关于科学发现逻辑的历史争论及其解决路径，本文主要内容关键词为：路径论文,逻辑论文,发现论文,科学论文,历史论文，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：C03 文献标识码：A 文章编号：1006-723X(2004)12-0001-04
自从近代科学产生以来，科学、技术均以神奇的的速度向前发展，并对客观世界的改造产生愈来愈巨大的威力。人们崇尚科学技术，把知识视为力量，同时对那些在科学技术上作出巨大贡献的科学家、技术家肃然起敬。伴随着人类对科学技术理解程序的不断深化，哲学家也在反思：那一个个伟大的发现、发明是怎样问世的？科学发现有无规律可循？
一、围绕科学发现逻辑的历史争论
围绕科学发现的逻辑这场大争论在近代科学产生以来开始激烈起来，并分成了不同派系。这场争论大致分为两个时期，即：1、19世纪中叶以前的时期；2、19世纪中叶以后的时期。第一个时期的特征是科学家、哲学家普遍对科学发现抱乐观态度，确信科学发现有逻辑；第二个时期的特征则是对科学发现的悲观态度一度占了上风，否认科学发现有逻辑。
1.科学发现有逻辑
十九世纪中叶以前的时期争论的焦点是，科学发现究竟是归纳主义的还是演绎主义的？不管是主张归纳主义的还是主张演绎主义的都坚信科学是理性的事业，把科学发现看作是一个逻辑的过程，认为逻辑就是理性。差别只在于，归纳主义认为这个过程是归纳逻辑过程，演绎主义认为这个过程是演绎逻辑过程。
追根求源，最早研究这一问题的可说是亚里士多德。亚里士多德将归纳与演绎相结合，明确提出了历史上第一个科学发现的逻辑模式。他认为通过直觉对感觉、经验、记忆进行归纳，提升出原始的直接前提，然后通过演绎对其溯因，从而得出解释性结论。他认为一系列演绎证明而构成的命题系统就是科学，但他也不忽视归纳，认为科学知识总要以普遍的、一般的形式出现，作为直接前提的科学知识要靠由特殊到普遍的直觉归纳。显然，亚里士多德科学发现的逻辑模式是包含归纳和演绎在内的综合模式，可称为归纳－演绎模式。
近代科学产生以后，尤其是17、18世纪，对科学发现的研究达到了全盛时期。F·培根和笛卡尔各抓住亚里士多德科学发现逻辑的一个方面并把它推向极端，从而将亚里士多德科学发现的逻辑分成了两个相互对立的观点。F·培根作为归纳主义科学发现逻辑的系统表述者，认为科学发现的逻辑是归纳而不是演绎，但与亚里士多德不同，F·培根强调归纳的目的在于探索事物的规律而不是简单地概括事实，F·培根的归纳程序是通过中间公理而逐级上升的程序，即开始在某些特定领域起作用的原因，后来又发现更基本的原因，用它们解释这些特定领域时会得到更普遍的解释，这样逐步深入，得到的定律的确定性就会越来越高。
科学发现是知识增长的过程，演绎逻辑是论证知识的过程，归纳逻辑是扩展知识的过程。就这一点而言，归纳优于演绎。然而另一方面，演绎能保证把前提中的真值传到结论上，但归纳则不能。在这一点上，演绎又优于归纳。法国的笛卡尔则从另一个极端推进了科学发现的研究。由于笛卡尔精通自然科学的许多方面，他深知数学的重要性，尤其是几何的演绎证明方法给他深刻的印象，使他看到了理智的直观能力和演绎法在科学发现中的作用。笛卡尔的演绎主义发现模式存在的困难是，它无法回答人们是怎样认识到那些不证自明的公理；无法回答演绎推导出来的结论为什么有时与经验事实完全吻合，有时又不一致；也无法回答为什么演绎法是科学发现的不可缺少的逻辑工具。演绎逻辑和归纳逻辑都各有自己的优势和难点，科学发现的逻辑的研究必须另辟蹊径。
2.科学发现无逻辑
19世纪中叶以后，自然科学的发展具有新的特点，这主要表现在：科学研究的方式已从以搜集材料为主转变为以理论概括为主，科学研究的领域已从宏观进入微观。微观客体的结构和变化规律既不可能从公理通过演绎得出也不可能从经验材料通过归纳得到，只能是假设的方法。假设的方法是一种大胆的猜测，先根据有限的事实提出某种理论假说，然后通过实验观察加以检验与证明，一个理论能否提出，全靠科学家自身的直觉、灵感、精测、想象力和创造力等，并无严格的逻辑过程。这就造成了归纳主义和演绎主义的相对衰落，假设主义的相继兴起，并由此拉开了否认科学发现逻辑的序幕，赫舍尔、惠威尔、皮尔士、赖欣巴赫、波普、卡尔纳普、库恩、费耶阿本德、夏佩尔等人都加入了这一大合唱，科学家、哲学家在科学发现问题上的乐观态度终于由悲观态度所取代。
赫舍尔、惠威尔、皮尔士等切断了发现和证明之间的联系，从发现和证明的区分上否认存在科学发现的逻辑。他们把科学证明看作是理性的、逻辑的，认为科学家依靠丰富的想象力，大胆提出猜测性假设而非按照某种逻辑规则，是能否作出科学发现的关键。正是由于科学家们预先设想了一些其真实性尚待证明的理论，才去进行新的实验和观测，导致新的科学发现。赖欣巴赫、卡尔纳普、波普将科学发现置于心理学和社会学的研究范围内而回避科学发现的逻辑存在。赖欣巴赫把科学的发现看作是“思维的心理操作”，是“相当含混而又捉摸不定的过程”[1](P5)，“对于发现的行为是无法进行逻辑分析的”[2](P178)。卡尔纳普也认为在发现理论时，直觉或天才的灵感这类缺乏理性的因素起决定性的作用。波普认为科学发现仅仅是大胆的猜想，是来源于兴趣、直觉、灵感和顿悟等非理性因素，而不是基于逻辑推理，既无归纳逻辑也无演绎逻辑，他强调科学发现过程中的灵感、直觉，把猜测和反驳看作科学的本质，把证伪看作是科学发展的主要手段，科学只能在对假设的不断反驳和证伪中来实现。但波普把假设最初的产生看作是非理性因素或创造性的直觉、灵感和走运的猜测。继波普之后，库恩发展了这一思想，依据科学史案例把科学发现看作瞬间的心理体验而否定存在科学发现的逻辑。他认为不仅科学发现是非理性的，而且科学理论的检验和竞争也有非理性的因素，范式并无任何理性标准可言，它是科学共同体的信念，科学共同体的信念在科学革命中有决定性作用。费耶阿本德更进一步，他通过对一些科学史案例的分析，表明科学需要非理性因素来促进，他宣称：“如果有科学，理性不能够是普遍的，非理性不能够被排除”[3](P180)费耶阿本德把直觉、灵感、顿悟、猜想、兴趣和潜意识等非理性的方法广泛地应用于科学研究领域，他断言，科学概念、范式的前提性条件中总是存在着非理性的文化背景。夏佩尔等从科学发现的过程分析说明中否认存在科学发现的逻辑。他认为科学发现并无规则的程序或算法，科学发现有个信息域，它是既有非理性的直觉猜测又有推理模式的复杂的创造性思维过程，如果存在科学发现的逻辑，那么科学发现就未免显得过于简单了，大多数人都能作出科学发现，科学发现就不会是异常艰辛的创造性活动了。
以上关于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，科学发现的逻辑的研究必须走辩证综合的道路。
二、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、千篇一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。
三、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。
1.为科学工作者进行科学探索提供方法论
科学工作者的使命就是要不断发现新现象，创建新理论，更好地为实践服务，因而对科学发现过程及其规律的研究将有助于科学工作者了解以往科学家在什么问题上、何种背景下、哪些环节上采用哪些方法做出了科学发现，或者某些科学家由于什么原因而错过了发现的机会，从而为自己的科学实践提供借鉴。
2.有助于认识论和科学史研究的深化
研究科学发现的逻辑势必涉及科学史上的一些发现案例，弄清科学工作者作出某项发现时是怎么想的，思维程序是什么，背景知识如何，发现后又是怎样一步步经受证明考验并最终被接受的，这些都是科学史要回答的问题，而且是科学史非常关键的部分。拉卡托斯指出：“没有科学史的科学哲学是空洞的；没有科学哲学的科学史是盲目的。”[4](P141)库恩称这两者的关系为“跛子和瞎子”的互动。的确，科学史是科学哲学的经验素材，科学哲学要依据具体的科学发现案例，从科学家的成败得失中认识科学发现的内外环境、具体过程和方法论特色，才能真正发挥对具体科学的方法论作用。
3.为年轻科学工作者培养创新能力
科学发现的逻辑表明，科学主体背景知识量的多少与质的高低，特别是洞察力、判断能力的大小对取得科学发现具有重大影响。因此通过科学发现的逻辑的研究，对于初涉科学园地的年轻学者创造性思维能力的培养，无疑提供了最生动也最有启发意义的教科书。
4.有助于全社会营造尊重知识、尊重人才的良好氛围
社会的发展归根到底在于生产力的发展，科学技术是第一生产力，而科学技术前进的阶梯正是一桩桩科学发现垒成的，科学劳动是人类所有劳动中最艰难、最辛苦的劳动，不仅需要科学工作者付出繁重的体力，还要付出繁难的脑力，甚至奉献自己的生命。居里夫人发现镭、阿基米德发现浮力原理、牛顿发现万有引力定律、爱因斯坦创立相对论……个中甘苦与崇高的敬业精神用世间任何赞美的语言冠之都不过分，他们是社会的精英和脊梁。反之，那种鄙薄知识、轻视人才的观念和行为势必会断送民族的前程！
收稿日期：2004-11-09