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论科学发展规律 精选

已有 10103 次阅读 2009-3-15 15:07 |个人分类:科技|系统分类:科研笔记| 科学, 规律, 混沌, 确定

  此文在“论科学史与自然史的关系”以及“论后现代科学”的基础上写成。诸君可参阅此二文。又,先前所发的“山峰与河流”与此文应该是并行或同步的,亦可一阅。

  

  讨论科学发展规律的成果汗牛充栋。本文试图在更广的视野——从古希腊前到眼下所说的“后现代”,以及在较完整的意义上——全面考察本体论、认识论和方法论,以及历史观——理解科学史,以期对科学发展规律有新的认识。

一般认为,科学是知识、方法和特殊的活动。对应于科学的三个方面,可以从三个角度来认识科学的发展规律。

一、科学发展规律的本体论视角

在本体论上,科学的发展由混沌经确定再到混沌。

在当今进入后现代科学之时,讨论科学的发展规律,就有必要追溯到古希腊之前,由欧几里德几何回到古埃及尼罗河畔的丈量土地,由阿基米德力学回到3千年前的杠杆取水,由托勒密天文学回到游牧民族仰观天象,一句话,回到日常生活和生产实践之中。科学与技术不分,事实与神话不分,以及科学、艺术和宗教不分。由于各民族的自然地理条件迥异,所以日常生活和生产实践中得到的经验各不相同。正是这些细微的、变动不居的以及互不相通的个别经验构成了科学最初的源泉,科学萌芽于混沌之中。在如此扩展的视野中,这就是科学的第一个阶段。

由古希腊开始了科学的第二阶段。之所以往往诸事均“言必称希腊”,是因为分化肇端于希腊。科学与技术分离,事实与神话分离,以及科学、艺术和宗教渐次分离。之后直至20世纪上半叶的发展基本上就是确定和有序的阶段,科学经历由与自然史原始的一致经相反再到一致(请见“论科学史与自然史的关系”)三个环节。其中的两次转折,即是发生于十七世纪与二十世纪的两次科学革命。

早在第一个环节,古希腊人就为整个第二阶段确立了目标和规范——探寻不变的存在,在自然哲学中就是始基和本原。无论是目的论、因果论,还是循环,强调的都是秩序和规律。科学“应当从经验客体的现象上去寻找背后的本体,从而达到认识自然界本质规律性的目标。这正是亚里士多德的本体论之作为古希腊本体论最高成就的最重要之点所在”(周昌忠1995)。欧几里德、阿基米德和托勒密等人的成就就是这一努力的结果。中世纪虽然经历曲折,但近代科学革命又回到这条道路上。虽然在与自然史的关系上由一致转为回溯,但目标和规范是相同的,所获得的丰硕成果正体现了秩序和规律。19世纪末,气体分子杂乱无章的运动经由概率论也被纳入到有序和规律之中。现代科学革命以来,在20世纪的大部分时间内,科学家们依然在寻找规律,并进一步把规律由宏观低速扩展到微观高速,由无机物和有机物延伸到生命。有序王国攻城略地所向无敌。不论是原始的一致,近代的相反,还是现代辩证复归的一致,其共同之处是确定和有序。虽然爱因斯坦对上帝掷骰子感到不满,但在统计上依然可以把握规律。

然而也是在19世纪末,庞加勒发现了一些难以驯服的现象,他将之归于非线性。这一极其重要的发现在当时淹没于量子力学和相对论的光环之中,庞加勒本人也感到太离奇而束手无策,之后科学家们又发展出种种线性近似作为保护带来解决非线性问题。随着协同学、耗散结构理论、突变论和分形理论等的问世,人们逐步发现,始于彭加勒在非线性旗帜下开展的各项研究对整个科学所产生的震撼丝毫不小于20世纪初的量子力学和相对论。

这一方向的研究从根本上改变了偶然性与不确定的地位。还有如混沌、随机涨落、突变和协同,等等,所有这些正在汇成所谓后现代科学正在动摇科学的本体论地基。所有这些涨落都与特定的语境——初始条件和边界条件不可分割,与特定的主体不可分割,这就是“嵌入”。于是,各种“嵌入”的“地方性科学”涌现,科学的界线变得模糊。

后现代科学正在否定自古希腊以来的科学,朝着更遥远过去的混沌作辨证的复归。由于这种复归是建立于曾经的有序和规律的基础之上,拥有共同的平台,因而在个性之间不是远古时期的不可通约,而是彼此交流和兼容。实际上,交流和兼容正是后现代个性存在和发展的基础。

这就是从本体论来看科学发展的规律,由远古的混沌经近现代的秩序而走向未来的混沌。相对于后现代正在趋向的混沌而言,远古的混沌有两点不同。其一,因为各个部落所掌握的科学知识彼此间不可通约,因而只能说是混乱。但这些互不相关的部落却是与各自所处的特定的原始的自然生态环境协调一致,所以不是混乱而是混沌,确切地说,是一种“自然”的混沌,也就是原始的天人合一。相对于远古自然的混沌而言,后现代科学与语境——特定的自然和社会——嵌入,所以既是一种“社会”的混沌,同时又与自然协调一致。

二、科学发展规律的认识论视角

以认识论视角来看,第一阶段的特点依然可以由混沌来描述。突出表现在主客体不分,认识与实践不分,以及直觉。

远古时期主客体不分。

到古代,古希腊哲学认定有一个独立于人的存在,大多数民族仍停留于主客体不分的状态。在近代科学革命中,伽利略区分第一性和第二性,色香味等完全是主观的产物,与客体截然无关,“仅仅有感觉的肉体中;因此,如果把动物拿走,一切这样的质也就消除了或消灭了”。1616年,伽利略在罗马法庭上的辩护词进一步说明了这一点:“从事实验科学的教授们并无力量可以随意更改他们的见解,以及左右摇摆”。可以改变契约、合同、票证或商业的见解,“但不能以同样的力量去改变关于自然与天体事项的实验结论”。在笛卡儿看来,物是真正死的东西,除了在开始时从上帝得到的运动之外,物体不能再有其他活动。培根则表示,“目的因,除了涉及人的行动的那些之外,并不能推动科学而只足以破坏科学”,物体不再用它那富于诗意的感性光辉向人的全身心发出微笑(马克思)。从此,人就站到在自然界的对立面,研究其中没有人的自然,在关于自然的知识中排除任何主观因素。

17-19世纪近代科学的发展中,各门学科就是沿着这条道路而从文化背景中分离出来。留意一下分离的次序是耐人寻味的。如果从古希腊算起,首先分离的是几何学和力学,17世纪还是力学,18世纪化学,19世纪地质学和生物学。距离人越近的学科,主客体分离走向客观的时间越迟。当时的生物学被认为是一门年轻而渗有人类自我意识的科学,宗教、浪漫主义、自然哲学,以及启蒙运动等都试图影响生物学并得出对自己有利的解释。虽然如此,包括生物学在内的各门科学正是在主客体分离之后才获得丰硕成果。

20世纪科学革命以来主客体关系发生了变化。相对论和测不准原理表明,观察和测量结果与主体相关。科学哲学的研究成果如科学共同体、科研始于问题、观察负有理论,一直到现在的“实验室研究”、知识建构论、知识社会学和行动者网络等都是在不同层面和不同程度上强调主体和环境的作用。

远古时期认识与实践不分。Know-how-to-do,以及learning by doing都说明了这一点。学者们认定,古代是先有技术,然后再有科学。实际上,古代的技术中包含了科学。希腊之后,由哲人认识,奴隶实践,二者分离。在而后的岁月里,在一再的抽象过程中,特别是在科学认识中又发展出实验这一独特的实践方式,认识进一步远离日常生活和生产实践。在走向后现代之际,情况正在发生变化。如果说西方一贯的理性倾向使上述状况推波助澜,那么眼下强调的“实践转向”、波兰尼的隐性知识(tacit knowledge),以及虚拟现实技术(还有所谓“行动者”),渐次模糊认识与实践的界线。

远古时期,人类凭籍想象、直觉、灵感和顿悟之类认识自然界,他们的知识往往用比喻、格言、隐喻的方式表达出来,如咒语、灵符、偈语、禅机等等。实际上直至古典时期,古人不仅通过哲学和科学来认识世界,“而且以诗的、艺术的形式去领悟世界

古希腊哲学在认定自然是有秩序的同时要表达的就是,自然因而是可以为我们所理解的。我们可以通过一定的程序----科学方法来发现、认识这些规律。亚里士多德的《工具论》、苏格拉底的辩论术,以及柏拉图的不懂数学者不得入我门等都说明了这一点。在经历了中世纪的信仰和神秘主义后,笛卡儿的理性和《方法论》以及培根的《新工具》进一步阐明了认识过程必须依赖理性和经验以及二者反复的比较。到20世纪,对方法的研究已经臻于完善,方法论已成为体系。于是不仅研究对象,而且研究方法本身也有规可循,可以应用于各种情况。

而今既然如前述在本体论上对规律有新认识,那么传统的认识方法也必将同样受到冲击。现代科学哲学的各流派已经把康德关于科学“何以能够”认识自然这一问题消解为“是否可能”。“反对方法”、“无政府主义”和“怎么都行”的呼声不绝于耳。对于复杂多变的对象,对于与环境和认识主体不可分割的“对象”,传统的认识方法已不再适用。知的方式和途径应有新的内容。现在尚不清楚这种新的方式和途径的细节(或许就根本没有细节),但已可以看出两个特点:定性和直觉。科学家发现,对复杂系统进行量化是不可能的。对一个实际问题研究得越细,其解法就越模糊,所以要发展定性的方法。处理非线性问题需要直觉和悟性。直觉不仅有认识意义,而且有实践意义,学习处理复杂性就是学习更加直觉地生活。直觉是在复杂系统中作出重大变化,使系统进化,并且与之一道进化的关键。正如英国著名诗人济慈在19世纪写道,在怀疑和不确定中生活的能力,是创造力的基础。要学会在数字化社会中的非数字化生存。隐喻正成为交往中不可或缺的途径。

三、科学发展规律的历史观视角

历史观视角主要考察科学活动的规范,以及科学在社会中的地位和作用。此处仅分析科学活动的规范。

远古时期,既然没有独立的科学,也就无所谓为科学所独有的规范,或者说科学的规范与其他社会活动的规范混为一体。

自古希腊起,欧里庇得斯在表达他对自然哲学家的羡慕之情时已经隐约提出了自然哲学家——当时的科学家的独立及其行为规范:“他是幸运的,他得到了科学知识。他既不为寻找公民权而烦恼,也不闯入不公正的事业,只是沉思默想自然的永恒秩序,默想自然是怎样形成的,在什么时候,又为什么"科学作为一项相对独立的活动从一般社会活动中分离出来是在近代科学革命之后,到19世纪,科学家也成为独立的社会角色。默顿对在科学活动中所形成的规范作了总结,提出了前面已提及的科学活动的5项规范默顿规范提出后虽然在学术界存在争议,但在总体上符合科学活动的状况。

然而上一世纪下半叶以来情况逐渐发生了变化。科学原理和科学活动将在一定程度上失去其普遍性。随着关注个别、初始条件、关系,以及偶然性,科学原理不再“放之四海而皆准”,各种“地方性知识”正在形成。在学派、共同体和特定的实验室里,具有共同兴趣和爱好以及应用同种话语系统者将更受到欢迎。竞争性规范将有所弱化。既然各有各的目标、领地和方法,那就无所谓争鸣,也无所谓优先。公有性规范同样受到挑战。知识越是普遍就越是公有,越是个别就越是私有。(不过,个别既在于知识的来源是个别的,也意味着知识的应用同样是个别的。如果知识的应用是个别的,那么知识的私有也就失去了意义。)此外,在生命科学中,以及在知识经济时代,公有性规范还受到不同意义上的挑战。诚实性规范的情况亦然。这一规范建立于科学知识的普遍性以及可按严格程序验证或重复的基础上。普遍性下降,严格的程序也无法运作,于是诚实性规范的律令或约束力变得淡化。最后,合理的怀疑性本身受到怀疑。问题在于,凭什么怀疑和由什么途径去怀疑。前者是因为每个学派、每个实验室,甚至每个个人的研究对象、初始条件、主体情况、语境等都不一样;后者是由于不存在一致和严格的研究途径。默顿规范似乎风光不再,后现代科学似乎正在走向相对主义。

科学规范的这一变化实际上是科学的对象回归个体、具体、复杂性、语境,回归主客体相互作用,以及“反对方法”和崇尚直觉等一系列本体论和方法论的转向在历史观领域的表现。回归个体、具体、复杂性和语境并不违背共性,主客体分离和方法论体系是认识过程上的必由之路,这也是默顿规范与后现代科学规范之间的关系,后者建立于前者的基础之上。建立于默顿规范基础上的后现代科学规范包含宽容、理解与协作;包含创新,创新是对默顿规范合理的怀疑性的拓展,主要是创造直觉的能力和选择的能力。最后是自律和他律。在我的“论后现代科学”一文中已有论述。

综上所述,科学的发展规律可以下表示之:

本体论视角

原始的混沌

有序,确定

新的混沌

     后现代

      科学

自然哲学与   近代科学与 现代科学与

对象原始的一致 对象相反   对象一致

认识论

方法论

  视角

主客体不分

 

原始的综合

   直觉

独立于人的    确立对象性       

   存在          关系

                 

                     

主客体相互作用

      SSK

新的综合

直觉思维

历史观视角

……

默顿规范

宽容、理解与协作

创造,自律与他律

表中粗略显示科学的发展规律在总体上的三个阶段,以及在第二阶段中的三个环节。相同的字体表明三个视角在同一阶段或环节的相关性。



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