观察和实验：理论的渗透与客观性，本文主要内容关键词为：客观性论文,理论论文，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。
作为科学认识的经验认识方法，观察和实验指认识主体人应用自己的感官通过仪器、设备来获得关于客体的知识的方法。这种认识主要针对客体的外部现象。近代以来，观察和实验在科学的发展过程中，起着巨大的作用。近代经验主义者认为观察是一种纯粹的感官反应活动，是消极的、被动的，不受任何因素的干扰，应该排除任何理论的影响，纯粹客观地进行观察，他们是“纯观察说”的主要代表。现代逻辑经验主义继承和发展了近代经验主义的理论传统，提出了“中性观察说”，但遇到了难以克服的困难。因为，到了现代，观察和实验，不再是纯粹的经验方法，日益成为科学的、富含理性的认识方法，必然要受理性思维及其成果的深刻影响，而关涉观察和实验的理论渗透和客观性的问题则日益突出。
一
经验认识是不能独立地存在和进行的，它们与理论有着深刻的内在联系。近代以来，许多科学家、哲学家都提出过有价值的思想，如莱布尼兹试图通过上帝的“前定和谐”使经验和理性统一起来，但他却把这种统一的基础错误地看成是上帝。康德为了克服经验论和唯理论哲学的缺陷，认为知识只能产生于经验和理性的统一，经验提供作为知识基础的感觉材料，理性提供使知识具有普遍必然性的先天认识形式（“直观形式”和“范畴”），把知性当成统一的基础。现代，观察和实验与科学理性的关系引起了人们的高度重视，成为当代科学哲学各种观点关注的热点问题。
从经验认识的结构和实现的过程来看，观察和实验受理论的渗透和影响，主要体现在以下方面：
1.观察和实验的对象确立中的理论渗透和关涉
观察和实验的对象，必须是人们通过感官或延长了的感官（仪器）可以感知的那个感性世界，是与人们建立了一定的信息联系，进入了经验认识范围的那部分客体。客观存在的物质世界何以能够进入经验认识领域，进而成为其研究对象呢？这不仅与在一定的科学实践基础上制造出来的科学仪器和工具有关，更重要的是还要受制于科学理论。关于物质世界某部分或某方面的理论或假说，往往是物质世界某部分或某方面成为经验认识对象的理性前提。牛顿虽然把实验上可测量的现象作为科学研究的起点和终点，并说不需要假说，但他最终也不可能摆脱假说的渗入。
科学的观察和实验不是盲目的，它有一定的目的性和选择性。这种目的性和选择性是由科学家的理论、观点、兴趣决定的。因而对于同一种情况，在不同的理论、观点、兴趣的指导下，可有不同的选择。对此，波普尔认为，科学始于问题。无疑，问题的提出有赖于一定的理论系统，对于问题，又可提出新的理论去解决，并接受观察与实验的检验。观察和实验的对象问题，在科学认识中可化归为选题问题。观察、实验主体如何去确立和选择对象，往往与主体对客观事物的预先理解有关。例如，1887年迈克尔逊—莫雷的实验是为了检验以太理论，1919年爱丁顿对日食的观察，其目的是为了检验广义相对论。主体形成的经验认识，从来就不是单独由客观对象烙在感官上的印象或印记决定的，而是融进了主体的自身的理解或解释。要选好题，必须具有有关学科的理论，接受理论的启示和指导，善于抓住问题的关键。正如法国微生物学家巴斯德说：“在观察的领域中，机遇只偏爱那种有准备的头脑。”（注：贝弗里奇《科学研究的艺术》，科学出版社1979年版，第35页。）海森堡曾说：“我们所观测的不是自然的本身，而是由我们用来探索问题的方法所揭示的自然。”（注：[西德]W·海森堡《物理学和哲学》，商务印书馆1981年版，第24页。）此话，在一定意义上是正确的，随着科学理论的不断发展，将为观察和实验开辟更加广阔的研究领域。
2.观察和实验的过程及其结论的处理与理论密不可分
观察和实验中的构思、设计，也必然离不开理论。从基本原理到观察、实验的操行，有一系列理论性质程度不同的中介，如“作业假说”就是一个重要环节，它是为了使理论假说从理论的层面向经验层面“下降”而具体操作化了的步骤。如何用已知的科学原理加以物化，设计出需要的工具、仪器？如何排除干扰，突出主要因素？如何提高测试精度，减少误差？这些问题的解决与研究者的理论素养密切相关。例如，胡克定律对弹簧秤的制造来说的确是不可少的；物理学家斐索就是在仪器设备非常简陋的情况下，依靠高超的理论思维设计出一个巧妙的实验，测试出非常精确的光速数据的；而查德威克则是在卢瑟福中子假说的启迪下发现中子的。思想实验或理想实验，不是具体的器物层次上的实验，而是理论对实验的积极诱导，其特质在于凭借理论思维的理想性、纯粹性和推导性，在思维中展开，是理论和实际的完美结合，具有极大的助发现功能。
必须根据相应的背景理论，对观察和实验中得出的大量第一手实验事实、经验数据进行分析和整理，写出观察和实验报告，在相关理论的指导下，找出隐藏在这些现象背后的规律，从而导致科学发现。如天文学家开普勒在第谷的长期的天文观测资料的基础上，发现了行星运动三定律，这得力于开普勒的慎密的理论分析和娴熟的数学运算。可以说，“任一具体实验问题的特定求解过程，总是在一个成熟的‘范式’理论的约束范围内进行的；因此，这一测量结果的有效性就具有着它相应的‘数据域’，即在可允许的错误限度内，它与理论符合或一致的程度。”（注：郭贵春《实验哲学的认识论意义》，《山西大学学报》（哲社版）1991年第2期。）
3.观察和实验的术语和陈述离不开理论系统
逻辑经验主义的基本观点是以观察和理论的严格区分为前提的。在他们看来，观察术语不同于理论术语，观察术语是对可以直接观察的物体或物质的性质的描述，如“红的”、“体积”、“铁”、“重量”等等，而理论术语所涉及到的实体是不可直接观察的，如“电场”、“电子”、“质量”、“温度”等等。然而这种区分是很难站住脚的，因为“观察”一词涉及到不少的理论。除了进行直接观察外，更多的却是通过中介的映象来观察，如通过仪器观察到电子、电场和温度等的存在，当观察报告说，“电子束被磁场吸引而偏斜”时，“电子束”、“磁场”、“吸引”等都是理论术语。观察和实验的结果必须用语言来表述，即形成观察陈述、实验结论，但任何观察和实验结论都不能孤立地作出，必须采用理论系统中的概念、术语，并在理论系统中得到界定和解释。而且同名观察术语在不同的理论系统中的涵义也是不同的，如“长度”、“时间”、“质量”等物理量，在牛顿力学系统中，与观察者的运动状态、引力场强弱、信号速度（光速）完全无关，然而在相对论中却是密切相关的。
超越逻辑经验主义“观察与理论的绝然区分”，汉森、波普尔、库恩等人一直认为，观察与实验根本离不开理论，它们实际上在相当程度上受已有理论的支配，观察和实验中渗透着理论。观察与实验术语的意义由它所处的理论系统来确定，不存在什么绝对客观中立的观察、实验名词。任何观察与实验语言总是同某种背景理论联系在一起的，而且其语义随着背景知识的变化而变化。
二
科学认识的一个重要目的在于探求真理，而真理必须与客观对象或客观实际相符合。科学真理的发展就是向客体的本来面目的日趋逼近。因而，在科学认识活动中，客观性原则成为其基本原则或本质特征之一。客观性是经验认识方法的基石，它指经验认识活动的过程和结果都是不以人的意志为转移的客观存在。这种客观性根源于人的感官——大脑结构与客体结构的适应性，正如福尔迈指出：“知觉、经验、推理和科学认识的结构，不能是完全任意的、偶然的或无保留的错误的，而必须在某种程度上同现实结构相适应。”（注：[德]福尔迈《进化认识论》，武汉大学出版社1994年版，第167页。）
人对客观世界的认识受到思维、观念、习俗等众多因素的影响。早在近代，培根就指出，人的理智就像一面不平的镜子，存在着四种根深蒂固的幻想和偏见——“假相”，它们扰乱人心，使人无法正确地反映自然的本来面目，这些假相是“种族假相”、“洞穴假相”、“市场假相”、“剧场假相”等。只有尽可能清除这些假相对人的认识的干扰，才能获得关于客观世界的更为客观的认识，这无疑是一个异常复杂的过程。鲍恩认为，即使是最简单的经验，也已经通过思想的分类活动包括着解释，它为我们每个人建构起一个世界（注：[美]托马斯·E ·希尔《现代知识论》，中国人民大学出版社1989年版，第39页。）。逻辑经验主义的中性观察语言遭到了汉森等人的反对，继而“观察渗透理论”的观点广为持整体论思想的科学哲学家所接受，逻辑经验主义的对纯粹的、绝对的客观性的寻求，受到了责难。格式塔心理学中“鸭兔图”的实验，说明了事先具有不同预想的观察者对同一个对象会得出不同的观察结论。汉森举例说，如果第谷和开普勒两人一同看日出，结果是，开普勒看到的是太阳不动，地球围绕太阳转动，而第谷看到的是地球固定不动，而太阳围绕着地球在转动。“因此，第谷和开普勒看见了不同的东西，然而也看见了相同的东西，这都依赖于他们的知识、经验和理论。” （注：N·R.汉森《发现的模式》，中国国际广播出版社1988年版， 第21页。）人们应如何看待这种现象呢？在观察和实验中， 又应如何去寻求客观性呢？笔者认为应着力从以下方面入手：
1.减免观察和实验中的主观性偏差
早在古希腊时期，智者派哲学家普罗塔哥拉就提出了著名命题——“人是万物的尺度”，表明了人对万物的感受是不同的、多元的、变化的。这就使人们的认识往往带有主观差异性，给客观性的认识的获得带来了困难。康德则试图从“主体间的一致性”的意义上赋予经验规律的必然性和客观性，却难免陷入先验主义。奎因则强调应从社会性角度来保证观察的主观际性。
观察和实验的事实所反映的不仅是客观的、不依赖于主体的实验结果（某种事件或现象），而且是主、客体的相互作用，以及观测客体的条件和手段。客观事实不会自动地、原封不变地直接反映在人们的面前。科学史上常有这样的情况，当实验还无法弄清理论的真伪时，科学家们就已经根据自己的理解接受某些重要的理论，这样认识上就难免具有主观性偏差。如伽利略出于对完美的圆形运动的执迷而拒绝承认开普勒的行星椭圆形运动规律的正确发现；又如普里斯特列由于坚持他所信奉的科学“模式”至死也不接受拉瓦锡的氧化论。在观察和实验的过程中要不断地清除主体的私人偏差，把握好严格性、可重复性与精确性，达致科学共同体间的一致性，使其结果在相当大的程度上得到科学界的公认，经受住检验。人类感官上的阈限则可通过更为精致的理论和仪器来逐步克服与超越。观察与实验仪器一方面能克服人们感官的主观性、模糊性、片面性和浅表性；另一方面，由于它们是由人在一定的科学理论指导下制造出来的，若所依据的理论尚不可靠，甚至理论本身还是有待证明的假设，那么观察与实验的可靠性就值得怀疑了，而错误的理论则导致观察实验结果的无效，也会出现对客观性的偏离的情况。
2.克服多元理论共生中的不确定性， 选择经受住检验的更合理、更正确、更进步的理论
根据“观察渗透理论”，持不同理论观点的人甚至持同一理论观点的人对同一经验事实的说明和解释，会得出不同的结果，而相互竞争的理论、范式之间更存在着不可通约性。因而，要充分地比较、对照各种理论学说，看哪种更合理、更具优势，尽可能用更为合理、正确、经受住严谨的足够多的检验的理论观点去阐释客观现象与观察结论。
对理论进行检验，在各种理论间进行比较、选择，是一个复杂的过程，有时非常困难。检验越严格，要求的理论越多；知识越广泛，越难达到绝对的确定无疑。许多假说、理论各有优劣、利弊，必须公允对待。只有这样，才能既选取到合适的理论，确切、合理地说明现象，又有利于假说理论林立共生的良好的多元理论的生态局面。为了更好地选择科学理论，一般可遵循以下一些标准：（1）逻辑上的无矛盾性、 自治性。（2）能经受住严格的、充分的经验检验。（3）有较强的解释与预见功能。
在波普尔看来，作为科学追求的两种目标或理想的深刻性与确定性是相互矛盾的，随着科学的日益发展，科学理论日趋深刻，更加呈现多元性，其不确定性也与日俱增，给理论的检验、选择和应用造成困难。因此，克服理论丛中的不确定性，是寻求与保证经验认识中的客观性的重要工作。
三
科学史表明，科学发展的历程，也就是对客观性不断追求的过程。随着牛顿经典力学的建立，在长达200多年的时间里， 经典物理学统治了整个自然科学，因而，科学认识中的客观性就在经典物理学的框架内获得经典意义。人们企图在经验认识里寻找绝对的客观性，而且这种努力被推广至整个自然科学。
然而，当相对论和量子力学产生后，不仅概括了高速、微观领域的运动规律，而且还揭示了认识活动的一系列新的特点，如主、客体的划分方式和界限的非唯一性，主体和测量仪器对客体的干扰，以及认识方式与手段对结果的影响等。其核心问题是主体因素已成为科学认识中不可排除的部分，从而揭示了经典物理学的完全的、绝对的客观性在这里只有相对的意义了。对此玻尔说：“任何实验结果都不能被理解为提供了和客体的独立性质有关的知识。”（注：玻尔《原子物理学和人类知识》，商务印书馆1964年版，第29页。）
从此，人们不但面临着一个感觉器官可以直接感知的宏观世界，而且还面临着感觉器官不能直接感知的微观世界或宇观世界。对于微观世界或宇观世界，如果不借助现代科学的仪器，是不可能作出深入而细致的观测的。微观粒子具有不同于低速、宏观物体的运动特性和规律，对它，需要使用不同于经典测量的测量手段、测量方式和测量项目。观察和实验本质上都必须用经典物理学的概念来描述，而来自日常经验的经典物理学的概念和语言，不能完备地描述远离人们日常生活的高速、微观领域，而只有引入日常生活中没有的新的抽象的、深刻的语汇，才能弥补经典物理学语言的不足，避免歧义性、含糊性，使观测及其表述更为准确和严格，否则难以适应科学发展的需要。德国物理学家普朗克经过观察、实验，最先提出了量子的假说，但由于他深受牛顿经典力学理论的影响，对自己的量子学说将信将疑，故错失了发现量子力学的良机。量子力学和相对论等一系列新的科学理论的建立，使得在加速器和对撞机上对粒子进行实验观测研究成为可能，人们能更深刻地揭示高速、微观领域的规律了。
对经验认识中的客观性的追求是一个漫长而艰巨的永无止境的过程。贝塔朗菲曾说：“人们不能期望经验范畴完全符合现实世界，更不能期望它们完善地描绘它……它们毋需反映现实事件的这种联系，而只需同这种联系——以某种宽容——局部同型。”（注：[德]福尔迈《进化认识论》，武汉大学出版社1994年版，第167页。） 正如福尔迈指出：“认识的进步，不仅存在于这个角度的转变——人随着它而离开了中心位置——当中，而且存在于一种艰难而连续的客观化过程中。”（注：[德]福尔迈《进化认识论》，武汉大学出版社1994年版，第239页。）
正是理论使得经验认识方法更完备、更规范、更具理性，同时也正是理论使得经验认识方法中的客观性问题更为复杂与突出。这就要求观察者和实验者具备良好的理论结构，尤其是不囿于传统的观念，要善于改变固定的理论框架、范式和习惯形成的“思维定式”，把精湛的观察、实验技能与富有想象力、创造性的理论思维结合起来，既大胆猜想，又小心求证。
然而，无论科学怎么发展，科学的客观性准则仍不失为其根本原则。在科学发展的不同的时期、阶段和理论背景上，对客观性的理解与把握必然有差异。一方面，应反对“纯粹客观性”的奢望；另一方面，也要反对对客观性的放弃。既给科学理论的发展提供更加宽广的思维空间，又坚决反对打着科学旗号的形形色色的伪科学、假科学。观察和实验中的客观性问题，是不可能仅仅在逻辑的、理论的范围内解决的，随着科学的发展，对客观性的探索的方式也必然会发生变化。理论上的探求应与科学认识实践紧密结合，而科学将在对客观性的寻求中不断前进。
收稿日期：1998—02—28