论科学创造的发生结构，本文主要内容关键词为：发生论文,结构论文,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。
我们当下迫切需要的是从认识论的角度探讨科学创造问题，为此，选取科学创造的发生结构作为突破口是明智的。研究科学创造的发生结构，首先必须解剖科学创造初始层面诸要素，描述这些要素在科学创造中的相互关联，相互作用。进一步，则要揭示创造过程中依次展示的诸创生层面的形成机理。本文即按此思路展开论述，希望能给科学创造论的研究提供某些启示，并就教于学术界同仁。
初始层面
科学创造同一般认识活动一样，它的运行必须具备某些条件——主体、对象、目的、活动规则。主体着手科学创造，在知识和观念上必须具备背景理论、高层观念，同时还须具备应用这些知识和观念进行操作的手段。举凡目的、战略、计划和活动规则等等均属操作手段之列。此外，客观对象进入科学认识是以经验事实的形式出现的，因此，作为科学创造出发点的初始层面应包括经验事实、背景理论、高层观念、操作手段这样几个亚层面。
1 经验事实层面 进入科学创造系统之中， 以经验事实形式存在的要素，系指尚未纳入现有知识系统（理论）或已纳入而未加正确解释的实验、观察事实。
经验事实在科学创造中的重要地位，除了它为理论建构提供证据外，最重要的在于它是科学问题的真正根源。这是因为，作为科学问题产生原因之一的理论冲突，归根到底追溯到理论解释事实是否正确、有效。在经验事实构成科学探索的直接对象的情况下，这个层面表现为事实的混乱无序，有待进行规律性探索；表现为现象的奥秘难测，有待揭示其背后的本质。但不论在何种探索过程中，经验事实始终是研究者应当力求获取、解释或引以为据的。
但经验事实有其固有缺陷，一是它的不可消除的不完备性；二是它不能离开理论而独立存在。这就决定了经验事实进入科学创造，一开始便与背景理论不可分离地联系在一起。
2 背景理论层面 背景理论作为科学认识的对象， 它是以知识系统的形式存在的，可对其进行逻辑的分析，因此这一层面本质上是分析的、逻辑的层面。在科学创造中，对背景理论的分析总是力求将新的现象纳入逻辑的分析之中，从而形成平面坐标的x轴和y轴，即x—y平面（事实—理论平面）。x—y平面即操作资料平面，它构成科学创造活动的对象，首先是逻辑分析的对象。
存在于科学创造系统中的背景理论必存在矛盾和缺陷，或体现为背景理论与新事实的冲突，或体现为背景理论之间的矛盾，体现为背景理论内部在逻辑、美学、信念上的缺陷。背景理论的矛盾和缺陷构成科学问题的直接来源，因为新事实若不能触动现有理论，则永远只能是简单问题而非科学问题。〔1〕
背景理论的不完备性是科学创造的真正出发点。实验、观察中的现象若能由现有理论作出合理解释，则实际上不经历创造历程。仅当新现象为现有理论不能解释，或现有理论表现出逻辑的不一致等缺陷，从而要求新的理论构造时，科学创造才开始酝酿。特别是在导致理论变革的科学创造中，认清现有理论的根本缺陷，乃是科学创造的前提。
然而，仅对事实—理论平面进行逻辑的分析也不能产生科学的创造。美国科学史家G.霍尔顿在x—y平面上引入z 平面即“科学的主题思想”（我们称作“高层观念”）平面，构成x—y—z三维空间〔2〕。
3 高层观念层面 高层观念是一个内涵非常广的概念。G.霍尔顿认为科学的主题思想包括：“主题概念或主题的概念组成（如对称和连续概念）；主题方法……；主题陈述或主题假设（如牛顿涉及到宇宙的固定中心的假设或狭义相对论的两条假设）”。〔3 〕这里从主题的形式角度区分了概念、方法、原理。苏联学者A.C.迈达诺夫称之为“知识和认识的调节原则系统”，认为“这种作为前提的调节知识主要体现为现有关于世界的自然科学图景、一般哲学范畴和概念系统、方法论原则系统。”〔4〕作为粗略的划分，这都是对的。更具体地， 我们可将高层观念区分为：哲学层次的本体论、认识论、方法论、价值论的一般观念、范畴、原理，科学美的观念和原则，自然科学的世界图景，科学思想，科学中相对普遍的概念、原理、定律，科学方法的一般原则、准则等等。总之，一切在抽象层次上高于具体科学创造的观念、信念、概念、原理、原则、准则等等均属高层观念之列。在科学史上曾起过重要作用的宇宙和谐论、力学的世界图景、或然决定论、逻辑简单性原则、假设一演绎程序、基因概念、运动相对性原理、能量守恒原理……等等，都是高层观念的例子。
高层观念不同于科学知识。后者作为认识的成果，具有真实性、确定性、不受怀疑等特征；观念常常不体现为认识的结果，而体现为认识中起调节、支配作用的，先人为主的因素。〔5 〕观念在认识中的地位高于知识，这种认识形式是“科学的理论和实践不断转变中的恒定因素”，是“在理论被抛弃后， 科学中长久地保留着的有价值的东西”〔6〕。知识也可以转化高层观念，例如能量守恒定律在泡利头脑中便上升为高层观念。这里的条件就是知识上升为对人的思想和行为（包括知识获取）长久稳固地、普遍地起作用的因素。
高层观念在科学创造中最基本的作用是孕育创造观念，〔7 〕即指示创造什么，如何创造。高层观念在科学创造中的作用贯彻始终，它“有助于形成问题，确定探索的领域和战略，选择问题解决手段，弄清探索情境的视野性质。”〔8〕
未能阐发高层观念的作用，这是科学创造论研究难以取得进展的根本原因。波普尔将科学创造看作是非理性因素或创造性直觉的活动，看作是试错法的应用，并将它同有机体进化中的试错和排除错误进行类比，认为“从阿米巴到爱因斯坦，知识的增长沿着同样的道路进行”。〔9〕但科学实践表明，科学探索并不是通过尝试和错误的途径而进行的，高层观念、背景信念势必将科学探索“规划”得具有相对明确的系统性、计划性、目的性，而各种方法论原则和手段的采用，目的也在于排除无序和偶然的试探。
4 操作手段层面
操作资料加上高层观念还不能实施科学创造，还得有操作手段。这一层面内涵十分宽广，我们按其从不确定到确定的大致顺序列举如下。
（1）认识活动类型（经验认识或理论认识）、 具体认识形式（诸如探索、构造、重构、建构、变换、移植等〔10〕）和一般研究模式（如经验—归纳与假设—演绎、构造性理论模式与原理理论模式）。
（2）一般方法论原则和规则，如可观察性、可检验性、 规律不变性、对称性、简单性、最佳原则等。方法论原则在科学创造中主要起标准—调节的作用，它能指明最有希望的探索途径，提出禁令以及提供消除知识系统中逻辑不一致性的方法等等。
（3）启发手段：探索目的（提供启发性问题、过渡性问题）、 探索战略、潜意识、直觉（其基本作用在于解除思维定势）、启发法（归纳、外推、类比、溯因等均属启发法范围，其作用在于避免盲目性和试错法）、认识经验、范例等。启发手段在科学创造中能够用来调整发生程序和结构，建立新的程序和结构，解决启发性问题。
（4）不同层次的研究方法，包括哲学的、一般科学的、 具体科学的层次。
（5）思维、语言和实验的操作技术和手段。除逻辑和数学外， 还有计算机、仪器等辅助手段、实验技术、语言描述手段。应当指出的是，操作资料进入认识场（或称“探索场”）须经语言转换环节。语言转换的形式大致有：从经验语言向理论语言转移；从一种理论语言向另一种理论语言转移；问题重新提出和资料重新表述；当存在二者择一的理论对立时，寻求费力较小的问题解决方案并将其纳入新的理论语言中进行表述。
（6）逻辑、数学的方法，包括问题解决的算法。 后者的应用导致确定的、必然的结果，对于所提出的问题给出单义的回答。演绎推理和数学推演能够提供问题解决的算法，能够提供科学创造局部和片断的规范模式，也能够提供新的东西（相对于认识主体）。逻辑—数学操作同科学创造成果之间有时只是一步之隔，法国数学家兰伯特实现非欧几何思想萌芽便是其例。
科学创造初始结构中各层面间存在密切的相互联系、相互作用和转化，从而构成一个有机整体。首先，背景理论和经验事实相互渗透：经验事实渗透理论解释；科学理论内涵经验事实因素。其次，操作资料可转化为操作手段，其条件只在于应用。转化的方式有，操作资料用以解释新结果；将新结果纳入知识体系中；检验和论证新结果。其三，背景理论与高层观念并无绝对区分的界限，较之科学创造在认识层次上较高的概念和原理可进入高层观念范畴。其四，高层观念可转化为操作手段，条件是进入具体的逻辑—数学操作，成为其启发、评价、论证的因素。另一方面，操作手段亦可上升为高层观念，如一般方法论原则、一般研究模式等。
科学创造初始诸层面的相互联系、相互作用构成稳定的功能结构，但不是固定不变的：各个层面本身是可变化的；它们进入认识场后，从整体上不断调整、更新，以适应创生层面的要求。
创生层面
相对于初始层面的功能结构，创生层面体现为一种程序结构。为了叙述的方便，我们先将此种结构图示如下：
1 科学问题层面 科学认识始于研究者运用操作手段对操作资料的逻辑分析和理性与非理性因素相结合的评价（在评价中，高层观念起着不可或缺的作用）。由此发现事实同理论的冲突，发现理论系统的缺陷，从而产生科学问题。科学问题产生于认识的一定阶段，是认识深化的产物，这是笔者不赞成“科学始于问题”的普遍性看法而主张科学发现起点的多模式论的原因所在。〔11〕
确切地说，科学问题是科学创造的起点，它构成科学探索场中的主要成分。探索场意味着某种认识情境，这是一种有缺陷的认识情境，它含有某些错误因素：论证不充分存在不同的辅助假设，和带有思辨性质的原理和概念。这些缺陷在进一步分析后被确定为科学问题。
科学探索场中的问题不是单一的，而表现为一种复杂的情境结构。其中的认识问题包括总的和基本的问题、分支问题、个别性问题，三者通过辅助性问题如过渡性问题、启发性问题、技术性问题而相互联系、转换和演进，形成一个纵向平行延伸和不断反转的问题网络。问题网络将各种已知的东西和未知的东西关联起来，指引研究者由已知向未知进取。这就是说，问题情境在认识过程中发挥着功能作用：这一亚层面与初始层面相结合，形成一个新的功能结构，它在其中扮演着基本动力的角色。
在科学探索中，问题情境在不断地变化和演进，问题的产生持续不断，问题情境不断更新。问题情境有其演进的逻辑和方法论原则。其大致路线，或者是由初始的个别性问题进达最终目标，或者是由总问题通过递归而达到个别性问题。在前一种情况下，个别性问题的揭示和解决导致基本问题情境的变化：基本问题得到充实和发展，显示出总问题求解越来越多的明确条件，使问题情境变得有序化。在后一种情况下，个别性问题的解决同时意味着总问题的“迎刃而解”。如在狭义相对论的创立中，“同时性的相对性”便是这样的个别性问题。关于辅助性问题与认识问题的求解，这里存在一般的程序和方法论原则，即最初程序旨在解决辅助性问题，例如达到最终目标必须具备哪些条件？应当采取什么样的操作程序和手段？这些程序和手段展开或应用的条件又是什么？这里蕴含的方法论原则是：解决认识问题以解决辅助性问题为前提。
在科学问题求解中，操作资料和手段无疑都是不可缺少的作用因素，但高层观念的指导作用亦不可忽视。这种作用集中体现在高层观念有助于明确科学问题的实质。高层观念指引着研究者综合考察经验材料，特别是考察现有理论的根本缺陷，在此基础上容易认清科学问题的实质：它对现有理论的生存意味着什么？而这正是能否突破现有理论框架，实现理论创造的前提。〔11〕
2 创造观念层面 在科学创造中，问题求解， 特别是基本的概念问题求解，有赖于新思想的建构。苏联学者Г.И.鲁扎文指出：“对科学探索和真正的研究来说，最重要、最一般的事情无疑是新思想的孕育，这正是猜测、设想、工作假说和合情假说的孕育，研究者借助这些力图解决已提出的问题。”〔12〕那么新思想是怎样产生的呢？这乃是科学创造论的核心难题。这里既然是“孕育”，就不是突发产生新思想，新思想的形成便有个来龙去脉。换句话说，在科学问题和新思想之间应当存在一个中间环节——创造观念，它为我们深入理解科学创造问题提供了一把钥匙。
创造观念由高层观念转化而来。高层观念在科学创造情境中形成创造的观念母体，随着认识情境中科学问题求解的迫切需要而具体化为创造观念。创造观念昭示研究者：为什么（依据什么原则和观念）而创造？创造什么（它与现有理论的关系）？如何创造（创造的途径和手段）？例如在狭义相对论的创立中，爱因斯坦依据的是世界统一性的哲学原理和简单性、对称性等美学原则，所采用的是原理理论的建构方式，所追求的是突破现有理论框架的新理论。
创造观念在科学创造中起着决定性的作用。首先，创造观念意味着树立明确的创造目标，特别是根据创造对象与现有理论的关系，能确定创造对象在该领域知识系统中的地位和性质。其次，正确的创造观念力求从根本上解决科学问题，而非就事论事地解难释疑，甚至引入特设假设而化解之。其三，创造观念引导研究者在明确科学问题实质的基础上，寻求理论建构的正确途径：清理“地基”，打下深厚的概念基础，力求建立起自然界普遍原理的大厦。在狭义相对论的创立中，我们看到了爱因斯坦同彭加勒在这一问题上的鲜明对照。〔13〕
3 原始猜测层面 在创造观念指引下， 研究者对科学问题提出解决方案。问题解决方案最初总是不成熟的，只是新的理论建构的一个雏形，而且很不确定，故称“原始猜测”。
高层观念、经验事实、背景理论、操作手段对原始猜测的论证、评价、系统化均发挥着各自特有的作用，其中，高层观念的评价作用尤为重要。研究者面对百思不得其解的科学问题，总是从不同角度求解，寻找一切可能的途径，而不放过任何一种可能性。这样，最初总是猜测甚多。高层观念的评价有助于筛去许多肤浅的、似是而非的猜想。高层观念这时高度集聚为一种理性直觉，研究者凭直觉便能对大量的原始猜测进行取舍。随着猜测向具有知识确定性和理论系统化的科学假说发展，各种作用因素也按由不确定性向确定性变化的方向发生调整，以至最后以确定的经验事实以及逻辑充当主要的作用因素。
在以高层观念为核心的评价活动中，关于原始猜测一般不存在确定的质量标准，虽然经验和逻辑的考虑一开始便是研究者所留心的，但更多地却是依赖于美学的、信念的启示。这种评价活动的有效性与高层观念的正确性成正比，与高层观念的明确程度成正比，进一步，则与对现有理论和经验材料综合把握的深入程度成正比，特别是与对现有理论缺陷的认识程度成正比，而原始猜测的价值（真实性、深刻性、稳定性）在很大程度上亦与这些因素相关。
4 科学假说层面 科学假说向科学理论转化， 必须经过经验论证、逻辑论证、价值评价的考验，这是一个结构十分复杂和内涵十分宽广的认识活动。科学确立的这三个环节至少在方法上常常依赖于创造和革新。〔14〕本文限于篇幅，便不赘述了。
关于科学创造的创生层面及其同初始层面的关联，我们可作出如下评述。
（1）科学创造的程序结构在形式上相当复杂多样， 举其要者有：①连续取代式：由先行层面向后续层面不断推进，最后达到科学问题彻底解决，理论模型最终建立。②平行式：科学探索存在两条以上的问题求解路线，它们并行不悖，形成问题解决树，最终殊途同归。③复合式：上述两种形式的综合。④循环式：在这种形式中，科学探索表现出曲折性，表现出不断的反思、反省、反馈，不断地返回到出发点。“返回到出发点”旨在更深刻地理解科学问题，旨在与探索目标相对照。这就不可避免地循环或转圈：对象——操作——结果——评价——调整后的对象——操作——结果——评价……
（2）创生层面与初始层面存在不断的相互作用，换言之，初始结构诸层面的作用贯彻始终。在科学创造中，初始层面各因素始终参与各创生层面的形成和演进，构成基本作用因素。因为科学创造每推进一步，都要呼唤经验的引导和支持，求助逻辑的论证，求助切实有效的方法，诉诸高层观念的指引。特别是，成果获取与方法的调整和创新存在不断的相互作用。在科学认识中，逻辑－方法论准备无论怎样充分，也不总是提供满意的认识手段。涉及原则上新的问题时，总是不同程度地要求方法的创新，这时便不得不暂停认识操作，而着手认识手段的创立和完善。同时，认识手段问题又以认识的进展（认识信息的获取）为前提。这就是说，认识与方法之间存在着互为前提的发展机制。
（3）任一创生层面与先行层面存在不断的相互作用。 任一创生层面的形成都要反馈到先行层面：反馈到科学问题层面，使问题情境发生调整和变化；反馈到创造观念层面，受到后者的评价，也使后者发生某些调整；反馈到原始猜测层面，看猜测的选择是否恰当……。科学认识中的成果获取要反馈到所有先行层面以及初始结构诸层面。成果获取不仅导致科学问题的某种解决，而且构成新的问题生长点；成果包含在操作资料中，有助于后者的充实和发展；成果往往转化为新的方法，推进操作手段优化；成果获取甚至影响到科学创造发生结构的全局：迫使改变研究方向和探索战略，指示新的研究路子。由此可见科学探索之途充满曲折，存在各种偶然情况。
（4 ）高层观念在各创生层面的形成和发展中起着主导和统驭作用，这一点上面已经述及。本文限于篇幅，将更深入的讨论留待以后进行。这里只想指出：第一，由于从事实到理论和从旧理论到新理论不存在由个别到特殊到一般的逻辑通道，因此，科学创造总是遵循从一般到个别的思维程序，〔17〕而这种思维程序的倒置，全赖高层观念统驭。第二，由于高层观念入主科学创造，使得创造性思维具有思维内容的非经验性、思维形式的超逻辑性、思维程序相对于常规思维（用于科学创造）的倒置性。这些特征乃是创造性思维特异性质的根源。即后者可以从前者自然地推出。〔18〕第三，高层观念有助于研究者综观全局，实现对科学探索全过程的战略控制。普遍的战略控制须以摆脱认识定势，克服有缺陷的认识情境为前提，而高层观念（具体化为创造观念）有利于达到这一目的；普遍的战略控制须以对认识情境和科学创造全过程的评价为前提，而这种评价须从更普遍的认识图景，更普遍的认识论和方法论立场出发方能奏效。〔19〕
（5 ）由以上评述可知：科学创造并不存在某种固定不变的规范模式。科学创造既包含一个因素多种多样、错综复杂的横向结构，又展现出一个不断调整、随机应变、头绪纷繁、因人因事而异的，充满偶然性的纵向结构。同时，在复杂多变的创造过程中，总有某种相对稳定的观念因素起着指导乃至支配的作用。因此，试图将它归结为某种思维形式（如直觉、潜意识或发现逻辑），其至简化为思维元素的自行排列组合，可知这与对象的实际相差何止十万八千里！