溯因推理与科学隐喻，本文主要内容关键词为：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。
一个多世纪前，皮尔斯就指出：“溯因推理是一个形成解释性假设的过程。它是唯一一种能够引入新观念的逻辑操作。”(Peirce,V,p.106)但他的有关思想在很长一段时间内没有引起足够的重视。直到20世纪50年代末，美国科学哲学家汉森(N.R.Hanson)在《发现的模式》中，以开普勒发现行星椭圆形运动轨道的推理过程为案例，全面展示了皮尔斯所说的溯因推理过程，溯因推理在新观念的产生和科学发现中的价值才开始被越来越多的学者所认识。随着当代隐喻认知研究的深入，隐喻不再被看作是一种奇异的语言现象，而被认为是人类产生新观念、形成新概念的基本思维方式。隐喻的普遍性显然并不局限在人们的日常言语思维活动中，它还广泛存在于科学文本、科学理论、科学话语、科学交流和科学思维之中。本文旨在运用溯因推理来描述与阐释科学隐喻的生成和演进，以期显示人类认知过程的某些基本特点。
一、溯因推理的认知特征
世间万物在一定的时空中都有相对固定的、可分辨的模式，它们是有组织、有结构的，因此是可以预测的。一切生物的生存都有赖于这个基本事实。大脑在记忆中建立和存贮了事物和环境的模型（即经验），并以此为基础不断地对我们看到的、听到的和感觉到的东西进行预测；如果与经验的预期不符，就进行更细致的比较，做出新的假设。在霍金斯看来，基于经验的自联想式的预测、比较和假设是脑的基本活动方式，是智力和创造性的基础。(Hawkins & Blakeslee,pp.86-89)皮尔斯指出：“如果我们认为，当事实与预期不符时，我们就需要做出解释的话，那么这个解释就必须是一个能够在特定环境下预测所观察事实（或必然的，抑或非常可能的结果）的命题。一个自身具有可能性，并且使（观察到的）事实具有可能性的假设就需要被采纳。这个由事实驱动的采纳假设的过程，就是我所说的溯因推理。”(Peirce,Ⅶ,pp.121-122)
溯因推理有两个重要的认知特征：第一个特征是创新性。皮尔斯将推理分为演绎推理、归纳推理和溯因推理。他认为，演绎推理论证的是必然性的事实，归纳推理解决的是实际上是什么的问题，而溯因推理仅仅暗示了某种事实是可能的。(ibid,V,p.106)皮尔斯不赞同那种认为新理论、新观念来源于归纳的传统观点。他认为，只有溯因推理能为我们带来新的观念。因为归纳推理只能用来确定某个值，而演绎推理产生的只是某个纯粹假设的必然结果。(ibid)由此可知，溯因推理在产生新观念的日常推理和科学推理中扮演着十分重要的角色。
隐喻也是一种能够带来新观念的思维方式。不少科学家已经达成共识，认为隐喻是创造性思维的工具；它不仅是科学活动的产物，而且有助于新的科学理论的创生。（郭贵春，第43页）隐喻通过把两个通常不被放在一起使用的意义进行不同寻常的关联，来完成其组合功能。人们通过这种关联整合实现了对世界的某种新洞察。根据皮尔斯的思想，溯因推理的创新性也是通过某种关联整合过程来实现的。“这（指溯因推理——引注）是一种洞察性的行为，尽管这种洞察可能是错误的。虽然假设中的不同要素都已经存在于我们的头脑之中，但是我们此前从来没有想过将其放在一起。正是这种将这些要素放在一起的想法使我们在深思之前，闪现出了某种新的暗示。”(Peirce,V,p.113)
如果我们赞同皮尔斯所说的溯因推理是唯一一种产生新观念的思维方式的看法，那么我们就可以通过必要条件假言推理的肯定后件式，推知隐喻也是一种溯因推理。正如索伦森指出，如果新的认知只有通过隐喻才可能产生，那么隐喻就必定具备了溯因推理的主要性质。(Sorensen,p.20)这也就暗示着我们可以将隐喻的生成纳入到溯因推理的视域之中。
溯因推理的第二个重要的认知特征是相似性。溯因推理的触发条件是事实与预期不符，如新事实、异常事实的出现。溯因推理的目的就是要形成假设以解释这些事实。其逻辑形式可用如下简单溯因推理模式表示：
该模式的意思是：(1)一个令人惊讶的事实C被观察；(2)如果H为真，那么C会是一个不言而喻的事实；(3)因此，有理由相信H为真。其中，符号“→”只表达H与C之间在认知上所具有的某种关系，因此它不同于经典逻辑中的实质衍推。
皮尔斯在谈到事实与假设的关系时指出：“在溯因推理中，事实是通过类似之处来暗示一种假设的。这种类似之处就是事实与假设的推论之间的相似。”(Peirce,Ⅶ,p.137)考古学中有一个被频繁引用的案例，关于化石发掘者如何识别出一块局部暴露的骨骼碎片就是原始人头盖骨的一部分。首先，这块碎片是轻度弯曲的，这表明它是脑比较大的动物的头盖骨的一部分；然后，脑在内层表面上留下的印痕非常模糊，这说明这块头盖骨是原始人类的。根据皮尔斯的观点，碎片的性质和形状就是观察到的令人惊奇的事实，规则是发掘者已有的知识和经验。溯因推理所要做出的假设是：这块碎片是原始人头盖骨的一部分。该案例的推理过程可进一步用皮尔斯的公式(ibid,Ⅱ,p.310)表不为：Any M is,for instance,P'P''P''',etc.; S is P'P''P''',etc.; ∴Sis probably M。其中，M就是原始人头盖骨，P'P''P'''就是原始人头盖骨的性质和形状，S就是正在发掘中的骨骼碎片。我们之所以认为S就是M，是因为它们都具有共同的属性P'P''P'''。也就是说，溯因推理的认知基础是相似性。正是基于相似性，我们可以通过溯因推理对新发现的事实进行分类，并对其进行概念化，将两个原来认为完全不同的事物纳入到同一个范畴中。
隐喻的生成同样基于相似性。相似性是隐喻生成的前提：没有相似性，隐喻也就无从谈起。①当认知主体要表达对某一目标域的特定属性的认识、但又苦于没有恰当的现成方式来表达时，他就会选择另一对象作为表达的媒介（即源域），其基础就是相似性。正是通过相似性，认知主体实现了从认知的此岸（源域）向认知的彼岸（目标域）的跨越。隐喻并非只是语言上的修饰，而是人们对世界和自身行为进行概念化的基本图式。(Gibbs,p.3)这个概念化的过程同样离不开相似性。由此，我们可以在认知机制上找到隐喻与溯因推理具有共通性的依据。
基于上述认识，下文将尝试以溯因推理的认知机制来描述和阐释科学隐喻的生成和演进过程。
二、科学隐喻的生成
在科学探索实践中，科学家们经常会发现一些与理论预测不符的新的现象或事实。这时，他们就会有强烈的动机去思考为什么会出现这样的情况，并形成假设来解释这一现象。在近代电学的发展中，美国科学家富兰克林做出的一个重要贡献就是统一了人们对天电（天上的雷电）和地电（莱顿瓶中的电）的认识。在用莱顿瓶进行放电实验的过程中，富兰克林面对着火花的闪光和噼啪声，总是禁不住联想到天空的雷电。他意识到天上的雷电可能就是一种电火花。为了验证这个假设，富兰克林就在雷雨天放风筝，将雷电引入莱顿瓶。他发现，储存了天电的莱顿瓶可以产生一切电所能产生的现象，从而证明了天电就是地电。这个发现和证明的过程就是一个典型的溯因推理。根据上文提到的皮尔斯公式，莱顿瓶中的电就是M，电所能产生的包括火花的闪光和噼啪声在内的一系列现象就是P'P''P'''，雷电就是S。其推理也可用谓词逻辑描述为：
上例中的假设是以字面意义的方式陈述的。但我们知道，科学史上的很多假设是以隐喻的方式提出的。1909年物理学家卢瑟福在用a粒子轰击金属箔后发现，大部分a粒子可以穿透金属箔或偏转一个很小的角度，只有少量的a粒子产生了很大的偏转，有的a粒子竟被反弹了回来。卢瑟福就推想，原子内部大部分空间是空的，中心有一个质量大、体积小、带正电的核，带负电的电子分布在核外空间中。这很像太阳系：太阳位居中心，行星以一定的轨道围绕太阳运行。于是，卢瑟福就提出了“原子是一个小型太阳系”的隐喻性假设。1910年德国地质学家魏格纳在偶然翻阅世界地图时，发现大西洋两岸轮廓线有惊人的相似性。后来又得知，有人根据古生物学的证据，指出巴西与非洲间曾经有过陆地相连接的现象。于是，魏格纳提出了“大陆漂移”的设想。
20世纪中叶宇宙膨胀和宇宙大爆炸理论的提出同样也是溯因推理，其最终的假设也是隐喻性的。先是美国天文学家斯里弗尔(V.M.Slipher)在1912年发现，许多星云的光谱都有向谱线红端移动的现象。然后是美国天文学家哈勃(E.P.Habble)进一步确证，所有的河外星系都具有谱线红移的现象。最后，美国物理学家伽莫夫(C.Gamov)等人在1948年用多普勒效应来解释红移现象，认为“宇宙可能处在不断膨胀之中”，而且是“宇宙爆炸”引起了“宇宙膨胀”。
此外，我们还可以找到很多类似的例子。哈维开展血液循环的研究是基于“心脏是小宇宙（身体）中的太阳”、“心脏是水泵”、“血液运动就像空气和雨水形成的表面体的循环运动一样”等隐喻性的假设。达尔文关于生物进化论的阐述也同样回避不了隐喻性假设的影响。我们不禁要问，字面性假设和隐喻性假设的生成过程在本质上是否相同呢？答案是肯定的。因为隐喻同样也是一种基于相似性的认知机制。在上述提出隐喻性假设的溯因推理中，我们同样可以用皮尔斯的模式来描述：如果已知M有P'P''P'''等属性，现在我们发现S也有P'P''P'''，那么我们就可以做出假设：S很有可能就是M。例如，在卢瑟福的例子中，已知太阳系有属性P'P''P'''（诸如：大部分空间是空的，有一个高质量的中心，周边物体绕中心旋转等等），原子也有属性P'P''P'''，那么就可以得到假设“原子就是一个太阳系”。这与字面性假设的生成过程是一致的。
但字面性假设和隐喻性假设的生成过程在认知上并非毫无差异。在字面性假设的生成中，认知主体预设了所观察到的关于事实的所有属性都与从假设中推出的结论吻合，其相似性如此之强，几乎接近于等同。而在隐喻性假设的生成中，认知主体预设了所观察到的关于事实的所有属性仅仅是假设推论的一个子集。如果假定两个同类事物的相似度为“1”，两个异类事物的相似度为“0”，那么隐喻性假设的相似度可以说是介于两者之间，即1＞d＞0。
由于科学家在生成字面性假设时，并不认为有差异性的存在，所以字面性假设并不存在双重指称的问题。例如，我们说“这块骨骼碎片是原始人的头盖骨”或说“天上的雷电就是地上的电火花”时，“原始人的头盖骨”和“地上的电火花”都不发生指称异动的情况。而在科学家生成隐喻性假设时，实际上已经认识到两个事物之间的差异性，所以隐喻性假设的双重指称现象就非常明显。（徐慈华，第2页）如在隐喻性假设“原子是太阳系”、“心脏是水泵”中，“太阳系”和“水泵”不再仅指称字面意义上的对象，而且还指称以这个喻体为典型代表的类范畴。正是通过这种双重指称的存在，隐喻性假设可以避开字面意义上的范畴错置问题。
隐喻性假设能够和字面性假设一样，在科学探索实践中被用于描述客观世界。这是因为它们都具有真值条件。正如斯坦哈特所说：“隐喻之所以是交际中可靠的和有效的工具，是因为有关真值的共同观念在隐喻的和字面意义的语言中都起作用。”(Steinhart,p.6)黄华新等人认为：“真值是命题与事态之间的一种对应关系，是命题最基本的属性。隐喻语句的真值条件分析与非隐喻句的分析并没有本质的不同，两者都是建立在对命题与事态之间对应关系的判断基础上。”（黄华新、徐慈华，第94页）某个隐喻语言形式在特定语境中可能包含一个命题或命题集合。如果我们要对该隐喻语言形式的真值做出判断，我们就需要找到与其所包含的命题或命题集合相对应的事态。在字面性假设的证明和反驳中，只要有一个新发现的事实与假设的推论不符，那么这个假设就可以被证伪。但在隐喻性假设的证明中，科学家们所能做的更多的是探明该隐喻性假设所提供的可能性边界。
三、科学隐喻的演进
科学研究面对的是一个开放的未知世界。当我们以已知的事物来理解和把握未知的事物时，隐喻也就随之产生。认知语言学家莱考夫曾指出：“隐喻的系统性使我们能够用一个概念来理解另一个概念的某些方面，同时它也必然隐藏了那个概念的另一些方面。它允许我们聚焦于某个概念的某一个部分内容，同时也会使我们忽略这个概念中与该隐喻不一致的内容。”(Lakoff & Johnson,p.10)在科学理论的发展过程中，一个具有创造性洞察力的核心隐喻可能很快“伪装”成一种普通的用法，一个隐喻模型也可能很快就被另一个更为新颖、更具说服力的隐喻模型所代替。 （郭贵春，第44页）例如，在卢瑟福之前，科学家们普遍接受的是汤姆生的“葡萄干蛋糕”模型。但在卢瑟福的a粒子轰击实验完成之后，该模型就很快被更具解释力的“太阳系”原子结构模型所替代。也就是说，每个隐喻仅仅是一张局部地图；当我们开始进入新世界的时候，我们就需要一张既能展示旧世界又能描述新世界的地图。因此，科学隐喻的演进是人类深化对客观世界认识的必然要求。
从认知层面上看，溯因推理是一个寻求最佳解释的过程，在科学隐喻的演进中也同样扮演着十分重要的角色。皮尔斯曾指出：“我们采纳某个假设，不仅仅是因为它能够解释我们已经观察到的那些事实，而且还因为相反的假设所推出的结果与那些观察到的事实不符”。(Peirce,Ⅱ,p.377)不仅如此，我们之所以选择了某个假设，还因为该假设比其他假设能更好地解释观察到的事实。因此，斯坦哈特提出了简单溯因推理的改进模式：(1)E有某种程度的合惰性(plausibility)；(2)规则［如果H那么E］是被独立证实的；(3)在所有已知的形式为［如果K那么E］的规则中，［如果H那么E］是最合情的；(4)因此（溯因推理得出）：H的合情程度与E的合情程度成正比。(Steinhart,p.190)其中，“(3)”就表明了不同假设之间的一种相互竞争的关系。
寻求最佳解释同样意味着认知主体需要对被选择的假设进行评估和选择。皮尔斯提出了三条重要标准(Peirce,Ⅶ,pp.138-139)：首先，这个假设必须是可以被实验所检验的。由于很多假设都无法通过直接的观察来检验，这就需要通过演绎推理从假设中得出一些推论（包括一些预测性的推论），并在归纳推理的基础上验证结论。其次，这个假设必须能够解释现有的事实。寻找对已知事实的解释是溯因推理的根本动机，一个好的假设必须能对已经掌握的所有事实做出合理的解释。最后，还要考虑经济性，要优先考虑检验代价低的假设，优先选择在逻辑上具有简单性的假设。
隐喻性假设一般无法进行直接检验，但它可以通过类比推理和附加条件下的演绎推理产生多个可供检验的命题。分析哲学家布莱克(M.Black)认为，隐喻的理解就是本体词和喻体词所激活的隐含复合体之间的互动。隐含复合体(S)可能会有这样一些陈述，如Pa,Qb,…，和aRb,cSd,…，等。而隐含复合体(T)也会有相应的陈述，如P'a',Q'b',…，和a'R'b',c',S'd'，…，等。这里的P与P'，a与a'，R与R'，等等之间的关联都是唯一的。两个系统从数学的角度看，它们是同构的。(Black,p.29)在这种同构的基础上，通过类比迁移算法A(S,T,fM)，始源域中的命题会被迁移到目标域中，可得到多个字面命题。这些命题就是隐喻性假设的推论，我们可以通过对这些推论的检验来证实（或证伪）隐喻性假设。在科学实践中，当推论与观察所得的事实不一致时，根据充分条件假言推理的否定后件式，隐喻性假设的合理性就会受到削弱。斯坦哈特描述了复杂溯因推理模式下隐喻命题的证伪过程：
M是一个缺乏合情性的隐喻命题。
当一个隐喻性假设的合情性受到置疑时，我们就需要对该假设进行修正和完善。例如，17世纪末惠更斯在《论光》一书中指出：“光是一种像声音一样的纵波”。但1809年，马吕斯发现了光在双折射时的偏振现象，惠更斯的假设就面临着被证伪的威胁。直到1817年托马斯·杨对其做了修正，提出“波是一种横波”，才使波动光学开始摆脱诸多责难。有时，人们不能通过调整原有的假设来解决矛盾，那就只能用一个更具解释力的新假设取而代之。例如，19世纪中期，关于地壳的构造有各种不同的假说。有人曾提出过地球冷缩理论，认为地球会因冷却而收缩，收缩时“像个干瘪的苹果产生皱纹那样”产生褶皱山脉。但根据这一假设预测的降温量与实际的测量有很大的差异，因此冷缩论遇到了麻烦。直到20世纪初，魏格纳才提出了更具解释力的“大陆漂移”说，并在地质构造和古生物学方面找到了大量的证据。后来古地磁学和海底探测技术的发展，也进一步证实了“大陆漂移”说的合理性。
皮尔斯指出：“科学推理从整体上看是一个复合体……溯因推理是预备性的，它是科学推理的第一步，而归纳则是结论性的一步……溯因推理是从事实开始的，旨在寻求能够解释事实的假设。而归纳推理是从假设开始的，意在寻找支持假设的事实。”(Peirce,Ⅶ,pp.136-137)综合上述分析，我们可以用右图表示隐喻性假设的演进过程。
为了解释已观察到的事实1，认知主体形成了隐喻性假设1。该假设通过类比和演绎推理得出推论1，但当推理1与新发现的事实2不符时，隐喻性假设1就可能被证伪。为了解释事实1和事实2，认知主体就会去寻找新的隐喻性假设2。同样，当更新的事实3与隐喻性假设2的推论2不符时，隐喻性假设2就有可能被证伪，如此反复不断演进。
知识的发展犹如新达尔文主义所描述的生物进化那样，是一个不断演化的过程。知识的进化源于问题，为了解决问题，就会产生多种多样的试探性解决办法，然后通过排错来控制这些解决办法。（波普尔，第275页）科学哲学家波普尔的这一观点也同样适用于揭示隐喻性假设不断演进的过程。
四、结语
皮尔斯曾经指出，溯因推理诉诸于人类的本能。(Peirce,Ⅰ,p.346)莱考夫认为，隐喻无处不在，它是我们赖以生存的思维方式。(Lakoff & Johnson,pp.3-6)溯因推理与隐喻思维在基本认知特征和机制上的一致性，同样能在当代心智研究的新近发现中得到印证。霍金斯和布拉克斯莉指出，预测就是将恒定记忆序列应用于新的情况，因此脑皮层的所有预测都是通过比较或类比做出的。我们通过类比过去而预测未来。(Hawkins & Blakeslee,p.184)这些相似的洞见似乎暗示着，我们或许由此可以洞开人类心智奥秘的一小扇窗户。
注释：
①奥修对此做过简洁精辟的论述：“比喻是什么？如果我有一种体验而你没有，那么我怎么向你描述它呢？唯一的方法就是比喻：你有过的某些体验——它和我的体验并不完全相同，但是存在某些相似的地方。所以我说它很像你有过的体验——不完全像，不完全一样，但是存在一点点相似的地方。那一点点相似的地方被你理解之后将变成一座桥梁……比喻意味着参考已知的来解释未知的。”（奥修，第53页）