科学实在论的仪器因果机制指称理论，本文主要内容关键词为：实在论论文,因果论文,机制论文,理论论文,仪器论文，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：N031 文献标志码：A 文章编号：1000—8934（2010）11—0007—06
1 实在论与工具主义争论的哲学起源与核心问题
科学具备一个有意义的语言系统。根据自逻辑经验主义发展起来的对科学理论的“公认观点”（Received View），该系统是一个以其理论陈述与观察陈述为核心组成的公理化演绎体系，在该体系中观察陈述通过桥接原理向理论陈述赋予语义。尽管“公认观点”在许多层面上都受到了重大挑战，但是科学具有一个有意义的语言系统这一点并未遭受质疑。
一般认为，科学具有的这个语言系统由一系列陈述构成，而这些陈述引入与谈论了大量科学术语。这些术语可以粗略的区分为：①被期望指示某一个或某一类对象或看似指示着这些对象的术语，如场、电子、化学键、基因等等，可以称这些术语为“R术语”；②被期望描述了或看似描述上述对象的状态、结构组成以及排布方式等等的术语，如受力、场强、能量、双螺旋结构等等，我们也可以用“D术语”来指代这种术语。两种术语以各种方式结合起来形成了科学中的各种陈述。因此，我们可以讨论关于科学理论的语言哲学，并能够认为：R术语具有指称，D术语是对R术语之指称的摹状。实在论与工具主义所争论的论题中心就是R术语到底确实指称着实际存在的客体，还是仅仅作为一种恰当描述经验的语言工具。
为了更进一步地精细阐述实在论与工具主义的争论与语言哲学的关系，我们需要考察“指称”与“真”的关联。常见的对真理观的理解方式是符合论式的，即“S”为真时，当且仅当S。采纳符合论式真理观将很自然地引入了指称：为了确定陈述的真值，我们通常需要寻找陈述所涉及的对象，使陈述与对象的实际情形进行对比，这样的对象就是陈述中概念的指称。或者说，符合论真理观要求句子与句子所描述的事实有一种基于逻辑映射的同构关系，在句子中的R术语以这种关系指称对象。不过，对于科学语言来说，日常语言下的真理符合论是否适用将成为一个问题。一个明显的困难是日常语言所使用的语言材料中，陈述的真值是由该陈述是否符合可以由人的感官所感知到的事实所确定的。但根据公认观点，陈述和术语（尤其是R术语）都具有观察的与理论的区分，对应这种区分，陈述、术语所期望描述的事实、对象也有可观察与不可观察的区分。我们可以沿袭对日常语言的分析方式，认为观察陈述可能符合一种可观察的事实，观察术语指称或描述了可观察的对象。但对于理论陈述而言，它真的符合一个不可观察的事实，其中的术语确实指称或描述了一个不可观察的对象吗？这就是实在论与工具主义争论在科学哲学中的起源。
沿着这条道路，实在论者曾经试图通过批判经典观对观察与理论的截然区分来消解实在论与工具主义的争论并宣布实在论获胜。阿钦斯坦（Peter Achinstein）认为，工具主义者必须为实体是否可观察提出一条基本的、不考虑语境与程度影响的严格区分标准，这样的标准将理论所可能承诺的对象分为具有可观察性或不可观察性两类，而工具主义者对理论语句所意图指向的不可观察对象持反实在论态度，因此消解这样的区分标准就意味着工具主义的失败。或者说，如果对实体可观察与不可观察的区分仅仅是程度的或语境相关的，我们就不能认为这两种实体在本体论上具有不同的地位，不可能在承认可观察实体的实在性的同时质疑不可观察实体的实在性。
然而，在范·弗拉森（B.C.van Fraassen）看来，即使不作截然的观察与不可观察区分（而且他至少在语言层面反对这种区分），反实在论或工具主义仍然可以成立。首先，即使“可观察”与“不可观察”的区分只是程度与语境相关的，“观察”与“被观察到的事物”的区分仍然是不可消解的。一个日常的例子是当某个人捡起一个网球，他说“我观察到了网球”是指他根据他对网球的背景知识，判断他在观察过程中获取的物理信息，认为这些物理信息指向概念“网球”。因此，“网球”是观察到的，而获取物理信息的观察过程本身才是观察。在这里，我们将观察作为一种经验事件的类，这个类与其他事件类别的区分是模糊的，或许我们可以认为在观察层面上两类事件没有实质区别，无非是一类在观察上实现了而另一类尚未实现而已。但是这并不意味着我们对这些事件所下的结论——“观察到的是A”也没有这样的实质区别。也就是说“观察”和“被观察到的东西”处于知识的不同层面，不应混淆，而阿钦斯坦等人对工具主义的批判恰好预设了这种混淆。
根据“观察”与“被观察到的事物”的区分，范·弗拉森更进一步认为，科学的目的不在于求得严格意义上的真理。或者说这种“真理”只是对我们接受到的经验事实层面（“观察”层面）的适当整理，而不是对经验背后之“被观察到的事物”层面的表述。例如，我们在云室里看到过饱和水蒸汽凝结形成的水滴形态，理论对这一经验现象的解释是标明了粒子的轨迹。但是，这样的形态同样很像喷气式飞机飞过时的尾迹，我们就能够认为有喷气式飞机在云室里飞过吗？如果不能作这样的断言，那么我们同样不能断定过饱和水蒸汽的凝结确实是由于某种“粒子”飞过云室而造成的。或者说，我们只能观察到某种特殊的轨迹（现象）而不能观察到造成这些轨迹的特殊的对象，而我们对这些对象的断言都只能建立在使现象得到恰当解释与整理、理解的基础之上。
现在重新整理这场实在论与工具主义争论成立的关窍。这一关窍正是理论陈述是否确实表达了使经验成立的“厚”的真、陈述内各术语是否确实表达了某种超出经验的实体及其性质还是仅仅在整理和表达经验。范·弗拉森在指出这一关窍时向实在论隐含地提出了提出一个根本性的问题：理论一般被认为处于语言层面，那些对象则处于世界（客体、事件、事实等等）层面；无论对理论或世界本身作出什么样的断定，为了解答理论所描述的对象是否实在的问题，我们首先需要解决的问题是给出如何恰当地使两个层面连通的方式——即术语的指称方式与判断命题真值的条件与方法。这一连通方式不能仅仅局限于连通至世界层面的对象给予理论使用者的经验，还需要连通至对象本身。传统实在论者给出的连通方式是由逻辑映射保证的同构关系，语言层面将通过这种映射关系去覆盖对应世界层面，但这种方式无法满足上述要求，这就给工具主义者留下了空隙。因此，对实在论者来说，为了应对工具主义者的挑战，他们需要的意义理论之要点不在于指称了什么，而在于如何指称——即指称的呈现方式，遵循自弗雷格（Gottlob Frege）以来通行于语言哲学之中的建议，这种呈现方式可以被称为涵义。更进一步地说，涵义不能仅仅通过将语句以逻辑映射的方式指向被指称项给予指称者的经验这一方式生效，否则将可能倒向工具主义。
2 应对工具主义，建立实在论的指称理论
（1）语义的过度负荷对实在论指称理论的影响
无论语言所连通的世界是如同工具主义所说的那样仅仅局限在经验事实部分，还是如同实在论所说的那样也有引发经验事件背后那“看不见的事实”部分，语义的过度负荷现象似乎是不可避免的。在范·弗拉森使用的那个例子中，网球是指称着被观察到的对象（无论是一个实际存在的网球还是使观察者产生网球般的经验这一事实）的一个名称。但无论从实在论者还是工具主义者的角度来看，引起这种指称的原因都是观察者获取的这个对象的各种经验观察信息的总和，而并非这个对象本身。因此对于对象来说，经验观察的总和不可能是充分的。为了能够将不充分的信息总和视为对象本身来命名、达到指称的目的，语言的使用者将不得不借助一系列的背景知识作为补充，即指称对象的不仅仅有概念语词，还包括支持这一概念的背景知识，而且在语言使用者此后对这一概念的每一次指称性使用中都将不得不隐含上述背景知识。这样的背景知识渗透就导致了在一个理论中R术语的语义内容超出其指称物给予的经验内容与指称本身之和，即语义的过度负荷。此外，从指称网球事例出发可以建立一种借助摹状词组的指称理论，摹状词组一一对应于指称者的经验现象。而根据第一部分的讨论，如果实在论采取这种指称方式，它将容易受到工具主义者的攻击。
除了借助摹状词组的指称理论不是实在论可以接受的指称方式以外，语义过度负荷看似也是导致工具主义者得以认为语词陈述可以仅仅整理经验事实的“元凶”——如果没有过度负荷的语义，工具主义者将只能用纯粹观察语言来组织理论，因此它未必不应被消除。克里普克（Saul Kripke）就相应地提出了因果指称论。他所针对的就是，从认识论的角度而言，背景知识的先在性与必要性问题，即在指称之前拥有对指称物的知识是不是必要的和可能的？因果指称论将不借助摹状词组进行指称，因而也不会产生背景知识渗透问题。所谓因果指称，就是具有指称功能的术语概念作为结果，是由被指称物作为原因产生的。克里普克进一步认为，语言使用者对对象的指称（尤其是科学中大量研究的自然类）指谓着它的本质。在这里，由于语言使用者在指称时不再需要D术语序列而直接指向被指称物，因此排除了背景知识的影响，消解了背景知识的先在必要性，也就消除了语义过度负荷。
除了消除语义过度负荷问题之外，因果指称理论更重要的价值是对如何在指称理论中使用一种并非逻辑映射关系的指称方式提供了很强的启示。这是因为这一指称理论使得术语、陈述与它们的表述对象具有因果联系，这就可以克服语言层面与世界层面除逻辑映射之外无法连通的问题；而且，我们还可以加强刻画被指称项与指称项的因果关联并使其具有一定的形而上学地位。这时，语言应该被视作以其指称物为原因的因果事件的结果，即语言是世界中实在的因果生成物，这样，语言就无需借助世界给予的经验就可以通过因果联系直接指向世界本身。
然而，克里普克式的因果或直接指称论同样具有自身的困难。比较明显的困难是哲学、包括科学哲学内部对本质主义的批判。杜普雷（John Dupré）明确地反对这种“普特南和克里普克的新亚里士多德主义”。而即使在杜普雷认为最接近于具有本质的基础粒子物理学领域，对本质的理解方式很可能也是需要一些修改的，这些修改是实质性的而不仅仅是在程度上予以宽松化。其中一个例子是全同粒子问题，对于这样的一种全同粒子变换下的对称性，我们将只可能获得这一类或一堆粒子的本质，而不能获得其中每一个粒子的本质，或者说，类的组成将与个体的类归属无关。还有一些其他例子，如粒子物理学中常用的粒子质量“宽度”，它表明粒子个体的不确定度，这种不确定性与原子核衰变不同，它不是粒子内部结构变化所带来的而是粒子本身的不确定性。还有，在粒子物理实验中以对称性和守恒的方式计算、预测和判断粒子的生成与演进，但这些守恒量并不代表粒子的内部结构，而是粒子演进事件的结构。以上这些事例表明，将本质首先归属于个体再由个体的集合划出自然类，这种对自然类本质的理解方式很可能是需要修改的。
直接指称论的另一个困难同样与本质主义相关。仍然考虑语义过度负荷问题的来由，即如何从仅仅是由观察者接收到的对象的部分经验信息出发去指称那种代表了完整对象的本质，这种从局部到整体、从经验到本质的“鸿沟”如何跨越？因果指称理论可能给出的回答是需要心理学、神经科学等经验知觉机制的支持。克里普克认为这种经验方式能够获得被指称对象的本质。但是如果语言使用者获得以及判定对象本质的手段仍然停留在经验阶段，实在论者就不能够以术语这种指称方式指向对象的本质为前提去论证所指称的对象的实在性，因为这是一种循环论证。于是，消除语义的过度负荷其实并不能解决工具主义对实在论的挑战，因果指称论者在工具主义的批评下仍然无法确认语词指向了对象的本质。
其实，单就语义过度负荷本身而言，它并不必然有利于工具主义。工具主义时常需要面临的疑难是科学理论的经验可扩张性或新颖预言的成功。广义的经验可扩张性既应当包括正面意义上实现了理论的经验预言，也包括反面意义上由于出现了与经验预言不符的新经验事实而促进理论受到修改乃至提出新理论这样的扩张。它恰好表明理论的语义并不必然也不可能与理论所表达的经验内容与指称之和严格对应。这是因为语义超出已有经验与预计指称对象的部分一旦获得检验，无论获得的是正面支持还是反面否定的证据，都是超出原有经验的新经验，而封闭于已有经验事实之内的语义是不能容纳这些新经验的。因此，只有理论的语义对被指称物已有的经验内容来说是过度负荷的，理论与经验的关系才是开放的、可扩张的。这时工具主义就将面临困难，由于工具主义认为科学理论仅仅在整理已有经验，那么在这种整理之后理论为什么得以容纳新的经验？工具主义很可能不得不认为这种容纳必须通过调整大量的背景知识来实现，这就显得十分累赘。相比之下，实在论的理论观将比较容易理解语义过度负荷现象：科学理论陈述具有真值，理论预计描述了某种实在，而正是由于语义过度负荷才使这些描述是不完全甚至是可错、可改进并使之趋真的。因此，总体而言，语义过度负荷独立于实在论与工具主义的争论。而且由于语义过度负荷与科学理论的经验可扩张性理论紧密相关，直接指称论对该负荷的消除将导致在因果指称论下理论无法容纳经验扩张这一严重的问题，语句直接指向对象的本质反而是不必要的。也就是说，任何关于科学理论的意义理论都必须以合适的方式容纳语义的过度负荷。
于是，科学实在论需要一种将对象与指称术语连接起来的、与克里普克式直接指称本质方式不同的因果机制。这样的一种机制不但将给出与逻辑映射不同的另外一种使语言层面与世界层面连通的方式，并且由于其形而上学地位因而是实在论可以接受的；它又不能被设想为直接指向被指称项的本质，而应该具有能够提供语义过度负荷并且可以容纳经验扩张的认识论意义。
（2）实在论的仪器因果机制指称理论
如前所述，一种满足实在论的指称理论应该是一种因果指称论，但是为了满足经验可扩张性，这种因果机制不应设想R术语指称其指称物的本质。在科学语言的使用中，科学仪器起到了这个作用，因此仪器应当在因果机制指称中占据核心作用。仪器如何使语言层面与世界层面以因果机制的方式连通？满足以下条件的仪器将具备这一功能：①仪器的工作模式是一种因果机制；②语言使用者所说的术语、概念、陈述表达了仪器的因果机制，而且这种表达的实现不是通过逻辑关系，而是通过因果机制。在这里，第二个条件是比较困难的，它又可以分为两个子条件：A,仪器通过其内含的因果机制的运作为我们提供术语概念；B,仪器确保这些术语和概念的语义功能由因果机制实现。只有仪器满足上述要求，我们才能认为我们可以通过仪器的因果机制指称对象。
设想一个奇怪的玩具筛子，这个筛子的眼有各种各样的形状，如正三角形、正方形、圆形等等，在筛子上方有大量与那些筛眼形状、大小相同的塑料块不断下落。可以想象，这些塑料块将不断通过筛眼掉落到筛子的下方。一位观察者在筛子的下面看到不断地有塑料块通过与其形状相同的筛眼掉到下面，他很可能会作出这样的陈述P：“有很多正三角形、正方形、圆形的塑料块正在掉到筛子上”。我们如何理解这个陈述？根据传统逻辑映射的观点，观察者看到各种塑料块通过筛眼落下是可观察的经验事实，并在语言中寻找到“正三角形、正方形、圆形、块状”等等对这一经验事实进行描述的D术语序列并将之映射到观察到的现象上。再进一步的工作是，借助假说一演绎法，对筛子上方的情况作出理论假设P，并且认为理论假设以演绎的方式解释经验事实，而经验事实以归纳的方式检验了理论假设。实在论者会进一步认为筛子上方确实有这些塑料块正在掉下来，而工具主义者将认为筛子上面的情况其实无关紧要。但是由前面的分析可得，这种理解方式具有很多不可克服的困难。
那么以因果机制指称的方式又如何理解这一陈述？首先，语言使用者对筛子筛选塑料块的陈述需要符合因果机制模式，陈述必须包含（至少是隐含）作为因果作用条件的塑料块的不断下落、作为边界条件的筛眼，以及作为机制性定律的重力作用等，最后得到适合筛眼形状的塑料块落到下面这个结果。但是，仅仅停留在此，这些陈述仍然处于语言层面，语言仍然可能以逻辑映射的方式描述因果机制，对因果的陈述并不必然表明两层面间具有因果关系。其次，所谓“正三角形、圆形”这些D术语并非是语言使用者在塑料块落下来后特设性地对它们进行观察测量与描述后得到的结论，而是使用者看到塑料块通过筛子上这种形状的筛眼，他在获知这一事实的同时也获得了包含在这一事实中的D术语。扩展地说，语言本身就是仪器因果机制作用的结果，它将以一种“固化”的方式由仪器的因果机制实现。到这里，因果机制指称的任务仍未完成，尽管语言由仪器实现使我们可以认为语言与仪器在本体论上居于同等地位，因而也与仪器的输入具有同等本体论地位，但这并不意味着仪器的输入就是语言使用者以R术语所指称的那个对象，语言必然与指称对象有因果机制陈述所表达的那种因果关系。于是，既然语言可以由仪器实现，那么仪器也应该被理解为语言的实现：即理论在语言层面上是一系列的术语和陈述，但理论也可以处在世界层面，当它处在世界层面时，它就是仪器。当语言使用者使用陈述P去表述筛子滤过塑料块这一事件时，他将认为即使这个筛子受到破坏，他也可以根据这个陈述去重新制造一个筛子来重现这一事件，这时D术语仍然是筛子的眼，而使这一事件得以重现的是陈述中以R术语标示的原因——塑料块从筛子上方掉下来。最终，只要理论已经形成因果机制式的陈述方式，我们只要按照理论去制造仪器，就将自动地使理论语言中所涉及的D术语与R术语安排在仪器因果机制中的相应位置。此后在同一理论所表达的固定的因果机制下，只要我们发现作为因果事件结果的D术语对应的事实实现了，那么就可以认定有R术语对应的事实在原因的相应部分实现了，以此我们将得以用R术语指称那个事实，尽管它并非被观察者接收到的经验结果。
以上分析适合于几乎所有的实验仪器，尤其是精密而复杂的仪器。比如将筛子上方空间换成液氮，将下落的塑料块换成通过泡在液氮里的超导金属的电流，将重力定律换成超导体定律与温敏电阻的工作定律，将筛子的下表面换成上面标示着温度和电流强度的仪器面板而各种形状的筛眼就是标示着温度和电流强度读数的显示，这个筛子就改成了一个超导温度—电流计。在使用仪器进行实验时，输入量进入仪器，在机制定律的作用下给出输出量值，显示在仪器面板上的相应位置，因此我们可以由这些位置的值的改变出发，根据理论指认输入量就是理论中对应术语的指称物，完成指称任务。这一过程在世界层面是因果事件，而在语言层面则是相应的理论，两个层面通过这一过程相互实现，在仪器内部理论与因果事件间在本体论上是同一的。这样，我们就建立起了一种实在论的、可消解工具主义批判的因果机制指称理论，它的实质是基于科学理论建构起来的仪器工作的因果机制，这个机制的作用是生成并输出对输入方的摹状词组（即显示在仪器面板的D术语序列）。这一指称理论已经同时给出对其指称与涵义的阐述。
3 总结与进一步探索——科学理论的语义实质
因果机制指称论将仪器视为科学理论的实现，保证了术语的指称项的实在性，但随之而来的问题是：如果将仪器视为理论的实现，那么理论的语义似乎应当完全进入该仪器之中，而理论表达的经验内容也应该由该仪器获取——即当一种仪器被制造出来的时候将必定证实与其相关的理论，该理论也不需要由其他仪器实施的实验检验。这时，经验就不是可扩张的。因此即使理论由仪器实现，其语义仍然应该是过度负荷的。为此，我们需要对理论本身和理论实现仪器的方式进行新的讨论，重新理解理论的语义与仪器乃至与世界的关系。
本文第二部分的开端阐述了借助摹状词组的指称方式，并且认为指称的成立需要依靠背景知识的渗透，由此引入语义过度负荷。在这里已经隐含了一种语义的整体论，即术语的指称必须依赖于背景知识的支持，其语义将分布于与该术语相关的整个知识体系之中。尽管实在论应该采用仪器因果指称机制，但是由于这一机制的功能同样是生成对被指称项的摹状词组，而不是使语言指向它的本质，因而理论的语义整体论将仍然有效。而且，这种语义的整体关系并非仅仅依靠保真的逻辑关联构成，而有很多是以非保真的类比等等其他方式构成。在这种整体论下，语义过度负荷与经验可扩张性是非常自然的：单一仪器所实现的并非仅仅是目标理论陈述，而且附带了其他关联理论的语义内容。而关联理论与目标理论陈述的语义关系可能并不保真也表明，即使仪器实现了目标理论的语义内容并被检验为真，那也并不代表关联理论的语义内容全部为真。因此，仪器受关联理论语义的影响，其实验结果未必就是目标理论所直接预测的结果。即使是，我们也不能认为这一肯定性实验结论已经足以实现并检验了所有与目标理论相关的理论。例如，一台以光敏半导体的电效应为工作原理的仪器在接收经双缝干涉的激光并将干涉图样展示给实验者时，它既实现并检验了作为直接实现目标的光的干涉理论，又附带地实现了关于这种半导体的理论。但是，半导体的理论又需要由别的仪器因果机制实现并给出检验，而在此过程中又引入了第三方的仪器设计理论。于是，仪器实现理论这一关系并不代表单一仪器就恰好充分检验局域的理论陈述，更不代表单一仪器足以完全检验理论的整体。正确的理解是：由一系列仪器构成的仪器族实现并检验由一系列关联理论陈述构成的结构化理论系统，而且在大多数情况下，理论系统的语义内容将多于已经被当时已有仪器直接检验的内容，而这些冗余的内容又需要并且事实上不断地被新发明的仪器检验。这就是科学理论能够预言，并且不断需要面对和解释新的经验的原因。
到此，仪器因果机制指称所实现的科学理论与本文第一部分所阐述的理论观已经产生了根本的分歧。理论通常被视为对某些对象的系统性概念化描述，这一观点的要害在于将理论仅仅看作一种本身没有形而上学地位的表达世界的方式，其语义完全来源于并指向所描述的对象。显然，前述各种非仪器因果机制指称式的关于术语的指称论与通过摹状词组刻画的涵义论都是基于这一考虑而形成的。而仪器因果机制指称论的提示是，尽管科学理论语句的语义包括其指称与涵义中表达被指称项性质的摹状词组两项重要内容，但是理论语句的涵义还包含一种特殊的内容。这一内容可以表现为某种背景知识或过度负荷的语义，但是它在世界层面被实现为仪器的因果机制，因此不仅仅是一种观念、信念或辅助性的假说，其本身即具有形而上学地位，不能被随意调整。正因为这一内容使科学理论语句的涵义具有形而上学地位，其表述之对象的实在性以及理论表达的定律必然性、因果性等才是可理解、可保证的。而又由于这一内容使涵义具有整体性，对理论指称与摹状词组的确定和判断又都受到该内容的支持，科学理论才能在上述特性得到保证的前提下是可错、可发展的。于是，涵义（尤其是其具有特殊内容的部分）而非指称应该占据科学理论语义学的核心地位。这时，仪器因果机制指称论就能够解决科学实在论与工具主义的争论并且支持实在论的结论。
（致谢：本文在复旦大学哲学学院张志林教授的悉心指导与细致批正下完成。在本文初稿于山西大学2008年全国博士生学术论坛宣读时，中国社会科学院江怡研究员、武汉大学桂起权教授、山西大学殷杰教授等等都提出了很好的批评与建议。在此，我衷心感谢上述各位的指导。）
收稿日期：2010-07-06