形成科学假说的逻辑推理之我见，本文主要内容关键词为：假说论文,逻辑推理论文,我见论文,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。
科学假说虽是根据已有科学知识和新的科学事实对所研究问题作出的一种猜测性陈述，但近代科学发展史以其雄辩的事实证明了19世纪末叶恩格斯“只要自然科学在思维着，它的发展形成就是假说”（注：恩格斯：《自然辩证法》，218页，北京，人民出版社，1971。）的著名论断。由此科学界无不关注形成科学假说思维问题的研究，试图建立一种形成科学假说的思维模式，但因没有跳出传统逻辑固定形式结构的窠臼，迄今未能成型。笔者认为，形成科学假说的思维活动尽管包含着多种逻辑方法的的应用。但主要是应用逻辑推理，并且这种逻辑推理不仅是静态的，而且是动态的，甚至其基本特性体现为动态的逻辑推理思维过程。因此，笔者尝试将动态的思维过程同静态的推理形式结合起来，提出一种动态的形成科学假说的逻辑推理模式，敬请专家指教。
一
演绎推理在传统形式逻辑中，有直接推理、三段论推理、联言推理、选言推理、假言推理、假言联言推理和假言推理等不同类型。这些不同类型的演绎推理，在结构公式上有着共同的特点：大前提表现为一般性知识的判断，小前提和结论表现为特殊性（或个别性）知识的判断。它们都可以用来作为形成假说的思维工具。如果我们一般地考察演绎推理在形成假说过程中的实际应用情况，就会发现，它表现为一个动态的认识过程，这个认识思维过程可分为四个步骤：第一步，人们发现某一个别（或特殊）对象具有某种新情况；第二步，找出能够解释或说明这类个别（或特殊）事物新情况的一般性知识（本质、规律）；第三步，在思维中，恰如其分地将所发现的个别（或特殊）事物的新情况，与其所属类的一般知识结合起来；第四步，提出假说，断定所发现的个别（或特殊）事物的新情况，可以抽象为所属类的一般性知识。苏联物理数学博士苏切科夫，发现木星存在着这样奇怪的情况：它放射出来的能量明显地多于它从太阳那里吸收来的能量。就已知的知识来说，木星属于行星，行星本身没有热核能源，它的发光只不过是对太阳光的反射，而由于宇宙中不存在100%的有效系数，所以， 行星从太阳那里得到的能量只有一部分能回到太空中去；恒星是能够自身发光的星体，它放射能量的大小基本上取决于它内部能源的大小。于是，他将自己所发现的木星新情况与现有的科学知识结合起来，提出了这样的假说：木星放射的多余能量是来自它内部的热核能源，在将来它可能成为恒星。显然，他提出这个假说的过程，正是遵循了运用演绎推理提出假说的认识过程。
假如把运用演绎推理形成假说的认识过程，概括为形成假说的动态演绎型模式，即是：
在这个模式中，（1）表示发现个别（或特殊）对象a具有新情况B′；（2）表示找到这类个别（或特殊）对象的情况B具有的一般性知识C；（3）表示在思维中，把个别（或特殊）对象a具有的新情况B′，与这类对象情况B具有的一般性知识C′逻辑地结合起来；（4）表示提出假说，断定个别（或特殊）对象a具有所属类事物情况的一般知识C′。（1）、（2）、（3）是形成假说的根据，它相当于演绎推理的前提：（4 ）是提出的假说内容，它相当于演绎推理的结论。
演绎推理是前提蕴涵结论的推理，它的逻辑性质是：只要前提真实、形式正确，推出的结论必然真实。那么，是不是形成假说的演绎推理模式也具有必然的逻辑性质，即是说，是不是由演绎推理模式提出的假说，不经过社会实践的验证，就能确定其为真理呢？回答是否定的。我们认为，虽然演绎推理模式体现了在形成假说的实际思维中演绎推理的应用情况，但是，它们之间的逻辑性质是不同的。因为，演绎推理的逻辑性质，是传统形式逻辑撇开思维具体内容的真假，仅仅从演绎推理的形式结构方面，确定的真假性质（逻辑真值）；而演绎推理模式的逻辑性质却不是这样，它是运用演绎推理形成假说认识过程中的多种因素的统一，其中，有相当于演绎推理前提的假说根据是否都真的因素，有相当于演绎推理形式的假说的根据和内容之间的联系是否正确的因素，有关于事物的一般知识（科学原理、公理和定理）适用的条件性因素，有个别（或特殊）对象的新情况产生的复杂性因素，有一般知识与个别（或特殊）对象的新情况相结合的恰当性因素。所以，按照演绎推理模式形成的假说，作为理性思维的产物，在没有经过社会实践验证之前，不必然具有真理性。只有经过社会实践的检验，假说的内容与客观实际相符合时，它才能被称为真理。
爱因斯坦说过：“理论科学家在他探索理论时，就不得不愈来愈听从纯粹数学的、形式的考虑，因为实验家的物理实验不能把他提高到最抽象的领域中去。适用于科学幼年时代的以归纳为主的方法，正在让位给探索性的演绎法。”（注：《爱因斯坦文集》，第1卷，262页，北京，商务印书馆，1976。）根据爱因斯坦的说法，为了有别于传统形式逻辑系统中的演绎推理，不妨我们可以把形成假说的演绎推理模式，叫作探索性的演绎推理模式。这种模式，在认识真理、发展真理的过程中，能够帮助我们在一般知识的指导下，形成假说，打开认识事物、改造事物的通道。1809年，法国科学家盖·吕萨克发现气体反应规律：在同温等压下，参加同一反应的各种气体，不论其为反应物或产生物，它的体积间都呈简单的整数比。1811年，意大利科学家阿伏伽德罗，在引入“分子”这个概念之后，根据气体反应定律，运用探索性的演绎推理模式，大胆提出假说，断定：在同温等压下，体积相同的任何不同气体，所含的分子（微粒）数都相等。“阿伏伽德罗的假说给予元素以确定的原子量；在原子量确定以后，通过元素原子量等于元素克当量和原子价乘积的关系，就很容易确定各个元素的化合价。几种元素原子价的值一旦解决，它们化合物的结构模型就可以构造出来了。……这不但影响了有机化学，对无机化学也产生了影响（注：梅森：《自然科学史》，436—437页，上海，上海译文出版社，1980。）苏联天文学家和数学家，根据天文观察的新情况，在“行星运动统一相对论”的基础上，提出了“太阳系除目前已知的九大行星外，在冥王星轨道之外有第十颗行星”的假说，也是动用探索性演绎模式思维的结果。
二
归纳推理在传统形式逻辑系统中有两种形态：完全归纳推理和不完全归纳推理。由于完全归纳推理要求穷尽一类事物全部对象的情况，而主观和客观条件的限制决定了满足这一要求是相当困难的，因此形成假说较多运用的是不完全归纳推理。不完全归纳推理的传统结构公式是：S[,1]是（或不是）P，S[,2]是（或不是）P……S[ ,n] 是（或不是）PCS[,1]、S[,2]……S[,n]是S类的部分对象）；所以，凡S 是（或不是）P。我们认为， 传统形式逻辑从静态上给出的这种不完全归纳推理结构公式，是不足以反映不完全归纳推理在提出假说过程中的实际情况的，只有从辩证的、动态的观点出发，把运用不完全归纳推理形成假说的过程，作为一个具体的认识过程来看待，才是合乎实际情况的。那么，运用不完全归纳推理形成假说的认识过程一般经过哪些程序呢？第一步，人们发现在不同时间、地点和条件下，个别对象具有（或不具有）某种情况，并发现这些具有（或不具有）某种情况的个别对象属于同一类事物；第二步，人们在思维中把同属于一类事物的这些对象具有（或不具有）的某种情况集合起来；第三步，提出假说，断定该类事物的全部对象都具有（或不具有）某种情况。德国数学家哥德巴赫运用不完全归纳推理提出的数学猜想（假说），就是经过了这样的认识过程。他在研究数论的实践中，发现偶数（能被2除尽的正整数）和素数（只能被1及自身整除的整数）之间存在着这样有趣的关系：4＝2+2，6＝3+3，8＝3+5，10＝3+7＝5+5……这些关系表明：偶数＝素数+素数，从没有发现相矛盾的情况。于是，他归纳出两个猜想，其中一个是：任何一个大于等于4的偶数都是两个素数之和。这就是被称为“数学皇冠”的“哥德巴赫猜想”提出的认识过程。
如果把运用不完全归纳推理形成假说的认识过程，概括为形成假说的动态归纳型模式，就是这样的：
在这个模式中，（1）表示发现个体对象S[,1] 具有（或不具有）情况P；（2）表示发现个体对象S[,n]具有（或不具有）情况P；（3）表示发现S[,1]……S[,n]这些个体对象属于S类事物的部分对象；（4）表示思维对个体对象S[,1]……S[,n]分别具有（或不具有）情况P的集合；（5）表示提出假说，断定S 类事物的全部对象都具有（或不具有）情况P。概言之，（1）、（2）、（3）、（4）是形成假说的根据，它相当于不完全归纳推理的前提；（5）是提出的假说内容， 它相当于不完全归纳推理的结论。
归纳推理的动态模式和传统的归纳推理结构公式一样，都是以人们的经验认识为基础的，而经验总是未完成的。因此“归纳推理本质上是一种尚成疑问的推理”（注：恩格斯：《自然辩证法》，205页，北京，人民出版社，1971。），由归纳推理模式形成的假说亦是不必然成立的，还须依赖其它的具体知识，借助其它的思维方法，进行修正、补充和完善。英国著名神经学家杰克逊说过：“我们具备大量的事实，但是，随着事实的积聚必须将它们组织整理，上升为更高深的知识；我们需要的是概括，是为某一理论提出的假说。”（注：贝弗里奇：《科学研究的艺术》，97页，北京，科学出版社，1979。）归纳推理模式作为一个动态的认识过程，它体现了人们的认识由个别到特殊，逐步扩展到一般的认识规律。所以，尽管由归纳推理模式提出的假说不必然可靠，但是，我们也会从中受到启迪，开阔视野，察觉真理的端倪。在地图上，要把不同的地域区别开来而不致于混淆，究竟需要备几种颜色呢？德国几何学家默比乌斯在长期的画图实践中发现：构图[,1]需用四色，构图[,2]需用四色……构图。需用四色；总是如此，没有出现过相反事例，于是，他循着动态归纳推理模式的思维方式，1840年提出了“四色假说”：在地图上要把不同的地域区别开来，仅仅需用四种颜色就可以了。要证明这一假说，得研究2000多个组合构形，进行200亿次判断。1976年， 美国数学家阿沛尔和哈肯，用高速电子计算机运算了1200个小时，“四色假说”终于被证明为真理。在科学发展史上，诸如物理学家狄克提出的“大数假说”；著名科学家牛顿提出的“万有引力假说”；细菌学家尼科尔提出的“体虱是斑诊伤寒媒介的假说”，也都是得益于动态归纳推理模式的思维。
三
在传统的形式逻辑系统中，类比推理的逻辑结构公式是：A 对象具有属性a、b、c、d，B对象具有属性a′、b′、c′；所以，B对象也具有属性d′。而在形成假说的实际思维中，类比推理并不表现为这样机械排列的结构公式，而是表现为一个动态的认识过程。这一认识过程大体是这样的程序：第一步，人们发现一类事物具有若干情况；第二步，联想到已知的另一类事物的若干情况；第三步，在两类事物情况的对应比较中，找出它们之间相同或相似的情况，并发现已知的一类事物还有其它方面的情况，而被研究的一类事物恰恰没有与此相同或相似的其它方面情况；第四步，提出假说，断定被研究的一类事物也有与已知的一类事物相同或相似的其它方面情况。新西兰物理学家卢瑟福等人提出“行星模型”的原子结构假说的过程，就体现为这种类比推理的认识过程。当初，卢瑟福等人在做α粒子散射实验中发现：原子是由原子核和核外电子组成的，原子核所占体积甚小（约占10万分之1）， 却具有原子总质量的99.97%。于是，他们联想到太阳系的情况，然后通过比较， 确定太阳系具有与原子相同或相似的情况：太阳是太阳系的核心，它的体积也极小，可具有太阳系总质量的99.87%；并已知， 原子核与电子之间的电吸引力（库仑定律：f ＝
）和太阳与行星之间的吸引力（万有引力定律：F＝
）的数学形式也很相似，都与距离的平方成反比。 除了相同或相似的情况外，它们还有这样不同的情况：已知太阳系的结构方式是太阳处于其核心，各个行星围绕着太阳在不停的运行；而原子的结构方式如何，人们在实践中尚未发现。最后提出假说：既然原子和太阳系有一系列相同或相似的情况，那么，原子的结构方式跟太阳系一样，是有带正电荷的原子核和环绕它运行的带负电荷的电子构成的。经过进一步的研究，这个假说得到了证实，从而为原子物理学的建立，做出了划时代的贡献。
如果把运用类比推理形成假说的认识过程概括为提出假说的动态类比型模式，就是：
在这个模式中，（1）表示被研究的事物B具有情况a′、b′、c ′；（2）表示联想到已知的事物A具有情况a、b、c、d；（3）表示对应比较A、B两类事物的情况，确知它们具有相同或相似的情况aa′、bb′、cc′，并且A类事物还有d情况，而B类事物有无与A类事物相同或相似的情况d′，在实践中尚未发现；（4）表示提出假说，断定B类事物具有与A类事物相同或相似的情况d′。（1）、（2）、（3）是形成假说的根据， 它相当于类比推理的前提；（4）是提出的假说内容，它相当于类比推理的结论。
动态类比推理模式与类比推理的结构公式在表现形式上是不同的：前者是结合认识内容，运用类比推理提出假说的思维过程；后者是撇开思维的认识内容，单纯抽象出的思维逻辑形式。但它们在逻辑性质上却是相同的：它们都是以人们对两类事物相同或相似情况的认识为基础的，由于在客观上两类事物具有相同或相似情况，不能保证它们其它方面的情况也相同或相似，因此，按照类比推理结构公式得出的结论不必然真，根据类比推理模式形成的假说也不必然可靠。但是，不能由此否认类比推理的实用性。康德说过：“每当理智缺乏可靠论证的思路时，类比这个方法往往能指引我们前进。”（注：康德：《宇宙发展史概论》，147页，上海，上海人民出版社，1972。 ）在形成假说的实际思维中，类比推理模式比类比推理的结构公式具有更直接的作用，人们借助这种动态模式，能够冲破原有知识的束缚，启发思路，提供线索，触类旁通，创造性地形成假说，为探索事物的奥秘，找出一个相类似的说明方式。所以，“类推的方法很应分地在经验科学中占很高的地位，而且科学家也曾按照这种推论方式获得重要的结果。”（注：黑格尔：《小逻辑》，368页，北京，商务印书馆，1980。）日本物理学家汤川秀树，通过强相互作用（核力）和电磁相互作用的类比推理模式的具体思维，1935年提出假说：同电磁作用经过交换光子实现一样，在强相互作用时，核子之间也交换某种粒子。他称这种粒子为介子，并预言介子是一种中性粒子，大约具有比一个电子重200倍的静质量。 在汤川秀树这个假说的指引下，1947年，英国物理学家鲍威尔在宇宙射线中发现了这种粒子（现在称为π介子）。又如，美国人把我国南方某些地区种植的柑橘引进到美国加利福尼亚洲种植，就是根据两个地区自然环境（地形、水文、土壤）、气侯条件（温度、湿度、光照）的类比推理模式的思维，提出假说后经过实验获得成功的。
科学假说形成思维中的演绎推理模式、归纳推理模式和类比推理模式，其共有特点是动态性、稳定性和系统性。动态性是说它们是形成科学假说认识过程的凝缩，是科学乃至整个社会实践发展的产物；稳定性是指它们体现着形成科学假说的逻辑推理思维的一般规律，可以普遍地应用于所有科学假说形成的思维过程；系统性就是说它们是形成科学假说思维中多种要素（如知识、逻辑推理、认识程序等）相互作用的复合体。这些特性就决定了它们较之传统逻辑的推理形式有着更直接的应用性、有效性和可靠性，是形成科学假说不可缺少的得力工具。但是，这种推理模式相对于形成科学假说全过程而言，仍显得不尽人意。科学假说的形成一般要依次经过这些步骤：首先，要在搜集一定数量事实、资料的基础上，提炼出科学问题；其次，为回答问题，要充分运用多种有关的科学知识，并且灵活地展开演绎、归纳、类比，甚或分析、综合、想象等思维活动，形成解答问题的基本观点，而这种观点常常表述为新的科学概念或命题，并以此构成假说的核心；再次，要围绕新的科学概念或命题的内容，对相关科学现象作出理论性的陈述说明，从而形成完整的假说形态。形成假说的推理模式主要是反映了第二个步骤的思维推理活动，并舍弃了此步骤中的其它思维方法，因此它也是有其局限性的。有待人们深入研究科学假说形成阶段的多种思维活动，揭示其中蕴藏的逻辑思维规律，从而使人们在把科学认识由已知推向未知，进而变未知为已知的整个思维活动中获得更大的自由，使人类的科学创造智慧之光更加辉煌灿烂。
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