论科学发展的内在确定性动力，本文主要内容关键词为：确定性论文,动力论文,科学论文，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。
内容提要 本文从当代科学的内涵结构特征和自组织动力学理论出发，阐述了以往关于科学发展内在动力理论的缺陷与不足，探讨了科学认识系统、科学社会系统和科学知识系统的内在确定性动力及其相互间的关系结构。
关键词 内在动力 非线性相互作用 竞争与协同
科学发展的动力系统是由外在动力、内在动力和科学家动力等三个方面综合作用而成的。长期以来，对于科学发展的内在动力，科学哲学和自然辩证法把它作为研究探讨的主题，对其认识似乎已趋成熟，理论已达完善。然而，随着当代科学技术的发展，科学的内涵和结构发生了显著的变化；随着系统科学特别是自组织理论的发展，对事物自组织演化的动力学认识也日益深化。于是，以往的科学发展内在动力理论也逐渐暴露出了自身的局限性。正是基于此，本文试从当代科学的内涵结构特征和自组织动力学理论出发，探讨科学发展的内在确定性动力问题。
一 以往科学发展内在动力理论之局限
以往有关科学发展内在动力理论的局限主要表现在如下三个方面的缺陷与不足。
首先是知识论的片面。把科学发展的内在动力系统的要素归结为“实验（实为事实）、理论和学科”三个方面，即科学只是知识系统。然而，“随着现代科学的进一步发展，科学是知识体系的静态描述，不足以反映科学的本质特征。”[1]科学是认识和知识的复合体， 是科学认识系统、科学社会系统和科学知识系统的有机统一体。[2] 其内在动力当然不能片面地归结为科学知识系统的内在动力。
其次是矛盾论的不足。“矛盾是事物发展的动力”，矛盾的表现形式是对立（斗争）和统一（同一）。现代系统科学特别是自组织理论则揭示出事物演化的动力是“非线性相互作用”或“相互作用”（因为现实中的相互作用必然表现为非线性现象）。[3] 它的表现形式是“竞争与协同”。虽然矛盾与相互作用有其共通之处，但也存在不容忽视的差别。一是矛盾以“对立”为前提，只有对立斗争的要素才能构成矛盾；而相互作用则以“差异”为前提，只要是不同的要素或同一要素在时间上的不同形态，只要有协同关系，便能构成“相互作用”，形成系统。相比之下，矛盾的要素有限，范围狭窄，只是相互作用的一种特殊表现。二是矛盾以斗争为核心，而相互作用则强调竞争与协同的同等地位，并着意突出协同。矛盾由斗争而形成，通过斗争并辅之以同一而得到发展，并达到新的斗争（矛盾）。而相互作用则由竞争或协同都可形成，并通过“竞争导致协同，协同产生了一种‘无形的手’，又反过来操纵成千上万的子系统共同协调地运动，即支配系统的运动与行为”。[4] 系统的“整体大于部分之和”的效应就在于“协同作用”。三是矛盾仅用量的变化，即对立双方竞长争高，此消彼长，通过斗争，一方战胜另一方，一方支配另一方，使矛盾得到解决而产生质变。并未解决量的变化为什么会引起质变的问题。而相互作用则以“系统结构的变化”来解释量变引起质变的原因，即相互差异的要素协同作用的结果，通过协同使整体结构突现并优化，从而实现“质变和飞跃”，这是矛盾动力论所无法解决的。
第三是决定论的缺陷。当前已有的科学发展动力理论只是以矛盾论的观念，回答了科学必然发展的原因，而把科学发展的偶然性即随机性动力问题拒之门外，是一种决定论的观点。然而正如普里高津所指出的“动力学方程的决定论特点和随机性涨落难解难分地连接在一起，这个必然性和偶然性的混合组成了该系统的历史。”[5] 科学发展的内在动力是必然性（确定性）和偶然性（随机性）的统一。“相互作用”或“非线性相互作用”是其“内在确定性动力”，“意外事实的发现和直觉灵感的触发等”是其“内在随机性动力”。（当然还有介于两者之间的“内在目的性动力”，这里不作讨论）对于后者笔者已有专文探讨。对于前者，如以科学三系统为前提，以“相互作用”和“竞争与协同”为动力学理论基础，那么科学发展的内在确定性动力就是科学认识系统内、科学社会系统内和科学知识系统内诸要素间的竞争与协同的相互作用。
二 科学认识系统的内在确定性动力
科学认识系统是科学生产活动的生产力系统，是由主体和客体、经验和理性所构成的。它的内在确定性动力即为它的非线性相互作用。一方面表现为科学主体和客体的相互作用，表现为主体的不断客体化和客体的不断主体化，也就是主体与客体的规定性和客体与主体的需要性相适应的过程；另一方面又表现为经验与理性、观察实验与理论思维的相互作用。由于前者必须以后者为前提和实现途径，因此，理论思维与观察实验的相互作用是科学认识系统进化的内在确定性动力之本质。
科学理论思维与观察实验的非线性相互作用表现为两者之间的竞争与协同。协同体现为理论思维与观察实验的相互促进和共同发展；竞争体现为理论思维与观察实验的相互排斥和相互赶超。
（一）理论思维与观察实验的相互促进和共同发展。它包括观察实验对理论思维的提示作用和检验作用、理论思维对观察实验的指导作用和设计作用。
1.观察实验对于理论思维的提示作用和检验作用。这种提示作用是指观察实验为科学理论的创立和发展提供线索与经验材料基础。任何科学理论都是直接或间接地以观察实验为前提和基础的。它们有的是在观察实验所提供的充分的经验材料基础上概括归纳而成的；有的是在个别极不充分的观察实验所提供的研究线索前提下通过科学假说先行而获得的；有的虽是受某个或某几个理论的启发而提出的，是直观上的“理论产生理论”，但观察实验是通过对前提理论的直接作用而对结论理论起间接作用的。观察实验对于科学理论的检验作用是无可非议的，因为任何科学理论的最初形态都是科学假说，它必须在接受观察实验的检验后才能被逐渐地纳入科学定律和理论的范畴。正如瑞士学者阿伽西所言“理论的目的是提供‘概念空间’（一种合理性框架）……但仍要与指称相联系”，而实验的任务正是“为一个理论的句子所表达的意义提供指称”。不过“实验对指称的证实或否证只涉及理论的一个有限部分”。[6]
2.理论思维对观察实验的指导作用和设计作用。对于科学观察，这种作用可以从科学哲学中的“观察渗透理论”中得到说明。“科学的观察不是单纯的感性活动，而是由科学理论知识与科学思维方法所武装起来的认识活动，理论渗透于观察过程的始终，指导着观察活动。”[7] 因为一方面由于人们背景知识不同，组织经验的方式不同，对于同一种客体，结果所看到的东西是有差异的；另一方面，理解观察结果，又必须具备相应的理论知识。理论思维对观察实验的作用是理性向感性的渗入过程。
对于科学实验，理论思维的指导作用和设计作用表现为如下几个方面。其一，实验的目的方向必须通过理论思维来设定；其二，实验设计必须依靠理论思维对于实验对象的深入分析；其三，实验目的的具体可操作性必须依靠理论思维精心构思出的实验原理；其四，实验观测方案必须依靠理论思维的构思设计；其五，实验结果必须依靠理论知识和辩证思维方法作出理论解释。[8]
（二）理论思维与观察实验间的相互排斥和相互赶超。理论思维指导观察实验，但观察实验又不完全依从于理论，观察实验有它自己的实践框架和活动内容，因而观察实验的结果常会超出或超前于理论思维，即所谓的意外事实的发现。对于这种原有理论未曾涉及或难以解释的意外事实发现，可能只需调整或修正已有的理论便可达到适应；如果观察实验发现的新现象和新事实不断积累，或是有了特别重大的新发现产生，就可能要否定旧的理论思维框架和核心观念，导致科学革命。对于理论思维来说，观察实验是理论思维的基础，但由于理论思维有其自身的逻辑构架和思维内容，因而科学理论也常会超出或超前于观察实验，比如19世纪以来科学研究中“科学假说先行”和“理论产生理论”的状况就是典型表现。当先行的科学假说和由理论推导启发而成的理论建立后，往往需要重新审查已有的观察实验或进行新的观察实验，而且有时当理论预见同实测结果不一致时，并非是理论不够完备，而是理论正确，实测却有误——实测结果不准确，或实测条件受到局限。[9]
上述观察实验与理论思想的非线性相互作用，使得观察实验与理论思维互为对方的催化剂，既加速了理论的形成，又保证了观察实验的顺利进行。它们的耦合，使其各自得到对方的催化支持，从而又在更高的层次上加速对方的演化，使科学以指数型加速发展。
三 科学社会系统的内在确定性动力
科学认识活动作为科学知识的生产过程，是生产力系统和生产关系系统的统一，必然包括科学家在科研中形成的社会关系。从近代以来，科学家的科研活动早已不是单枪匹马了，而是愈来愈离不开科学家间的交流、竞争与合作形成的科学社会关系。这种社会关系及其相应的社会建制便构成了科学社会系统。在当代，科学社会系统作为科学系统的神经中枢地位已不可替代。正是科学社会系统中科学家之间的竞争与协同的相互作用，才使科学认识活动持续不断地有效进行，才使科学知识呈现出非线性的指数增长。科学家间的竞争与协同是科学社会系统发展的内在确定性动力。
（一）科学家之间的竞争。科学上的竞争是指“从事科学研究的，有着社会互动作用的各方为了科学研究的首创发现而相互争夺资源的过程，争夺的结果表现为首创发现的归属上的社会承认。”[10]科学家之间的竞争主要有两大类，一是对同一科学成果的首创权之争，二是科学上不同观点之间的学术争论。
1.首创权之争。科学家之间的首创权之争并不是科学家们好于争名夺利的自我中心表现，而是由科学自身的内在规定性决定的。因为科学的目标是增加知识，科学研究的社会规范把独创性定为最高的价值。因此，首创权之争实际上是反映了尊重科学发现的独创性规范，把科学知识增长的贡献放在首位的特征。科学家之间的首创权之争大体可分为两个方面。一方面表现为作出科学发现前的各方竞赛与奋斗。如DNA 结构发现中沃森、克里克与威尔金斯小组之间的竞争。另一方面是对成功后谁是首先发现者的争论，即科学史上众多的优先权之争。
2.学术争论。这是不同科学家因关于同一问题的学术观点不同而产生的争论，它是科学知识系统中学科内部旧理论与新理论及新理论之间的相互作用的表现，它既包括科学家个人之间的争论，也包括学派间或个人与学派间的争论。科学上的学术争论，既是对科学研究对象内在矛盾本性的反映，也是对科学活动创造性和探索性本质、以及科学自身的有条理怀疑主义规范的反映。科学史上有大量学术观点的争论案例。近代最著名的有关光的本性的“波粒之争”持续了长达两个多世纪。本世纪20年代起，爱因斯坦同以玻尔为代表的哥本哈根学派间长达30年之久的争论，是现代科学前沿领域各种学派、学说间的争论更趋激烈的反映。纵观科学史，一个新生的科学观点、思想与理论，很少有不经过科学家之间的激烈争论就被接受的。
（二）科学家之间的协同。科学社会系统的协同即指科学家之间的联接、合作、协调与同步行为和机制。基本方式是科学家之间的学术交流与合作研究。
1.科学交流。按照美国社会学家门泽尔的说法，就是影响科学家直接或间接传递科学情报的出版、机构、机遇、学会活动和传递的总和。它包括正式和非正式两种地位。正式交流的特点是付诸印刷，也就是把科学思想、信息和理论以书面的形式（书籍、期刊杂志和预印本等）呈现给读者，以便传播知识和评价知识。非正式交流的特点是“交谈”，或者是面对面的直接接触和通信形式，或者是专业学术团体活动特别是学术会议形式。
早期的科学交流主要采取面对面的直接接触和通信形式。但是科学期刊出现后，通过科学文献的引证而建立起来的科学家之间的联系与互动，使正式交流愈来愈在科学社会系统的互动过程中居于支配地位。但是，不能因此而忽视科学交流的非正式过程的作用，它是科学家追踪科学最前沿的根本手段。如科学社会学家克兰所指的“无形学院”，之所以能追踪急速变化的科学前沿，并且在快速发展时期能够跟上新的发现，关键就在于其领袖人物的非正式交流，而稳定的正式交流是无法胜任的。[11]
科学交流是由科学发现的公有性规范所决定的，由科学家追求的社会承认目标及科学奖励系统所推动的。“科学交流不过是非线性关系在社会系统中的一种具体表达”，[12]是科学知识呈指数增长的一大根源所在。
2.科学合作。从广义上说，科学合作是科学研究部门、情报部门、组织部门内部及相互之间的协作。从狭义上看，是科学家之间为了获得同一项社会承认而进行的协作研究，它通常意味着联合署名、共同发现并分享所有奖励。
科学合作也源于科学自身。它是科学作为一般劳动的协作性和自身特有的继承性的反映，也是由于仪器问题、经费问题、跨学科问题等所促成的大科学时代特性的反映。合作研究的根本优点就在于“形成了智力上的互补，而产生了系统要素的协同效应，从而发挥了集体的智慧的效能，极大地促进了研究的深入”。[13]科学发展到当代，并且随着科学的体制化，合作研究已愈来愈成为现代科学研究的最有效形式。默顿曾对各种期刊做过一次调查，1960年，合作署名的论文占到74%；著名科学社会学家朱克曼对1901—1972年间的286 位诺贝尔奖获得者调查发现，有三分之二的人（185人），是同别人合作进行研究而获奖的， 并且随着时间的推移，并且在呈上升之势。[14]
四 科学知识系统的内在确定性动力
科学知识系统作为科学生产的产品、人类认识的成果，它的内在确定性动力即指其内在的非线性相互作用，主要包括学科内部诸要素及学科之间的相互作用。
（一）学科内部的相互作用。一门学科内部一般包括科学事实、科学概念、科学原理、科学定律和科学理论等五大要素。“这些要素间无疑存在着非线性相互作用。这些相互作用可以形式地表示为一个科学演化的内部作用矩阵。”[15]科学理论内部的逻辑矛盾即悖论就是这些要素竞争性相互作用的表现。不过，这种学科内部的非线性相互作用只是对学科的一种静态分析，而一门学科的运动，其根源应在于科学社会系统不断输入的新的科学理论和科学事实所造成的学科旧理论与新事实、旧理论与新理论、新理论之间及其与新事实的非线性相互作用。它们具体表现为如下几个方面。
1.学科旧理论与新事实间的相互作用。这种相互作用也表现为竞争与协同两个方面。竞争是指新事实与旧理论之间的冲突，包括新事实对旧理论的反对和解构重组、旧理论对新事实的怀疑和延缓阻碍。协同是指旧理论与新事实间的和谐，包括旧理论对新事实的说明和吸纳、新事实对旧理论的支持和巩固。旧理论对新事实的说明和吸纳是指，旧理论能直接或间接地（旧理论通过自身调整）对新事实进行解释说明，从而把新事实纳入理论体系；新事实对旧理论的支持和巩固是指，新事实被旧理论直接或间接地得到解释说明，扩大了旧理论的适用范围，从而巩固了旧理论在人们心目中的地位。当新事实与旧理论发生冲突时，旧理论由于内在的自稳定作用，会对新事实构成怀疑，并阻碍和延缓新事实被承认和接受；而当新事实无法被旧理论通过直接或间接地解释说明时，新事实就会对旧理论构成反对，甚至引起旧理论的崩溃并重组出新理论。旧理论与新事实的相互作用是科学进化和科学革命的根源。
2.学科旧理论与新理论的相互作用。一方面表现为协同即学科旧理论与新理论和谐相处，旧理论是新理论的基础，新理论是对旧理论的继承和发展。另一方面表现为竞争即学科旧理论与新理论相互冲突，因为新理论是为了解决旧理论与新事实间的矛盾而提出的，是对旧理论的突破与创新。这时旧理论会阻碍和延迟新理论的发展和被承认，新理论又反过来会导致旧理论逐渐自我调整发展或被抛弃。
3.新理论之间及其与新事实之间的非线性相互作用。两种非线性相互作用是紧密联系在一起的，新理论之间的相互作用集中表现为两种或多种理论假说之间的竞争与协同。理论之间的竞争是以新事实与新理论的相互作用作为手段和动力的。一般来说，新事实对新理论的支持与否以及支持的数量如何，或是新理论对新事实能否解释说明以及解释说明的程度如何，与新理论的竞争力是成正向关系的，从而也决定了不同的新理论在竞争中的命运。不是一个新理论战胜另一个新理论，就是两个新理论长期共存，或者是两个新理论归并成一个综合性理论。归并通常是两种片面性理论或虚拟冲突理论竞争的结局。新理论之间的竞争同时又伴随着理论之间的协同，即新理论之间相互吸收有利于自身的内容，并逐渐修正、改进和补充竞争中显露出来的缺陷与不足，从而达到相互促进、相互渗透、共同发展。
（二）学科之间的相互作用。所谓学科就是以特定的物质层次和运动形式作为研究对象，以特定的科学概念为核心，并辅之以相应的科学方法的系统化的知识理论体系。学科间的竞争与协同的相互作用，表现为学科的分化与综合，产生出种类繁多的新理论、新学科，成为科学知识系统发展的又一强大动力。
科学的分化，即学科的专门化，是指从原有的学科中逐步分离出分支学科和相关学科。这些分离出来的新学科，与原有学科相比，研究对象范围缩小，认识的层次更加深入。它是学科间相互分离、相互独立和相互排斥的表现。科学的分化可以采取纵向分化、横向分化和纵横交叉分化等三种形式。
科学的综合，即科学的整体化，是指在科学分化的基础上，由于认识到各种研究对象和研究领域之间的相互联系及其共同的某些特征，而又形成了一些具有新的性质和内涵更丰富的学科。它是学科之间的相关发展即协同作用的结果，既表现为某一门学科内部各个分支之间的相关协同，又表现为不同门类学科之间的相关协调，乃至自然科学、技术科学、社会科学和人文科学之间的相关协同。科学的综合也有不同的形式，一是将一门学科的某些理论、方法或手段移植于另一门学科之中而产生新学科的综合；二是将两门或两门以上的学科相互渗透、相互融合而建立一门新学科的综合；三是将诸多学科的知识运用于某个复杂对象的研究而建立的新学科，如海洋科学；四是将某些学科中具有的共同性、整体性知识加以概括而建立的新学科，即横断科学。[16]
科学的发展是一个学科间不断分化和综合的过程，它们相互对立、相互结合又相互转化。分化以综合为基础，综合又以分化为前提，学科的综合又构成新的学科分化，新的学科分化又形成学科间新的综合。学科间的这种分化与综合的相互作用，不断循环，从而形成科学发展的又一强大内在确定性动力。
五 科学发展内在确定性动力之结构
科学是科学认识系统、科学社会系统和科学知识系统的有机统一体，是科学生产活动的生产力、生产关系和生产产品的统一。科学认识系统、科学社会系统和科学知识系统之间的相互结合、相互作用决定了科学发展内在确定性动力的特定结构，即理论思维与观察实验间的相互作用、科学家间的竞争与协同、学科内部和学科之间的相互作用及三个方面的相互协同作用关系（如下图）。
（一）科学认识系统与科学社会系统间的相互作用关系决定了“理论思维与观察实验间的相互作用”同“科学家间的竞争与协同”的关系结构。科学认识系统对社会系统的作用主要表现在：它把科学假说和实验事实作为系统“理论思维与观察实验相互作用”导致的运行产物以专著或期刊论文等形式，输入到科学社会系统。这是由科学的公有性规范所决定的。科学家个人的思想与研究成果在进入科学社会系统前只能是科学假说和实验事实，只有进入到社会系统，经受科学家之间的批评、修正、澄清和检验，才能被确认为科学理论和科学事实，从而获得首创权和社会承认。
科学社会系统也以“科学家间的竞争与协同”作用于科学认识系统。其一，是通过首创权之争以“激励”形式作用于科学认识系统，为科学家提供精神情感动力。其二是通过科学家之间的学术争论以“产生问题”的形式作用于科学认识系统，为科学家提供研究课题。其三是合作研究以“智力互补”的形式作用于科学认识系统，缩短科学发现的智力思考时间。其四是科学交流以“提供信息”的形式作用于科学认识系统，加速问题的解决。信息包括研究状况、科学问题、思想观点、实验事实、方法手段等。当代若离开科学交流系统而独立地作出科学发现几乎是不可能的，科技文献之间的引证就是证明。
科学的发展必须依赖于科学认识系统与社会系统的相互作用，既表现为认识过程，又表现为社会过程。从而构成“理论思维与观察实验间的相互作用”同“科学家间的竞争与协同”的紧密关系，促成了科学发展内在确定性动力结构的一方面内容。
（二）科学知识系统也并不是独立存在的，而是与科学认识系统和社会系统紧密结合的。无论是科学理论的产生和发展，还是学科的分化与综合，都是通过科学认识——社会系统运行来实现的。当然它反过来又以背景知识、潜在问题和信息来源作用于科学认识——社会系统。从而决定了“学科内部及学科之间的相互作用”与其他两系统的内在确定性动力之间的关系结构。
科学认识系统向社会系统输出的科学假说和实验事实经过科学家之间的竞争与协同机制得到修正、发展、评价和检验后，象沙中的金子以科学理论和科学事实沉淀到科学知识系统中。它们有的促进了已有学科知识体系的发展，有的开辟了新的学科领域，促进了学科的分化综合。而科学知识系统接受到科学理论和科学事实后，一方面经过学科内部的相互作用，产生出学科旧理论与新理论、新事实之间的不和谐，从而产生出“潜在问题”，这些问题被输入到科学社会系统，经过科学家之间的竞争，特别是学术争论，转化为科学界的现实问题，从而成为一些科学家认识活动的对象，重新汇入到整个科学系统的循环发展中去。另一方面通过学科之间的分化与综合，为各学科问题的研究提供了大量的“信息来源”，这些信息来源经过科学社会系统科学家间的协同，成为现实的可用信息。通过不同学科专业科学家间跨学科的合作研究，直接实现信息的转移渗透；又通过科学交流，科学家以移植法实现其他学科的理论、概念、方法和手段向本专业的转移。通过这直接和间接途径提供的信息无疑会加速科学认识系统中理论思维与观察实验间的相互作用，促成科学家对问题的解决，从而也重新汇入到整个科学系统的循环发展中去。科学发展的内在确定性动力结构的又一方面内容便由此形成。
综上所述，理论思维与观察实验间的相互作用、科学家间的竞争与协同、学科内部诸要素间和学科间的相互作用以及三个方面之间的相互联系、相互结合，构成了整个科学发展的内在确定性动力的结构网络。它通过与内在随机性涨落动力和内在目的性动力的耦合共同推动着科学系统的演化发展。