论假说在科研中的作用_科学论文

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随着自然科学的日益发展,人们在探索自然界时,无论在宏观领域还是在微观领域,都愈来愈不可能通过直接观察来窥其奥秘,而往往是先提出来某种假说,再通过实验予以证实,这说明假说在自然科学的发展中日益显示出其必由性,成为自然科学发展的一种不可替代的形式,所以,科学地认识假说作用,自觉掌握假说的方法,对我们从事现代自然科学的研究是有十分重要的意义的。

一对假说作用认识的历史过程

假如是一种理论思维的形式。这种形式,从现象与已知知识的矛盾出发,用逻辑方法特别是类比的科学想象,提出对未知事物有待证明的推测性的解释。

假说在科学发展中的作用,一开始并未被明确肯定,只是到近代随着自然科学的发展,恩格斯在《自然辩证法》中才首次对之做了总结性的论述。可是,对假说这一方法的运用,却源流久长,一直可追溯到古代。

在古代希腊罗马或古代中国,人们在探讨世界本原问题时都不自觉地运用了假说的方法,古希腊原子论的代表人物留基伯和德谟克利特在离今2300年左右就提出世界本源是统一的物质看法,并具体认为这种物质是由最小的,不可分割的原子所组成。在他们看来,原子不可改变和毁灭,质上相同,形态却有区别;原子处在永恒运动中,它们相互碰撞、结合、分散,从而构成物体,并引起感觉;自然界万物的多样性就在于构成它们的原子的形状、大小、排列结合的方式不同。古罗马伟大的无神论者卢克莱修在他的诗篇《物性论》中对古希腊原子论的假说作了阐述。他机智地说:假如你把外衣放在波涛汹涌、白浪拍岸的海边,外衣就变湿了,它在灼人炽热的阳光下,很快又干了,但是我们没看见水怎样浸入外衣,也没看见水为躲避热气怎样从外衣中逃出来。很明显,这时它分化成我们肉眼看不见的小粒子。卢克莱修还请读者注意观察,手指上的金指环是怎样变薄的,铁犁是怎样磨破的,石砌的路面是怎样在人们的脚下磨平的,一切生物又是怎样长大的,就是最专注的目光你也无法看清这一些。[①]

在中国古代先秦时期,也有不少哲学家对原子论进行过朴素的猜测。老子在《心术上篇》中认为,构成万物的质点叫“道”而“道”:“在天地之间也,其大无外,其小无内。”墨子把原子称为“端”,《墨经·经上》:“端体之无序而前者也。”

然而,在对假说作用的肯定问题上,自然科学方法论史上却要晚得多。关于“假说”的概念,最早见于中国《墨经·小取》:“假者,今不然也”。下有毕沅的注说:“假设是尚未行。”这里毕沅指的“假设”就是“假说”,但对假说作用的看法,却未曾留有条文。在欧洲,被马克思誉为古代最博学的亚里士多德在其专门探讨逻辑演绎方法的《工具论》的诸篇中,都没有论述假说这一方法的作用,但在《分析篇》中却有这样的话:“科学的对象和科学不同于假设的东西,也不同于见解,因为科学是普遍的东西,它是奠基在必然的原理之上的;它需要是那种非此不可的东西”。[②]显然,亚里士多德并没有把假说看成是自然科学发展的“必然的”和“非此不可的东西。”

到了近代,实验科学的始祖和归纳逻辑的创始人培根,反对亚里士多德《工具论》中的演绎法,认为演绎法不能帮助获得新知识,用三段论式的推理“只能强人同意命题,而不能把握事物”。[③]所以,要研究自然就不能不用一种新方法,即他在《新工具》中提出的归纳法。但培根在《新工具》中对假说的作用也没有予以肯定,他在强调“循序渐进”的逻辑推理、实验证明的作用时,却贬抑作为理论思维形式的假说的作用,主张决不能给理智加上翅膀,而毋字给它挂上重的东西,使它不会跳跃和飞翔。”[④]正因为如此,他对哥白尼的日心假说抱否定态度,对血液循环发现者哈维提出的血液循环假说竟茫然无闻而冷漠到极点等等,英国哲学家罗素对此较为贴切地总结道:培根的归纳法由于对假说不够重视,以致带有缺点。培根希望仅只把观察资料加以系统整理,正确假说就会显明毕露,但事实很难如此。”[⑤]

应该指出,康德是试图正确认识假说作用的首批学者,他曾写道:“如果说想象能力应当不是幻想,而是在理性的严格监督下去想出,那么,为此必须存在某种完全可靠的东西,而不是虚构的东西或者见解,而这个可告的东西就是事物的可能性。这时,关于事物的现实性,我们就可以求助于一种见解,但是,为了使这种见解不至于没有根据,就应当把它作为解释的根据去与实际上有的因而也是可靠的东西相联系。这种见解叫做假说”[⑥]在这里:康德强调了:(一)对事物可能性的想象,必须在理性的严格监督下去想出,而决非是那种不合逻辑、任意的虚构的臆想;(二)要把对事物想象的可能性转变为现实性,就应暂且把对事物想象的见解作为根据,“去与实际上有的因而也是可靠的东西相联系。”但由于康德哲学方法上的先验论和不可知论,决定了他不可能承认假说在认识新事物过程中的作用,进而把它看作是产生对客观事物真知认识的工具。黑格尔为此批评康德说:“康德认为这些本来完全可以展示一切真理的可理解的东西都不过一些假设而已,要说这些假设中包含自在自为的真理,那就完全是一种武断和冒失,因为它们都不能出现于任何一种经验中。”[⑦]但黑格尔没有由此作进一步推导。

恩格斯第一次对假说的作用给予科学肯定,这也是自然科学发展本身所决定的,因为随着科学的发展,研究科学的方法也在发展。在古代,科学研究主要运用建立在直观观察基础上的逻辑思维方法和经验方法。在近代,主要运用观察实践的分析方法,到十九世纪,自然科学向综合方向发展,在方法上必然要求在深入地作分门别类研究的同时,还要突出综合性研究,从孤立地分析现成现象发展到考察过程和变化的本质,这就不可避免地要把理论思维提到重要地位,否则“没有理论思维,就会连两件自然的事实也联系不起来,或者连二者之间所存在的联系都无法了解。”[⑧]为此,恩格斯在《自然辩证法》中认为:(一)假说是自然科学发展的形式,因为新事实的不断发现要以新的说明方式不断来代替,在进一步的观察中使假说纯化,就会构成新的定律。(二)科学的发展是沿着错综复杂的曲线前进的,因为相互排斥的假说很多,假说的相互更替也很快,这对缺乏辩证法的自然科学家来说,极易产生事物本质不可认识的错误观念。(三)我们时代的条件达到什么程度我们的认识便达到什么程度,这从历史的观点看是有某种意义的,而假说是能预见未来的。自然科学的发展充分证明恩格斯上述观点的正确性,这是谁也无法否认和贬低的。

二、假说在科学发展中的作用

假说是自然科学发展的形式。任何事物都有它自身的内容和形式,内容就是构成事物的诸种要素;形式就是事物诸种要素的结构表现。定律的确立、学说的形成、理论的建立和研究远景的展示等就是构成自然科学发展自身的要素,而假说的不断提出、被证实或被证否,就是它的发展结构的表现,假说在自然科学大厦各层次的兴建中,都有着极其重要的作用。

首先,假说促成一些科学定律的确立。

定律是明确科学概念的方法,科学定律是科学理论的基石。在定律被提出之前,人们往往先提出假设,通过假说形式,再促成定律的确立。恩格斯曾对假说促成科学定律的确立作了极高的总结性评价,他说:“只要自然科学在思维着,它的发展形式就是假说。一个新的事实被观察到了,它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,新需要新的说明方式了——它最初仅仅以有限数量的事实和观察为基础。进一步的观察材料会使这些假说纯化,取消一些,修正一些,直到最后纯粹的构成定律,如果要等待构成定律的材料纯粹化起来,那末这就是在此以前要把运用思维的研究停下来,而定律也就永远不会出现。”[⑨]用假说促成科学定律的确立,在科学史上比比皆是,举不胜举,如化学上的定比定律的确立,就是法国化学家普卢斯先提出假说而后确立的。再如物理学上的宇称守恒定律适用范围的确立和弱相互作用下宇称不守恒定律的建立,假说均是它们的前阶;通过假说,这些定律才最终得以确立。

其次假说的互相更迭、补充、修正形成学说

科学的根本任务就是对未知世界的探索,形成对自然界客观规律的正确认识。但人们对客观规律的认识和掌握是一个复杂、曲折的历史过程。在这过程中,提出的假说不断被更迭、补充和修正而趋于成熟、完善,最终形成了学说。人类对天、地的认识过程就是样的。例如1543年,波兰天文学家哥白尼发表了《天体运行论》一书,提出了伟大的日心说。日心说冲破了因袭达几个世界的地球不动处于宇宙中心的地心说,对自然科学的研究起了解放作用。但以后的天文观测又表明,太阳也是一颗普通的恒星,太阳以外还有无数同太阳一样的恒星,宇宙是无限的,没有边际,也没有中心。德国天文学家开普勒通过对行星的长期观测资料的研究,证明在太阳系中运行的轨道是椭圆形的,太阳位于椭圆的一个焦点上。一些新的假说替代、补充和修正了日心说中一些错误的假说,使日心说得到了进一步的发展。

再次,通过假说,逐步建立科学理论体系

在实践的不断推动下,假说逐步形成为学说,并进一步转化为科学理论体系。科学理论体系具有客观真理性全面系统性、逻辑性等基本特点,它是对自然界的客观规律的一种较为系统的正确认识。但是,由于(1)自然界的客观规律不会一下子就显露出来;(2)建立科学管理论所必需的可靠而丰富的经验材料,受到一定历史时期内实践水平的限制,不可能一下子获得,这就决定了科学理论体系的建立必然要经历一个曲折的过程。为此,人们往往借助假说的研究方法,从已知的材料和知识出发,去探索未知的客观规律,不断积累经验材料,增加假说中的科学性的内容,减少假定性的内容,逐步建立正确反映自然界客观规律的科学理论体系。当然,作为一定历史条件下的产物,这种科学理论体系仍是对自然界客观规律近似正确的反映。因为随着实践的发展,又会出现先前科学理论体系所无法解释的新现象,这就需要提出并探索新假说。自然科学的理论体系就是沿着假说理论新的假说新的理论……这个途径不断丰富和发展的。例如,有关电磁统一的经典科学理论体系就是通过对假说的不断提出和探索而建立的。

第四,假说能对科学发展提出广阔的远景

假说是建立在一定的经验材料的基础上,拥有科学事实的根据,并经过一定的科学论证。它与缺乏科学论证的简单猜测或幻想存在着本质的区别,因而往往能对自然界的客观规律作出科学的推测,从而为科学的发展提出广阔的远景,假说的这个特点,使科学研究带有自觉性。人们根据这种推测,充分发挥主观能动性和理论思维的作用,认清假说提出的研究方向,进行有目的、有计划的观察实验,就往往能在一些事关未来科学发展的重大课题上获得惊人发现。例如,对宇宙灾变的研究就是如此。

三假说发挥作用的前提

既然假说在科学发展中有着非常重要的作用,那未该如何发挥假说的作用呢?我们认为,要充分发挥假说在科学发展中的作用,其前提就是正确地提出假说。而要正确地提出假说,必须正确地把握以下几个环节:

第一,以科学的哲学理论观点为指导。

假说是从认识个别事实过渡到认识一般规律的阶梯,其排除偶然性,主要是借助抽象思维来进行的,而一切抽象思维,都离不开一定的理论观点和思想方法的指导。所以,用正确的哲学观点作指导,对科学地提出假说是攸关重要的。恩格斯说得好:“恰好辩证法对今天的自然科学来说是最重要的思维形式,因为只有它才能为自然界所发生的发展过程,为自然界的普遍联系,为一个研究领域到另一个研究领域的过渡提供类比,并从而提供说明方法。”[⑩]科学史上无数事例证明,用正确的哲学理论观点作指导,做一个自觉的辩证唯物主义者,往往能较为顺利地在掌握一定经验材料的基础上,科学地预言和揭示自然界的客观规律;反之即便掌握了大量的经验材料,也提不出正确的假说,得不出科学的结论。

第二,既要大胆解放思想,又要实事求是。

正确提出假说,需要人们充分解放思想,不拘泥于陈旧的理论,敢于对实践中产生而旧的理论又无法解释的经验材料进行探索,为探求新知识、新认识而另辟蹊径。这是因为,任何理论都不是“终极真理”,都只是在原先实践基础上对自然界客观规律的一定广度或一定深度上的认识。它们必须接受新的实践检验,并随着实践的发展而发展,列宁曾指出:“辩证唯物主义坚决认为,日益发展的人类科学在认识自然界上的这一切里程碑都具有暂时的、相对的、近似的性质。”[11]因循守旧、囿于陈见,则会阻碍科学的发展,束缚人们对科学真理的探索。

正确提出假说,也需要人们有实事求是的科学态度,尊重自然界的客观规律,反对主观随意性和凭想当然办事,一切从实践出发,实事求是地从事自己的观察实验和理论论证,人们如果离开实践,在既没有掌握原有理论所无法解释的新经验材料以及又没有对原有理论藉以建立的经验材料进行深入分析的情况下,凭主观臆想提出:“假说”,或者凭空地要推翻一个经实践检验的理论,其结果是不可能走向真理的。

第三必须运用逻辑的方法特别是类比的方法。

逻辑是一种思维方法,作为理论思维形式的假说,是离不开逻辑的。科学史上,许多假说的提出都是供助逻辑的方法提出来的,如达尔文曾用分类的方法提出生物分类阶元之间的“遗落连锁”的假说;著名的哥德巴赫猜想(猜想也是一种假说)就是借助不完全归纳法提出来的;从β衰变中能量亏损推论出中微子存在的假说,靠的是演绎法,如此等等,都说明运用逻辑的思维方法对提出假说的重要性。但不容否定的是在提出假设的过程中,运用的更多的是类比的逻辑方法。“举一反三”、“触类旁通”等说法,指的就是利用事物的相似性进行类比而获得的新启示,新认识。类比推理和归纳推理之间的一种形式。在科学研究中,归纳和演绎构成了从“特殊到一般”、再从“一般到特殊”的完整逻辑过程,而完成这个过程需要掌握有关事物的大量特殊材料,类此则可以从“特殊到特殊”,由此物到彼物、由此类到它类,对特殊材料进行分析比较,从而为科学论证提供帮助。在科学史上,借助类比推理提出假说并不鲜见。因此,在科学研究中,要善于利用逻辑的方法特别是类比推理的方法。

总之,自觉坚持辩证唯物主义哲学观点的指导;在实践的基础上既大胆解放思想,又实事求是正确运用一些逻辑思维方法,这三者对正确提出假说是必不可少的。

注释:

①《古希腊罗马哲学》第387页。

②(苏联)麦尔库洛夫《科学革命的假说方法》一文,转引自《自然科学的哲学问题丛刊》1990年第3期。

③《十六——十八世纪西欧各国哲学》第9页。

④《十六——十八世纪西欧各国哲学》,第44页。

⑤《西方哲学史》下卷,第65页。

⑥《康德著作集》第3卷,第637页。

⑦《十八世纪末——十九世纪初欧洲哲学》,第283页。

⑧《自然辩证法》,第43页。

⑨《自然辩证法》,第218页。

⑩恩格斯《自然辩证法》,第28页。

(11)《唯物主义与经验的批判主义》第262页。

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