陸群峰,任昱霖

(1.上海交通大學(xué) 科學(xué)史與科學(xué)文化研究院,上海 200240;2.清華大學(xué) 科學(xué)史系,北京 100084)

英國天文學(xué)家約翰·赫歇爾(J.F.W.Herschel)所著的《天文學(xué)綱要》(Outlines of Astronomy)在1849年出版,英國傳教士偉烈亞力與李善蘭把其譯介到中國,并用書名《談天》于 1859 年由墨海書局刊刻發(fā)行?！墩勌臁冯m然是一本科學(xué)著作,卻滲透著科學(xué)哲學(xué)思想,給人以方法論啟迪。因此,對《談天》的研究不僅在天文學(xué)思想史上,而且在科學(xué)方法上有重要的學(xué)術(shù)價值。本文旨在研究《談天》從天文學(xué)實踐中提煉出的科學(xué)方法。

一、“細(xì)測屢測”方法

弗朗西斯·培根曾指出了觀察的重要性:“人作為自然界的臣相和解釋者,他所能做、所能懂的只是如他在事實中或思想中對自然進(jìn)程所已觀察到的那樣多,也僅僅那樣多。在此以外,他是既無所知,亦不能有所作為。”(1)弗朗西斯·培根:《新工具》,許寶骙譯,商務(wù)印書館,1984年,第7頁。在他看來,對自然的解釋離不開科學(xué)的觀察方法。沿襲這一思想,《談天》譯者非常重視這本著作所蘊(yùn)含的天文觀察方法的基本原理,在其卷首導(dǎo)言中開宗明義地指出:“此書之天學(xué)不細(xì),論測天諸例與細(xì)論推步之諸法……本意不過欲明各事各論各法所得之理?！?2)約翰·赫歇爾:《談天》,偉烈亞力、李善蘭譯,商務(wù)印書館,1934年,卷首,第5頁。意思是說,本書主要不是做技術(shù)性探討,本意是探討觀察事實、論證和觀察過程中的基本原理,其中首要的原理就是“測量之理”(3)約翰·赫歇爾:《談天》,偉烈亞力、李善蘭譯,商務(wù)印書館,1934年,卷三,第33頁。。

《談天》指出,把握“測量之理”的核心思想在于:“凡有據(jù)之理。即宜信之。雖與常人之意不合。然無可疑。一切學(xué)皆如是。而天學(xué)乃以此為要道。凡世上無據(jù)之意,未考其據(jù),而止憑目所見,與天學(xué)之諸端大不同?！?4)約翰·赫歇爾:《談天》,偉烈亞力、李善蘭譯,商務(wù)印書館,1934年,卷首,第1頁。膚淺的觀察不可信,經(jīng)驗的正面證據(jù)、邏輯和數(shù)學(xué)證明是一切科學(xué)的基礎(chǔ),天文學(xué)探索更是如此。可見,精細(xì)的觀察,不僅對于得到可靠證據(jù)很重要,而且對于如何避免誤差的原因分析也很重要。因此,接下來討論“細(xì)測屢測”方法,然后對造成觀測誤差的原因作進(jìn)一步分析。

(一)“細(xì)測屢測”的觀測方法

《談天》強(qiáng)調(diào),若反復(fù)考察天象終究會發(fā)現(xiàn)有反常,這是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的開端。

則以測望之?dāng)?shù)列表、見表有級數(shù)之理。則再改正器。復(fù)測之。而不合之?dāng)?shù)與前不同。則或系器差。用幾何之理推其差之根。凡器必有差。若不知其差之例。恒誤謂天地之理。蓋天地之理與器之差。恒雜而難分也。此差非同測量之差。生于偶然。由于器之病。器不改。差不滅、所以或造器?；虬财?。必俱有一定法推其差。此差既明,方知其中有一級數(shù)之差。與此不合理之事合。昔所難分者。一旦忽分。故測望能正器之差也。(5)約翰·赫歇爾:《談天》,偉烈亞力、李善蘭譯,商務(wù)印書館,1934年,卷三,第36頁。

也就是說,若對測量的數(shù)據(jù)列表分析后發(fā)現(xiàn)有反常,就有可能是儀器有誤差所致。如果進(jìn)一步考察也找不到原因,那就預(yù)示著一定存在我們先前不知道的自然定律(天地之理)。一旦發(fā)現(xiàn)儀器誤差,就需要校正儀器,再次進(jìn)行測量。實際上,測量之差與儀器誤差始終糾結(jié)、難以分辨。另一方面,用幾何學(xué)原理推出誤差,再通過反復(fù)觀測也可以糾正儀器的誤差。

要避免觀測儀器的誤差,不僅需要細(xì)測,而且需要屢測。所以,《談天》指出:

近時波羅咯星臺官彼得復(fù)測之。得數(shù)與前合。則益可信矣。織女第一星相近有微星。其距四十三秒。斯得路佛自道光十五年后。用雙象分微尺屢測之?？家?考核)甚嚴(yán)。知大星之視差。僅四分之一。雖小于鶴翼星。然測器甚精妙。測法又巧。故十五十六兩年中。纔(才)測五夜。即得之。后累測盡十八年。俱合彼得復(fù)測之。得數(shù)亦同。初。乾隆四十六年。侯失勒)定此測法。謂于天學(xué)必有禆益。然此時分微尺未精。又有他故。久測未合。近時善用此法。始于斯得路佛云。(6)約翰·赫歇爾:《談天》,偉烈亞力、李善蘭譯,商務(wù)印書館,1934年,卷十五,第18頁。

彼得通過精妙的儀器反復(fù)測量鶴翼星雙星,得到與原來數(shù)據(jù)相合的結(jié)果,威廉·赫歇爾(Wilhelm Herschel)所用儀器不精密,測得數(shù)據(jù)與原來的測量數(shù)據(jù)不合,而善用這種“屢測”方法始于斯得路佛(M.Struve)。

《談天》的觀點(diǎn)是:“天空除日行星彗月之外。尚有無數(shù)光體。大小明暗不等。而相與成方位有一定。永不變亂。故名之曰恒星。然其中亦多有遲遲行者。非細(xì)測屢測不能覺也。”(7)約翰·赫歇爾:《談天》,偉烈亞力,李善蘭譯,商務(wù)印書館,1934年,卷十五,第1頁。這就是說,天文學(xué)觀察必須精心地、反復(fù)地勘察誤差,通過改進(jìn)儀器,或者改正所得到的數(shù)據(jù),以獲得正確的認(rèn)知。

總之,“細(xì)測屢測”的觀測方法有兩個特點(diǎn):第一,天文觀測不僅“器要精”,“得數(shù)要密”,而且需要“測法又巧”、構(gòu)思精巧。一句話,就是要遵守畢達(dá)哥拉斯以來的數(shù)學(xué)精確性原則;第二,發(fā)現(xiàn)天體運(yùn)動規(guī)律并不是一蹴而就的,一定要反復(fù)觀測以改正觀測數(shù)據(jù),避免認(rèn)知誤差,最終得到科學(xué)的知識。

(二)觀測誤差原因的分析

《談天》不僅強(qiáng)調(diào)儀器精巧和數(shù)據(jù)精密的重要性,而且具體分析了觀測誤差產(chǎn)生的原因:

一曰自然之差。人力不能為。氣之變化是也。所以蒙氣差雖有表。與實測恒不合。其理人不能知。故大小不能定。又器之大小方向。亦因寒暑而生差。其余不能備述。二曰。測量之差。乃人不巧便?；蚰苛Σ痪?。或測量略先略后。不得真時之度?；蛱鞖獠磺??；蚱髦Σ蛔??；蚱魑?。如是者亦難枚舉。三曰。器之諸差。分為二端。其一器不精?；蜉S筍不正圓?；颦h(huán)心不在正中?；蚍堑奈髡龍A?；蚍钦嫫矫??；蚨确植煌颉Ｆ渌嚯y盡言。此非心目之過。測天者每恨之。(8)約翰·赫歇爾:《談天》,偉烈亞力、李善蘭譯,商務(wù)印書館,1934年,卷三,第35頁。

由此表明,產(chǎn)生誤差的原因有三:一是外在的或偶然的非人為的原因;二是觀察的誤差,這是人為的原因;三是天文儀器導(dǎo)致的各種誤差,其中包括放置儀器的位置不對,儀器的各部分并沒能配合好,彼此之間安排失當(dāng)?shù)取?9)J.F.W.Herschel,Outlines of astronomy.Longmans, Green and Co.1893,p79.以上有一些是不可避免的,不可避免的誤差屬于“調(diào)節(jié)性誤差”(error of adjustment)(10)J.F.W.Herschel,Outlines of astronomy.Longmans, Green and Co.1893,p79.。所謂失之毫厘,差之千里是也。

總之,《談天》注重觀察儀器誤差和得數(shù)誤差的分析和糾正,具有重要的方法論意義,但對人的主觀認(rèn)知造成的觀察和推導(dǎo)誤差探討得不夠。這種對認(rèn)知因素的忽視是其歷史局限,“眼見”不一定“為實”,觀察滲透著理論。

二、“歸納一致”和假說方法

“歸納一致”方法源自威廉·惠威爾(William Whewell)?！墩勌臁分泻喴U述了這種方法,著重探討了如何應(yīng)用這種科學(xué)方法。假說方法源自約翰·赫歇爾,而惠威爾進(jìn)一步探討了假說方法?？紤]到這兩種方法在思想淵源上的關(guān)聯(lián),我們把它們放在一起討論。

(一)“歸納一致”方法的理論與應(yīng)用

《談天》對歸納一致做了這樣的闡述:“即培根所言凡理之據(jù)。依其諸分與全體相合。如一橋環(huán)之諸石相靠而成全體也。間有指舊說之繁。而比新理之簡。愈發(fā)明其新理之勝?！?11)約翰·赫歇爾:《談天》,偉烈亞力、李善蘭譯,商務(wù)印書館,1934年,卷首,第3頁?？梢?按照培根的論述,歸納一致指的是理論的確證依賴于各個部分與全體相一致,這就像橋梁相互依靠而形成全體。在《天文學(xué)綱要》的注釋中,約翰·赫歇爾指出,這實際上是惠威爾“歸納一致”所表達(dá)的思想:理論的確證依賴于它們部分的相互一致和緊密適應(yīng),通過這種適應(yīng),它們就像拱門或圓屋頂一樣,相互支撐,形成一個融會貫通的整體?；萃柺窃?858年出版的《新工具》中明確提出了這一思想。他希望使用“發(fā)現(xiàn)者的歸納”得到普遍原則和因果規(guī)律,這種科學(xué)發(fā)現(xiàn)方法就是“歸納的一致”(12)孟令芳:《休厄爾歸納思想研究綜述》,《自然辯證法通訊》,2019第2期。。

在我們看來,“歸納一致”有兩層含義:

第一,歸納一致可以解釋為,“如果一種理論比另一種理論解釋的事實種類更多,那么它就比另一種理論更具有一致性”(13)Paul R.Thagard,The best explanation:criteria for theory choice, The Journal of Philosophy,1978(2).。在惠威爾看來,科學(xué)進(jìn)步就是在概念不斷通過歸納一致把事實歸并為定律之中實現(xiàn)的。他把這個過程比喻為支流匯合為江河的過程。由此,重要的不是被解釋事實的絕對數(shù)量,而是事實種類的多樣性。當(dāng)一個理論意外地證明其可以解釋更多種類的事實時,就產(chǎn)生了歸納一致性。

第二,歸納一致不僅僅追求事實種類的多樣性,而且考慮理論或假說各部分之間的互相支持或支撐關(guān)系。在惠威爾看來,“歸納就是用一個清晰而適當(dāng)?shù)母拍畎咽聦嵗壠饋怼?14)周昌忠:《西方科學(xué)方法論史》,上海人民出版社,1986年,第96頁。。因此,理論各部分之間的關(guān)系尤為重要。理論各部分之間就像一個拱門的建造,“其中一些石頭被腳手架支撐著,只有在剩下的石頭到位時才能拆除。每塊石頭都被其它石頭支撐著”(15)李帥:《實質(zhì)歸納理論能解決休謨問題嗎?》,《哲學(xué)分析》,2019年第5期。。

當(dāng)代科學(xué)哲學(xué)家約翰·諾頓(John Norton)對惠威爾的“歸納一致”思想作了深入而形象的闡述(16)John Norton,A material dissolution of the problem of induction,Synthese, 2014 (4).。按照傳統(tǒng)的歸納概括方法,“科學(xué)知識就像一座寶塔。我們必須從經(jīng)驗基礎(chǔ)開始,然后將石頭一層一層‘歸納地’堆疊,直到建造過程完成。上方的石塊只能由那些更靠近基巖的石頭支撐”(17)李帥:《實質(zhì)歸納理論能解決休謨問題嗎?》,《哲學(xué)分析》,2019年第5期。。但是,諾頓發(fā)現(xiàn)惠威爾的“歸納一致”思想存在問題,“他宣稱有層級的經(jīng)驗主義與科學(xué)研究的實際情況不符。他認(rèn)為科學(xué)大廈更像是一座石拱門或石砌圓頂”(18)李帥:《實質(zhì)歸納理論能解決休謨問題嗎?》,《哲學(xué)分析》,2019年第5期。。由于石拱門左右兩邊的石頭相互支撐著,所以拱頂上的石頭沒有掉下來。這樣一來,“拱門上的每一塊石頭就像鎖鏈一樣,整體性地相互支撐著,‘鏈’在一起”(19)李帥:《實質(zhì)歸納理論能解決休謨問題嗎?》,《哲學(xué)分析》,2019年第5期。。換言之,理論不僅要得到橫向的支持,也要得到縱向的支持。在拱門的隱喻中,“腳手架”指的就是假說。

約翰·赫歇爾在《天文學(xué)綱要》的英文原著中對“歸納一致”做了初步的理論探討,而《談天》主要從應(yīng)用的角度作出以下闡述:

問黑斑系何物。曰其說不一?；蜓允翘枌嶓w。乃上面之光氧開裂而顯露者也。此說似可信。問開裂之故。曰。其說亦不一。拉浪謂黑斑乃太陽中突起之地。如地面之山其頂高出光氣面。故見深黑。其下斜入光氣底。光氣不厚。故見淡黑。準(zhǔn)此說。則四邊淡黑。自內(nèi)至外。必由深漸淺。以至於無。今深淺不分。且外有定界。於理不合。侯失勒威廉謂太陽實體外。四周有氣包之。氣之外有光氣一層浮於上。距實體甚遠(yuǎn)。光氣下有云一層。受此光返照地球。二層懼裂開。則見黑斑中之深黑者。太陽實體也。四邊淡黑者。云也。光氣之裂口。必大於云之裂口者。因氣旋動成風(fēng)。愈遠(yuǎn)實體愈大?；騽e有他故。不得而知也。(20)約翰·赫歇爾:《談天》,偉烈亞力、李善蘭譯,商務(wù)印書館,1934年,卷六,第35頁。

綜上,“黑斑”是什么眾說紛紜、沒有定論。拉朗德(Lalande)認(rèn)為黑斑是太陽中像山巒一樣突出的地方。按照這種說法,黑斑必然是由內(nèi)向外逐步變淺以至消失,但實際上黑斑深淺不一且有邊界,這就是歸納不一致(于理不合)。威廉·赫歇爾試圖用太陽四周有“氣包”來對此做出歸納一致即“于理相合”的解釋。

因此,在我們看來,歸納一致的關(guān)鍵在于假說或猜想中支持證據(jù)之間的相互一致。比如,在關(guān)于“黑斑”產(chǎn)生原因的猜想中,其支持證據(jù)不在于數(shù)量大而在于種類不同,而且不同的支持證據(jù)之間還要能相互支持。這種自我支持的理論體系就像拱門一樣。

(二)假說方法及其確證問題

無論是在《談天》中還是在英文原著《天文學(xué)綱要》中,都涉及假說方法。李善蘭在《談天》序言二中明確指出:“余與偉烈君所譯談天一書。皆主地動及橢圓立說。此二者之故不明。則此書不能讀?！?21)約翰·赫歇爾:《談天》,偉烈亞力、李善蘭譯,商務(wù)印書館,1934年,序二,第2頁。也就是說,只有明白了《談天》在天文學(xué)研究中應(yīng)用的假說方法并“茍求其故”,才能讀懂此書?？梢?在《談天》中,一方面在“地動說”和“橢圓說”的探索中應(yīng)用假說方法;另一方面,這種假說方法的實質(zhì)是“求其故”。

約翰·赫歇爾的觀點(diǎn)是:“理論或者來自進(jìn)一步的歸納概括,或者是通過創(chuàng)造大膽假說,以建立先前沒有聯(lián)系的定律之間的相互聯(lián)系?！?22)洛西:《科學(xué)哲學(xué)歷史導(dǎo)論》,邱仁宗等譯,華中工學(xué)院出版社,1982年,第123頁?？梢?在他看來,上升到科學(xué)定律的路徑有二:一是歸納概括;二是假說方法。相比傳統(tǒng)的歸納概括方法,假說在天文探索中更具重要性,所以《談天》著重探討了假說方法。

沿著約翰·赫歇爾的思路,偉烈亞力在《談天》序中指出:

昔多祿某謂地居中心。外包諸天層層硬殼。傳其學(xué)者。又創(chuàng)立本輪均輪諸象。法綦繁矣。后代測天之器益精。得數(shù)益密。往往與多氏說不合。哥白尼乃更創(chuàng)新法。謂太陽居中心。地與諸行星繞之。第谷雖譏其非。然恒得確證。人多信之。至刻白爾推得三例。而哥氏之說始為定論。然刻氏僅言其當(dāng)然。至奈端更推求其所以然。而其說益不可搖矣。(23)約翰·赫歇爾:《談天》,偉烈亞力、李善蘭譯,商務(wù)印書館,1934年,序一,第1頁。

也就是說,托勒密提出了地心說,哥白尼后來創(chuàng)立了新的學(xué)說,認(rèn)為太陽居于宇宙的中心,地球與行星都環(huán)繞著太陽旋轉(zhuǎn),接著開普勒提出了三大定律。開普勒只言其當(dāng)然(是什么),牛頓明確闡述其所以然(為什么),所以牛頓提出的假說從此成為不可動搖的科學(xué)理論。顯然,這里所說的假說方法實際上是不斷探討“所以然”的方法。

《談天》進(jìn)一步探討了假說如何確證的問題。著名科學(xué)史家洛西(J.Losee)指出:“雙星系統(tǒng)橢圓軌道的發(fā)現(xiàn)就是對牛頓力學(xué)意外的確證?！?24)洛西:《科學(xué)哲學(xué)歷史導(dǎo)論》,邱仁宗等譯,華中工學(xué)院出版社,1982年,第123-124頁?！墩勌臁酚浭隽吮姸嗵煳膶W(xué)家對雙星橢圓軌道運(yùn)行的探索和求證:

侯失勒威廉欲密測諸雙星相與之方位。細(xì)驗其視差?？制溆幸欢ㄗ兎ㄒ病瓬?zhǔn)此。則奈端所悟。得攝力之理。不獨(dú)日與行星為然。且推之恒星無不然矣。其後薩乏理。始推得三臺第六星之環(huán)繞。行橢圜道。五十八年二五而一周。測其行法一一相合。而因格用新術(shù)推得宦者第一雙星之環(huán)繞。亦行橢圓道。七十四年而一周。又梅特勒所推得者最多。欣特師密。雅各。包維勒。維拉鎖。米尼格。格林格府。及約翰。亦各推得數(shù)星。(25)約翰·赫歇爾:《談天》,偉烈亞力、李善蘭譯,商務(wù)印書館,1934年,卷16,第40-42頁。

也就是說,一些天文學(xué)家對牛頓的萬有引力定律能否推廣到雙星,其軌道是不是橢圓存有疑惑。后來許多天文學(xué)家都意外地發(fā)現(xiàn),雙星的軌道像其他行星軌道一樣都是橢圓的。而這種意料之外的發(fā)現(xiàn)確證了牛頓萬有引力理論。

“歸納一致”指的是從一類事實獲得的一個歸納同從另一類事實獲得的歸納相一致。假說方法則是通過提出大膽猜測,從而建立先前沒有聯(lián)系的事實之間的相互關(guān)系。假說的真理性正是由歸納一致來保證的,而意料之外的發(fā)現(xiàn)可以有力地確證假說。

三、“茍求其故”方法

李善蘭在《談天》序言中說:“哥白尼求其故,則知地球五星皆繞日……刻白爾求其故, 則知五星與月之道皆為橢圓……奈端求其故,則以為皆重學(xué)之理也。”(26)約翰·赫歇爾:《談天》,偉烈亞力、李善蘭譯,商務(wù)印書館,1934年,序二,第1頁。也就是說,哥白尼“求其故”,發(fā)現(xiàn)了地球與行星都圍繞著太陽運(yùn)轉(zhuǎn)。開普勒“求其故”,發(fā)現(xiàn)行星與月亮的運(yùn)行軌道都是橢圓。但是這些都只是知其然,不知其所以然,而牛頓“求其故”,認(rèn)為這些都可以用萬有引力理論來解釋?？梢?整個天文探索的歷程就是一個“茍求其故”的過程?！捌埱笃涔省笔秦灤墩勌臁芬粫暮诵目茖W(xué)方法,以下我們進(jìn)一步探討其特征。

(一)“茍求其故”方法的溯因特征

“茍求其故”類似于尋求因果聯(lián)系的方法,具有溯因特征。《談天》探求因格彗(恩克彗星)周期逐漸變小原因的方法就是“茍求其故”,書中指出:

彗之周時有甚小者。一曰因格彗。初推得其根而預(yù)定其再見時者。為白靈之因格。即以人之名名之也。亦行橢圓道。兩心差甚大……龍格于新南維立斯巴拉馬大測之。時歐羅巴州不見此后天下星臺。皆預(yù)推而測之。以因格彗逐次過最卑之時。細(xì)考之。除諸行星之?dāng)z動外。尚有差覺其周漸小。每周減一百分日之十一。如此。距日之中數(shù)及長徑。亦必略變小。因格言此必天空中有薄氣阻其行。令速率變小。故離心力亦變小。而日之?dāng)z力。拉之令近也。(27)約翰·赫歇爾:《談天》,偉烈亞力、李善蘭譯,商務(wù)印書館,1934年,卷十一,第10-11頁。

這里講的是,彗星周期也有非常短的,其中的一個叫因格彗。因格(Encke)發(fā)現(xiàn)因格彗星的周期逐漸變小,每個周期減小百分之十一,如此下去距離太陽的中數(shù)以及長徑也必將變小。這是什么原因呢?因格提出的假說是:因為天空中有薄氣阻礙彗星的運(yùn)行,使得它的速率變小,所以離心力也變小,而太陽的吸引力將它拉得非常近。

這個假說(原因)是不是真實的呢?《談天》進(jìn)一步指出:

此說若確,則彗之體若非自消盡。久之必與日相併。惟因其體之輕。故無所不可依前言。能有別理解說之。彗體可不必滅也。又測因格彗之體積。漸近日漸小。漸遠(yuǎn)日漸大。與好里彗同。乏勒思謂遍天空有薄氣。漸近日漸厚。故擠彗之體令變小也。果爾。則將謂彗體之外如一皮。令內(nèi)氣與天空氣不通耶。恐未必然。竊意因距日遠(yuǎn)近。冷熱不同。令彗之體或變?yōu)樵啤；蜃優(yōu)椴荒芤娭?。故覺有大小二。(李善蘭案:此恐乏氏之說不誤)。(28)約翰·赫歇爾:《談天》,偉烈亞力、李善蘭譯,商務(wù)印書館,1934年,卷十一,第11頁。

如果這個假說是真實的,那么彗星的體積若非自行消盡,時間久了必定會與太陽相合并。又測得因格彗體越靠近太陽越小,越遠(yuǎn)離太陽越大,與哈雷彗星相同。乏勒思(M.Valz)認(rèn)為天空中有薄氣,越靠近太陽越厚,所以擠壓了彗星之體。而在約翰·赫歇爾看來,因距離太陽遠(yuǎn)近而導(dǎo)致冷熱不同,令彗體或變?yōu)樵苹蜃優(yōu)椴荒芸匆姷谋?所以覺得彗星有大小的變化?？梢?《談天》關(guān)于彗星變化原因的探索和解釋,顯然運(yùn)用的是 “茍求其故”方法,而這一方法具有明顯的溯因特征。

(二)“茍求其故”方法的試錯特征

“茍求其故”意在孜孜以求,不斷試錯?！墩勌臁吩趹?yīng)用這一方法探討聯(lián)星軌道時,就體現(xiàn)了這一特征,書中指出:

梅特勒自言所測得諸聯(lián)星之相繞。其天籥聯(lián)星之道。不合橢圓。亦非誤測。不知何故。余意此其正星亦系聯(lián)星。故副星之行別有攝動耳。蓋凡正星為聯(lián)星。副星因攝動。其道必生變。有長差短差也。恒星各為日。則聯(lián)星之相繞。是二日相繞也?？制淙账鶎僖嘤行行羌霸隆５潴w小而遠(yuǎn)。故我不能見。然意必近本星。否則為余一星所攝。必離本道矣。(29)約翰·赫歇爾:《談天》,偉烈亞力、李善蘭譯,商務(wù)印書館,1934年,卷十六,第46頁。

梅特勒在觀察“天籥”(星座名)聯(lián)星的軌道時,發(fā)現(xiàn)軌道并不是尋常的橢圓形。這是一個反?，F(xiàn)象,但又不是觀測的錯誤,并不知道是什么原因。在“茍求其故”中,通過試錯法發(fā)現(xiàn),這是因為聯(lián)星之中的正星吸引著副星。凡是正星為聯(lián)星之時,副星就會因此受到吸引,所以副星的運(yùn)行軌道必然有變化,只是這個變化時大時小而已?？梢?在天文學(xué)研究中,“茍求其故”的過程具有不斷試錯的特征。

四、結(jié)語

盡管《談天》及其英文原著《天文學(xué)綱要》并不是專門論述科學(xué)方法的著作,但是那個時代像赫歇爾這樣的科學(xué)家都致力于從科學(xué)實踐中提煉科學(xué)方法,進(jìn)而把這些科學(xué)方法應(yīng)用于具體的科學(xué)研究中。

一方面,天文觀察與研究主要采用的是試錯法,亦即糾正儀器的誤差與觀測數(shù)據(jù)的誤差。另一方面,天文學(xué)的假說只有通過觀察和實驗才能確證。換言之,天文學(xué)并不是從確鑿無疑的公理直接推導(dǎo)出來的,而是通過觀察和實驗來發(fā)現(xiàn)基本的原理?！墩勌臁氛J(rèn)為要堅持?jǐn)?shù)學(xué)精確性的方法論原則,天文觀察并不能一蹴而就,而是需要反復(fù)觀測,并對誤差原因進(jìn)行全面與系統(tǒng)的分析,從而不斷糾正誤差,才能得到正確的結(jié)果。因此,《談天》蘊(yùn)含的這種“細(xì)測屢測”科學(xué)方法,是該書的一大亮點(diǎn)。

“歸納一致”是指從兩個不同事實類出發(fā)的“歸納鏈”應(yīng)導(dǎo)致同一結(jié)論。《談天》對“歸納一致”方法既有理論闡述,又有舉例說明。假說方法實質(zhì)上是一種溯因方法。假說確證旨在追求令人意外的結(jié)果,唯有如此確證才有更大的科學(xué)價值?；萃柕摹皻w納一致”和赫歇爾的假說方法有某種思想上的聯(lián)系。夏基松等認(rèn)為:“對假說的作用作突出的強(qiáng)調(diào)和比較專門論述的,在西方當(dāng)首推約翰·赫歇爾。”(30)夏基松,沈斐鳳:《西方科學(xué)哲學(xué)》,南京大學(xué)出版社,1987年,第57頁。因此,《談天》在理論和應(yīng)用上闡述了“歸納一致”和假說方法,這是難能可貴的。

“茍求其故”是在某些基本原理的基礎(chǔ)上經(jīng)過邏輯推演對某些現(xiàn)象的原因做出解釋。在某種意義上說,天文探索的歷史就是一部“求其故”的歷史,“茍求其故”是《談天》中居于中心地位的方法?！捌埱笃涔省狈椒▽嵸|(zhì)上是一種實驗方法。而這種實驗方法的最大進(jìn)步是赫歇爾在原因概念的研究中達(dá)到的?！?赫歇爾)曾具體地研究了歸納法,并提出了與約翰·穆勒的歸納五法十分相似的歸納九法”(31)夏基松,沈斐鳳:《西方科學(xué)哲學(xué)》,南京大學(xué)出版社,1987年,第58頁。。這種“歸納九法”本質(zhì)上是一種尋求因果聯(lián)系的方法。因此,《談天》中的“茍求其故”方法是赫歇爾的一個重要思想。

總之,《談天》的一個重要科學(xué)價值在于引進(jìn)了西方科學(xué)方法,并促進(jìn)了西方科學(xué)方法研究的本土化。盡管《談天》在科學(xué)方法的闡述上存在一定的歷史局限,但其在推進(jìn)近代中國科學(xué)方法的現(xiàn)代轉(zhuǎn)型上產(chǎn)生了積極意義。