论不存在“其它情况均同”定律——兼评南茜#183;卡特莱特的科学定律观，本文主要内容关键词为：定律论文,卡特论文,不存在论文,莱特论文,情况论文，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。
中图分类号：N02 文献标识码：A 文章编号：1000－8934－2013(05)－0019－06
科学的一个主要目的就是揭示现象的规律性(regularities)，发现自然定律(laws)，解释和预言现象。科学哲学中许多重要的关键概念的论述在本质上也都依赖于定律，科学理论的结构、科学理论的解释，科学理论的确证等科学哲学的中心概念都需要以定律为前提条件或基本内容。20世纪80年代前，许多科学哲学家们认为，自然定律是一种严格的能支持反事实条件语句的普遍陈述，这种普遍陈述具有律则必然性，以它的表述的简单性和信息内容的强劲性来系统说明世界的自然类的特征，这就是亨普尔、古德曼和刘易斯等哲学家和逻辑学家反复推敲出来的定义。我们认为，这个定义直到现在还是合适的，经典物理学中随处可见这类典型的例子，如牛顿第二定律与薛定谔方程就符合这类传统的定律的形式。然而随着一些特殊学科，如心理学、经济学尤其是生物科学的快速发展，人们越来越清晰地看到：这些特殊学科中所谓的真正的科学知识并不符合物理学的范式，几乎没有这种严格的普遍化的定律。如经济学中供求与价格定律的“完全竞争条件”只是一种科学研究的“理想状态”，实际上并不存在什么完全竞争；加上现代否定定律存在的新经验主义的兴起，有些哲学家和科学家们对“普遍定律”发生怀疑，在讨论定律时要在“普遍”之前附加上诸如“如果没有干扰因素”或“其他情况相同”等限制条件。它的形式可统一地表示为：其他情况相同＋普遍定律，称为“其他情况均同”(Ceteris Paribus)定律(以下简称为CP定律)，表示为：CP→L或CP→(X)(
→
)。我们的问题是：“其他情况相同”作为一个定律的前缀“算子”或“附加条件”放在科学定律前作为定律的组成部分是否合适？这个修正会不会造成其他问题？被修正过的定律还算是自然定律或科学定律吗？
一、传统的分析经验主义哲学家对“其他情况均同”定律的批评
一些最权威的分析经验主义的哲学家包括亨普尔、波普尔在内，都反对CP定律这种表述。早在1974年，波普尔就从他的证伪主义科学哲学出发讨论过这个问题。他说：“没有什么Ceteris Paribus是必要的。我不想在沼泽中讨论这个条件；但我必须说，我认为大多数讨论这个条件的和求助于这个条件的都是一种误导。作为条件或前件‘所有其他情况均同’在这个世界上是永远不能满足的，这样一个前件因而就架空一个有经验内容的理论。运用这个条件于社会科学，是想说相关的环境必须不改变，不过这里相关与不相关只是一种风险的猜测(而这样的猜测愈有趣、愈详尽它就是愈可检验的，这会提供一个原始的理论)我因此建议Ceteris Paribus条件必须避免使用，它在讨论自然科学方法论时是不重要的。”[1]按照波普尔的分析：CP条件“在这个世界上是永远不能满足的”，也就是说这个一般陈述不是真的，它必须得到具体的经验研究，即猜测与反驳，而且愈详尽愈具体愈好。
1988年，已经83岁的亨普尔发表了他晚年哲学的代表作《限制条件：一个关系到科学理论的推论功能的问题》，他主张表达定律的推理功能时用限制条件(Proviso)来代替CP条件。他认为，这个条件是定律应用于某特殊场合时的外部条件，而不是定律陈述本身或定律陈述的一个组成部分，但这个限制条件对于从理论定律推出可观察的陈述来说又是必要的，不过这个限制条件必须假定是“完备的或穷尽性的”。[2]他说：“要注意这里理解的限制条件，并不是作为整体的理论的一部分而附属于这个理论，也不是在干扰因素不存在时，断言理论可以被运用于所有特殊场合而赐予它演绎潜能。相反，除了那些可以明显考虑到的因素外，在没有有效的因素出现时，限制条件只能被设想为关于特定理论的某些特定的应用和对未来情况的一种断言。”[3]因此，他认为理论推理的公式是：
。
这里T是理论或理论的定律集，
是系统X在第一时间的初始条件和边界条件。要由此推出第二时间的
状态，必须补上这个限制条件P。这就是限定条件的实际作用，它是理论推导的辅助假说，但它不能表达为不明确的或含糊其词的。他说：“怎样对限制条件的概念做出进一步说明呢？说限制条件就是其他情况均同条件是毫无帮助的，因为其他情况均同条件自身是含糊的与难以捉摸的。‘其他情况均同，正是这样的情况’。什么是‘其他情况’呢？它与什么相同？这个条件在理论推理中起什么作用？限制条件应该假定是完备的才能做出从S[1]到S[2]的推理。”[4]在这里，亨普尔对他的解释和预言模型(DN模型)做出了一个新的发展：定律要预言某种现象，除了要附加上定律起作用的初始条件和边界条件外，还要附加上“限制条件”才能原则上推导出被预言的现象。当在科学上预言失灵时，我们必须检查限制条件是否出错，是不是存在一些干扰因素没有被排除、没有被屏蔽。他举出历史上牛顿力学预言天王星运行轨道失败和厄伦哈夫(F.Ehrenhaft)计算最小电荷单位的结论都是因为限制条件搞错了、干扰因素没有被排除的缘故。即：
。若
。这是亨普尔否定“其他情况均同”的不确定性和肯定“限制条件”的确定性和完备性从而有可检验性的结果。不过他只列举了“限制条件”的某些特征，而从来没有给出“限制条件”的定义，也没有指出CP定律的表达式存在的矛盾，以及他的P与CP条件的关系。不过我们认为亨普尔确实由此发展了他的DN模型，在这模型中增加了限制条件P这一项，这一项是可检验的，因而完备地表述了从科学理论到技术应用的推理条件。
二、当代哲学家对“其他情况均同”定律的分析
尽管逻辑经验论和证伪主义者对在定律中加上CP条件做了比较具体的讨论，但这些讨论还没有引起科学哲学界的广泛注意，直到上世纪90年代后，“CP定律才成为科学哲学和心灵哲学某些领域的中心的和富于争论的论题。”[5]这是因为科学哲学兴起了一个新的、受很多学者追随的学派——新经验主义。新经验主义者们认为，科学是不统一的，各门科学不是有规律地相互联系的，每一门科学有自己的自治性，他们反对“横向还原主义”，反对“基础主义”，反对(物理学和经济学的)科学帝国主义。在这场争论中起着中心作用的人物就是南茜·卡特莱特(Nancy Cartwright)。她除了有一个完整的认识论、方法论和本体论的研究纲领外，还有自己的科学政策的论题，她的基本论点大致可归纳如下：
①所有物理学的基本定律都必须附加上“其他情况均同”条件才是真的。“我们精确科学的定律必须全部理解为在前面带有隐含的‘其他情况相同的条件’”[6]，“实际上我相信我们应该把所有律则都理解成其他情况相同定律。”[7]
②“其他情况均同”的条件只有在非常特殊的人为创造和人为选择的情况下获得，只在理想状态下，即只在模型中成立。
③所以当基本物理定律为真时，它只能应用于理想状态。
④因此基本物理定律不能应用于现实世界的对象。
⑤因此世界是斑杂的，“自然界中大多数发生的事是碰巧发生的，完全不受制于定律。”[8]
⑥所以国家不应将大量财政资金用到基本物理学的研究上，例如将100亿美元用到建设核物理的大型强子对撞机上。
此话一出，立即引起轩然大波。哲学家们有许多人反对也有许多人赞成，这个思潮正开始在我国流行，这就推动我们要仔细分析。而且很明显，在哲学上，它的中心问题就是其他情况均同定律。
为了明白“其他情况相同”这个古怪的短语是什么意思，哲学家舒尔兹(G.Schurz)将CP定律的含义划分为两类：第一类是比较的CP定律，第二类是排除性的CP定律。[9]
设定律为(X)(→)，比较的CP定律要求定律前件或后件没有提到的因素在定律中保持不变，它要求“其他情况相等”是指：例如“其他情况均同，气体温度增加导致气体体积正比增加”和“其他情况均同，驾驶员血液酒精增加导致汽车事故概率增加”就是这类比较性的CP定律。排除的CP定律不仅仅要求其他因素保持不变，它要求排除这些因素，使它不再出现，不再影响定律本身。它断言：如果干扰因素或影响因素不存在，则前因状态或事件导致结果状态或事件，例如“其他情况相同，行星沿椭圆轨道运行”。这种“其他情况相同”要求其他力不仅仅保持常量，而且根本就不存在。
到了上世纪末和本世纪初，有一大批科学哲学家都发现CP定律的主要问题就在于它陷入了二难推理，因而是不能成立的。这些哲学家比较突出的包括：Earman & Roberts(1999),Lange(1993,2000,2002),D.Lewis(1973),Earman,Roberts & Smith(2002),Woodward(2002),Schurz(2001a,2002)①。用兰格(Marc Lange)的话来说CP定律的二难处境是：它既是假的又是真的，而它的真是不可检验的永真，因而是空的。[10]我们可以从下面四点来分析这个二难悖论②：
1)CP定律是假定律。因为CP定律并不是将CP看作是定律起作用的或应用于经验世界的外部条件，而是作为定律的一个必要组成部分，即(X)(&C
→)③。但是这样表述的“定律”是不能定义、不能确定的。因为“不受干扰”(CP)这东西在现实世界中不存在。只要有一点干扰，全称量词(X)就不能用，表达为(X)(&C→)的CP定律，作为严格定律就是假的。这就是前面南茜·卡特莱特的论点④“基本物理定律不能应用于现实世界的对象”的意思。
例如，CP定律宣称，若有一个定律“如果不受什么干扰，所有的鸟儿都会飞起来”。即：如果发现干扰，附近有一架超音速飞机起飞(
)，则有鸟儿飞不起来。这并没有证伪(X)( & C→)。因为这个公式正是包括需要排除像超音速飞机那样的影响；也没有证实(X)( & C→)，因为C是无限的，它的经验内容不可表达、不可开列。你在吃饭，不可能证实有无限多的人和你一起吃饭，一架超音速飞机不能证实有无限多的因素需要排除。我们陷入产生许多悖论(例如芝诺悖论、牛顿微积分悖论等)的“无限悖论”中。
4)它是一个无规律性的表达。在CP定律的讨论中，学者们按照CP定律的形式，提出许多古怪的定律。例如：
(1)如果其他情况均同，所有的球形物体都是导电的。[11]
(2)CP，所有带电粒子有每秒n米的加速度。[12]
(3)如果其他情况均同，一个人向右看，就会看到一只袋鼠。[13]
(4)如果其他情况相同，吸烟引起癌症。
(5)如果其他情况相同，吸烟保护健康。
从本文一开始对定律的界定看，这些案例只是一种偶适概括(accidental generalizations)，不能支持反事实条件语句，完全不具备定律的特征；以上例子不仅经验上不可检验，而且在理论上也不能由基本的定律、基本的公理体系导出。你根本不能向我们说明，为什么“其他情况相同，任何人向右看，都会看到一个袋鼠”。但按照CP定律的标准，上面5个例子都是CP定律的实例，尽管例4与例5是矛盾的。
Reutlinger等人说：“对于所有CP定律理论，处理这个二难悖论是关键的挑战。”[14]所以我们认为，有必要先用一个形式推理将它们概括起来，然后设法处理它：
(8)与(10)发生矛盾，说明这个推理的前提中至少有一个发生错误。南茜·卡特莱特由此反对定义1，认为物理定律尤其是基本物理定律本身就是假的，她的《物理定律是如何撒谎的》一书的标题就说明这一点。由于她采取这个进路，所以无论你怎样说CP定律有二难困境甚至有悖论，她都无动于衷，因为她将定律定义为
(X)((→)&J(→))。不过我们认为，这样解决问题的代价太大，是以牺牲科学的基本任务(发现普遍定律)为代价的。
三、对走出CP二难困境的建议
在我们看来，CP困境的关键问题，就在于CP条件的无限性和不确定性(定义2)、它的重言式、它的不可检验性，它在理论推理和应用中的地位与作用不明确的根源都在这里。从本体论来说，CP条件的排除项目可能是无限的，但从认识论上我们事实上是不必要也不可能开列出所有的CP条件，这就是西蒙所说的我们只有“有限信息”、“有限理性”。[15]它必须是有限的才能是可穷尽的、告一段落的，因而可暂时封闭等待接受实验检验。我们可以将亨普尔的限制条件定义为CP无限条件的一个有限子集，记作CP′，称为封闭的CP条件。于是，定律L能与这些CP′相结合，导出某种检验预言、应用结论等等。这样
不能从(2)式中得出L是假的，也不能得出CP′(L)是空的结论。在经典力学的行星运动定律推出天王星行星轨道出了偏差时，我们在
［CP′&A&L］中有信心断定牛顿的万有引力定律和它推出的开普勒定律不是假的，我们对天王星运动的初始条件A的测量结果也不是假的，而是“其他情况相同的封闭性条件”CP′出了问题，即还有其他干扰没有排除。
现在看来，CP定律问题的讨论在科学解释和科学预言的结构研究上有了一个积极的研究成果，即在定律覆盖模型上，附加在定律上的除了初始条件和边界条件外，还需要增加一个认识论的封闭条件，这使得DN模型更加完备，至于DN模型还有什么问题需要另文讨论。其实首先提出这个问题的是约翰逊(Ingvar Johansson)，他在《休姆的惊奇与信念变更的逻辑》中写到：预言天王星轨道的逻辑是这样的：①叠加原理：合力等于分力的矢量和。②自然定律：牛顿三定律和万有引力定律。③初始条件：太阳与各个行星的不同特性。④封闭条件：有关的定律与初始条件已开列如上。⑤预言：天王星轨道的描述。[16]其中④相当于我们的CP′，虽然这里封闭条件没有具体描述，它被包含在已开列的“初始条件”和“定律”中。其实封闭条件的表述还有另一种形式：补充①②③中没有开列的需要排除的条件(例如考虑到太阳和各个行星之间的电力、磁力以及它们在太空中运动的摩擦力都可忽略不计)，从而使所有条件的认识被封闭等待接受实验检验。Johansson没有做出封闭条件有两种表达的分析，也没有做出认识论封闭和有限理性的分析并说明它与CP的关系是一个缺陷。但它不是其他情况相同，它被看作是已经描述了的具体条件是可检验的，而信念是可以改变的。后来发现了海王星，对初始条件和封闭条件的信念都改变了。
四、建立正确的自然定律观
自然定律在它的论域里，是对普遍必然的规律性的发现与描述呢？还是对个别特殊的偶发事件的“拼凑”呢？这是我们与南茜·卡特莱特在科学定律观上的根本分歧。我们并不否定个别特殊的偶发事件作为初始条件、边界条件与普遍定律的规律性共同决定历史，但二者要严格区分：
(1)从信息论的观点看。著名物理学家、诺贝尔奖金获得者盖尔曼曾指出，任何复杂适应系统，包括生命与人类，都不可能将外界环境的作用的全部信息以数据集的形式储存到它的数据库中，也不可能将它生活中的每一特殊行为反应的信息储存到它的决策器中，这样处理信息不堪重负。它必须“在经验中识辨出一定种类被觉察的规律性……并将它压缩成一定的图式(schema)”。[17]这些图式提供了描述、预言和规范行动的基本因素。例如每一个物种的DNA序列就是该物种进化的全部经验被压缩成的图式，成为该物种各个个体先天行为的规则性的依据，人类的科学理论和定律对人类的认识与行为也起到这种图式的作用。它以尽可能小的信息量(比特串)来概括最普遍的共同规律性以便能最大限度适应环境。而不像CP定律那样想“用更多的东西来解释更多的东西”。
(2)从科学理论模型论的观点看。科学哲学中要很好地处理经验现象、模型与理论的关系。南茜·卡特莱特认为，科学定律，它们不但不普遍而且不真实，那是因为它不描述现实世界。她说：“我们对物理学定律最漂亮、最准确的应用都是在现代实验室中完全人为的环境中的……我们通过这一过程得到的，一定是一个完全人类的与社会的建构，而非上帝写下的定律的复制品。”[18]事实完全不是这样。现象是被科学家进行研究的自然界的事实与事件。这些现象被感觉、探测和记录，组成一系列资料、数据，这就是经验数据。它已经包含某种规律性，但为了探讨隐藏在现象背后的更深层次的规律性，以便解释说明经验的规律性，我们必须建立模型。模型与现象相比，具有简单化、抽象化、理想化的特征。这是纯属虚构吗？不是！它忽略了现象世界中许多具体的偶然的属性，保留和/或重构了它的本质特征，否则我们怎样能把握它的普遍性、刻画它的自然类，从而获得规律性呢？于是，在力学模型中，物体变成了质点；在经济学中，主体或经营者变成了“经济人”。它们和它们所表现的定律既不是社会的任意建构，也不是现实现象世界的完全描述，而是对现象世界的“部分描述”(partial description)，这个“部分”就是现象的规律性。
(3)再从科学实验和技术应用的观点看。用现代技术武装起来的科学实验虽然从一个狭隘的局部领域出发，但却有能力证明定律的普遍性。万有引力的普遍性定律告诉我们，任何有质量和能量的物质之间都普遍存在相互的引力。这是一个在实验室中严格证实的东西。任何地面上的物体只要没有一定的支持使它静止，它就会落下，连南茜·卡特莱特的最典型的案例：维也纳史提芬大教堂楼顶的一张松开手的钞票也不能逃过引力的作用。但南茜有她的特殊的新经验主义的思维方式，她说这张钞票并没有按引力的公式行动，所以这个定律在这里不成立。我们的回答自然是：这是因为有其他的力(如风力、分子力等)作用于钞票的缘故。不过南茜质疑道，你能做出一个模型来说明其他力作用于这张钞票并预言它落到哪里吗？我们说，原则上可能，但这不是科学要解决的定律问题，这是技术的工作：设计、制造和测量初始条件、边界条件和干扰排除问题。但技术不会去测量这张钞票的落点。如果有100亿美元，它会解决如何发射一支火箭准确落到火星某个地点上然后准确回到地球某点上，以这种方式也证明引力定律的普遍性。因此，不要把科学和技术的任务混淆了。而南茜的问题就在于她总是将发现一个定律的局域性的隔离实验的技术条件的特殊性与被发现的那个定律的普遍性混同起来。
收稿日期：2012－09－18
注释：
①这些论文详见Reutlinger et al.,Ceteris Paribus Laws.sec.12 http://plato.stanford.edu/entries/ceteris-paribus
②关于将CP定律作为悖论来处理还有Eliot.(Eliot,2011.9.p.211)他说“Ceteris Paribus dilemma arises because a general law faces indefinitely many potential exception in its domain”。
③此处我们将CP表达为C，即与X所处的系统有关的除之外的其他因素保持不变或加以排除。但因CP关系到许多变量，因而是一个包括多元函数甚至是这些变数的高阶谓词的从句，因此我们有时也使用CP，希望读者明白C的意思，它是受全称量词(x)约束的。