爱因斯坦的知识创新工程观，本文主要内容关键词为：爱因斯坦论文,知识论文,工程论文，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。
“知识工程”这一概念，最早是由美国斯坦福大学的费根鲍姆教授于1977年在麻省理工学院召开的人工智能国际会议上首先提出来的，它是专家系统的同义语，解决知识的获取、表达方式和利用等问题。从这种知识工程的特征和功能上讲，它只能模拟现成的知识体系，但不能生产新的知识体系。正值知识经济时代即将来临之际而提出的“知识创新工程”，其基本内容应是新知识的生产及其规律的研究，不仅研究新知识生产的普遍规律，而且还要研究各种专业新知识生产的特殊规律；它比知识工程更具有创造性和活力。1998年2月4日，江泽民对中国科学院呈送的《迎接知识经济时代，建设国家创新体系》研究报告作了重要批示，鼓励中国科学院“真正搞出我们自己的创新体系”。6月9日由国务院总理朱镕基主持召开的国家科教领导小组第一次会议，审议并原则通过了中国科学院呈送的《关于中国科学院开展〈知识创新工程〉试点的汇报提纲》〔1〕。上述权威性的批示和意见， 正是从知识的创新和应用这个根本意义上讲的。本文也拟从这个根本意义上来探讨爱因斯坦的知识创新工程观。
1 新知识产生的动力
1.1 “实际需要”是新知识产生的根本动力
爱因斯坦在1932年1月25 日的一次讲话中指出：“在研究者的不倦的努力后面，潜存着一种强烈得多的、而且也是一种比较神秘的推动力：这就是人们希望去理解的存在和实在”〔2〕。1938 年在谈到相对论的产生并用新的原理来解释量子论和被动说的矛盾时指出：“相对论的兴起是由于实际需要”，“所有重要的科学观念都是在实在跟我们的理解之间发生剧烈冲突时诞生的”〔3〕。 由于爱因斯坦当时思想的局限性，他所讲的“实际需要”和“实在”（即客观现实）仅限于科学实验领域所观察到的现象，如果扩展到社会经济和社会进步，新知识产生的天地就更为广阔，动力会更加巨大。正如恩格斯所说：“如果说，在中世纪的漫长黑夜之后，科学以梦想不到的力量一下子兴起，并且以神奇的速度发展起来，那末我们也得把这个奇迹归功于生产”〔4〕。
工业的巨大发展产生了很多力学上的、化学上的以及物理学上的新事实，它不但提供了大量可供观察的材料，而且自身也给予了比以前完全不同的实验工具。经济发展的全球化趋势促进了国际间的科学技术既竞争又交流。与生产密切相关的气象学、动物学、植物学、生理学等方面展示了无数的珍贵材料。信息技术的飞速发展可以为知识创新提供足够的情报保障。
1.2
旧理论的衰落和新理论的兴起是科学发展的内在规律和动力
爱因斯坦在谈到物理学理论的发展时指出：“科学没有永恒的理论。……任何一个理论都有它的逐渐发展和成功的时期，经过这个时期以后，它就很快地衰落。……差不多科学上的重大进步都是由于旧理论遇到了危机，通过尽力寻找解决困难的方法而产生的”〔3〕。 这是符合科学发展的辩证法的，正如恩格斯所指出的：任何科学都“是一种历史的科学”〔4〕。物理学的发展史充分证明了这一点。 古典物理学是以力学为基础的，它对电、磁场、光等物理现象无法解释，于是产生了相对论，它是以场论为基础的，“是自牛顿时代以来第一个修正引力定律的理论”〔3〕。但这种理论只能应用于惯性坐标系， 于是现代物理学很快发展到广义相对论，这种理论能应用于任何坐标系。
在旧理论开始衰落、新理论还未产生和形成的时候，明确提出新问题对科学进步具有启动作用。爱因斯坦在高度评价伽利略提出了决定光速的问题时说：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许仅是一个数学上的或实验上的技能而已。而提出新的问题，新的可能性，从新的角度去看旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步”〔3〕。周光召院士在高度评价由118位科学家（其中，中国科学院院士25位）编写的《21世纪100 个科学难题》时引用了爱因斯坦的这段话，并指出：“科学发展就是不断地始于问题和终于问题的过程，同时也是科学概念、科学定律和科学理论不断形成和增长的过程。科学问题，特别是科学难题的提出、确认和解决，构成了科学自身发展的内在动力”〔5〕。
1.3
科学家对真理的追求和艰苦卓绝的奋斗是科学发展的直接动力
爱因斯坦曾多次谈到科学家的动机，有的是“渴望逃避个人生活而进入客观知觉和思维的世界”，“享受幽静的生活”，他称之为消极动机。此外，还有一种积极的动机，那就是“以最适当的方式来画出一幅简化和易领悟的世界图象；于是他就试图用他的这种世界体系（Cosmos）来代替经验的世界，并来征服它”〔6〕。通俗点说， 就是认识世界和改造世界的崇高追求。追求可以产生灵感，追求可以产生智慧，激起工作热忱，促使科学家为攀登科学高峰不惜贡献自己毕生的精力。爱因斯坦指出：“只有那些作了巨大努力，尤其是表现出热忱献身”的人，才能“在理论科学的开辟性工作中取得成就”〔7〕。这样的人， 在爱因斯坦时代，有居里夫人，她为了证明放射性元素的存在并把它们分离出来，“不仅靠着大胆的直觉，而且也靠着在难以想象的极端困难情况下工作的热忱和顽强，这样的困难，在实验科学的历史中是罕见的”〔8〕。在中国，有现代著名数学家陈景润。他身处逆境， 但仍然坚持证明“哥德巴赫猜想”，直至改革开放的年代才获得一个比较宽松的研究环境。到目前为止，他的这项研究成果仍然居世界领先地位，他也为此贡献出了自己毕生的精力。
2 知识创新过程
2.1 科学思维是知识创新的基础
“一切实在的知识，都是从经验开始，又终于经验”〔9〕。 “从经验开始”是指根据经验提出新问题、假设或公理。“终于经验”是指对由假设或公理推导出的各个个别结论通过经验来证明。这既是知识创新过程的开始和终结，也是科学思维的开始和终结。知识创新的过程也就是科学思维的过程。“一种新的事实被观察到了，它就使得过去用来说明和它同类的事实的方式不中用了。从这一瞬间起，就需要……新的说明方式了”〔4〕，即需要假设，亦即需要创造性思维。 “借助于思维（运用概念，创造并且使用概念之间的确定的函数关系），我们的全部感觉经验就能够整理出秩序来”〔10〕。不仅如此，一旦假设或原理（公理）“胜利完成以后，推理就一个接着一个，它们往往显示出一些预料不到的关系，远远超出这些原理所依据的实在的范围”〔11〕。也就是说，借助于创造性思维产生的新知识源于经验而高于经验，这正符合知识创新工程的目标。
2.2 科学思维的过程
在爱因斯坦谈论或涉及科学研究的许多文献中，常常谈到科学思维，其中有3处比较集中地阐述了这个问题。这3处分别从不同的角度说明了科学思维的过程，彼此互相补充，从而构成了爱因斯坦关于科学思维的完整体系，清晰地显示出知识创新的全过程和内在规律。爱因斯坦先后在1936年、1946年和1952年3次比较集中地谈到科学思维，以第3次的论述最为简洁清晰，因此这里就以此次的论述为基础，结合另外两次的论述和其它有关论述，说明爱因斯坦关于科学思维的体系。在爱因斯坦1952年5月7日给M.索洛文的信中，系统地谈到科学思维，不仅给出了思维过程的示意图，而且把思维过程划分为4个阶段， 并说明了各个阶段之间的联系，即：“1）ε（直接经验）是已知的；2）A 是假设或者公理……；3）由A通过逻辑道路推导出各个个别的结论S……；4）S 然后可以同ε联系起来（用实验验证）。这一步骤实际上也是属于超逻辑的（直接的），因为S 中出现的概念同直接经验ε之间不存在必然的逻辑联系”〔12〕。爱因斯坦1946年在谈到经验与假设或公理之间的联系时是这样说的：“当接受感觉印象时出现记忆形象，这还不是思维。而且当这样一些形象形成一个系列时，其中每一个形象引起另一个形象，这也还不是思维。可是当某一形象在许多这样的系列中反复出现时，那末，正是由于这种再现，它就成为这种系列的一个起支配作用的元素，因为它把那些本身没有联系的系列联结了起来”〔13〕。这就是由经验引起联想然后产生假设或公理的过程。也就是说，从经验到假设或公理是超逻辑（直接）思维。因此，科学思维的开始和终结都是超逻辑（直觉）思维，只有第三步是逻辑思维。根据爱因斯坦这两次关于科学思维的论述和其它有关论述，笔者对爱因斯坦原有的科学思维示意图补充如下：
2.3 科学思维的逻辑层次
爱因斯坦从科学体系不断提高逻辑的统一性出发，早在1936年就将由假设或公理导出各个个别结论的过程，也就是相当于1952年阐述科学思维公式的第3步划分为若干层次或阶段。
第一层次：原始概念（即那些同感觉经验直接联系着的概念，对于实际应用有足够的确定性；也就是经验的直接描述，反过来又可直接应用于符合这种经验的情况）和原始关系（联系那些原始概念的命题，即最初的假设或公理），在这一层次，可能会有许多个同样站得住脚的理论体系，理论完全没有逻辑的统一性。
第二层次：基本概念和基本关系（原始概念和原始关系逻辑上导出的概念和关系），一个包括数目较少的概念和关系的体系，有了较高的逻辑统一性。
第三层次：对逻辑统一性的进一步追求，从第二层的概念和关系推导出数目更少的基本概念和基本关系。
这种过程如此继续下去……。完成层次，基本概念和基本关系（公理）在逻辑上减少到不能再少的数目。“它具有可想象的最大的统一性”，“而这个体系同那些由我们的感官所作的观察仍然是相容的”。
上述各层次（或阶段）的那些概念和关系都是自由选定的，能否达到科学的终极目的，必须通过经验证明。因此，对于科学的终极目的来说，中间层次（或阶段）只具有暂时的性质。“它们终究要作为不相干的东西而消失掉”〔10〕。但是在科学的终极目的未达到以前，为了不断提高科学体系逻辑上的统一性，各中间层次逻辑上的“推导就占有主要地位”〔14〕。
3 新知识的体系结构和评价标准
3.1 新知识的体系结构
科学理论的“完整体系是由概念、被认为对这些概念是有效的基本定律，以及用逻辑推理得到的结论这三者所构成的”〔9〕， 也就是由基本概念C（Conccepts）、基本关系R（Rules即规则或公理）、普遍原理P（cprinciple由规则推导出来的结论）3部分组成，用知识描述模式K表示就是：
K＝（C，R，P）
概念是知识的基本元素，规则反映概念之间的相互关系。爱因斯坦指出：一切理论的崇高目标是“要把一切概念和一切相互关系，都归结为尽可能少的一些逻辑上独立的基本概念和公理”〔15〕。
由此可见，不仅构成理论的基本概念不只一个，而且反映基本概念之间相互关系的公理或规则也不只一个，并且“没有一个假设（公理或规则－引者注）可以从其他的假设中分离出来进行单独的实验”〔3 〕。一切理论或普遍原理正是由一系列相应的公理或规则推导出来的，或者说“它一般地是在逻辑上从少数几个所谓公理的基本假设建立起来的”〔16〕。
3.2 新知识的评价标准
爱因斯坦关于理论的评价标准提出了3条：
（1）“外部的证实”标准。理论不应当同经验事实相矛盾”。 并且不“可以用人为的补充假设来使理论同事实相适应”，而必须“是用现成的经验事实来证实理论基础”〔13〕。这一观点也就是相当于我们现在所说的以实践作为检验真理的标准。“单个经验同理论结构的相互关系，必须使所得到的对应是唯一的”〔15〕。这就是要求理论对任何个别经验事实作唯一的解释，不应作模棱两可的解释。一种理论“概念的正确与否，唯一地取决于它对所经验到的事实的明晰而无歧义的关系”〔17〕。
（2）“逻辑的简单性”或“内在的完备”性标准〔13〕。 这条标准要求尽可能把那些“逻辑上不能再简化的基本概念和公理的数目减少到最低限度”〔14〕。
（3）不等价和不类似标准。爱因斯坦指出：“从逻辑观点来看，如果一种理论不是从那些等价的和以类似方式构造起来的理论中任意选出的，那末我们就给予这种理论以较高的评价”〔13〕。这也就是创造性标准和先进性标准，其基本要求是“提出新问题，新的可能性，从新的角度去看旧的问题”，这些“标志着科学的真正进步”〔31〕。
收稿日期：1998－08－05
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