对科学实在论的新辩护，本文主要内容关键词为：实在论论文,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。
近几十年来，在科学哲学中反实在论者对科学实在论的批评和非难一直不断，而盛极一时的后现代主义思潮则更欲把科学理性无情地“解构”掉。有鉴于此，替科学实在论作出新的、更有力的辩护以捍卫科学理性就显得十分重要和迫切。
在本文中，我们将把科学理论视作以概念为基元的符号系统，并运用一般系统论的思想和方法加以分析。从这一新视角出发，结合对科学实践和科学史的考察，我们主张一种具有建构性和系统性的科学实在论。这里，“建构性”是指科学理论作为建构的符号系统通常以迂回而非直接的方式表示实在世界因而超越于现象，“系统性”则指理论与其表示的实在之间是一种系统而非点式的对应，故一个理论的组元并不一定具有真实的指称物，而理论的结构往往在其中起主要作用。如果一个理论的构成与所表示的实在之间具有某些相似性，我们就认为这一理论近似为真，但这种似真性并不显现而须借助某种指示才能加以确认。为了建立与实在的联系，科学理论必须经过认知主体的经验操作。只有当理论的创新性预言获得经验的确证或证实我们方可给理论本身指派真值，故创新性的预言既是理论是否成功的试金石，也是真理的指示器。这样，我们有必要阐明科学理论的构成、功能和似真性之含义及这三者之间的关系。
1
我们先从系统的角度阐述科学理论的构成和功能。当代科学已充分表明：严格地说，世界上的一切事物或是系统或是其组元，而所有系统遵循一些普遍的规律。科学理论既是表示实在的符号系统，我们便可合理地假定亦能借助于一般系统论的思想和方法对其加以研究。
如果一开始我们把科学理论视作命题或陈述的集合，那么既难以阐明理论的结构（特别是对形式化的理论而言），也无法解决在科学实在论和反实在论之争中存在的一些关键问题（如指称问题），故我们从构成理论的基元——概念——出发来加以阐述。这样，跟其他的物质和概念系统一样，一个科学理论（T）具有三个基本的构成：组元（C）、环境（E）和结构（S）。理论的组元是它的概念集。我们所探讨的科学理论是事实性的，故它的概念集必须包含事实指称项作为子集。这一语义命题表明，科学理论须预设涉及真实的实体，即使某些实体日后可能证明并不存在。理论的环境包括所有与其组元相关联的诸因素，主要包括相关的辅助假设、背景知识和经验数据。理论的结构是各组元及组元与环境之间的所有关系的集合。对于形式化的科学而言，数学结构表征了理论的基本结构。我们知道， 一个科学理论具有解释和预言等功能（F）。而根据一般系统论的基本原理，理论的功能由构成它的组元、结构和环境共同决定，即F由〈C，S，E〉所决定。在以下的讨论中，我们将把注意力集中于理论的解释和预言（I&P）功能。在这种情况下， 理论的环境E中相关的主要部分便是辅助假设集（A）， 这样就有：〈C， S，A〉决定I&P。
我们首先分析S与I&P之间的关系。众所周知，在物质系统中，系统的功能主要由它的结构所决定。虽说组元是构成系统的基本因素（没有组元也就没有系统），但我们知道，即使两个物质系统具有相同的组元，只要结构不同就可以在功能上有很大的差别；另一方面，倘若两个系统具有相同（或相似）的结构而组元并不相同，它们仍可有相同（或相似）的功能。对于科学理论这样的符号系统，我们发现情形与此类似，即一个理论的功能主要由其结构所决定，也就是由S近似地决定I&P。量子力学的历史为科学理论的结构和功能的这种近似决定关系提供了一个很好的例证。1925年，德国年青的物理学家W.海森伯先从可观察的概念出发创立了矩阵力学，次年奥地利物理学家E.薛定谔基于波函数的概念也提出了波动力学。从表面上看这两种理论具有十分不同的概念和形式，但它们在微观领域中应用却几乎同样成功，因而在功能上是等价的。这一事实促使薛定谔去证明两者在数学结构上的等价性。结果确实如此。相反，在科学史中，我们却无法找到两个具有相同组元（概念）而结构不同的理论呈现功能等价性的实例。这也给了我们这样的启示，一个作出成功的解释和预言的科学理论的结构与它所表示的实在之间应该具有某种特殊的关系。
下面再来分析理论的组元。由于理论的功能主要由其结构所决定，因而即使理论作出成功的解释和预言，一般来说（存在一个例外，见下）我们并不能由此断定理论的事实指称项一定对应于真实的实体。事实上，纵然所有的事实指称项都不是真的，通过调整理论的结构我们仍有可能对经验事实作出合理的解释和成功的预言。这有些类似于电子工程中的下列情形：通过元件之间的恰当组合，不可靠的元件可以形成可靠的器件。正因为结构在其中起主要作用，故要确认理论的事实指称项是否表示真实的指称物将是十分困难的，同时也表明指称项本身可以相对地独立于其它因素而存在。这样，当科学理论发生不连续的变化时，一些指称项可以保持基本不变。对整体论者来说，在科学革命的过程中范式的转变是格式塔的，因而理论中的事实指称项不具有稳定性。而从一般系统论的角度来看，整体主义片面强调了系统的整体性，却忽视了系统的形成必须基于它的构成以及组元具有相对独立性这一事实，表现在科学哲学中便是否认理论的指称项可以具有延续性。事实上，科学知识的演化在某些方面是平滑延续的，而在另外一些方面却是间断跳跃的。所有的变化，即使是最富戏剧性的革命，也只能是部分而非全盘地抛弃以往的理论和概念〔1 〕。例如，爱因斯坦的狭义相对论对经典的牛顿时空观而言可谓是一场革命，但牛顿力学中的诸多概念（如质点、速度、动量）仍然保留在相对论力学中，即使时间概念也并未彻底更新（如时间的可逆性）。基于上述分析，我们认为相互竞争的理论可以具有一些相同的指称项，可以分享共同的指称物，因而原则上它们之间并非是不可通约的。
2
我们知道，科学理论与实在世界之间并不存在直接的联系。要建立两者之间联系，理论本身必须以经验操作（或广义地称作实践）作为中介。这里，经验操作是指观察、测量、实验或它们之间的某种组合。实施经验操作的主旨是对理论作出的预言进行检验。如果预言得到确证或证实，我们便认为理论是成功的。科学实在论者不相信“奇迹”，因而主张只有科学理论的真理性才能对这种成功作出充分或最好的解释；而反对者则以“悲观的归纳”作论据，认定成功地作出解释和预言的理论并不一定为真，反之亦然〔2〕〔3〕。我们认为，如果不能确切地阐明成功和真理的内涵及两者的关系，便无法从这样的争论中获得多少有意义的结果。
断定成熟科学是十分成功的意味着它们已经并且能够经常作出正确的解释和预言，而其中预言获得确证或证实更为重要，以致近来有人提出了预言主义〔4 〕。不过，如果仅从广义上来理解科学预言，那将无法达到揭示理论的成功和真理之间内在联系的目的，因为事实上在科学认识活动中存在两种不同类型的预言，即重复性预言和创新性预言。它们对科学理论真理性的确立所起的作用颇为不同，故我们有必要对科学预言本身作进一步的分析。重复性预言是基于经验定律和事实的简单推广，在通常的科学活动和日常生活中我们作出的预言大多属于这一类型。而科学理论不仅仅预言重复性的事实，而且还能预言以前从未感知过的观察和实验结果，因而这样的预言具有创新性〔5 〕。从科学发展的历史中，我们发现几乎每个能够在科学领域里确立优势地位的理论都是因为作出了成功的创新性预言。这一点在近现代物理学中表现得尤为明显，如麦克斯韦的电磁理论预言电磁波的存在和爱因斯坦的广义相对论预言光线在太阳附近的弯曲，而物理学则被人们看作是最为成功的成熟科学。因此，我们有理由认为，一个成功的科学理论必须且最重要的是能作出创新性预言而且这些预言得到经验的确证或实证。而我们之所以能对理论本身指派真值也正是基于它在这方面的成功。
为何强调科学理论的预言功能而不是解释功能？为何创新性预言在确立理论的成功与似真之间的关系中起着决定性的作用？让我们把解释和预言置于主体的认知活动中加以分析来回答这些问题。
先来看解释的过程。对于解释我们是从〈C，S，A〉推演出I。在对现象或事实进行解释的过程中存在两种不同的情况。一是解释对象（现象或事实）先于作为解释前提的理论而存在且理论的创立者已知这些需解释的对象。这样，科学家在提出理论时便可依据这些已知的经验事实，在作出解释时亦可相对自由地选择辅助假设，故由此而建构的理论能成功地解释这些现象或事实将并不令人感到惊奇。另一种情况是解释对象并不为充当解释前提的理论的创立者事先所知。当理论创立后这些现象或事实需要解释时，关键之处常常是选择合适的辅助假设（即A）。 由于解释对象已经知道，故为此进行辅助假设的选择也是相对自由的，并且有可能提出种种特设假设。在这两种情形下，一个成功的解释对于该理论似真性的确认并不提供多少有力的支持。这不仅是因为辅助假设甚至整个理论的选择都具有相当的任意性，更重要的是解释过程只限于解释对象与解释前提之间，而这种关系的确定原则上可以在思维中完成，故一般来说无需接受经验操作的检验。事实上，倘若一个理论只有解释力而没有预言力，至多可帮助人们加深对已知事物的理解，而不能为我们增添多少关于实在世界的新知识。
然而，如果一个科学理论作出成功的创新性预言，那么反过来对于该理论似真性的确认所提供的支持要比解释有力得多，即使理论本身看上去有些难以置信。宇宙大爆炸理论便是绝好的一例。当由大爆炸理论推演出的存在微波背景辐射等创新性预言在观察中得到证实后，反过来有力地支持了该理论，并使得人们对其的信任度大大提高。之所以如此，是因为创新性预言跟解释相比，不但知识状态不同，而且相关的认识过程也不一样。与解释过程不同，在由理论作出创新性预言之前，人们并不知道所预言的结果是否正确，故预言的过程无法在思维中完成而必须诉诸于经验操作。此外，在这个过程中我们事实上也不能自由地提出或选择辅助假设，否则就难以保证理论所作出的创新性预言的经常成功。因而，一个成功的预言过程其实分成两步：一是从〈C，S，A 〉推演出预言P，二是让P通过经验操作接受检验，一旦获得确证或证实便表明预言成功。可见，作出成功的创新性预言比解释某种现象或事实要困难得多，而经验操作这一中介又使预言的结果跟实在发生了联系。这样，创新性预言的成功反过来为确立理论的似真性提供了最主要的根据。在科学实践中往往正是依据理论的成功才赋予其以真值。乍一看，上述整个过程中似乎存在着一个循环，但它并不是逻辑意义上的，因为其中包含着一个十分重要的环节——经验操作。正是这一实践活动环节的增加使得预言和解释在认知过程中所处的地位和作用变得不同，进而使得创新性预言对于科学理论本身具有特别重要的意义。而所谓科学理论的成功实质上就是由其作出的创新性预言的成功。
3
科学理论的似真性是隐含的，我们必须诉诸于经验操作来实现真的显示〔6〕。事实上， 在科学活动中， 人们正是基于理论所作出的创新性预言在经验操作中的成功来替其指派真值，这样就在方法论上的成功与语义学上的真之间建 立了联系。一个科学理论的似真性依赖于它的成功，而理论的经常成功反过来又可以借助于它的真进行合理的解释。如上所述，只要这种循环包含着实践活动的环节便不是无意义的，因而科学理论不仅要有解释力，更重要的是能作出创新性预言。然而，如果只是笼统地阐述理论作出的创新性预言的成功与其作为整体的似真性之联系，那么事实上我们是回避了科学实在论和反实在论之间的一个重要争论点，因为许多主张科学实在论的人指望从科学理论的成功出发并作逆式推理，替理论所含的指称项与真实实体或理论的结构与实在之间建立似真的对应关系，而反实在论者却对此加以否定〔7〕。 因此，我们有必要分析从创新性预言的成功到理论的构成可赋予真值的具体过程。
设有一个科学理论T，那么它的组元、结构、 辅助假设与预言之间就有上述的决定关系。若取n组不同的辅助假设A[,i]（i＝1，2， …，n），由T作出了相应数量的创新性预言P[,i]（i＝1，2，…， n）。如果每个预言均在经验操作中获得证实， 也就是说在辅助假设不同的n个场合，理论所作出的预言均取得了成功，则我们便可作出合理的筛选，推定预言的成功取决于理论的构成〈C，S〉，这样我们就可赋予〈C，S〉以真值。显然，这一过程中含有归纳推理，故并不具备逻辑上的充分性，而只是认识论上的。但是，既然科学本质上是一种认知活动，我们又何必一定要去追寻绝对的真呢？在我们看来，科学理论的真依赖于它的成功，而成功具有条件性和时间性，所以从理论的创新性预言之成功我们可以推定理论的构成〈C，S〉近似为真。进而，我们还可作出这样的推论，那就是：由于理论的功能主要由其结构所决定，故一旦理论在作出创新性预言上获得成功，我们便可以认为理论的结构近似为真（即可赋予S以真值），并且断定S表示了实在的结构。许多科学家正是以这样的方式来看待一个成功理论的结构真实性，有些科学哲学家也主张即使指称项不涉及实体，科学理论仍可以是真的〔8 〕。从系统的角度看，这种结构实在论的观点不无道理。
我们已经指出，一般来说，从理论的成功无法确定其组元集C 中的元素是否有真实的所指。不过，存在着一种特殊的情况，使得我们不得不相信某些指称项一定表示了真实的实体。这一例外源于一类特殊的创新性预言。在科学史中，那些最激动人心的科学预言并非是关于已知事物的状态或属性的预言，而是预言某种人们从未感知过的物质实体的存在，即作出存在预言，如勒维列和亚当斯预言海王星，麦克斯韦预言电磁波，狄拉克预言正电子，奥本海默预言中子星，等等。这些著名的预言日后一一得到了科学观察和实验的证实，反过来便使得我们不仅相信有关理论的似真性，而且难以怀疑其中相关的事实指称具有真实的所指。这是因为我们几乎无法想象从没有实体对应的空洞指称项出发竟可以推知物质实体的存在。另一方面，在科学发展的历程中，任何作出了成功的存在预言的科学理论往往并不因新理论的出现而全然失效，即使经验已表明它们（如牛顿力学）并非在全域为真。这样的理论在一定范围或程度上总是真的，而且当它们被新理论所取代时，有些事实指称项却能保持稳定，故断定这些指称项具有真实的对应物应该是合理的。
4
我们已经探讨了科学理论的成功和真理的关系。但若进一步考察理论与实在的对应，却发现其中存在着更为深层的关系。我们对成功的理论指派真值事实上是一种内在真理观，因为这儿真理并不理解为是理论与实在之间的符合。不过，这种内在真理观应有认识论上的依据，就是说须假定理论的似真性是源于其与实在之间的某种相似性。
我们强调科学理论的创新性预言，但令人惊奇的是唯有理论的结构由数学加以表征才能真正做到这一点。如果考察各个科学领域，即可发现物理学在作出创新性预言方面是最为成功的，但物理学离开了数学几乎寸步难行。因此，问题在于：为什么数学化的科学理论（而不是其它理论）能够经常且成功地预言经验上的新颖事实？我们可以直觉地意识到数学化的理论结构与实在之间定有某种特殊的关系，但需要探究的是这种关系究竟是什么。这常常使探索者感到困惑，而且看来无望通过单纯的逻辑分析予以解决。不过，从皮亚杰的发生认识论出发，我们或许可以找到一个合理的解答。
为了回答数学化的理论结构与实在的关系，我们首先应当弄清数学和实在的关系。显然，数学能够成功地应用于实在世界已成为一个不争的事实〔9 〕。从发生认识论的角度来看，数学逻辑结构与实在的因果结构共同源于主体活动的协调。主体内在活动的协调产生了数学结构，而主客体之间的外在协调则形成了因果联系，其中包括空间和运动结构。客体之间的协调方式类似于主体行动的结构。这样，从一开始数学结构与实在的因果结构之间便有了一种固有的联系，而这种联系恰恰就是相似性。更进一步，基本结构由行为的一般协调所形成，而这种一般协调又源于神经元之间的协调。因此，我们可以追溯有机体和生物的协调，从而找到一般协调的起源。这样，当我们断定数学能够适合于外部经验时，主体操作和客体结构之间的联系必需到有机体本身中去寻找。所以，至少在原则上，我们可以理解为什么物理世界的真实形态能与主体所建构的数学结构相对应〔10〕。
话又说回来。当一个科学理论作出创新性预言时存在着两种必然性，即逻辑的和因果的。数学化的理论借助逻辑的必然性作出预言，而真实世界的因果必然性使得这些预言获得成功，因为这两种必然性都源于行为的协调因而是相似的。这样，我们就为科学理论的似真性提供了认识论的依据，并可理解为何数学化的科学理论通常是成功的。反过来，科学理论的预言经常在经验操作中获得确证或证实便使得我们更加坚信理论与实在之间的结构相似性的存在。