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科學的統(tǒng)一性探究

2016-09-03 15:01陶燾
湖湘論壇 2016年5期

摘要:“科學統(tǒng)一”問題可以追溯至古希臘,并一直是西方哲學的重要課題。到了20世紀,邏輯經(jīng)驗主義明確提出將科學統(tǒng)一作為研究綱領與哲學信條,然而,邏輯經(jīng)驗主義的還原主義的科學統(tǒng)一面臨諸多困境,一些科學哲學家由此而宣稱科學不統(tǒng)一。雖然科學無法通過還原獲得統(tǒng)一,但是不能因此而否定科學可以獲得一種非還原式的統(tǒng)一,奧托·紐拉特的“百科全書主義”的科學統(tǒng)一思想為此提供了思路。

關鍵詞:科學統(tǒng)一;還原主義;百科全書主義;物理主義

中圖分類號:B0 文獻標識碼:A 文章編號:1004-3160(2016)05-0144-06

縱觀科學史,我們可以發(fā)現(xiàn),人類的科學事業(yè)一方面致力于發(fā)現(xiàn)宇宙中盡可能多的事實,另一方面,又不斷地探索著宇宙中紛繁復雜的事實之間的聯(lián)系性與相關性,也就是說,在科學研究中,科學家們總是有意或無意地在追求著“科學統(tǒng)一(Unity of Science)”。例如,牛頓的偉大功績就在于把亞里士多德眼中的天上“高貴的”星球運動與地上“低賤的”物體運動“統(tǒng)一”到了相同的運動定律之中。愛因斯坦的一生,可以說是為追求“科學統(tǒng)一”而奮斗的一生,統(tǒng)一相對論與量子力學也成為了愛因斯坦的未竟之志。

如果說科學家對科學統(tǒng)一的追求有可能并非有意而為之的話,那么在哲學史上,則有一大批哲學家明確地、不懈地思索著科學的統(tǒng)一性。接下來,本文將大致地梳理哲學史上主要的科學統(tǒng)一思想,并在評判與審視已有科學統(tǒng)一思想的基礎上,提出一種可能的科學統(tǒng)一形式。

一、“科學統(tǒng)一”思想的歷史沿革

“科學是否具有統(tǒng)一性”這樣的智性探索可以追溯至古希臘的宇宙論,特別是“一與多”的問題——在何種意義上世界以及關于世界的知識是“一”?在這一問題的導向之下,出現(xiàn)了泰勒斯的“萬物源于水”、恩培多克勒的“四元素說”、德謨克利特的“原子論”、畢達哥拉斯的“數(shù)論”、亞里士多德的“范疇論”等等,這些理論都體現(xiàn)了先哲們對世界以及關于世界的知識的統(tǒng)一性的思索與追求。

在中世紀,基督教一神論成為了西方社會的主流意識形態(tài),在當時的一些神學家和哲學家看來,由于我們的知識是關于世界的反映,而被造的世界受唯一的一位上帝制定的法則統(tǒng)一支配,所以我們的知識也相應地具有統(tǒng)一性。

隨著文藝復興與宗教改革的發(fā)生,西方社會開始高揚人的理性,不再盲目地迷信于教會的權威,哲學也漸漸地擺脫了神學的“婢女”的角色,并重新以“求真”為目的。在回歸求真精神之后,西方知識界首先在天文學上取得了突破——哥白尼的《天體運行論》的問世標志著近代科學的誕生。面對當時的一系列科學成就,經(jīng)驗主義哲學家弗朗西斯·培根提出,科學對感官經(jīng)驗與歸納法的依賴決定了科學知識有著統(tǒng)一性。理性主義哲學家笛卡爾認為,人類的“知識之樹”由三個部分構成,其中,形而上學是“樹根”,物理學是“樹干”,其它科學是“樹枝”,所以,人類的知識就像一棵樹一樣,構成了一個統(tǒng)一的體系。另一位著名的理性主義哲學家萊布尼茲則力求構造一種理想的具有普遍表征作用的“通用語言”,試圖通過語言的統(tǒng)一來達成知識的統(tǒng)一,萊布尼茲認為,有了這樣的“通用語言”之后,“所有的推理錯誤都只成為計算的錯誤,這樣,當爭論發(fā)生的時候,兩位哲學家和兩位計算家一樣,用不著辯論,只要拿起手中的筆,坐在計算器面前,面對面地說,讓我們來計算吧!”[1]P79作為經(jīng)驗主義與理性主義的調(diào)和者,康德沒有在外部世界中尋求科學知識統(tǒng)一的本體論依據(jù),而是認為人的先驗理性決定了科學知識的統(tǒng)一性,康德說道:“根據(jù)理性的立法規(guī)則,決不能允許我們的各種知識的模式僅僅是一種大雜燴,而必須要形成體系。只有這樣,它們才能追求理性的根本目的。據(jù)我理解,一種體系就是在一種理念指導下的多種知識模式的統(tǒng)一?!盵2]61所以,在康德看來,科學統(tǒng)一的根據(jù)源自作為認識主體的人,是人在“為自然立法”。而且康德認為,哲學的一個重要功能就是確定科學統(tǒng)一的程度與范圍。

在被譽為“科學的世紀”的19世紀,除了能量守恒定律、細胞學說、進化論這三大發(fā)現(xiàn)之外,物理學、化學、生物學、生理學、心理學等領域的重要科學成果層出不窮,然而,在這樣的背景下,當時的理論界卻出現(xiàn)大量的反啟蒙主義觀點,如泛靈論、神秘主義等,面對這一狀況,恩斯特·馬赫(Ernst Mach)一方面強調(diào),應該將形而上學從科學中清除,另一方面則指出,“誰想把各門科學結合為一個整體,誰就必須尋找一種在科學領域內(nèi)都能堅持的概念,如果我們將整個物質(zhì)世界分解為一些要素,它們同時也是心理世界的要素,即一般稱之為感覺的要素,而且更進一步將一切科學領域內(nèi)同類要素的結合、聯(lián)系和相互依存的關系當做科學的惟一的任務,那么,我們就有理由期待在這種概念的基礎上形成一種統(tǒng)一的、一元的宇宙結構?!盵3]P240作為一名卓越的科學家,馬赫本人也是科學統(tǒng)一理想的積極踐行者,他總是力圖突破專業(yè)界限,促進各個學科和部門之間的密切合作。

進入20世紀之后,科學的發(fā)展呈現(xiàn)出下列趨勢:科學的專業(yè)化不斷增強,而這使得科學越來越難以被公眾理解;在物理學、化學和生物學這樣的相對成熟的科學領域,學科分化得越來越細,即便是同一科學門類的相鄰學科之間的交流也變得越來越困難;19世紀末和20世紀初,社會科學(比如心理學、經(jīng)濟學、社會學等)與人文學科(比如歷史學、語言學、人類學等)相繼興起,并取得了獨立的學術地位,然而在本體論與方法論上,它們與自然科學之間似乎有著難以逾越的鴻溝。這樣的科學發(fā)展狀況引起了維也納的一批聚集在邏輯經(jīng)驗主義旗號下的科學家與哲學家(這批人組成的學術團體被稱為“維也納學派”)的關注與思考。維也納學派繼承了馬赫的科學統(tǒng)一理想(特別是馬赫對形而上學的拒斥),吸收了弗雷格(Gottlob Frege)、羅素(Bertrand Russell)和維特根斯坦(Ludwig Wittgenstein)的現(xiàn)代邏輯與語言分析方法,并明確地將科學統(tǒng)一作為了自己的研究綱領和哲學信條,為了促進科學統(tǒng)一,他們甚至發(fā)起了一場統(tǒng)一科學運動。根據(jù)維也納學派的觀點——特別是他們的核心代表人物魯?shù)婪颉た柤{普(Rudolf Carnap),科學的統(tǒng)一即科學語言的統(tǒng)一,而科學語言的統(tǒng)一性就在于,如果一個概念是科學概念,那么其必須能夠被還原為觀察語言(如“硬”、“薄”、“大”、“小”等)的邏輯構造。[4]P399在卡爾納普看來,觀察語言是意義精確的,中立于理論的,而且有著主體間性,所以,觀察語言構成了科學的堅實基礎。因此,卡爾納普提倡的科學統(tǒng)一實際上是關于科學的先驗規(guī)范。至于科學定律的統(tǒng)一,卡爾納普并未給出明確的論述,但認為科學語言的統(tǒng)一為科學定律的統(tǒng)一提供了必要的邏輯基礎。

受維也納學派的深刻影響,歐內(nèi)斯特·內(nèi)格爾(Ernest Nagel)作為邏輯經(jīng)驗主義的后期重要代表人物在《科學的結構》一書中提出了科學定律的還原模型,根據(jù)這一模型,一條定律被還原為另一條定律即前者可從后者邏輯地導出。例如,在內(nèi)格爾看來,在特定的條件下,牛頓力學是可以從愛因斯坦相對論邏輯地導出的,所以二者之間是還原關系。內(nèi)格爾還提出,如果兩條定律中包含著不同的語詞,那么則需要引入“橋接律(Bridge Law)”將兩條定律中不同的語詞連接起來。比如,內(nèi)格爾認為,當引入了“橋接律”——“‘溫度’就是‘分子平均動能’”——之后,波義爾-查爾斯定律就能夠從統(tǒng)計力學定律邏輯地導出,所以二者之間也是還原關系。內(nèi)格爾的科學定律還原模型既是他所提倡的科學解釋模型,也是他眼中的科學發(fā)展模式和方向——所有的非基礎性科學定律在橋接律的幫助下將能夠由一組基礎性的微觀物理學定律邏輯地導出,而科學也由此而獲得統(tǒng)一??梢钥闯?,和卡爾納普的科學統(tǒng)一一樣,內(nèi)格爾的科學統(tǒng)一也可以被定調(diào)為還原主義的、基礎主義的。

邏輯經(jīng)驗主義的科學哲學思想是科學哲學中公認的正統(tǒng)觀點,其后的科學哲學流派幾乎都可被視作對其思想的反思與批判。同樣的,當代關于科學統(tǒng)一的討論也繞不開邏輯經(jīng)驗主義的科學統(tǒng)一思想。在接下來的一節(jié)里,本文將指出邏輯經(jīng)驗主義的科學統(tǒng)一思想面臨的困境,并介紹一些代表性的“科學不統(tǒng)一(Disunity of Science)”思想。

二、“科學統(tǒng)一”的困境與“科學不統(tǒng)一”

科學統(tǒng)一是邏輯經(jīng)驗主義者的研究綱領與哲學信條,為了促進科學的統(tǒng)一,他們甚至在歐洲部分國家和美國發(fā)起了一場統(tǒng)一科學運動——主要包括一系列世界統(tǒng)一科學大會的召開和出版物(主要是《國際統(tǒng)一科學百科全書》)的發(fā)行。隨著冷戰(zhàn)的加劇,政治勢力開始侵入和壓迫知識界、學術界,到了20世紀50年代后期,統(tǒng)一科學運動最終消亡。

也是從20世紀50年代開始,邏輯經(jīng)驗主義的科學統(tǒng)一思想開始遭遇理論上的質(zhì)疑。漢森(N.R.Hansen)提出的“觀察滲透理論(Theory-Ladenness of Observation)”表明,任何觀察命題都滲透著理論內(nèi)容,所以,中立于理論的、意義精確的基礎性觀察命題并不存在,所以卡爾納普所宣揚的語言層面的科學統(tǒng)一并不可行。此外,奎因(Willard Van Orman Quine)對經(jīng)驗論的“兩個教條(分析命題與綜合命題的二分、還原主義)”的批判,以及迪昂(P.Duhem)提出的“理論整體論”也對卡爾納普的科學統(tǒng)一給予了沉重打擊。

內(nèi)格爾的科學定律的還原模型同樣面臨重重困難。首先,托馬斯·庫恩(Thomas Kuhn)提出的“不可通約性(Incommensurability)”使得同一層次的定律還原(不需要“橋接律”的還原)難以實現(xiàn)。例如,根據(jù)庫恩的觀點,牛頓力學中的“質(zhì)量”是物體的內(nèi)在屬性,與物體的速度無關,而愛因斯坦相對論中的“質(zhì)量”則是與物體的運動速度相關的,所以牛頓力學中的“質(zhì)量”與愛因斯坦相對論中的“質(zhì)量”實際上是兩個不同的概念,二者是不可通約性的,從而,牛頓力學與愛因斯坦相對論并不能形成還原關系。

再者,不同層次之間的定律的還原所需的“橋接律”難以獲得。比如,亞歷山大·羅森伯格(Alexander Rosenberg)認為,自然選擇選出來的是“功能”,而不是“結構”,所以,孟德爾遺傳學中的有著特定功能的“基因”與分子遺傳學中的“分子結構之間”的對應關系往往極度復雜,而這樣的對應關系構不成內(nèi)格爾還原模型所需的“橋接律”。[5]P395,另外,希拉里·普特南(Hilary Putnam)和杰里·福多(Jerry Fodor)提出的高層次性質(zhì)的“多重可實現(xiàn)性(Multiple Realizability)”也使得“橋接律”的存在存疑。例如,心理性質(zhì)“痛”在不同的生物中是由不同的神經(jīng)狀態(tài)來實現(xiàn)的,甚至有可能不一定需要神經(jīng)狀態(tài)來實現(xiàn),所以并沒有“橋接律”將心理性質(zhì)“痛”與某一類“神經(jīng)狀態(tài)”連接起來,從而,普特南和福多認為,心理學無法被還原為神經(jīng)科學。[5]P396

此外,生物學、社會科學等領域中科學定律的缺乏;生命現(xiàn)象中的整體性、反饋作用、目的性、組織性、等級結構、動態(tài)相互作用等;社會科學理論的價值負荷;科學解釋的語用學徑路的提出;下行因果作用(Downward Causation)的存在,都成為了內(nèi)格爾的還原模型的理論困境。

除了上述學理上的困境之外,內(nèi)格爾的還原模型在科學實踐中也鮮有成功的運用,科學似乎并未朝著他所設想的方式發(fā)展,反倒是特殊科學(物理學之外的科學)發(fā)展得如火如荼,成為科學的重要組成部分。其實,就連內(nèi)格爾本人提出的經(jīng)典還原事例——“波義爾-查爾斯定律”被還原為“統(tǒng)計力學定律”——也是成問題的。在分析這兩條定律之間的還原關系的時候,內(nèi)格爾認為,“該還原要成功,另一個輔助假設必須被引入,即每一個氣體分子占據(jù)容器中的某一位置或任何一個位置的概率是一樣的,并且每一個分子占據(jù)某一位置的概率獨立于其它分子對該位置的占據(jù)。”[6]P344然而,內(nèi)格爾引入的這條輔助假設顯然是不合理的,艾倫·加芬克爾(Alan Garfinkel)就嚴厲地指出,內(nèi)格爾的這一輔助假設的是錯誤的,因為其與“能量守恒定律”與“速率分布理論”不相容,加芬克爾說道:“這些獨立假設的失敗告訴我們,我們并無真正的從獨立個體的簡單集合得出整體性性質(zhì)的情況。根據(jù)牛頓力學,氣體確實是由本質(zhì)上是微小剛性微粒的氣體分子構成,但是,波義耳-查爾斯定律所賦予氣體的性質(zhì)并不能簡單地從單個氣體分子的這種本質(zhì)產(chǎn)生。我們必須強加給氣體分子系統(tǒng)一種集體性的可能性,而這種可能性不可能從單個的氣體分子所具有的本質(zhì)產(chǎn)生?!盵7]P456-457如果就連“波義爾-查爾斯定律”被還原為“統(tǒng)計力學定律”這樣的經(jīng)典還原都是成問題的,那么其它的所謂還原的有效性與可靠性將更加值得懷疑。

由于內(nèi)格爾的還原模型在科學實踐中并不夠成功,再加上科學的實際發(fā)展日益多元化,斯坦福學派(The Stanford School)的南?!たㄌ刭囂兀∟ancy Cartwright)和約翰·杜普雷(John Dupre)兩人各自對科學的發(fā)展現(xiàn)狀做出了形而上學解釋,并反駁了內(nèi)格爾的還原主義。

卡特賴特認為,我們不能因為科學定律已經(jīng)取得的成功而忽視科學定律的失效——存在很多科學定律預測不了或預測不準的現(xiàn)象。例如,雖然牛頓力學定律取得了巨大的成功,但是卻難以幫助我們準確地預測一塊形狀不規(guī)則的物體的高空下落軌跡,在卡特賴特看來,我們之所以難以通過牛頓力學定律準確地預測某形狀不規(guī)則物體的高空下落軌跡,并不是因為我們沒有獲取充足的關于初始條件的數(shù)據(jù),也不是因為我們的計算能力有限,而是因為牛頓力學定律的“適用對象”與“形狀不規(guī)則物體的運動”在本質(zhì)上是不同的。所以,我們不應該認為牛頓力學定律在原則上一定可以運用于一些它目前尚不適用的領域。卡特賴特提出,科學定律是科學家構造出來的適用于世界中特定領域的模型,并不具有普遍有效性。[5]P401-402既然科學定律并無普遍性,所以科學無法按照內(nèi)格爾的還原模型獲得全局性的統(tǒng)一,卡特賴特說道:“所有描述世界的定律構成的是拼圖而不是金字塔。它們不能構成簡單的、優(yōu)美并抽象的公理和定理系統(tǒng)?!盵8]P1

杜普雷則在重點考察了生物學之后認為,“分子遺傳學家根據(jù)分子結構所描述的基因與群體遺傳學模型中提到的基因甚至經(jīng)典遺傳學中的基因并不是同一個東西”,[9]P122“我們可以通過多種不同的同等合法的方式將世界劃分為不同的類;另外,不同于還原主義,多元主義堅持宏觀的事物和微觀的事物在實在性和因果有效性上是平等的?!盵9]P6-7杜普雷支持三種主義,分別是:第一、反本質(zhì)主義——對實在的分類方式是多元的,而不是單一的;第二、反還原主義——不同層次理論描述的對象的實在性與因果效力是等同的,微觀物理領域不是因果完備的;第三、反認識論一元主義——不存在關于科學知識的唯一的認識論標準。于是,杜普雷提出,在理解“科學”這一概念的時候,我們應該參考后期維特根斯坦的“家族相似”概念。[10]P846在杜普雷看來,既然關于世界的分類是如此的復雜,那么內(nèi)格爾的還原模型所需要的關于世界的從高到低的層次劃分就不存在,所以內(nèi)格爾的還原式的科學統(tǒng)一無法實現(xiàn)。

卡特賴特聲稱世界是一個“斑雜(Dappled)”的世界,杜普雷則將自己的本體論稱作“混雜實在論(Promiscuous Realism)”,二者的多元主義形而上學共同駁斥了還原主義的科學統(tǒng)一,于是兩人公然地宣稱科學是不統(tǒng)一的。

三、結論

當前,邏輯經(jīng)驗主義的還原主義的科學統(tǒng)一因為理論與實踐上的諸多困難已不再是主流,卡特賴特和杜普雷則根據(jù)科學現(xiàn)狀得出了反還原主義的形而上學結論,并斷言科學不統(tǒng)一。然而,卡特賴特和杜普雷的理論能夠反駁的只不過是還原主義的科學統(tǒng)一,科學之間的關系究竟如何,科學是否能夠獲得一種非還原主義的統(tǒng)一,仍然是一個不確定的問題,正如保羅·費耶阿本德(Paul Feyerabend)所認為的,我們想探索的世界在很大程度上是個未知的實體,因此,我們必須保留自己的選擇權,切不可預先作繭自縛。[11]P31

作為維也納學派成員中最積極的科學統(tǒng)一倡導者,奧托·紐拉特(Otto Neurath)雖然也拒斥形而上學,但是卻反對卡爾納普提倡的還原主義、基礎主義的科學統(tǒng)一。紐拉特認為,所有的科學命題,即使是用來進行確證的觀察命題也是以約定為基礎而進行選擇的,因此,任何科學命題在原則上都可以進行變更,[12]P21就算是“觀察命題也無法擺脫被拋棄的命運,沒有任何命題可以享有卡爾納普賦予觀察命題的不可錯性?!盵13]P123在紐拉特看來,卡爾納普所說的能夠成為科學的基礎的有著確定性的中立觀察命題并不存在,因為觀察命題總是源于歷史的、自然的語言,而且它們的意義并不一定是精確的。此外,由于我們面對的現(xiàn)象是如此的錯綜復雜,以致于我們無法用“一維”的命題來描述它們。[12]P21-22于是,紐拉特提出,“所有的命題都處在同一平面上”。[12]P22

由于拒斥形而上學,所以紐拉特認為我們無法從科學之外的某一哲學立場來先驗地分析科學,紐拉特說道:“在對科學進行分析時,如果從預測和控制出發(fā),那么我們將能避免各式各樣的偽問題,關于科學界限的界定也因此而變得不那么容易。在做預測時,我們不可能僅僅依賴于某一門科學,例如關于星球或是石頭、植物、動物的學科,將不同出處的陳述結合在一起總是必要的?!盵14]P132因此,在紐拉特眼中,我們面臨的實際問題的解決往往需要科學的統(tǒng)一,而且科學統(tǒng)一的形式也應該在解決具體實際問題的過程中確定,所以,我們“不是以先驗的和獨立的哲學為基礎來將不同的科學綜合在一起,而是科學自身提供它們的粘合劑?!盵15]P265既然如此,我們也就無法預測科學統(tǒng)一的具體形式,因此,紐拉特對科學統(tǒng)一的論述總是顯得非常模糊,例如,紐拉特認為統(tǒng)一科學包括“讓科學契合”,“建立科學之間的橋梁”,“填充科學之間的鴻溝”,等等。[12]P23紐拉特用“金字塔主義”(Pyramidism)指代還原主義、基礎主義的科學統(tǒng)一,并將自己的科學統(tǒng)一模式稱為“百科全書主義”(Encyclopedism)。[12]P22

我們應該在預測和控制中實現(xiàn)科學的統(tǒng)一,這是紐拉特的“百科全書主義”的科學統(tǒng)一思想帶來的啟示。和其他的邏輯經(jīng)驗主義者一樣,紐拉特也對形而上學持嚴格的拒斥態(tài)度,并認為清除形而上學是科學統(tǒng)一的前提條件,然而,科學與形而上學始終是“糾纏”在一起的。正如愛因斯坦所言:“每一個真正的理論家都是溫和的形而上學者,盡管他可以把自己想象成一個多么純粹的‘實證論者’。[16]496庫恩也告訴我們,科學家總是在一定的范式下進行科學研究的,而范式就包括特定的形而上學信念,例如,絕對時空觀就是牛頓力學范式包含的形而上學內(nèi)容。

20世紀中葉以來,物理主義(作為唯物主義的當代發(fā)展)逐漸成為當今最為盛行的哲學本體論,在該本體論框架下,任何實體都被認為由物理實體構成,任何性質(zhì)都被認為可以通過物理性質(zhì)實現(xiàn),這樣的本體論視角確實幫助科學取得了豐碩的成果,因此,物理主義也被視為與科學最為契合的世界觀。[17]P1除了物理主義之外,另一個形而上學假設也是科學家普遍會接受的,那就是世界的“齊一性”,否則,科學所追求的普遍必然性難以找到基礎。紐拉特的“百科全書主義”認為科學自身提供它們的粘合劑,然而,“物理主義”與世界的“齊一性”可以共同成為科學統(tǒng)一的另一種粘合劑。

關于科學,紐拉特有一個著名的、生動的比喻:“科學家就像不得不在遼闊的大海上重建他們船只的水手一樣,永遠不可能將它停在碼頭上進行拆卸并用最好的材料來對之進行重建?!盵18]P89現(xiàn)在,飄蕩在大海上的“科學之船”上的“水手”們多了一個用來指明大致方向的“羅盤”。

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