趙煦

(東南大學(xué)哲學(xué)與科學(xué)系，江蘇南京，211189；金陵科技學(xué)院思政部，江蘇南京，211169)

實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)的歷史重構(gòu)

趙煦

(東南大學(xué)哲學(xué)與科學(xué)系，江蘇南京，211189；金陵科技學(xué)院思政部，江蘇南京，211169)

梅森和庫恩都認(rèn)為實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)產(chǎn)生于十六世紀(jì)之后。事實(shí)上，通過對科學(xué)史的考察，實(shí)驗(yàn)從科學(xué)的源頭開始一直在發(fā)揮作用。因此，實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)的界定明顯存在問題。究其原因，他們忽視了思想實(shí)驗(yàn)在科學(xué)史中的重要地位。正確認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)史中所發(fā)揮的作用，必須重構(gòu)實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)的歷史。歷史重構(gòu)之后的實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)共分為三個(gè)部分：十六世紀(jì)之前，科學(xué)活動(dòng)中以思想實(shí)驗(yàn)為主，物質(zhì)實(shí)驗(yàn)為輔；十六世紀(jì)至二十世紀(jì)，物質(zhì)實(shí)驗(yàn)逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位，但思想實(shí)驗(yàn)仍時(shí)有貢獻(xiàn)；二十世紀(jì)至今，思想實(shí)驗(yàn)又開始發(fā)揮越來越重要的作用，現(xiàn)代科學(xué)越來越要求兩種實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)共同發(fā)揮作用。

梅森；庫恩；實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)；歷史；思想實(shí)驗(yàn)；物質(zhì)實(shí)驗(yàn)

斯蒂芬·F·梅森(Stephen F. Mason)指出，十六世紀(jì)之前，學(xué)者傳統(tǒng)和工匠傳統(tǒng)一直處于一種相互分離的狀態(tài)。在弗蘭西斯·培根(Francis Bacon)的倡導(dǎo)下，二者得以結(jié)合，隨后，實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)確立。在實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)的推動(dòng)下，近代科學(xué)結(jié)出了豐碩的成果。但另一個(gè)不容忽視的事實(shí)是，在有些領(lǐng)域，數(shù)學(xué)傳統(tǒng)一直發(fā)揮著其獨(dú)特的功能，尤其是進(jìn)入十九世紀(jì)之后，數(shù)學(xué)傳統(tǒng)在被實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)的耀眼的光芒淹沒了近300個(gè)年頭之后，由于實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)在許多領(lǐng)域無法獨(dú)立解決問題，又再次凸顯了它的功能。近代科學(xué)發(fā)展的模式不再符合目前科學(xué)發(fā)展的實(shí)際，科學(xué)步入現(xiàn)代。然而，科學(xué)實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)將會(huì)發(fā)生怎樣的變化？就此問題，托馬斯·庫恩(Thomas S. Kuhn)在其《物理科學(xué)發(fā)展中的數(shù)學(xué)傳統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)》一文中也曾對此提出疑問：科學(xué)此后如何發(fā)展？變化是在何時(shí)發(fā)生？如何發(fā)生？這變化的實(shí)質(zhì)是什么？

庫恩的這些疑問的提出至今已近四十年了，但該問題一直未能引起學(xué)界的重視，尚且無人給出答案。四十年間，科學(xué)又發(fā)生了巨大的變化，大到宏觀的宇宙學(xué)，小到微觀的粒子世界，新發(fā)現(xiàn)、新理論層出不窮。在這種情況下，實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)形象早已不能符合科學(xué)發(fā)展的當(dāng)前需要。因此，結(jié)合近幾十年科學(xué)的新發(fā)展，給實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)一個(gè)合適的描述與定位，是一種有益的探索。

一、實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)的確立

在《自然科學(xué)史》一書中，梅森對于實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)形成的歷史進(jìn)行了大量的闡述，對其給予了充分的肯定。

(一) 實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)

十六世紀(jì)之前的科學(xué)活動(dòng)中存在著兩種相互分離的學(xué)術(shù)傳統(tǒng)：學(xué)者傳統(tǒng)和工匠傳統(tǒng)。遵循著學(xué)者傳統(tǒng)的科學(xué)理論家們主要是通過理性的思維和討論而創(chuàng)造出科學(xué)成果，雖然這一傳統(tǒng)也必然地離不開經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)，但從主觀上講，這些理論家們是從心底里排斥和鄙視實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)活動(dòng)的。與此同時(shí)存在的是工匠傳統(tǒng)。工匠傳統(tǒng)所產(chǎn)生的科學(xué)成果雖不如學(xué)者傳統(tǒng)的科學(xué)成果那么系統(tǒng)和宏偉，相比較而言，它們甚至是瑣碎的，但工匠傳統(tǒng)對于科學(xué)發(fā)展所起到的貢獻(xiàn)一點(diǎn)都不比學(xué)者傳統(tǒng)差。因?yàn)樵谝恍┕そ臣夹g(shù)的作品當(dāng)中，工匠們通過自己的實(shí)踐操作而積累了各種經(jīng)驗(yàn)，做出了許許多多技術(shù)上的發(fā)明，乃至科學(xué)上的發(fā)現(xiàn)。同時(shí)這一傳統(tǒng)還產(chǎn)生了許多做實(shí)驗(yàn)的杰出人物，羅伯特·諾曼(Robert Norman)即是其中著名的一個(gè)。甚至就是在沉悶的中世紀(jì)，羅吉爾·培根(Roger Bacon)還極力倡導(dǎo)重視動(dòng)手實(shí)踐的風(fēng)氣，而鄙視那些只會(huì)空言爭辯的學(xué)者。

也就是在十六世紀(jì)，兩種傳統(tǒng)分離的狀況得到了根本的改變。首先打破這一狀況的是威廉·吉爾伯特(William Gilbert)，吉爾伯特作為伊麗莎白女王的御醫(yī)，具有深厚的理論知識(shí)，對許多工匠著作有濃厚的興趣，并能夠親自運(yùn)用自己掌握的理論指導(dǎo)實(shí)踐。吉爾伯特的工作大大彌補(bǔ)了工匠傳統(tǒng)的不足，正如梅森指出的那樣：“學(xué)者們能夠做到這一點(diǎn)，……那些對工匠著作有興趣的學(xué)者們?yōu)楣そ程峁┝怂麄兯狈Φ睦碚摗！盵1](129)吉爾伯特的工作為科學(xué)活動(dòng)開創(chuàng)了一個(gè)新的局面，這是“工匠學(xué)問和學(xué)術(shù)知識(shí)結(jié)合的范例”。[1](130)正是在這種情形下，“工匠傳統(tǒng)和學(xué)者傳統(tǒng)逐漸結(jié)合起來，產(chǎn)生了一種新的研究方法”。[1](130)

十七世紀(jì)初，弗蘭西斯·培根看到了這種好的傾向，“并企圖通過分析和確定科學(xué)的一般方法和表明其應(yīng)用方式，給予新科學(xué)運(yùn)動(dòng)以發(fā)展的動(dòng)力和方向”。[1](131)在培根的眼中，“當(dāng)時(shí)的學(xué)術(shù)傳統(tǒng)是貧乏的，因?yàn)樗徒?jīng)驗(yàn)失去了接觸；同時(shí)工匠傳統(tǒng)在科學(xué)上也沒有充分發(fā)揮它的力量，因?yàn)樗脑S多東西都沒有記載下來”。[1](132)基于這樣的認(rèn)識(shí)之上，弗蘭西斯·培根接受了十三世紀(jì)和他同姓的羅吉爾·培根的理想，他認(rèn)為“實(shí)驗(yàn)方法的運(yùn)用會(huì)使將來產(chǎn)生許多偉大的技術(shù)發(fā)明”。[1](132)為此，培根做了大量的努力，實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)開始形成。

(二) 伽利略與牛頓的貢獻(xiàn)

提起實(shí)驗(yàn)在科學(xué)中所發(fā)揮的強(qiáng)有力的作用，伽利略和牛頓是功不可沒的。

比薩斜塔的自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)、慣性原理實(shí)驗(yàn)、相對運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)等等，伽利略憑借他的獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、高超的實(shí)驗(yàn)技巧，成就了一個(gè)又一個(gè)天才的實(shí)驗(yàn)，用無可辯駁的實(shí)驗(yàn)事實(shí)推翻了亞里士多德2000多年的科學(xué)統(tǒng)治地位，具有劃時(shí)代的意義。

實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)的最終確立，無疑是牛頓經(jīng)典理論體系的在科學(xué)各領(lǐng)域都取得了全面成功之后才取得的。在實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)的最終確立的過程中，牛頓的貢獻(xiàn)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面，牛頓從不“不制造假說，意思是指形而上學(xué)的，不能證明的假說，或是根據(jù)權(quán)威而形成的理論，而且他從來不發(fā)表不能用觀測或?qū)嶒?yàn)證明的學(xué)說”；[2](170)另一方面，牛頓理論體系的巨大成功，使人們確信一個(gè)確定的世界圖景在等待著人們?nèi)フJ(rèn)識(shí)，而認(rèn)識(shí)的手段無疑就是實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)的確立的前提與背景，與近代科學(xué)的大背景并無二致。

(三) 兩種力量的結(jié)合

實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)形成之前，兩種學(xué)術(shù)傳統(tǒng)相互分離，各自發(fā)展，之間沖突不斷。學(xué)者傳統(tǒng)輕視工匠傳統(tǒng)，工匠傳統(tǒng)也瞧不起學(xué)者傳統(tǒng)(羅吉爾·培根就是代表)。但總體上來說，大部分時(shí)間里，工匠傳統(tǒng)都遭到壓迫。許多時(shí)候，工匠傳統(tǒng)陣營內(nèi)部的人也就習(xí)以為常地接受了這種狀況，諾曼就承認(rèn)“自己提不出任何建議”，[1](129)認(rèn)為那些學(xué)者們遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過自己。當(dāng)然，兩種傳統(tǒng)相互分離的狀態(tài)，必然會(huì)影響科學(xué)的發(fā)展，“十六世紀(jì)的工匠傳統(tǒng)雖然產(chǎn)生了像諾曼那樣作了實(shí)驗(yàn)的人，但不能產(chǎn)生科學(xué)理論家”。[1](129)

學(xué)者傳統(tǒng)和工匠傳統(tǒng)結(jié)合之后，近代科學(xué)所結(jié)出的豐碩的成果是琳瑯滿目的，對人類，乃至整個(gè)地球上的一切的影響都是巨大的，雖然到目前為止，其意義究竟是好的還是壞的仍無法確定。

二、實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)的問題

據(jù)《自然科學(xué)史》中梅森的見解，實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)于十六世紀(jì)才得以形成，并立即推動(dòng)近代科學(xué)取得長足的進(jìn)展。在實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)形成的大概時(shí)間上，庫恩也是依據(jù)培根倡導(dǎo)新實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的科學(xué)新狀態(tài)(庫恩稱之為培根科學(xué))為標(biāo)志，來界定實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)形成時(shí)間的。所以，在這一點(diǎn)上，二者基本相同。但深入研究下去，這種觀點(diǎn)是有失偏頗的。

(一) 庫恩的實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)與數(shù)學(xué)傳統(tǒng)二分

庫恩從科學(xué)史的源頭開始進(jìn)行搜尋后發(fā)現(xiàn)，科學(xué)最古老的學(xué)科：天文學(xué)、靜力學(xué)和光學(xué)都并非獨(dú)自發(fā)展的。它們與數(shù)學(xué)、聲學(xué)的發(fā)展緊密相連?！皬墓拔迨兰o(jì)開始，數(shù)學(xué)領(lǐng)域以幾何學(xué)為主導(dǎo)，被認(rèn)為是實(shí)在的物理量，特別是空間量的主導(dǎo)，很有助于決定其他四門圍繞著它的學(xué)科的性質(zhì)。”[3](34)五個(gè)學(xué)科遵循著共同的數(shù)學(xué)傳統(tǒng)，庫恩稱之為古典科學(xué)。而與數(shù)學(xué)傳統(tǒng)相對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)卻是到十七世紀(jì)培根科學(xué)興起中產(chǎn)生的。庫恩把數(shù)學(xué)傳統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)放到歷史的范疇中加以描述，對應(yīng)于古典科學(xué)與培根科學(xué)，并為它們服務(wù)：數(shù)學(xué)傳統(tǒng)服務(wù)于古典科學(xué)，實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)服務(wù)于培根科學(xué)。相對于梅森的觀點(diǎn)而言，近代科學(xué)產(chǎn)生之前，科學(xué)涵蓋著相互分離的學(xué)者傳統(tǒng)和工匠傳統(tǒng)，而庫恩顯然是忽視了古典科學(xué)中工匠傳統(tǒng)的存在。近代科學(xué)誕生以后，梅森認(rèn)為，學(xué)者傳統(tǒng)和工匠傳統(tǒng)在培根的倡導(dǎo)下發(fā)生了有效的融合，擅長理論思維的科學(xué)家也開始注重動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作了，從而產(chǎn)生了近代意義的科學(xué)家。而庫恩主張的是數(shù)學(xué)傳統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)仍然是相互獨(dú)立發(fā)展，也就是說，實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)是培根科學(xué)孕育產(chǎn)生的結(jié)果，與以前的工匠傳統(tǒng)是沒有關(guān)系的。

事實(shí)上，不僅培根所倡導(dǎo)的新實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)根源于工匠傳統(tǒng)，是對工匠傳統(tǒng)中動(dòng)手實(shí)踐的作用加以強(qiáng)調(diào)的結(jié)果，而且新實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)與數(shù)學(xué)傳統(tǒng)之間也并不是完全對立的——二者都是經(jīng)驗(yàn)性的，都注重經(jīng)驗(yàn)的累積。不過二者之間也有明顯的不同，數(shù)學(xué)傳統(tǒng)對經(jīng)驗(yàn)性的要求大多是人們在日常觀察中就可得到滿足的。到了實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)產(chǎn)生之后，培根科學(xué)對經(jīng)由實(shí)驗(yàn)而獲取的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的要求就相當(dāng)嚴(yán)格了，它必須符合一系列的實(shí)驗(yàn)規(guī)則，盡可能地排除各種包括人的信仰、觀念等在內(nèi)的主觀因素的干擾，力圖得出客觀的實(shí)驗(yàn)記載。因?yàn)檫@些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)將是建構(gòu)科學(xué)理論的必要條件。庫恩指出，實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)中的實(shí)驗(yàn)不同于數(shù)學(xué)傳統(tǒng)階段的實(shí)驗(yàn)有三個(gè)特征：第一，對實(shí)驗(yàn)的作用和地位的看法發(fā)生了明顯的變化；第二，特別強(qiáng)調(diào)培根稱之為“扭獅子尾巴”的那種實(shí)驗(yàn)的出現(xiàn)；第三，新的實(shí)驗(yàn)儀器的大量使用。[3](39)

在庫恩的實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)中，有一個(gè)耐人尋味的現(xiàn)象，那就是：一方面，人們強(qiáng)調(diào)在實(shí)驗(yàn)過程中，為了可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲得，要求剔除所有的人的主觀因素的干擾；另一方面，在實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)中，人的力量得到彰顯。“扭獅子尾巴”實(shí)驗(yàn)要求人們必須“制約大自然，強(qiáng)使自然在那種沒有人的有力干預(yù)便不會(huì)出現(xiàn)的條件下顯示自己”。[3](39)為此，人們創(chuàng)造了大量的實(shí)驗(yàn)儀器，望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、溫度計(jì)、氣壓計(jì)、空氣唧筒、驗(yàn)電器等先后于這一階段產(chǎn)生。使得近代實(shí)驗(yàn)完全不同于古典科學(xué)中的實(shí)驗(yàn)，那時(shí)人們大多是在純自然狀態(tài)下，對事物存在的種種現(xiàn)象進(jìn)行觀測。

庫恩注意到，實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)產(chǎn)生后，便與數(shù)學(xué)傳統(tǒng)產(chǎn)生了沖突。因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)傳統(tǒng)下，人們對實(shí)驗(yàn)要求的精度很高，必須要作出準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)主義者對數(shù)學(xué)傳統(tǒng)是持否定態(tài)度的，比如，他們否定哥白尼體系，因?yàn)樗麄儭安幌嘈乓粋€(gè)如此復(fù)雜、抽象而數(shù)學(xué)性的體系會(huì)有助于理解和控制自然”。[3](43)但事實(shí)上，即使是在培根科學(xué)盛行的近代，數(shù)學(xué)傳統(tǒng)依然存在，且發(fā)揮著其不可替代的作用。

(二) 實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)的偏頗

梅森的闡述是詳盡的，從吉爾伯特的實(shí)踐，到培根新實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)的倡導(dǎo)，再到牛頓科學(xué)體系的集大成的地位的確立。實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)的地位和作用得到充分的肯定。庫恩以其敏銳的目光，在古典科學(xué)和培根科學(xué)的區(qū)分中發(fā)現(xiàn)，是數(shù)學(xué)傳統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)為兩類科學(xué)的發(fā)展提供了根本的推動(dòng)力。二者的共同點(diǎn)都是認(rèn)為實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)于近代產(chǎn)生。但隨之而來的問題是：在古代科學(xué)發(fā)展中，數(shù)學(xué)傳統(tǒng)固然重要，那么，實(shí)驗(yàn)又居于何種地位？

帶著這個(gè)問題向前追尋發(fā)現(xiàn)，其實(shí)，學(xué)者傳統(tǒng)和工匠傳統(tǒng)的分離可以追溯到古希臘，在《理想國》中，柏拉圖精心構(gòu)建了一個(gè)理想的城邦。城邦共同體內(nèi)部的分工明確：城邦統(tǒng)治者，應(yīng)擁有知識(shí)，掌管整個(gè)國家的大事，對國家事務(wù)進(jìn)行謀劃安排；城邦護(hù)衛(wèi)者是統(tǒng)治者的輔助者，他們是專門從事戰(zhàn)爭、保衛(wèi)城邦的人；各種工匠從事自己擅長的手藝工作，農(nóng)夫種地，商人貿(mào)易。在柏拉圖的這一理性的方案框架允許的范圍內(nèi)，擁有智力的人和工匠們各司其職，互不相干。由此可見，兩個(gè)傳統(tǒng)在這時(shí)已經(jīng)相去甚遠(yuǎn)了。此后，亞里士多德關(guān)于天界性質(zhì)的著作中，也主要運(yùn)用思辨的方法，但在他的物理學(xué)和生物學(xué)的著作中，則明顯可見到觀察和實(shí)驗(yàn)方法的使用，其中包含了許多新發(fā)現(xiàn)的資料。事實(shí)上，亞里士多德是“一個(gè)從事廣泛經(jīng)驗(yàn)考察的人”。[1](34)這一點(diǎn)，庫恩也曾注意到過，并給予了充分的肯定，他認(rèn)為：“亞里士多德在其方法論著作中的許多段落中，就一再堅(jiān)持科學(xué)家需進(jìn)行仔細(xì)的觀察，其堅(jiān)決程度并不次于培根著作?！盵3](37)這種傾向在阿基米德的手中得到了充分的發(fā)揮，他發(fā)明的阿基米德式螺旋提水器，只到今天仍有人在使用，他利用水的浮力測量王冠密度的故事，更是廣為流傳。

堅(jiān)持觀察與實(shí)驗(yàn)的做法，對古代科學(xué)的發(fā)展起到了重要的作用。事實(shí)上，這種情形就是在眾人皆認(rèn)為科學(xué)發(fā)展緩慢，科學(xué)氣息沉悶的中世紀(jì)，要求實(shí)驗(yàn)的呼聲也曾掀起過一個(gè)小的高潮。羅吉爾·培根就是代表。培根博覽群書，但他“不是從圣經(jīng)、神父、阿拉伯人或亞里士多德那里把自然知識(shí)的事實(shí)與推論拿過來就算完事，而是諄諄地告誡世人：證明前人說法的唯一方法只有觀察與實(shí)驗(yàn)”。[2](87)

種種事實(shí)表明，實(shí)驗(yàn)在古代科學(xué)中無疑發(fā)揮了重要的作用。但梅森和庫恩的實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)對此卻避而不談。實(shí)驗(yàn)在古代科學(xué)中的地位和作用，在此遭遇了不公正的待遇。最起碼說，梅森和庫恩對于實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)的界定，誤導(dǎo)人們對古代實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了輕視的態(tài)度。因此，他們的實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)是有失偏頗的。

三、實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)的歷史重構(gòu)

無論是梅森的學(xué)者傳統(tǒng)與工匠傳統(tǒng)融合后的實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)，還是庫恩的數(shù)學(xué)傳統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)二分，都不能與科學(xué)史相符合。為了還科學(xué)史以本原面目，對實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)的歷史進(jìn)行重新描述是必要的。

(一) 實(shí)驗(yàn)的分類

如前文所述，由于學(xué)者傳統(tǒng)與工匠傳統(tǒng)的相互分離，古代許多科學(xué)家都是在數(shù)學(xué)傳統(tǒng)的影響下從事思辨的工作。但也有些科學(xué)家重視經(jīng)驗(yàn)的積累，而強(qiáng)調(diào)觀察和實(shí)驗(yàn)。但此時(shí)的實(shí)驗(yàn)與培根科學(xué)中的實(shí)驗(yàn)是不同的。比如說，亞里士多德認(rèn)為物體只有在一個(gè)不斷作用的推動(dòng)者的作用下，才能保持運(yùn)動(dòng)。因此，一個(gè)石頭從石炮中射出來，從來不是自動(dòng)的，石頭離開石炮后，空氣為了防止形成真空，就從石頭后面灌進(jìn)來，以維持石頭的運(yùn)動(dòng)。事實(shí)上，在做出此解釋時(shí)，亞里士多德無須拉來一門石炮進(jìn)行演示：發(fā)炮后，坐一旁進(jìn)行觀察，并作好詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)記錄。在這里，亞里士多德根據(jù)平時(shí)觀察到的經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象，加以思維推想，在思想中即可做出此實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，即使亞里士多德真的用石炮做了實(shí)驗(yàn)，他也無法確定是否真的是“從后面灌進(jìn)來的空氣”在推動(dòng)著石頭向前運(yùn)動(dòng)的。這一實(shí)驗(yàn)代表著古代實(shí)驗(yàn)的普遍現(xiàn)象，即古代的大多數(shù)實(shí)驗(yàn)都是在學(xué)者傳統(tǒng)和數(shù)學(xué)傳統(tǒng)思維的影響下，加上客觀條件的制約，表現(xiàn)為隱性的實(shí)驗(yàn)，也就是思想實(shí)驗(yàn)。

這種現(xiàn)象在阿基米德的身上有著更加鮮明的體現(xiàn)。關(guān)于杠桿定理，我們今天把它“看作是一件要由實(shí)驗(yàn)決定的問題，……阿基米德卻是憑著希臘人對于抽象推理的熱愛，從他所謂不證自明的公理或用簡單實(shí)驗(yàn)可以證明的命題中得出杠桿定律的”。[2](42)事實(shí)上，這兩個(gè)公理和命題是如此簡單：①同重的物體放在和支點(diǎn)距離相等的地方，就保持平衡；②同重的物體放在和支點(diǎn)距離不等的地方，就不相平衡，其離支點(diǎn)較遠(yuǎn)的一端必定下墜。[2](42)正是思想實(shí)驗(yàn)的有效運(yùn)用，阿基米德方才能夠豪邁地向世人宣稱：只要給我一個(gè)支點(diǎn)，我就能撬起整個(gè)地球。

由于實(shí)驗(yàn)方法的不同，在古代實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)驗(yàn)與思維并重，互相結(jié)合，這是思想實(shí)驗(yàn)的典型特征。而培根科學(xué)中所倡導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)則注重借助各種科學(xué)儀器，人為地改變自然條件，為種種現(xiàn)象的發(fā)生創(chuàng)造優(yōu)越于自然條件的人工條件。據(jù)此可見，實(shí)驗(yàn)分為兩類：思想實(shí)驗(yàn)和物質(zhì)實(shí)驗(yàn)。近代科學(xué)以后，人們輕思想實(shí)驗(yàn)，而重物質(zhì)實(shí)驗(yàn)。這正是梅森和庫恩的實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)的問題之癥結(jié)所在。他們所說的實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)應(yīng)該準(zhǔn)確地稱之為物質(zhì)實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)。培根所倡導(dǎo)的新實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)所強(qiáng)調(diào)的就是運(yùn)用各種實(shí)驗(yàn)儀器(物質(zhì)手段)引發(fā)實(shí)驗(yàn)對象(物質(zhì)對象)發(fā)生變化，并對這一過程(物質(zhì)現(xiàn)象)進(jìn)行詳細(xì)的記錄后加以闡釋的科學(xué)活動(dòng)。

物質(zhì)實(shí)驗(yàn)推動(dòng)著近代科學(xué)產(chǎn)生了巨大的成就，它所產(chǎn)出的卓越且豐富的成果蒙蔽了人們的眼睛，使人們無法看到實(shí)驗(yàn)的過去，從而忽視了思想實(shí)驗(yàn)曾經(jīng)的業(yè)績。當(dāng)然，梅森和庫恩也沒能看到。

事實(shí)上，科學(xué)發(fā)展到今天，離不開思想實(shí)驗(yàn)和物質(zhì)實(shí)驗(yàn)的共同推動(dòng)。馬赫就曾指出，“物質(zhì)實(shí)驗(yàn)是思想實(shí)驗(yàn)的自然繼續(xù)，一旦難于或不能亦或完全不能通過思想實(shí)驗(yàn)進(jìn)行決定時(shí)，就會(huì)進(jìn)行物質(zhì)實(shí)驗(yàn)”。[4](182)在馬赫的眼中，物質(zhì)實(shí)驗(yàn)是思想實(shí)驗(yàn)的延續(xù)和補(bǔ)充。但二者之間又沒有一個(gè)嚴(yán)格的界限，因?yàn)椤巴ㄟ^物質(zhì)實(shí)驗(yàn)有意地?cái)U(kuò)展自我活動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)和有計(jì)劃的觀察總是在思想指導(dǎo)下進(jìn)行的，并且永不會(huì)與思想實(shí)驗(yàn)有明顯的區(qū)別和脫離”。[4](183)

(二) 實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)歷史的三個(gè)階段

由上文可見，實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)大致可分為思想實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)和物質(zhì)實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)。毫無疑問，在科學(xué)史的大部分時(shí)間里，確切地說，從科學(xué)史的初始之時(shí)直到十六世紀(jì)的漫長歲月里，在學(xué)者傳統(tǒng)和數(shù)學(xué)傳統(tǒng)思維的共同影響下，思想實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)是占主導(dǎo)地位的。

當(dāng)然，學(xué)者傳統(tǒng)和工匠傳統(tǒng)在古希臘時(shí)就已相距甚遠(yuǎn)，但它們之間最早的分離發(fā)生在何時(shí)？由于什么樣的原因而發(fā)生的分離？這似乎無從得知。但秉持學(xué)者傳統(tǒng)的人們運(yùn)用數(shù)學(xué)傳統(tǒng)思維進(jìn)行著各種各樣的思想實(shí)驗(yàn)，輕視工匠傳統(tǒng)，這在當(dāng)時(shí)是普遍的社會(huì)現(xiàn)象。不過，有一個(gè)無法回避的事實(shí)是，在這一階段里，尤其是人類的早期社會(huì)里，科學(xué)與人類的生活是同源的，無法加以分離。不難想象的是，早期人類為了得到第一柄石刀、第一枚火種、第一個(gè)銅器……等等，這些無數(shù)個(gè)“第一”時(shí)，必須在成千上萬年的歲月中，經(jīng)歷無數(shù)次的“實(shí)驗(yàn)”之后才能夠得到的。在這里，物質(zhì)實(shí)驗(yàn)起源于工匠傳統(tǒng)?？赡苤皇怯捎谧鰧?shí)驗(yàn)的人的身份較為低下的緣故，物質(zhì)實(shí)驗(yàn)長期得不到彰顯。而思想實(shí)驗(yàn)卻由于數(shù)學(xué)傳統(tǒng)思維的有效運(yùn)用，在漫長的古代科學(xué)史中，象它的主人一樣，得到了足夠的重視。古代社會(huì)的這些實(shí)驗(yàn)，無論是思想實(shí)驗(yàn)，還是物質(zhì)實(shí)驗(yàn)，流傳下來的成果較少，也未能形成許多經(jīng)得起事實(shí)考驗(yàn)的科學(xué)理論。但這一階段應(yīng)該是人類進(jìn)行實(shí)驗(yàn)最多，最頻繁的時(shí)期，它伴隨著人類的每一個(gè)細(xì)微的進(jìn)步。雖然古代科學(xué)發(fā)展緩慢，但其每一點(diǎn)進(jìn)步都在為科學(xué)后來的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)，豐富了經(jīng)驗(yàn)。

十六世紀(jì)時(shí)，實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)進(jìn)入到它的第二個(gè)階段，情況發(fā)生了顯著的變化。培根“規(guī)劃出一條可以更有把握地朝向征服自然的方向前進(jìn)的道路。他認(rèn)為只要記錄下一切可以得到的事實(shí)，進(jìn)行了一切可能進(jìn)行的觀察和一切可行的實(shí)驗(yàn)，然后再按照他表述得還不十分完善的規(guī)則，……，找到表達(dá)這些關(guān)系的法則”。[2](122)在培根的新實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)的倡導(dǎo)下，科學(xué)家們在實(shí)驗(yàn)中必須寫出大量關(guān)于實(shí)驗(yàn)過程的細(xì)節(jié)和各種翔實(shí)的數(shù)據(jù)的記載。據(jù)說，有些科學(xué)家往往還會(huì)寫明見證人，甚至還會(huì)描述出他們的身份和地位，以示實(shí)驗(yàn)的可靠性。在這一階段，物質(zhì)實(shí)驗(yàn)將培根科學(xué)推上了領(lǐng)導(dǎo)地位。但無法否認(rèn)的是，古典科學(xué)在這一階段依然在默默地發(fā)揮著它應(yīng)有的功能。思想實(shí)驗(yàn)此時(shí)遭受歧視，但也依舊不時(shí)地發(fā)出自己獨(dú)特的光芒。伽利略的自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)、慣性運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，牛頓的水桶等就是明證。

十九世紀(jì)的大部分科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，都還是在沿著牛頓理論體系的框架內(nèi)進(jìn)行。不過，進(jìn)入二十世紀(jì)后，情況開始發(fā)生變化。主要表現(xiàn)是愛因斯坦相對論的成功和量子力學(xué)領(lǐng)域所取得的進(jìn)展。

判決性實(shí)驗(yàn)遭遇失效，不確定性原理的產(chǎn)生，宣告了拉普拉斯決定論的破產(chǎn)。實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)的客觀公正的形象，已無法維持其在科學(xué)活動(dòng)中固有的地位?？茖W(xué)取得的新進(jìn)展是：相對論誕生，并很快為全世界所接受。相對論的發(fā)現(xiàn)過程中“有一個(gè)令人驚奇之處，那就是愛因斯坦很少做物理實(shí)驗(yàn)，似乎他的偉大成就大多是通過思維而產(chǎn)生的。愛因斯坦一生中，給人們留下的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，諸如追光實(shí)驗(yàn)、愛因斯坦火車、愛因斯坦電梯、雙生子佯謬等，都是思想實(shí)驗(yàn)，而非物理實(shí)驗(yàn)”。[5]并且“在以后的物理科學(xué)發(fā)展中，思想實(shí)驗(yàn)逐漸發(fā)揮了越來越大的作用”。[5]

這種情況在量子力學(xué)領(lǐng)域中同樣明顯，尤其是在不確定性原理發(fā)現(xiàn)之后。因?yàn)?，不確定性原理給以往的物質(zhì)實(shí)驗(yàn)帶來了麻煩，物質(zhì)實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)中要求的那種必須能用觀測或?qū)嶒?yàn)證明的方法遭遇了不確定性難題。這就“必然導(dǎo)致在現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展中物質(zhì)實(shí)驗(yàn)逐步退位，思想實(shí)驗(yàn)越來越多的發(fā)揮作用。因?yàn)樗枷雽?shí)驗(yàn)通過把實(shí)驗(yàn)條件理想化，可為解決宇宙大尺度理論研究和粒子狀態(tài)下的不確定性問題提供可能”。[5]

四、答庫恩之問

將實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)重構(gòu)為三個(gè)階段，顯然，目前應(yīng)該處于第三階段。但接下來的科學(xué)實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)將會(huì)朝向哪個(gè)方向發(fā)展？思想實(shí)驗(yàn)與物質(zhì)實(shí)驗(yàn)如何在科學(xué)活動(dòng)中發(fā)揮作用？這將決定著文章開頭處庫恩之問的答案。

對此，庫恩業(yè)已給出部分回答。庫恩從各種物理科學(xué)在十九世紀(jì)的轉(zhuǎn)變和成長中，敏銳地捕捉到一些有用的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象就是說明：①許多科學(xué)領(lǐng)域進(jìn)一步從原有的背景學(xué)科中發(fā)生分離，歸入到實(shí)驗(yàn)物理學(xué)中；②數(shù)學(xué)的特征正在逐漸變化。數(shù)學(xué)研究和物理科學(xué)研究進(jìn)一步分離；③許多培根科學(xué)迅速且充分地?cái)?shù)學(xué)化。庫恩由這三個(gè)現(xiàn)象得出結(jié)論：“數(shù)學(xué)性科學(xué)與實(shí)驗(yàn)性科學(xué)的分離狀態(tài)也許還要繼續(xù)下去，這種分離看來植根于人的心靈的本性之中?！盵3(58)但近年來科學(xué)的發(fā)展似乎并非如庫恩所預(yù)料的那樣——兩個(gè)傳統(tǒng)繼續(xù)分離。當(dāng)今科學(xué)發(fā)展的兩大主題——宇宙大尺度理論研究和粒子世界的研究都表明：思想實(shí)驗(yàn)和物質(zhì)實(shí)驗(yàn)在共同起作用。二者結(jié)合的傾向越來越明顯，這在愛因斯坦的相對論、量子力學(xué)以及霍金的宇宙學(xué)中均已得到充分體現(xiàn)。

在宇宙大尺度理論研究和粒子世界研究為思想實(shí)驗(yàn)提供了廣闊的舞臺(tái)，事實(shí)上，這是由思想實(shí)驗(yàn)本身的特性所決定的：在科學(xué)理論的發(fā)展過程中，思想實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛲瑫r(shí)解決概念問題、經(jīng)驗(yàn)問題以及背景問題，其協(xié)調(diào)力大大增強(qiáng)。但思想實(shí)驗(yàn)的成果具有可錯(cuò)性，其最終地位的確立必須得依靠物質(zhì)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。

協(xié)調(diào)論主張，科學(xué)的最一般的特性是協(xié)調(diào)性。一個(gè)理論是好還是壞，進(jìn)步還是退步，合理的還是不合理的，取決于理論的協(xié)調(diào)力是上升還是下降。理論的協(xié)調(diào)力包含三個(gè)部分：經(jīng)驗(yàn)協(xié)調(diào)力、概念協(xié)調(diào)力和背景協(xié)調(diào)力。實(shí)驗(yàn)作為理論背景協(xié)調(diào)力的一個(gè)重要組成部分，“實(shí)驗(yàn)解子的綜合評估指標(biāo)包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)裝置、對實(shí)驗(yàn)的理論分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)果，等等”。[6](286)實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)指標(biāo)都可能會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)在某個(gè)歷史時(shí)刻肯定一個(gè)理論，也可能否定一個(gè)理論，還有可能既不肯定又不否定一個(gè)理論。當(dāng)一個(gè)理論在某個(gè)歷史時(shí)刻面臨實(shí)驗(yàn)協(xié)調(diào)的時(shí)候，該理論的協(xié)調(diào)力上升；當(dāng)一個(gè)理論在某個(gè)歷史時(shí)刻面臨實(shí)驗(yàn)沖突的時(shí)候，該理論的協(xié)調(diào)力則會(huì)下降。

從協(xié)調(diào)論出發(fā)，在科學(xué)活動(dòng)中，思想實(shí)驗(yàn)與物質(zhì)實(shí)驗(yàn)作為理論背景協(xié)調(diào)力的兩個(gè)組成部分，都可能肯定、否定或者是既不肯定也不否定一個(gè)理論。二者都無所謂好和壞，只不過在不同的歷史時(shí)刻，可能導(dǎo)致理論協(xié)調(diào)力上升或下降的力度不同而已。事實(shí)上，一個(gè)進(jìn)步的理論很可能會(huì)同時(shí)得到思想實(shí)驗(yàn)和物質(zhì)實(shí)驗(yàn)的肯定，此時(shí)，該理論的綜合協(xié)調(diào)力將會(huì)上升；當(dāng)然，一個(gè)退步的理論就可能會(huì)同時(shí)得到思想實(shí)驗(yàn)和物質(zhì)實(shí)驗(yàn)的否定，此時(shí)，該理論的綜合協(xié)調(diào)力將會(huì)下降。反過來，若思想實(shí)驗(yàn)和物質(zhì)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛲瑫r(shí)肯定一個(gè)理論，該理論的綜合協(xié)調(diào)力定會(huì)大大提升，而當(dāng)思想實(shí)驗(yàn)和物質(zhì)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛲瑫r(shí)否定一個(gè)理論，該理論的綜合協(xié)調(diào)力也就必然會(huì)大幅下降了。當(dāng)然還有另外一種不確定的狀態(tài)存在：思想實(shí)驗(yàn)和物質(zhì)實(shí)驗(yàn)二者中有一方肯定某一理論，而另一方否定該理論或者是另一方無法實(shí)現(xiàn)。那么此時(shí)，實(shí)驗(yàn)對理論協(xié)調(diào)力的影響是比較弱的，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)本身處于不確定的狀態(tài)之中，需要先檢測并找出其自身存在的問題。

總之，在協(xié)調(diào)論的指導(dǎo)下，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)相互結(jié)合，相互補(bǔ)充，共同作用，將是今后科學(xué)研究活動(dòng)中顯著的現(xiàn)象。

[1] 斯蒂芬·F·梅森. 自然科學(xué)史[M]. 上海: 上海譯文出版社,1980.

[2] W·C·丹皮爾. 科學(xué)史[M]. 桂林: 廣西師范大學(xué)出版社,2005.

[3] 托馬斯·庫恩. 必要的張力[M]. 北京: 北京大學(xué)出版社, 2004.

[4] 恩斯特·馬赫. 認(rèn)識(shí)與謬誤[M]. 北京: 東方出版社, 2005.

[5] 趙煦. 論實(shí)驗(yàn)的轉(zhuǎn)向及其發(fā)展趨勢[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版), 2010, (2): 79?84.

[6] 馬雷. 沖突與協(xié)調(diào)[M]. 北京: 商務(wù)印書館, 2006.

Abstract:Both Mason and Kuhn think that experiment tradition was born in the sixteenth century. In fact, through the study of the history of science, science experiments had played a role from the beginning of the history of science.Therefore, there are some problems in the definition of experiment tradition. The wrong definition resulted from the fact that they ignored that thought experiments had an important position in the history of science. If we want to understand correctly the role of experiments in the history of science, we have to reconstruct the history of experiment tradition.When we reconstruct reconstruct of the history of experiment tradition, it can be divided into three parts: Firstly, before the sixteenth century, experiments played a basic role in science, and physical experiments served as the supplement.Secondly, after the sixteenth century, the physical experiments gradually played a basic role, while experiments still played a role from time to time. Thirdly, from the twentieth century to now, experiments began to play an increasingly important role, and the increasing requirements of modern science requires the two experiment traditions play a certain role together.

Key Words:Mason; Kuhn; experiment tradition; history; thought experiments; physical experiments

Reconstruction on the history of experiment tradition

ZHAO Xu

(Department of Philosophy and Science, Southeast University, Nanjing 211189, China;Jinling Institute of Technology, Nanjing 211169, China)

G30

A

1672-3104(2012)03?0048?06

2011?11?18；

2012?03?28

江蘇省應(yīng)用研究課題(11SB-093)

趙煦(1978?)，男，江蘇泗陽人，東南大學(xué)哲學(xué)與科學(xué)系2008級(jí)博士研究生，金陵科技學(xué)院思想政治理論課教學(xué)部講師，主要研究方向：科學(xué)哲學(xué)與科學(xué)史.

[編輯：顏關(guān)明]