和科学方法论领域正在开展的重要研究论题。[13]1-12相比之下，国内的相关研究领域却没有给予足够的重视。希望本文能够抛砖引玉，引起对该论题的重视和研究。