论科学概念的逻辑特征，本文主要内容关键词为：逻辑论文,特征论文,概念论文,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。
中国图书资料分类法分类号 B81
（一）
科学发现中隐藏在现象背后的事物的本质和相互间的必然联系只能借助以感觉为依据的抽象思维揭示。人们将认识成果凝结于一定的科学概念，并以一定的语言文字形式表现概念和概念体系（理论），使之能在不同的认识主体之间交流。可以认为，概念就是认识主体反映客体事物属性、关系和本质特征的思维形态，具有两个相互联系但不等同的重要特征，即概念的处延和内涵。外延是概念对它所涉及的类的抽象和概括；内涵是概念所思考的属性、关系和本质特征的总和。由于内涵变化，外延也可能相应变化。
概念自古就是哲学认识论和逻辑学争论的对象，至中世纪表现为共相与个别事物何为第一性的争论；至近代则表现为认识和思维从共相还是从个别事物开始的争论，如科学发现的逻辑争论、理论的证实与证伪争论等，这些争论涉及概念、理论与客观实在的关系。笔者认为，应从概念、语言、实在三者之间的辩证关系理解这一问题。由于逻辑实证主义的影响，人们往往把概念理解为理智的自由发明，把语言理解为人们任意约定，把语言逻辑结构理解为世界结构的图画，把语言的句法逻辑分析理解为唯一有效和正确的分析。这些思想是过分强调概念外延而静态分析语言一概念的结果。语言一概念的交流固然有理智的创造性因素，但并不是任意约定的产物，也不是完全自由的创造。语言一概念作为认识主体对客观实在的反映，其发展由客观实在本身的发展以及认识主体对客观实在的理解的发展所引起和制约。就逻辑而言，概念由语词表达，并构成语词内容，有客观的内容；语词是概念的语言表达形式，有主观的外在形式。
在科学理论的发展过程中，为数颇多的科学思维概念最初均转化于日常生活概念，日常生活概念是人们认识周围事物时最初形成的概念，通 常是对周围事物感性经验的直接概括，并不具有很高的抽象性。但是，当任何日常生活概念纳入某一理论系统并被赋予理论意义时，必然成为某一学科的科学思维概念。
语言的逻辑结构只是认识主体通过概念之间的关系而对客观世界的一种描述或模拟，本身带有试错与逼近的性质，因而对评论作句法逻辑分析之外还必须采用多种推理方法，甚至是思辨的理论思维方法和实验方法，以提高思维认识能力。所以，讨论科学的逻辑特征之前，必须明确哲学认识论的前提。
一般来说，客观科学对象、概念、语言或语词的关系可以表述为图1，科学概念具有客观与主观相统一的特点，即内容客观，形式主观。
（二）
具有客观与主观相统一特点的科学概念应具备以下四大逻辑特征：
1.可自洽性
科学概念应能明确地规定其涵义，其实质是概念和与之相关的理论、判断、推理（也含概念）相容。
哲学家和科学家都曾注意到科学概念的可自洽性特征，如黑格尔认为单相概念的内涵只有放在整体概念体系的链条中才能被规定，“在概念的科学中，概念的内容和规定，唯有通过内存固有的演绎，才能得到保证，这种演绎就包含在那已经留在我们的背后的概念发生史中。”（注：黑格尔.逻辑学（下卷）.商务印书馆.1976:246）可见， 任何科学概念都不能孤立存在，在概念发生史的一定阶段，概念与概念之间必定构成可演绎的网络，而处于概念网络之中的某一概念，其内容和规定可以通过内在固有的演绎和概念发生史上概念的联系和固化得到保证。现代物理学家玻恩认为：“我建议用可确定性表达科学思维的基本法则：一个概念，不管是否可以用于特殊情形，只要它是确定的就使用它。”（注：科学家论方法（第1辑）.内蒙古人民出版社.1983：357）玻恩把科学概念的可确定性逻辑特征提高到科学思维的基本法则的高度很有意义。纵观科学史上一些曾风行一时但最后又淘汰的概念（‘燃素’和‘以太’等），虽然也有某种涵义，但其涵义并不明晰，也无法规定，与相关的理论、判断、推理相悖，终于被人们抛弃。‘量子’是量子力学的基本概念，1900年，普朗克为解决黑体辐射问题，提出振动能量不连续的量子假说。爱因斯坦1905年提出光量子假设，“从点光源发射出来的光束的能量在传播中不是连续分布在越来越大的空间之中，而是由个数有限，局限在空间各点的能量所组成，这些能量子能够运动，但不能再分割，而只能整个地被吸收或产生。”（注：爱因斯坦文集（第二卷）.商务印书馆.1977:38）这就是说，辐射场是量子化的， 与日常生活经验所告诉的运动连续性的观念不相容。然而它具有可确定性，与辐射、波粒二象性、电子的跃迁、物质波、测不准关系的波动力学等概念和理论处于一定的语义网络，而且是自洽的与不相悖的。因而，‘量子’是可确定的科学概念，这些科学概念的网络构成了对微观世界运动规律的描述和概括。
2.可检验性
科学概念是思维对客观世界运动规律性的反映，因而科学概念是思维具有可检验性的逻辑特征。从科学概念所蕴含的意义出发，加上其它辅助条件，能导出可由实验直接或间接检验的命题。
科学家和逻辑学家曾有明确的阐述。爱因斯坦认为：“物理学中没有任何概念是先验地必然的，或者是先验地正确的。唯一地决定一个概念的生存权的，是它同物理事物（实验）是否有清晰的和单一而无歧义的联系。”（注：爱因斯坦文集（第一卷）.商务印书馆.1976:118）可检验性实际上是对科学概念的形成和提出的反演。玻恩认为：“任何一个理论都起源于观测和对观测的最合理的解释。”（注：科学家论方法（第1辑）.内蒙古人民出版社.1983:338）科学概念因而具有可检验性。有的科学概念可以直接用观测、实验检验，有的则只能间接地由观测、实验检验，因为某些科学概念的建立并非直接从观测、实验归纳得出，它们是作为科学解释的理论工具而首先被假设的，因而与观测、实验的联系必须通过一些中介和辅助条件才能实现。如‘量子’概念，人们只能间接地检验，并不能直接地感知量子，但通过仪器帮助和逻辑辅助条件，人们能验证量子概念，使它与某些物理实验保持无歧义的联系。通过引入波粒二象性、几率和测不准关系等原理，我们可能将量子这一科学概念与某一物理学实验相联系。各种物质射线的衍射实验可以直观地将物质射线解释为波动过程，康普顿—西蒙实验亦可为电磁辐射具有粒子性提供直接验证。
3.可变动性
科学概念并不是静止的、僵化的。其内涵和外延可能随着科学认识和观测手段的发展而发生变化，甚至发生根本性变化。此外，某些处于外围或次要方面的概念也可能在科学发展过程中被充实，成为学科基本的、主要的概念。
在特定的科学研究领域，科学发现的增加必然带来科学概念的变动，新发现的事实只能用新的概念理解，科学认识的深入表现为科学家用具有新涵义的概念把握客观世界。
科学概念的变动一般有二种形式：一是在原有概念基础上赋予新的涵义：二是废弃原有概念，引入新概念。二种情况都必然以一定的推理过程为依据，推理论证可以演绎也可以归纳，可以类比也可以溯因，或者多种推理方法综合运用，因而可变动性是科学概念的逻辑特征之一。如遗传学的‘基因’，随着生物学、遗传学的发展不断获得新的涵义，其间凝结着科学发现的认识成果，至今仍无穷尽。
4.可移植性
如果物质运动形态的互相包含决定了学科间的分化和渗透，那么学科间的分化和渗透就决定了科学概念的可移植性。因此，在科学研究过程中，各门学科的研究成果和研究方法可以相互借鉴。
科学概念不仅体现了学科的研究成果，也体现了学科的研究方法。科学家解决复杂问题常常借助于其它学科的概念，而且移植之后又赋予新的涵义，有的科学概念在移植之后可能成为学科的重要概念。巴甫洛夫认为“生理学在分析生命现象时必须经常依靠更加精确、更加完善的科学，即依靠力学、物理学与化学。”（注：科学家论方法（第1辑）.内蒙古人民出版社.1983:193）他谈到研究方法时说：“当我们谈到酶、粘液蛋白时，我们曾求助于物理学的方法和概念。”（注：科学家论方法（第1辑）.内蒙古人民出版社.1983:193 ）科学概念和移植正是产生于研究成果和研究方法的基础之上。当然，成果和方法的移植必然产生和伴随着科学概念与移植，因为科学概念移植成功的条件是概念的适应性和可塑性。科学史上科学概念的可移植性例证很多，如1931—1933年期间，美国化学家、物理学家鲍林及其合作者提出的杂化轨道理论就是移植量子力学的一些新概念并与化学理论相结合而获得成功的。杂化轨道理论立足于电子具有波性、波可以叠加等观点，认为碳原子和周围电子成键时，所用的轨道不是原来纯粹的S轨道或P轨道经过叠加混杂而得到的“杂化轨道”，根据此科学概念可以解释价键理论所不能解释的CH4为正四面体结构的实验事实。1965 年鲍林将杂化轨道概念移植于核物理，提出了原子核结构的a[-]粒子模型。鲍林的《自述》说：“我的目的是用量子力学概念分析化学问题，而不是进行复杂的计算。”（注：科学家论方法（第1辑）.内蒙古人民出版社.1983:386 ）可见，化学键能够用量子力学解释，科学概念可以移值。正如沃森所指出：“20世纪20年代建立原子的量子理论（量子力学）之前，产生化学键的强力如何形成的各种经验规律，第一次获得了坚实的理论基础。认识到所有的化学键，不论强弱，都是基于静电引力。量子力学不仅以电子的分配解释了共价键，也解释了一些弱键的形成”。（注：基因的分子生物学，科学出版社.1982:59）
可以认为，科学概念表现的诸种性质，对于理解科学概念的形成、发展、变异及推动科学理论完善具有重要作用。
（三）
科学概念在科学发现过程中具有多方面作用，表现为科学发现的条件和出发点；通过科学发现而形成的新的概念或赋予科学概念的新涵义又表现为科学发现的成果和归宿。
1.科学概念具有方法论的作用和功能，能启迪科学发现的思路
现代物理学家海森伯曾高度评价科学概念的作用，“即令我们认识到，一个概念的意义从来没有准确地被规定过，某些概念仍然构成了科学方法的一个主要部分，因为暂时代表了过去（甚至是很遥远过去）人类思维发展的最终结果；它们甚至是可以遗传，并且无论如何，是从事现代科学工作的必不可少的工具。”（注：物理学和哲学，商务印书馆，1981：51，174 ）科学概念的可变动性并不影响其科学方法功能的发挥，科学家只有以一定的科学概念为思维工具，才能整理感觉经验的秩序，并用某种概念之间确定的联系，使一定的概念联系与经验事实对应，从而使主观逻辑与客观逻辑一致。从科学概念的可移植性看，鲍林的认识方法可表述为：引入概念A→经验知识B→新概念（A与B的综合）。
随着科学的发展，一定层次和阶段形成的概念会给予科学家的下一步研究提供既成的‘科学事实’，如此概念与新的科学事实相联系，则产生的后果可能有二种：一是外延与内涵方面，对原有“科学概念”揭示的更深层次和更广泛围可能增强与其它科学理论的联系程度，增加其普适性，爱因斯坦相对论对牛顿经典理论的突破便是如此；二是原有概念与新的科学事实相悖，科学家发现其矛盾，提出更能揭示其对象本质的科学概念，无疑更能启迪科学家的思路，如爱因斯坦受到“时空二律背反”等逆向思路的启发，走向了相对论。
科学理论的发展表现为历史的演变过程，各个时代的科学理论既有知识的逐步递加或累进，又有新旧理论的更替和变革。理论的演进将产生新内容与新的科学思维概念，内容革新的科学思维概念又必将加速理论的演变。从而充分体现了科学概念对于科学发现的作用。
2.清晰明确的科学概念能帮助科学家深刻准确地观察世界
只有理解的东西才能深刻地感知，科学发现也是如此。“只有借助于正确的概念，我们才能真正知道观察到了些什么”，因为感觉经验总是零碎的、片面的，只有借助概念（尤其是科学有长期记忆的科学概念）的网络，才能构成反映客观世界某个对象或过程的完整图景。科学概念的相对稳定性是对对象相对静止的反映，倘若事物变动不居，科学概念便无法形成，也不可能把握住事物的内在本质。
3.科学概念能为经验事实提供可供选择的科学解释
科学家在概念、范畴和人定世界内大有驰骋余地，问题的答案往往在某些概念所蕴含的内容之中，关键在于创造性地组合这些信息，构成新的科学概念。科学概念的提出大致有两种：一是创新；二是整合（组合）。在科学的历史发展中，分析占优势的时代，科学概念的‘创新’显得较为突出；在综合占优势的时代即‘整合’情况下提出科学概念较多，这正是科学发现逻辑关注的主要内容。
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