从现代科学的发展看模式更换的意义及其基本途径，本文主要内容关键词为：途径论文,意义论文,模式论文,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。
内容提要 在科学发展中，科学活动离不开一定的模式，但在科学中并不存在唯一的、固定不变的模式。就科学发展的内在机制而言，模式更换是十分重要的，是激励创造性思维的有效方式和手段。本文从现代科学发展的角度，对模式更换的科学意义和基本途径进行了新的探讨。
关键词 现代科学 模式更换 意义与途径
在现实社会生活中，人们从事任何活动，诸如政治、经济、文化和科学活动都离不开一定的模式。一般说来，模式是人们从事各种活动的依据。人们在社会实践活动中并不存在唯一的、固定不变的模式，随着实践的深入和发展，必然要打破原有的模式，创立新的模式，本文拟从现代科学发展的新角度，对模式更换的意义及其基本途径进行分析探讨。
一、“模式”辨析
模式一词，源于拉丁文，意为图解、纲要。原是西方学者探讨认识活动的一个专门术语，用以表达认识过程中主体特有的认识功能。中文有图式、范型、模型、构架、表式等不同译法，现通译为模式。随着人类实践活动的不断深入和发展，这一术语已愈来愈为人们熟知和广泛使用。根据学科领域的不同，有所谓政治模式、经济模式、技术模式、教育模式、思维模式等；根据作用、意义上的不同，就有行为模式、目标模式、发现模式等；根据模式的特征和优劣，则有僵化模式、开放模式、理论模式、成功模式等；此外，还有所谓全球模式、区域模式等。
这种情况表明，现实生活中人们常在不同的涵义和角度上使用“模式”一词。学术界有时把模式看作是获得成功或导致失败的经验典范，作用在于供人参照、警示和模仿；而有时又把模式当作是需要加以破除的某种教条式的思想框架。在科学活动中，模式应用之广泛，几乎到了有问题就有模式的地步。因此，对模式概念本身加以辨析就显得十分必要。
什么是模式？我们认为，从认识论、逻辑学和方法论相一致的观点来看，模式是主体在思维中建构的某种思想图式或规划，作为其达到某一目标的行动指南。
首先，从认识论上来分析，模式是“观念的东西转化为实在的东西”的中介，即思维主体与客观实在相联系的桥梁。模式不是客观存在的一种直观反映，而是对存在的一种预设性思想结构，是主体对客体的一种设定或设想。这种设定或设想不是抽象的、模棱两可的，而是具体的、由某种规划构成的定型化的程式。模式不受现存事物存在与否所局限，也不是现存事物的直接翻版，而是主体主动地、积极地自我建构的一种思想图式。它突出地体现出人这一主体在实践活动中的主观能动性。但是，我们也必须认识到，模式的制订不是任意的，随心所欲的，而是要根据主体自身需要、外部客观条件和现实可能性，通过主体的创造性思维来加以构造。
其次，从逻辑学角度来分析，模式既不是象康德哲学中所说的是一种“先验图式”，也不完全是事后的经验归纳总结。因为模式的建构要依赖于经验材料，否则就会陷入空想，但模式又不单纯是经验材料的堆砌，它是在人的思维运动中产生、形成的。模式的创立是主体创造性思维的一种建构，这种建构不存在固定的逻辑通道。模式的建构既需要运用分析、综合类比、归纳与演绎等逻辑思维，也需要借助非逻辑因素如想象、直觉和灵感来促成。想象、直觉和灵感在模式建构过程中发挥着重要作用，不容忽视。
第三，从方法论上来分析，模式是人们从事某种活动的思想依据和行为指南。模式是对存在的一种超前性思想构造，无疑对人类实践活动有预示、指南作用。模式体现了人们主动构思、主动活动、主动创造的主体能动性，模式一旦在人们的思维中形成、定型化，人们就要付之行动，运用模式去实现主体的目的和意愿。虽然人们在实践活动中运用模式有自觉与不自觉、好坏高低之分，但一般说来，从事任何活动都有一定的模式。人类的活动离不开一定的模式，否则就会陷入盲目、被动境地，难以取得好的效果。
但是，我们也应当清醒地意识到，正是由于模式是通过主体的创造性思维建构的，即使完成同一任务，实现同一理想，达到同一目的，客观条件不同，主体也有各自独特的模式。科学中并不存在普遍适用于任何场合、任何情况下的整齐划一的模式。模式都是具体的，都是在一定历史条件下形成的。因此，同一的、抽象的模式是不存在的，也不存在超时代、凝固不变的万能模式。这就要求人们在运用模式从事科学创造活动时，要顺应科学的发展，根据新情况、新问题，不断突破原有模式，创立新的模式。
二、模式更换的科学意义
科学发展的历史表明，人们思考问题、处理问题需要模式，借助于一定的模式有利于思维，并能加快思维运动的进程，建立起良性循环的模式可以极大地发挥理论对实践的指导作用；模式并非万能，模式不可能把内容概括无遗，错误的模式会把人的思想引入歧途，即使是正确的模式，人们如果过份地依赖它，也会变成思想懒汉，建立起恶性循环的模式会窒息思维的活力，模式可能产生的禁锢作用是不容忽视的。
在科学研究中，科学工作者是要遵循一定模式的，但又不能过份拘泥于某一模式，要学会并善于在遵循模式与打破模式之间保持必要的张力。当然，要真正做到在遵循模式和打破模式这对立的两极保持必要的张力，并不是一件轻而易举的事情，它要求科学工作者具备高超的科学洞察力和科学研究艺术。
所以，模式更换论的科学意义就在于：科学发展必须善于创立模式、打破模式；科学的进步就是在不断地打破模式、创立模式的过程中实现的。在科学发展中，模式的更换意味着科学研究视角发生重大转变，它往往能导致科学上的重大突破，甚至引起一场“科学革命”，当代美国著名学者科恩在其专论科学革命的新著《科学革命史》一书中，对科学史上发生的各种类型的科学革命作了详尽的分析和探讨，最后得出了一个重要结论：即“转变是科学革命的特征。”①从模式论的角度来看，这种转变具体说来就是科学体系（模式）的更换。众所周知，本世纪五、六十年代，在大陆漂移说和海底扩张说基础上产生起来的板块构造说，之所以被人们誉为：在地质学史上犹如哥白尼的太阳中心说，成为“地质学的一次革命”。其主要原因就在于，板块学说不只是实验、观察技术的改进、资料的丰富或数据处理精确的进步，而是一场深刻的地质学思想尤其是认识模式的重大转折，即由地质学模式的转变导致了一场深刻的地质学革命。
模式的更换对于科学的发展有着重要的意义。在科学研究中，长期固守某一模式，常常会导致科学发展的停滞。我国传统科学有个显著的特点，即某种体系（模式）一旦确立就很难打破。我国古代的农学、医学、天文学和算学这四大学科莫不如此，一、二千年来一直固守、囿于秦汉时期奠定的传统学科模式。这恐怕也是导致中国科学在近代发展缓慢，近代科学无法在中国产生的一个致命的内在原因吧！
三、打破模式、创立模式的途径
打破模式、创立模式都必须通过一定的途径。在科学创造的道路上，不存在任何唯一的、确定的打破模式和创立模式的途径。不同的科学研究对象，不同的科学思维方式，决定了人们进行科学实践时，有着不同的途径选择；甚至对于同一个科学研究问题，人们对之展开进攻时，也可以采用不同的途径。选择好的途径可以事半功倍；选择差的途径往往事倍功半；沿着错误的途径摸索可能马临深渊；通过独特的捷径也许会出奇制胜；……途径的选择是种艺术。打破模式、创立模式同样存在着途径的选择问题。这里，我们通过剖析一些重大科学发现案例，对打破模式、创立模式的一些途径进行讨论。
1.假定。假定就是根据已有的科学材料和科学经验，对事物产生的原因或发展变化的规律作出推测。假定是创立模式极其重要的途径。德布罗意建立“物质波”理论，就是采用一连串假定的。首先，德布罗意根据爱因斯坦和玻尔的说法②，假定在所有的情况下，微粒都伴随着波而存在。为了确证这一思想，他又将情形区别开来分别再进行假定：对于完全没有力场作用于微粒的情况，即对于不受任何外部影响的孤立微粒，德布罗意假定有个“固有”参考系0X[,0]Y[,0]Z[,0]，在这个参考系中，由于微粒是静止的，那么波就是在每一点上相位相同的驻波。按照惯性原理，在每个伽利略系统中，微粒都作匀速直线运动，那么，在新参考系中，根据洛伦兹变换，可以得到波的真空折射率和在xyzt系统中波的群速度，而这群速度就等于该系统中微粒的速度。这样，就找到了一个波和微粒缔合，这微粒就由它的缔合波频率v和相速度V所确定。并且，可以在找出能量和动量的联系的过程中，得到一个极其重要的基本关系
（λ是波长，h是普朗克常数，P是动量）。接着，德布罗意把此结果进一步推广，推广到一个微粒在势函数为F(xyz)的恒定场中运动的情况，这时他又来一个假定，即假定波的传播对应于在空间逐点变化的折射率，得到在力场中，逐点变化的波长λ和作相同变化的动量P的关系
。这就再一次表明了波的群速度等于微粒的速度。通过这二次的假定，德布罗意实际上已经建立起了微粒和波之间的某种对应关系。但为了证明自己思想的正确性，德布罗意还将自己所建立的模式应用于当时刚被发现不久的新科学成果上，即应用到爱因斯坦的光量子理论上。这里，他又采用了一个假定，假定静止质量m[,0]是无穷小，那么建立波和微粒之间的对应关系的普遍公式便可应用到光微粒上。因为对于给定的能量值ω来说，若假定m[,0]趋于零，则微粒的速度V趋于零，则有
。这与爱因斯坦的结论完全相符。
这样，德布罗意通过一连串的假定，建立了“物质波”理论。但是，科学上建立的新理论，必须由生产实践或科学实验来判断其正确与否。怎样用实验来验证“物质波”理论呢？德布罗意又采用了假定。德布罗意指出：假定微粒云与同一个波缔合，那么在每一点上波的强度便正比于微粒云的密度（即该点周围单位体积内的微粒数）。这个假定又基于另外一个假定：如果光能量是光微粒即光子携带的，则波中光子的密度必须与波的强度成正比。而这后者已被证明是事实。这样，德布罗意找到了验证“物质波”的判决性实验，即晶体应该使电子波产生完全象劳厄现象那样的衍射。后来，戴维逊和革末，以及G.P.汤姆逊等人的实验表明，确定存在类似于劳厄现象的现象，并且严格地、定量地遵循波动力学的规律。于是，“物质波”理论得以正式确立。德布罗意在叙述自己创立这一理论的思想过程时最后这样写道：“描述物质的性质也象描述光的性质一样，要同时涉及波和微粒。不能再认为电子是电的单个粒子，它应当是和一个波缔合的，而且这个波并非虚构，它的波长可以测量，它的干涉现象可以预言。因此，有可能预言实际上还未被发现的所有现象。自然界的波粒二象性概念表述起来多少有些抽象，但它已成为整个现代理论物理学发展的基础，而且也将是这门科学未来发展的基础。”③总之，通过假定这条途径，德布罗意成功地创立了刻划物质特性的崭新模式。
假定作为创立模式的途径，它的主要功能在于：在已有科学材料和科学经验的基础上，用假定作为突破的方式，以此展开思路，扩大联想，迸发出种种创造性思维，把储蓄在头脑深处的有价值的科学潜能掘起，参与科学创造活动。在科学实践中，假定出一个东西，实际上就是塑造出一个模式（而这个模式又往往是对某种旧模式的打破）。当然，这样的假定有肤浅的，也有深刻的；有正确的，也有荒谬的；有一下子就可被常规性的逻辑理解力所能接受的，也有简直不可思议的。除了那种胡乱的猜想外，一般说来，以假定的方式所提出的模式，都有其合理的依据，虽然这种“理”不是明摆着的。因此，实验验证是十分重要的。科学史表明。许多有科学上具有重大意义的假定，它所提出的结论（它的模式）是那么的新颖，但细细品味起来又觉得它的依据是多么的充足！这里面，存在着一个用假定的途径去创立模式的内在机制问题。在探索未知的创造性思维过程中，勇于假定本身就是一种创造性精神，善于假定就是一种创造能力，提出科学假定是对创造性思维的鼓动，体现了人的认识的能动作用。对于创造性思维来说，不存在一种固定不变的逻辑通道，假定会是各式各样的。假定一旦成功，就会带来科学创造，并且十分合乎逻辑。
2.选择。选择也是打破模式、创立模式的一条重要途径。从本质上讲，一个新模式的创立既是主体创造性思维建构的结果，也是主体选择的结果，是建构与选择的统一。
模式选择是特指在科学活动中，科学认识主体根据自己的需要和目的，从主客观实际条件和现实可能性出发，从诸多水平不一且又相互竞争的模式中筛选出一种最佳模式，以此作为科学活动的指南，从而达到推进科学发展的某一目标。
在科学实践中之所以会出现模式选择问题，这是因为模式有优劣之分。任何一种模式的建构都带有极强的主观色彩，都是以主体已有的经验、知识和占有材料的多寡作为依据的。由于主体的自身经验、知识水平和知识结构上的差异，以及研究问题的角度、出发点不同，各自建构的模式也必然不同。这就造成了在一定时期内，尤其是科学研究的初期，同一科学活动可能同时并存多种模式，出现各种模式相互竞争的局面。在这些多种多样的模式中，有好坏优劣之分，有些模式甚至严重脱离实际，带有虚幻性。但在科学实践中，人们可以运用各种模式进行尝试性研究，并根据模式实际运用情况，把几种模式加以比较、对照，不断筛选掉其中主观的、错误的成分，淘汰掉其中不科学、脱离实际的粗劣模式，最终确立一种比较科学的模式，用于科学活动之中。
没有选择，就无所谓优劣。正如美国著名学者库恩所言：“个人选择愈来愈一致，也就证明选择愈来愈客观，从而也证明从判定过程中不断排除了主观因素。”④通过科学模式的不断竞争与选择，模式就愈来愈具有客观性和实用性，在科学活动中就能正确发挥其重要作用。
模式的选择是每一位科学工作者在实际工作中都会面临的问题。当原有的传统科学模式随着科学实践的发展，愈来愈失去其科学效力和价值，甚至成为科学新发现、新突破的某种障碍时，科学工作者就不得不重新发现、选择一种适应新情况、新领域的模式，以打破旧有模式的束缚。当然，在模式选择过程中有正确选择和错误选择之分。正确的模式选择能导致主客观相符，就能有效地推进科学进步；反之，错误的模式选择则导致主客观相背离，延迟乃至阻碍科学进步。对于每个具体科学工作者来说，能否做出正确、较优的选择，取决于他的科学洞察力、价值观念，尤其取决于其自身科学素质的高低。
在科学发展中，一种模式往往要经过多次反复选择才能最终确立。皮亚杰的发生认识论已从认识发生的微观机制上揭示了这一点。事实上也正是如此。科学发展中任何一个时期占主导地位模式的创立都不是一蹴而就的，都是在长期科学实践过程中经过多次筛选而逐步积淀形成的，其中凝聚了无数科学工作者的智慧结晶。
模式的选择是一门高超的艺术。要想成功地选择最佳模式，顺利实现新旧模式的更替，我们必须注重解决好以下三个问题。
首先，模式的选择是灵活多样的，要根据不同情况，选择不同模式。在这方面；科学巨匠爱因斯坦有深刻认识。爱因斯坦曾明确指出，科学研究不允许过分拘泥于一种认识模式，“不允许他在构造他的概念世界时过分拘泥于一种认识论体系。因而，从一个有体系的认识论者看来，他必定象一个肆无忌惮的机会主义者，就他力求描述一个独立于知觉作用以外的世界而论，他象一个实在论者；就他把概念和理论看成人的精神的自由发明而论，他象一个唯心论者；就他认为他的概念和理论只有在它们对感觉经验之间的关系提供出逻辑表示的限度内才能站得住脚而论，他象一个实证论者；就他认为逻辑简单性的观点是他研究工作所不可缺少的一个有效工具而论，他甚至还可以象一个柏拉图主义者或者毕达哥拉斯主义者。”⑤爱因斯坦这段话深刻地道出了模式选择必须灵活多样的重要意义。科学工作者在选择自己研究模式切忌教条化和僵硬化，要根据不同情况灵活选择合适的科学模式。否则，过分拘泥于一种模式，往往会窒息思维的创造性，阻碍科学的进步。
其次，选择是一种扬弃。在科学实践中，科学主体根据自己的意愿和客观现实条件从众多竞争的模式中选择出一种新的模式，这就意味着打破、否定和抛弃其它模式。但这种对旧模式的打破、否定不是彻底否定，而是对旧模式的既克服又保留即扬弃。在选择新模式的过程中，人们对旧模式中合理的、有价值的部分要积极汲取，并有机地纳入新模式之中。
第三，既要善于发现新的科学模式，但又不要把它绝对化，而要适当地把握模式存在界限，不断地促进旧的模式向新的模式转化。这也是模式选择过程中必须十分重视的一个关键问题。
3.类比。打破模式、创立模式的途径是多种多样的，不存在固定的“模式”。除了上述所说的假定和选择两条基本途径外，类比也是一条有效的途径。所谓类比通常是指对两类对象在性质或关系方面的类似性进行研究，并在此基础上作出推测。即根据这种类似性，从一类对象的一些已知性质、关系，推出另一类对象可能有的性质或关系。正因为类比是一种受前提约束较少的，从已知通向未知的创造性思维方法，因此，类比在打破旧模式、创立新模式过程中可以发挥极其重要的作用。如前文所述。德布罗意创立“物质波”所提出的一连串假定，几乎都有与当时已知的科学事实进行过类比。德布罗意谈他创立“物质波”理论时曾这样说过：“必须建立一种新的力学，它与经典力学的关系应当如同波动光学与几何光学的关系一样。”⑥正是通过这样的类比，他提出了一连串的假定，成功地把波和微粒之间的对应关系的普遍公式应用到光微粒上，并且指明“这些就是我开始研究时的主要思想。”⑦德布罗意将X射线与光进行类比，同时又假定电子和一个波缔合，于是预言了电子会出现类似于劳厄现象的现象。从而为用实验去验证电子的波动性理论指出了方向。
科学工作者要探索前所未知的现象领域，要解决新的问题，要获得新的发现，要建立新的理论，通常没有现成的模式可以遵循。“每当理智缺乏可靠的思路时，类比这个方法往往能指引我们前进。”⑧通过类比，就可以有效地冲破旧模式的束缚，创立适合于科学新领域的新模式。科学史上这方面的成功事例是很多的。控制论的创始人维纳在创建控制论过程中，就是把生物机体与非生命的自动机加以对比研究，运用类比这一途径，打破了传统科学模式，首创了用信息和反馈观点研究通信和控制问题的这一科学新模式，从而为控制论的诞生开辟了道路。
（本文在写作过程中，得到郭金彬教授的指教，深表谢意。）