呂仕儒

（山西大同大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院，山西大同037009）

論科學(xué)審美規(guī)范的經(jīng)驗基礎(chǔ)

呂仕儒

（山西大同大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院，山西大同037009）

科學(xué)研究作為認(rèn)識客觀事物內(nèi)在本質(zhì)和運(yùn)動規(guī)律的活動，首先是以求“真”為目的，可事實表明，科學(xué)的發(fā)展又與“美”緊密聯(lián)系在一起，許多科學(xué)理論就是沿著“美”的指引建立起來的?？茖W(xué)審美規(guī)范的建立離不開經(jīng)驗基礎(chǔ)的支撐和積累，然而，科學(xué)審美規(guī)范與經(jīng)驗并非始終一致，通常在科學(xué)常規(guī)發(fā)展時期經(jīng)驗基礎(chǔ)對審美規(guī)范起著鞏固和強(qiáng)化作用；在科學(xué)革命時期，新理論的審美特征與原有的審美規(guī)范發(fā)生著激烈的碰撞和沖突，結(jié)果會導(dǎo)致原有審美規(guī)范的轉(zhuǎn)變。文章對科學(xué)審美規(guī)范和經(jīng)驗在科學(xué)理論不同發(fā)展時期的表現(xiàn)和關(guān)系進(jìn)行了分析和探討。

科學(xué)常規(guī)發(fā)展時期；科學(xué)革命時期；審美規(guī)范；經(jīng)驗效績；科學(xué)圖景

科學(xué)研究是以探求和揭示隱藏在客觀事物背后的運(yùn)行變化規(guī)律及其物質(zhì)結(jié)構(gòu)為目的的創(chuàng)新活動。作為科學(xué)研究的認(rèn)識主體，諾貝爾物理學(xué)獎獲得者湯川秀樹（Yukawa Heidiki，1907-1981）稱之為是一群“不帶地圖的旅行者”，他們目標(biāo)明確，但是不知路在何方。也許循著“美”的指引向前，不失為一種行之有效的途徑。而事實也表明，科學(xué)雖然是求“真”的，但卻與“美”緊密聯(lián)系在一起，甚至許多人認(rèn)為美是探索真理的光輝，即“……探索者最初是借助于這種光輝,借助于它的照耀來認(rèn)識真理的。”[1]愛爾蘭哲學(xué)家弗蘭西斯·哈奇森（Frantis Hutcheson，1694-1746）認(rèn)為：“在人類探索自然中獲取的有關(guān)某些偉大原理或普遍力的知識中存在與美同類性質(zhì)的東西。”[2]人們之所以會產(chǎn)生這樣的認(rèn)識，并在實際的科學(xué)研究過程中付諸行動，是因為“事實上結(jié)果常常是吸引人的那種可能性就是那個具有真實性的可能性”[3]所以彭加勒（Jules Henri Poincare，1854-1912）說：“科學(xué)家研究自然, 并非因為它有用處；他研究它，是因為他喜歡它，他之所以喜歡它，是因為它是美的?！盵4]而事實表明，有許多科學(xué)理論就是科學(xué)家沿著“美”的指引建立起來的。那么，作為科學(xué)研究成果的科學(xué)理論的評價標(biāo)準(zhǔn)是什么呢？或者說具備怎樣特征的科學(xué)理論才是一個好的理論呢？雖然，不同的科學(xué)哲學(xué)學(xué)派的觀點不盡相同，但是，科學(xué)研究作為一項求真的活動，一個好的科學(xué)理論首先應(yīng)該是一個和經(jīng)驗數(shù)據(jù)相吻合的理論；可事實表明，僅僅具備這樣條件的理論還不一定是一個好的理論，或者說不一定是一個能夠被人接受的理論。由于審美規(guī)范保守性以及審美標(biāo)準(zhǔn)差異性的存在，不同的認(rèn)識主體會對相同的科學(xué)理論作出不同的反應(yīng)，而且這種反應(yīng)可能還會隨著主客觀條件的變化而發(fā)生改變。

關(guān)于科學(xué)審美與經(jīng)驗之間的關(guān)系，自律論認(rèn)為兩者之間不存在任何關(guān)系，是不可能相互歸約的，就是說，持這種觀點的人認(rèn)為審美與經(jīng)驗數(shù)據(jù)是兩種完全不同的估價標(biāo)準(zhǔn)，“一組是功利的，由邏輯的和經(jīng)驗的標(biāo)準(zhǔn)組成，適于確定理論的經(jīng)驗價值；而另一組則是審美規(guī)范，它完全不理會功利價值?！盵5]而歸約論的觀點則正好相反，認(rèn)為審美與經(jīng)驗僅僅是科學(xué)估價的兩個不同的方面，持這種觀點的人把“科學(xué)家是否把審美價值歸給一個理論完全取決于該理論的經(jīng)驗成功的程度?！币驗樗麄冋J(rèn)為“事實上，一個科學(xué)理論成功的程度就是對該理論的審美價值的一種量度，因為一個科學(xué)理論成功的程度是對在以前是混沌的東西中引入的和諧的程度的一種量度。”[6]實際上，科學(xué)家給予科學(xué)理論的經(jīng)驗判斷與審美判斷兩者之間的關(guān)系，并不是這樣的簡單和絕對，而是以一種較為復(fù)雜的方式相互關(guān)聯(lián)著。

下面就這兩種不同因素在科學(xué)研究過程中的關(guān)系和表現(xiàn)進(jìn)行分析和探討，看看它們以怎樣的方式相互作用和聯(lián)系的。

1 科學(xué)常規(guī)發(fā)展時期經(jīng)驗與審美規(guī)范的鞏固

按照美國著名的科學(xué)哲學(xué)家托馬斯·庫恩（Thomas Samuel Kuhn，1922-1996）的觀點，所謂科學(xué)常規(guī)發(fā)展時期指的是科學(xué)共同體在“范式”支配下的一種“解難題活動”。而“范式”指的是科學(xué)共同體共同的信念、傳統(tǒng)、理論框架、理論模式及其基本方法等。很明顯審美規(guī)范就包含在科學(xué)共同體所尊崇和堅守的信念以及傳統(tǒng)之中。在這一時期，科學(xué)共同體的任務(wù)就是不斷地驗證和發(fā)展范式，使范式漸趨成熟和完美。

當(dāng)一個科學(xué)理論體系在經(jīng)驗上不斷地取得成功時，這個理論體系的美學(xué)思想與風(fēng)格就會被科學(xué)共同體作為“范式”的因素之一確定下來，他們希望其他的科學(xué)理論也應(yīng)該具有相同或者相似的特征；或者說他們認(rèn)為只有具有這種美學(xué)特征的科學(xué)理論才可能是在經(jīng)驗上取得成功的理論。機(jī)械論的形成就是典型的例子之一。由于牛頓建立的經(jīng)典力學(xué)理論在經(jīng)驗上的巨大成功，科學(xué)共同體就把牛頓的經(jīng)典力學(xué)理論的風(fēng)格和特征，作為一種審美層面上的“范式”確定下來。正如亥姆霍茲（Hermannvon Helmholtz，1821-1894）于1847年在其一篇論文中寫道：“我們終于發(fā)現(xiàn)，所有涉及到的物理學(xué)問題都能歸結(jié)為不變的引力和斥力”，“整個自然界的最終目的熔化在力學(xué)之中”[7]。于是在整個物理學(xué)領(lǐng)域出現(xiàn)了這樣的局面：聲學(xué)首先被納入到了力學(xué)的框架之中，聲音被作為是在彈性介質(zhì)中傳播的機(jī)械振動；熱學(xué)的宏觀物理量也被歸結(jié)為與之對應(yīng)的微觀粒子運(yùn)動的統(tǒng)計平均值，產(chǎn)生了“熱力學(xué)”和“統(tǒng)計力學(xué)”；光也被看作是具有彈性的微粒，在“以太”——一種特殊的彈性媒質(zhì)傳播的機(jī)械波；電磁場理論同樣如此，一開始就是從“電流體”和“磁流體”的力學(xué)模型出發(fā)，期間又以與萬有引力定律相類似的形式給出的庫侖定律，乃至到后來麥克斯韋對電磁波的預(yù)言，都是在“電磁以太”的力學(xué)模型基礎(chǔ)上作出的。緊接著為了讓電磁波能夠在以太中傳播，湯姆森（William Thomson,1824-1907）又極力去為以太構(gòu)造既具有足夠的彈性又不能有較大粘滯性的力學(xué)微觀結(jié)構(gòu)；……。1884年在巴爾的摩的一次演講中湯姆森說：“我的目的是要表明如何去構(gòu)造一個力學(xué)模型，它要滿足我們正在考慮的物理現(xiàn)象所要求的各種條件，而不管我們在考慮的可能是什么物理現(xiàn)象。……對于我似乎可以說，檢驗‘我們究竟理解了還是沒有理解物理學(xué)的一個特定主題’的試金石是‘我們能夠為它構(gòu)造一個力學(xué)模型嗎？’”[8]。很顯然在一些物理學(xué)家眼中，為一個理論構(gòu)造力學(xué)模型，已經(jīng)成為他們在精神上的審美訴求，正如艾倫菲斯特（Paul Ehrenfest，1880-1933）對玻爾茲曼所描述的那樣：“玻爾茲曼讓自己的想象馳騁在尚處于一片混亂之中的相互糾纏著的運(yùn)動、力和反作用之上，直到能夠?qū)嶋H把握這些運(yùn)動、力和反作用。顯然他從這中間得到了強(qiáng)烈的審美愉悅。”[9]而隨著這些理論在經(jīng)驗上的不斷成功，進(jìn)一步又強(qiáng)化了人們原有的概念和認(rèn)識。乃至后來，人們又企圖把經(jīng)典力學(xué)模型搬到物理學(xué)領(lǐng)域之外的化學(xué)和生物學(xué)中，從而得出“運(yùn)動是機(jī)器”、“人是機(jī)器”、……等觀點。到19世紀(jì)末，在許多物理學(xué)家心目中甚至產(chǎn)生了這樣的錯覺：自然界中所發(fā)生的所有現(xiàn)象都應(yīng)該能夠用力學(xué)來描述。就像1894年邁克爾孫(Albert Abraban Michelson,1852-1931)在一次演講中說的：“……絕大多數(shù)重要的基本原理已經(jīng)牢固地確立起來了，……一位杰出的物理學(xué)家指出‘未來物理學(xué)的真理將不得不在小數(shù)點后第六位去尋找?！盵10]這種守舊而盲目樂觀的認(rèn)識對當(dāng)時物理學(xué)理論的發(fā)展是非常不利的。從哲學(xué)的層面上看，機(jī)械論為自然界的因果關(guān)系提供了一種絕對的、精確的力學(xué)模式，抹煞了自然界客觀存在的必然性和或然性的兩種因果關(guān)系的區(qū)別和聯(lián)系，影響巨大。

與科學(xué)共同體“審美規(guī)范”的保守性相對立，人類對物質(zhì)世界的認(rèn)識是不斷地深入和發(fā)展的，特別隨著科學(xué)技術(shù)手段的不斷改進(jìn)和升級，人類探知世界的深度和廣度在與日加深和擴(kuò)展。這樣，就會在科學(xué)探索中不斷有新事物和新信息和現(xiàn)象涌現(xiàn)出來。而一旦當(dāng)新的事物、現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)無法用原有的理論規(guī)范給予解釋和說明的時候，就出現(xiàn)了所謂的“反常”，當(dāng)反常大量涌現(xiàn)時，就到了所謂的“危機(jī)”時期，這時就會引起科學(xué)共同體對原有理論規(guī)范的懷疑。緊接著就會有一些思想先進(jìn)、具有批判精神的成員去嘗試著建立新的理論規(guī)范。科學(xué)革命時期來了。那么在科學(xué)革命時期科學(xué)理論的經(jīng)驗與審美規(guī)范又將發(fā)生怎樣的變化呢？

2 科學(xué)革命時期經(jīng)驗與審美規(guī)范的轉(zhuǎn)變

科學(xué)革命就是指的由科學(xué)新發(fā)現(xiàn)和全新的基本概念與理論導(dǎo)致的整個科學(xué)理論體系的根本變革。按照英國學(xué)者詹姆斯·W·麥卡里斯特的觀點，新理論與原有理論體系最大的區(qū)別就是新理論雖然具有較高的經(jīng)驗效績，同時與原有理論又具有截然不同的審美特征。這樣，就會在科學(xué)共同體中出現(xiàn)兩種不同的態(tài)度和觀點：一部分對原有理論體系的審美規(guī)范無法舍棄的思想守舊的科學(xué)家，對新理論表現(xiàn)出的是質(zhì)疑、舍棄乃至否認(rèn)；而另一部分思想開放、勇于創(chuàng)新的科學(xué)家，對新理論表現(xiàn)出的則是接納和贊美。因為在前者看來，一個看上去美麗（用原有的審美標(biāo)準(zhǔn)判斷）的理論比一個缺乏美的理論應(yīng)該是一個更接近真理的理論；而在后者看來，在對理論的選擇中經(jīng)驗效績要比審美規(guī)范重要的多，雖然一個科學(xué)家訴諸理論的優(yōu)雅和美麗是允許的，但是前提是“只要在理論選擇中只是在實效標(biāo)準(zhǔn)并未指定相反結(jié)果的情況下才訴諸它”。[11]如果新理論在經(jīng)驗上不斷獲得成功，隨著時間的推移，原來那些從審美標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)對新理論的抵制情緒便會慢慢減弱、消失、乃至完全接納，美國著名物理學(xué)家惠勒（John A.Wheeler，1911-2008）認(rèn)為科學(xué)家對一個新理論的態(tài)度就像人們對一件創(chuàng)新的藝術(shù)作品理解的變化：“它看上去令人陌生，它看上去很奇怪，它看上去非常怪異，然后突然地它看上去完全不再令人陌生并且你不能理解是什么使得它先前看上去令人陌生?！盵12]

發(fā)生在16-17世紀(jì)的以“日心說”為標(biāo)志的科學(xué)革命，由于哥白尼（Nicolaus Copernicus，1473-1543）的學(xué)說與數(shù)理天文學(xué)長期存在的理論要求相一次，天體的運(yùn)動就應(yīng)該被看成是圓周及其組合的勻速運(yùn)動。因此，哥白尼的理論在許多科學(xué)史家眼中并不是革命性的，相反，哥白尼的理論則被認(rèn)為是向亞里士多德原理的回歸。而開普勒(Johannes Kepler,1571-1630)的橢圓理論才是革命性的因素，因為開普勒把行星運(yùn)行的軌道描述成了橢圓，否定了數(shù)理天文學(xué)一直堅守的勻速圓周運(yùn)動的承諾。在當(dāng)時橢圓一直在人們眼中被看做是扭曲了的不完美的圓周。所以盡管開普勒的理論有很高的經(jīng)驗效績，仍然遭到了包括他的老師第谷（Tycho Brahe,1546-1601）在內(nèi)的許多科學(xué)家的反對，第谷說：“行星軌道必須無例外地由圓周運(yùn)動組成；否則它們就不能以均勻和恒久不變的形式循環(huán)往復(fù)，永恒延續(xù)就是不可能的；而且，軌道就不會是簡單的，就會顯示更大的不規(guī)則性并且就會不適于科學(xué)處理和實踐?！盵13]德國天文學(xué)家法布里修斯（David Fabricius，1564-1617）針對開普勒的橢圓理論說：“你用你的橢圓廢除了天體運(yùn)動的圓周性和均勻性，我越深入思考，我越覺得這種情況荒謬。……如果你能只保留正圓軌道并且用另外的小本輪證明你的橢圓軌道的合理性，那情況會好得多?！盵14]后來一直到開普勒的《魯?shù)罓柗蛐切斜怼烦霭婧螅藗儽阌趯﹂_普勒的理論進(jìn)行檢驗時，才使人們對他的理論的抵制和非難態(tài)度開始轉(zhuǎn)變，譬如，數(shù)學(xué)家克魯格（Peter Crüger）1624年在給繆勒（Philipp Müller）的信中說：“我不同意開普勒的假設(shè)?！钡?629年態(tài)度就發(fā)生了明顯的變化，同樣在給繆勒的信中說：“我不再理會行星軌道的橢圓形式帶給我的困擾……”[15]因為開普勒的理論在經(jīng)驗上不斷獲得成功，這樣隨著時間的推移，人們便會慢慢放松對原有審美標(biāo)準(zhǔn)的堅守。

同樣，量子理論作為革命性的理論起初也遇到了與開普勒相類似的遭遇。由于長期以來科學(xué)家和哲學(xué)家一直信奉的是一切自然過程都是連續(xù)的，就像萊布尼茨（Gottfried Wilhelm Leibniz，1646-1716），的那句名言所說的：“自然界沒有飛躍”。所以普朗克（Max Planck 1858-1947）在提出“能量子”假說之前自己就一直處于矛盾之中，因為普朗克清楚量子論不連續(xù)性所呈現(xiàn)出的科學(xué)圖景與經(jīng)典的自然科學(xué)理論圖景相比，從審美規(guī)范的角度出發(fā)，簡直可以說是大逆不道。因為量子論的不連續(xù)性嚴(yán)重破壞了經(jīng)典物理學(xué)所一貫遵守的嚴(yán)格的因果律。正因如此，普朗克把自己所做的事情叫做“一個絕望的行動”。在量子假說提出的最初幾年里，一直沒有引起物理學(xué)界的積極響應(yīng)。其中有一大批物理學(xué)家對此表示反對，譬如，瑞利（Strutt R J）、金斯(Jeans H)、馬赫(Ernst Mach)、龐加萊(Jules Henri Poincaré)和洛倫茨（Lorentz H A）等，而普朗克本人則一直在猶疑、動搖、徘徊、乃至倒退的情緒中痛苦了15年之久。后來他后悔地說：“我企圖無論如何都得將作用量子列入經(jīng)典物理理論范疇里，結(jié)果是枉費(fèi)心血。我的這種徒勞無功的嘗試延續(xù)有好幾年；我連續(xù)地這樣搞了好些年，浪費(fèi)了我許多勞力。一些同行在這里面看出有一種悲劇性存在?！盵16]

1925年，當(dāng)海森堡（Werner Karl Heisenberg 1901-1976）從量子概念出發(fā)建立起一個系統(tǒng)化的關(guān)于亞微觀領(lǐng)域的理論——量子力學(xué)，把微觀粒子看作成抽象實體，而且這些抽象實體沒有精確的位置、速度、動量以及能量，這種與傳統(tǒng)的、形象化的經(jīng)典物理學(xué)圖景格格不入的理論，同樣遭到了對經(jīng)典物理學(xué)懷有深厚審美情結(jié)的物理學(xué)家們更加強(qiáng)烈的抵制。針對量子力學(xué)的非決定性特征，愛因斯坦（Albert Einstein，1879-1955）在給M·玻恩的信中這樣說：“量子力學(xué)固然是堂皇的。可是有一種內(nèi)在的聲音告訴我，它還不是那真實的東西。這理論說得很多，但是一點也沒有真正使我們更加接近于‘上帝’的秘密。我無論如何深信上帝不是在擲骰子。”[17]因為在愛因斯坦看來物理學(xué)理論就應(yīng)該像牛頓所建立的經(jīng)典力學(xué)那樣，遵守嚴(yán)格因果律的理論。為此，愛因斯坦從19世紀(jì)20年代開始，一直堅持著與量子理論的不確定關(guān)系的戰(zhàn)斗，他設(shè)計出了一系列的思想實驗，對量子理論的這種“不完備性”企圖給予反駁，結(jié)果均被玻爾他們一一駁回。法國物理學(xué)家郎之萬(Paul Langevin 1872-1946)針對量子理論的非決定性甚至說：“……這些思想來自敵視科學(xué)知識的舊哲學(xué)，他們就是要把這種哲學(xué)重新硬塞到科學(xué)中來。”[18]由于審美規(guī)范的保守性，“一種完全新穎的藝術(shù)形式或者科學(xué)觀念初看起來幾乎肯定是丑陋的。”[19]但是，隨著時間的推移和新理論在經(jīng)驗上不斷地成功，通過審美歸納，共同體最終是會放棄最初的審美標(biāo)準(zhǔn)，就像彭羅斯(Penrose diagram,1931-)所言：“也許人們的審美判斷會發(fā)生改變[……].不管怎樣,這種判斷在相當(dāng)程度上是習(xí)得的鑒賞能力。由于這種情況的存在，人們就只能直到對某個東西有所熟悉才能真正欣賞它的美——人們必須真正對它思考一番。”[20]譬如，量子力學(xué)理論在當(dāng)今人們的眼里再也不是“丑小鴨”，而是美麗的“大天鵝”了，就像佳姆爾(Jammer)給予的評價是“壯麗的具有偉大的美的智識結(jié)構(gòu)”。[21]

3 結(jié)語

科學(xué)研究作為以探求自然界物質(zhì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行變化規(guī)律為目的的事業(yè)，同時與美又密不可分；但是，審美規(guī)范的保守和滯后以及不同個體審美標(biāo)準(zhǔn)的差異，在有些時候和領(lǐng)域又對科學(xué)的發(fā)展起著阻礙和干擾作用，特別在科學(xué)革命時期這種現(xiàn)象尤為突出。因此，分析和梳理審美規(guī)范與經(jīng)驗之間的關(guān)系，無論是從認(rèn)識論的角度還是從方法論的角度出發(fā)均具有深遠(yuǎn)的價值和意義。

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The Experience Base of Scientific Aesthetic Standard

LV Shi-ru
(School of Physics and Electronics Science,Shanxi Datong University,Datong Shanxi,037009)

As an activity of knowing intrinsic nature and movement rule of objective things,the goal of scientific research is pursuing reality at first,however,the fact is that development of science is connected with beauty tightly,many science theories are built up under the direction of beauty.The foundation of scientific aesthetic standard cannot be separated with the support and accumulation of experience base.But scientific aesthetic standard does not always keep pace with experience,generally,experience base consolidates and strengthens aesthetic standard in the period of development of science;In the period of scientific revolution,aesthetic characteristics of new theory conflicts with old ones fiercely,it turns out to translate the old aesthetic characteristics.This article contains analysis and discussion of performance and relation of scientific aesthetic standard and experience in different development periods of scientific theory.

normal development period of science;the period of scientific revolution;aesthetic standard;experience effect achievement;scientific view

N09

A

1674-0874(2015)04-0092-05

2014-12-12

收稿日期：山西省高校哲學(xué)社會科學(xué)研究項目[2012249]

呂仕儒（1963-），男，山西懷仁人，碩士，副教授，研究方向：科學(xué)技術(shù)史。

〔責(zé)任編輯 高?！?/p>