科学史上“科学主流”与“科学主流渠道”的现象与规律_科学论文

科学史上“科学主流”与“科学主流渠道”的现象与规律_科学论文

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知识系统化,古已有之。现代知识系统化的主流向是:自然科学与社会科学汇流而一体化。本文试图在此认识的基础上,从一侧面提出一组关于科学一体化未来走向的新构想:“科学主流论”、“门捷列夫周期系方法论”(又称“门捷列夫周期系方法及其移植与提高”)和“主流网渠论”;其学术思想核心是:重大自然科学理论中的方法论内核(又称“知识核”或知识晶核)及其跨学科流动与应用,导致了能“横贯群科”(即不仅能沟通自然科学中的若干相关学科领域,并能最终沟通自然科学与社会科学两大领域),使之化为一体的知识深层流动渠道和网渠结构——“科学主流渠道”和“科学主流网渠”的产生。

欲知未来走向,须溯历史源头。以科学一体化潮流为背景,从方法论角度,纵观欧几里得、伽利略、牛顿、达尔文等人学说的发展过程的全局,可见:

(1)“公理化主流”

欧几里得创立的学说可分为两个部分:科学理论部分(即欧几里得几何学)与科学方法论部分(即欧几里得公理方法)。后者被阿基米德、牛顿、罗巴切夫斯基和黎曼、麦克斯韦、爱因斯坦等人跨学科移植于一系列新的领域,导致了静力学、牛顿力学、非欧几何学(罗氏几何学和黎氏几何学)、电动力学、相对论力学等等一系列重大公理化理论体系的诞生。这些表层结构各异的成果,依共通的深层结构即共同的方法论原理——欧几里得公理方法,而相互补充、相互印证、相互转化、相互促进,形成一“横贯群科”,从一个侧面推动科学总体,使之走向深处的主导性科学历史潮流。科学史上的这股“公理化潮流”(其中还包括始于19世纪末的“公理化运动”),本文将它称之为“公理化主流”。

在“公理化主流”形成的同时,欧几里得创立的原本仅适用于某一自然科学领域的方法,就逐步提高为若干领域适用,对科学全局具有某种主导意义的方法。在本文中,我们将这种能从一个侧面影响科学全局的重大方法,称之为科学史上的主导性方法。欧几里得公理方法,就是科学史上典型的主导性方法(这类方法又可称为:主导性科学方法);正是它的创立、移植与提高,导致了能从一侧面推动科学总体的“公理化主流”的发生与发展。

(2)“实验化主流”、“数学化主流”和“演变化主流”

沿上思路可见:伽利略、牛顿、达尔文等人创立的学说也都分为理论、方法论两个部分(为了便于公众理解,可将这两个部分称之为“理论躯壳部分”与“方法论内核部分”,并将这二者比喻为“果肉”与“果核”)。其蕴藏在理论深处的方法论内核,也都是科学史上的主导性方法;它们为后来的发现者、应用者所移植,导致了一系列相关理论成果的产生。例如,牛顿力学理论中的微分方程方法被后来者发现、应用,创造了麦克斯韦方程、爱因斯坦方程等等一系列历史性理论成果(其中包括获1997年诺贝尔经济学奖的“布莱克—斯科尔期权定价公式”:它的创立,使金融期权定价中处理风险的工作,由猜测变成了科学)。这一“横贯群科”,从一个侧面推动科学总体,使之走向深处的主导性科学历史潮流,本文将它称之为“数学化主流”,又称之为“牛顿数学方法及其移植与提高”。同理类推,则可:将“伽利略实验方法及其移植与提高”,称之为“实验化主流”;将“达尔文演变方法及其移植与提高”,称之为“演变化主流”。

(3)科学史上的“科学主流”现象 通观上列历史性潮流, 可见其共同特点是:成熟于某一自然科学理论中的方法论内核,各自从“源”到“流”地跨学科移植(应用),导致一系列新的科学生长点与相关成果相继产生,由此成为“横贯群科”、逐步推动科学总体,使之不断走向深处的主导性科学历史潮流。在本文中,上列主导性科学历史潮流发生、发展的现象,就叫做“科学主流”现象。上述的“公理化主流”、“实验化主流”、“数学化主流”、“演变化主流”,就是典型的“科学主流”。

(4)科学史上的“科学主流渠道”现象 沿上思路, 进一步探索,还可看到:上列“科学主流”在从“源”到“流”地跨学科发展的过程中,冲破看来坚不可摧的横亘在学科间(特别是自然科学与社会科学之间)的种种障碍,开拓出一条条“横贯群科”的知识流动主干渠道。上述的“科学主流”,所分别冲拓出的主干渠道,就是典型的“科学主流渠道”。

(5)“科学主流渠道”具有“横贯群科”的功能

上述“科学主流渠道”,一旦形成,就具有“横贯群科”的功能。它们不仅能沟通自然科学领域中的相关学科领域,而且能最终沟通自然科学与社会科学两大领域,使其知识相互交流、相互补充、相互印证、相互转化、相互促进、浑然一体、相得益彰。例如,伽利略等人创立的近代实验方法及其跨学科移植,导致了整个近代实验科学(这是一个由许多学科及其分支构成的庞大体系)的兴起和发展。不仅“近代科学的迅速发展与这种方法完善化是紧密联系的”;而且,“现代科学的发展,也同这种方法密切相关。现代科学有许多实验科学分支。在生物学中,有实验生物学,即用实验方法研究生命现象的科学。实验生物学又包括实验形态学、实验胚胎学、实验遗传学、实验生理学、实验细胞学。这些科学,尽管对象不同,但都是运用实验方法对生命现象进行研究的。”(李庆臻主编《简明自然辩证法词典》第461页,山东人民出版社1986 年)实验方法还以不可阻挡之势大规模进入社会科学领域,导致了一系列新学科的诞生;如实验美学(为德国费希纳所建立)、实验教育学(以德国的拉伊和梅伊曼为代表)、实验语音学、实验心理学等。如上所述,近代科学实验方法从“源”到“流”地发展所形成的历史性潮流“实验化主流”,就冲拓出一最终横向贯通自然科学与社会科学两大领域及其分支学科的、永久性的知识流动渠道“实验化主流渠道”。

另如,研究表明,达尔文之所以名垂千古,不仅由于他创立了生物进化论,还因为他有幸承前启后,确立了一种从根本上影响学术界、思想界全局的科学观与方法论——演变思维方法。从而说明:世间万物不仅是“存在”着的,而且必然是“演化”着的,皆有其发展的过程;因而,不仅要研究正呈现在人们眼前的“存在”(现存状态),而且要在此研究的成果基础上,进而探索其已隐匿于历史深处的“演化”(发展过程)。这样,才能揭示似乎早已匿迹于史海之中的发展过程及其规律,由此预测其走向;达到把握“存在”的来龙去脉,更深刻地了解与理解“存在”的目的。由此,科学从一个侧面被划分为两大领域:“研究存在的科学”和“研究演化的科学”;科学史则从一个侧面划分为两大阶段:“研究存在的时代”与“研究演化的时代”。对这一重大的科学现象或科学进步,国外有人言简意骇地将其概括为六字术语:从存在到演化。丹皮尔在《科学史》(中译本,李珩译,商务印书馆1975年,第375 页)中写道:“我们已经探讨了进化思想的各个支流:宇宙理论的、解剖学的、地质学的与哲学的。这些支流,虽然为物种不变的成见所阻,但在堰闸后面愈聚愈深。达尔文所搜罗的自然选择的证据是一个巨流,它以不可抵抗的威力冲破了这个堰闸,于是汹涌澎湃、一往无前的洪水便泛滥于整个思想领域。”正是这汹涌澎湃、一往无前的“从存在到演化”的历史性潮流——“演变化主流”,冲拓出了“横贯群科”的永久性知识流动渠道——“演变化主流渠道”。正是这隐匿于科学深处的渠道,使分属自然、社会科学的多个学科领域的“演变化知识”相互交流、相互补充、相互印证、相互转化、相互促进、浑然一体,形成统一的科学分支“研究演化的科学”。

(6)主导性科学方法具有“导向于全局”功能; 这是它们能冲拓出“横贯群科”的“科学主流渠道”的重要原因之一 上列重大科学方法,之所以能从“源”到“流”地发展,冲拓出“横贯群科”的知识流动主干渠道“科学主流渠道”,原因之一是:这类科学方法论成果,不仅提供了创造新的科学理论成果的研究与操作方法,更提供了一种具有某种理想化意义、可供众多学科领域(特别是分属自然、社会科学的多个学科领域)研究者普遍效法的科学榜样或模式。它对学术全局的影响力或号召力,往往还在于为研究者提供了“导向”即一种具有普遍指导意义的努力方向。

例如,研究表明,欧几里得的学说不仅向人们提供了一种“从概念到理论”(“将概念拓展、整合为理论”,使构建的理论体系“公理化”即高度逻辑化、整体化)的研究与操作方法——“公理化方法”(现通常简称:公理方法),更提供了一种引导人们力图将自己构建的理论体系“公理化”的努力方向“公理化导向”。此“导向”告诉人们:虽然,许多理论体系特别是社会科学理论体系,因种种原因不可能或暂不能象欧氏几何学那样高度整体化、逻辑化;但由于人们期望自己构建(或欲构建)的理论更趋整体化、逻辑化,而自觉不自觉地向欧氏几何学“取经”:借鉴欧几里得学说的成功经验,即移植公理方法,将自己构建的理论体系高度逻辑化、整体化。此外,从理论上讲,每一位学子在学习欧氏几何学、牛顿力学等各种理论体系时,都不仅要掌握其中的各项知识,更要把握这些知识的内在联系即知识的系统性——理论体系的内部逻辑结构规律;这样,才能全面把握、深刻理解、系统运用这些知识,达到“举一反三、一通百通”的境界,在知识占有量方面,收到“整体大于它的部分之和”的效果。由此可见,掌握公理方法即理论体系的逻辑结构规律,不仅是创建理论体系的关键,亦是学习理论体系的关键。正因如此,公理方法这一知识晶核就能带领着环绕它的有关知识系统,沿着一种看不见的、但客观存在并且时空跨度极大的知识渠道——“公理化主流渠道”,而跨学科(有时是横向跨越自然科学与社会科学)地浩浩然奔流起来。这种从“构建理论体系”和“学习理论体系”的两个方面“导向于全局”的功能,也许就是欧几里得公理方法至今仍能从一个特定角度,影响学术全局的原因。

又如,虽因种种原因,不少学科或研究领域,特别是社会科学中的学科或研究领域,不可能或暂不能象牛顿力学、电动力学、相对论力学等那样高度数学化,但“数学化”的潮流仍以奔涌之势延伸着,以致于许多领域的某些突破,不是由纯粹的本学科专家完成的,而是由涉足此领域的数学家或此领域中有数学专长的专家们作出来的。例如,有的诺贝尔经济学奖金得主,就不是纯粹的经济学家,而是“数学经济学家”或“经济学数学家”。有关理论研究与科学实践表明:牛顿学说之所以至今仍能从一个特定角度影响学术全局,原由之一乃是:其中的“牛顿数学方法”具有引导科学研究朝“数学化”的方向发展的“导向”功能。

(7)彻底的“公理化”、“实验化”、“数学化”、 “演变化”皆只是一种理想化的境界、一种可近而不可及的奋斗目标与努力方向 沿上思路,可依据先哲“人类思维只能接近真理”的著名论断,导出“科学理论只能接近整体化”的初步结论。也就是说,彻底的公理化即整体化理论,只是一种理想化的境界、一种可近而不可及的奋斗目标与努力方向。例如,欧氏几何学这一雄视数学界、学术界、思想界垂两千年的高度整体化的理论杰作,以它那富有内部旋律的逻辑结构,征服了无数代学人的心;使之叹为观止之余,竞相仿效之。但到19世纪末,却为德国数学家希尔伯特进行了具有某种根本意义的改造,从而更趋整体化,更接近于“彻底整体化”的理想境界。

沿上思路,环观学术全局,则可见:任何一种理论,哪怕是一位“初出茅庐者”构建的“初级”的理论体系,都具有或多或少的“整体化因素”与“整体化趋势”。所谓“整体化因素”,是指理论体系各知识要素之间,存在着固有的内在联系即系统性;所谓“整体化趋势”,是指理论体系各知识要素之间的固有内在联系,必然会随认识的深入而逐步被更多地揭示,从而通过更明显地展示其固有的系统性,使之更趋整体化。在一定意义上,可以说:理论的这种“整体化”因素与趋势,正是欧几里得公理方法能跨学科移植、流动,冲拓出“公理化主流渠道”,并使公理方法这一知识晶核,沿此永久性的知识渠道,“横贯群科”流动起来的科学根据、客观基础或内在动力。也就是说,正因为几乎一切理论体系都具有“整体化”的内在因素和发展趋向,所以第一个相对充分而完美地展示了这种因素与趋向的欧氏几何学,就被古今学人自觉不自觉地视为建造科学理论的“模式”,争相效法。这就是欧氏几何学及其中公理方法所展示的理论“整体化导向”,能从一个侧面涉及学术全局,牵动科学总体,使之走向深处的内在原因。

沿着上述思路,我们还可以导出“科学研究只能接近于实验化、数学化、演变化”的初步结论,并进而深入探究伽利略实验物理学、牛顿力学、达尔文进化论(和康德星云假说)及其中展示的“实验化”、“数学化”、“演变化”导向,能从一个侧面涉及学术全局,牵动科学总体,使之走向深处的原因。关于这个复杂的问题,我们将另行专题论述。

(8)“科学主流”规律与“科学主流渠道”规律

从上述“科学主流”现象中,可概括出“科学主流”规律。其初步文字表述是:一种重大科学方法的创立、移植与提高,导致了一系列相关理论成果源源不断地相继产生;这些表层结构殊异的成果,依共通的深层结构即共同的方法论原理,相互补充、相互印证、相互转化、相互促进、浑然一体,形成一“纵通古今、横贯群科”,从一个侧面推动科学总体,使之走向深处的主导性科学历史潮流。

进而,还可依据上述“科学主流渠道”现象,提出“科学主流渠道”规律。其初步文字表述是:上列“科学主流”的跨学科发展,冲拓出一条条沟通各学科、特别是沟通自然科学与社会科学的知识流动主干渠道。此类渠道一旦形成,就具有永远沟通各学科领域,使不同学科的知识交流互补的“整体化”功能。

(9)“科学主流论”及其临时定义。据上所述, 可提出一种科学新构想:“科学主流论”。其临时定义是:“科学主流论”是一种研究与应用“科学主流”和“科学主流渠道”现象与规律的科学探索新领域。或者说:“科学主流论”是一种关于“科学主流”和“科学主流渠道”现象与规律的理论新构想。

“科学主流论”的意义之一,是它还首次向世人表明:欧几里得等人创立的上列学说是分两个层次发展与完善的,不仅有其从理论层次发展与完善的过程,还有其进而上升到方法论层面上发展与完善的过程;正是后一种发展过程,才使它们从影响与统帅一个学科的水平的基础上,上升到跨学科地拓展为影响科学全局,从一侧面牵动科学总体,使之走向深处的阶段。

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