闡述狹義相對論基本原理范文

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篇1

一、理論物理學(xué)的重要方法

探索性的演繹法是理論物理學(xué)的重要方法。

在愛因斯坦看來，理論物理學(xué)的完整體系是由概念，被認(rèn)為對這些概念是有效的基本原理(亦稱基本假設(shè)、基本公設(shè)、基本定律等)，以及用邏輯推理得到的結(jié)論這三者所構(gòu)成的。因此，理論物理學(xué)家所運(yùn)用的方法，就在于應(yīng)用那些作為基礎(chǔ)的基本原理，從而導(dǎo)出結(jié)論；于是，他的工作可分為兩部分：他首先必須發(fā)現(xiàn)原理，然后從這些原理推導(dǎo)出結(jié)論。對于其中第二步工作，他在學(xué)生時(shí)代已得到很好的訓(xùn)練和準(zhǔn)備。因此，如果在某一領(lǐng)域中或者某一組相互聯(lián)系的現(xiàn)象中，他的第一個(gè)問題已經(jīng)得到解決，他就一定能夠成功。可是第一步工作，即建立一些可用來作為演繹的出發(fā)點(diǎn)的原理，卻具有完全不同的性質(zhì)。這里并沒有可以學(xué)習(xí)的和可以系統(tǒng)地用來達(dá)到的的方法。科學(xué)家必須在龐雜的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)中間抓住某些可精密公式來表示的普遍特征，由此探求自然界的普遍原理。

愛因斯坦指出，一旦找到了作為邏輯推理前提的基本理，那么通過邏輯演繹，推理就一個(gè)接著一個(gè)地涌現(xiàn)出來它們往往顯示出一些預(yù)料不到的關(guān)系，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出這些原理依據(jù)的實(shí)在的范圍。但是，只要這些用來作為演繹出發(fā)點(diǎn)原理尚未得出，個(gè)別經(jīng)驗(yàn)事實(shí)對理論家是毫無用處的。實(shí)際上，單靠一些從經(jīng)驗(yàn)中抽象出來的孤立的普遍定律，他甚至么也做不出來。在他沒有揭示出那些能作為演繹推理基礎(chǔ)原理之前，他在經(jīng)驗(yàn)研究的個(gè)別結(jié)果面前總是無能為力。

愛因斯坦把物理學(xué)理論分為兩種不同的類型，其中之一是“原理理論”。建立這種理論使用的是分析方法，而不綜合方法。形成它們的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)的元素，不是用假設(shè)造出來的，而是在經(jīng)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)到的，它們是自然過程的普遍特征，即原理。這些原理給出了各個(gè)過程或者它們的理論表述所必須滿足的數(shù)學(xué)形式的判據(jù)。熱力學(xué)就是這樣力圖用分析的方法，從永動機(jī)不可能這一普遍經(jīng)驗(yàn)得到的事實(shí)出發(fā)，推導(dǎo)出一些為各個(gè)事件都必須滿足的必然條件。用探索的演繹法建立起來的相對論，就屬于“原理理論”。但是物理學(xué)理論大多數(shù)是構(gòu)造性的。它們企圖從比較簡單的式體系出發(fā)，并以此為材料，對比較復(fù)雜的現(xiàn)象構(gòu)造出一幅圖像。氣體分子運(yùn)動論就是這樣力圖把機(jī)械的、熱的和擴(kuò)散的過程都?xì)w結(jié)為分子運(yùn)動——即用分子假設(shè)來構(gòu)造這些過程。當(dāng)我們說，我們已經(jīng)成功地了解一群自然過程，我們的思想必然是指，概括這些過程的構(gòu)造性的理論已經(jīng)建立起來了。愛因斯坦認(rèn)為，構(gòu)造性理論的優(yōu)點(diǎn)是完備，有適應(yīng)性和明確，原理理論的優(yōu)點(diǎn)則是邏輯上完整和基礎(chǔ)鞏固。

相對論就是愛因斯坦自覺地運(yùn)用探索性演繹法的杰作。它不僅以其革命性的新觀念和卓有成效的理論結(jié)果為人津津樂道，而且它所體現(xiàn)出的科學(xué)方法的新穎、精湛以及理論的邏輯結(jié)構(gòu)的嚴(yán)謹(jǐn)，也令人嘆為觀止。愛因斯坦在創(chuàng)立狹義相對論(1905)時(shí)，他依據(jù)的僅僅是光行差現(xiàn)象和斐索實(shí)驗(yàn)這兩個(gè)并不充分的實(shí)驗(yàn)材料，著名的二階以太漂移實(shí)驗(yàn)即邁克耳孫-莫雷實(shí)驗(yàn)，對他并沒有直接影響。他主要通過對16歲時(shí)想到的“追光”思想實(shí)驗(yàn)的沉思，對經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典電動力學(xué)基礎(chǔ)的深入考察，發(fā)揮了思維的自由創(chuàng)造，提出了兩個(gè)基本假設(shè)——相對性原理和光速不變原理(美國著名科學(xué)史家霍耳頓認(rèn)為，在狹義相對論中，除了被提高為公設(shè)的兩個(gè)基本原理外，愛因斯坦還作了另外四個(gè)假定：一是關(guān)于空間的各向同性和均勻性，另外三個(gè)是定義鐘的同步的三個(gè)邏輯性質(zhì)。霍耳頓的學(xué)生米勒后來指出，另外的四個(gè)假定也是兩個(gè)基本原理的必然結(jié)果，他們不是獨(dú)立的假設(shè)。然后，他以此為邏輯前提，接二連三地推導(dǎo)出了關(guān)于運(yùn)動學(xué)和電動力學(xué)的結(jié)論，著名的質(zhì)能關(guān)系式是他先前根本沒有料想到的，這些結(jié)論大大超出了兩個(gè)原理所依據(jù)的實(shí)在的范圍。廣義相對論(1915)的建立也是這樣。作為廣義相對論的兩個(gè)基本原理，即廣義相對性原理和等效原理，前者是愛因斯坦基于把相對性原理貫徹到底的信念（從慣性系推廣到加速系)提出的，后者是依據(jù)厄缶實(shí)驗(yàn)(慣性質(zhì)量等于引力質(zhì)量)和升降機(jī)思想實(shí)驗(yàn)提出的。

在1905年，由于愛因斯坦采用了探索性的演繹法，從而使他能夠高屋建瓴、勢如破竹，一舉砍斷了哥爾提阿斯死結(jié)(哥爾提阿斯是古代夫利基阿國王，相傳他曾把自己的車乘的轅與軛用繩結(jié)系住，死得無法解開，聲言能解開此死結(jié)者，得以結(jié)治亞細(xì)亞。這個(gè)死結(jié)后來被亞歷山大大帝用劍砍斷)，開拓了一個(gè)奇妙的新世界。那些惱人的以太漂移實(shí)驗(yàn)，那些使人迷惑不解的單極電機(jī)電動勢的“位置”問題，在愛因斯坦的理論體系中已根本不成其為問題。但是，同時(shí)代的博大精深的科學(xué)大師，諸如洛倫茲、彭加勒，卻熱衷于同邁克耳孫-莫雷實(shí)驗(yàn)等以太漂移實(shí)驗(yàn)打交道，迷戀于做出種種構(gòu)造性假設(shè)，建立他們的構(gòu)造性理論——電子論和電子動力學(xué)。例如，洛倫茲1904年的著名論文盡管聲稱是以“基本假設(shè)”而不是以“特殊假設(shè)”為基礎(chǔ)的論文，但事實(shí)上卻包含有11個(gè)假設(shè)：假設(shè)有靜止以太，假設(shè)靜止電子是球形的，假設(shè)電子的電荷分布是均勻的，假設(shè)電子的全部質(zhì)量都是電磁質(zhì)量，假設(shè)運(yùn)動電子收縮，假設(shè)電子之間的作用力與分子力相同等等。洛倫茲和彭加勒雖說走到了狹義相對論的大門口，但他們并沒有打開這扇大門，其原因固然是多方面的。從方法論上講，就在于他們運(yùn)用的是傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)歸納法，而沒有采用探索性的演繹法。在當(dāng)時(shí)的科學(xué)發(fā)展的形勢下，僅靠個(gè)別的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行歸納，是建立不起什么嶄新的理論的。洛倫茲、彭加勒的電子論和電子動力學(xué)固然富麗堂皇，但畢竟只是經(jīng)典物理學(xué)的最后的建筑物。它們雖然包羅萬象，可是由于不適應(yīng)科學(xué)發(fā)展的總趨勢，最終還是被人們遺忘了，僅有歷史的價(jià)值。

二、采用探索性的演繹法是科學(xué)發(fā)展的必然趨勢

從文藝復(fù)興到19世紀(jì)的經(jīng)典科學(xué)，一般稱為近代科學(xué)。在科學(xué)史上，這個(gè)漫長的時(shí)期主要是積累材料和歸納材料的時(shí)期。與這一科學(xué)發(fā)展?fàn)顩r相適應(yīng)，產(chǎn)生了經(jīng)典的科學(xué)哲學(xué)，它始于弗蘭西斯•培根的歸納主義。培根認(rèn)為，科學(xué)的發(fā)展是從個(gè)別上升到一般，從經(jīng)驗(yàn)歸納出理論。他比喻說，只要及時(shí)采摘成熟的葡萄，科學(xué)的酒漿就會源源不斷。到19世紀(jì)，整個(gè)科學(xué)一般說來還沒有擺脫這種“原始”狀態(tài)，因而經(jīng)典科學(xué)哲學(xué)能夠得以通過穆勒之手發(fā)展成為更完備的經(jīng)驗(yàn)論形態(tài)，經(jīng)驗(yàn)歸納法依然是正統(tǒng)的科學(xué)方法。

在物理學(xué)領(lǐng)域，這個(gè)時(shí)期的最大成就是牛頓力學(xué)和麥克斯韋的電動力學(xué)。牛頓力學(xué)雖則是超越了狹隘經(jīng)驗(yàn)論的人類理智的偉大成就，但它又同人們的日常經(jīng)驗(yàn)密切相關(guān)。力學(xué)中的許多概念都比較直觀，可以直接在現(xiàn)實(shí)生活中找到某種原型。這種狀況掩蓋了基本概念和基本原理的思辨性質(zhì)，甚至牛頓本人也深深陷入這一幻覺之中。他一再聲稱他“不作假設(shè)”，實(shí)際上卻作了許多假設(shè)，他要求人們“必須把那些從各種現(xiàn)象中運(yùn)用一般歸納法導(dǎo)出的命題看作是完全正確的”。19世紀(jì)的經(jīng)典物理學(xué)也具有現(xiàn)象論和經(jīng)驗(yàn)論的特征：它盡量使用那些接近經(jīng)驗(yàn)的概念，因而在很大程度上必須放棄基礎(chǔ)的統(tǒng)一性。熱、電、光都用那些不同于力學(xué)量的各個(gè)狀態(tài)的變數(shù)和物質(zhì)常數(shù)來描述，至于要在它們的相互關(guān)系以及同時(shí)間的相互關(guān)系中去決定全部變數(shù)的任務(wù)，主要只能由經(jīng)驗(yàn)來解決。麥克斯韋及其同代人，在這種表示方式中看到了物理學(xué)的終極目的，他們想像這個(gè)目的只能純粹歸納地從經(jīng)驗(yàn)得出，因?yàn)檫@樣所使用的概念同經(jīng)驗(yàn)比較接近。從認(rèn)識論上看，穆勒和馬赫大概就是根據(jù)這個(gè)理由來決定他們的立場的。總而言之，這個(gè)時(shí)期的科學(xué)家和科學(xué)哲學(xué)家大都以為，“理論應(yīng)當(dāng)用純粹歸納法的方法來建立，而避免自由地創(chuàng)造性地創(chuàng)造概念；科學(xué)的狀況愈原始，研究者要保留這種幻想就愈容易，因?yàn)樗坪跏莻€(gè)經(jīng)驗(yàn)論者。直至19世紀(jì)，許多人還相信牛頓的原則——“我不作假設(shè)'——應(yīng)當(dāng)是任何健全的自然科學(xué)的基礎(chǔ)。”

但是，在某些個(gè)別的科學(xué)部門，已經(jīng)悄悄地透進(jìn)了新時(shí)代的曙光；尤其是非歐幾何學(xué)，它仿佛故意向經(jīng)驗(yàn)論示威一樣，以毋庸置辯的方式顯示了理性思維的強(qiáng)大威力和奇妙作用。彭加勒正是在《科學(xué)與假設(shè)》中通過對非歐幾何學(xué)的深入研究以及對經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典物理學(xué)的慎密考察揭示出，科學(xué)的基本概念和原理不是經(jīng)驗(yàn)的直接歸納，而只能以經(jīng)驗(yàn)事實(shí)為指導(dǎo)，通過精神的自由活動(其產(chǎn)品即約定)來創(chuàng)造。通過研讀彭加勒的科學(xué)哲學(xué)著作，尤其是通過創(chuàng)立狹義和廣義相對論的科學(xué)實(shí)踐，使愛因斯坦清楚地看到，人們可以在完全不同于牛頓的基礎(chǔ)上，以更加令人滿意和更加完備的方式，來考慮范圍更廣泛的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)。但是，完全撇開這種理論還是那種理論優(yōu)越的問題不談，基本原理的虛構(gòu)特征卻是完全明顯的，因?yàn)槲覀兡軌蛑赋鰞蓷l根本不同的原理，而兩者在很大程度上都同經(jīng)驗(yàn)相符合。這—點(diǎn)同時(shí)又證明，要在邏輯上從經(jīng)驗(yàn)推出力學(xué)的基本概念和基本假設(shè)的任何企圖，都是要失敗的。愛因斯坦還清楚地看到，相對論是說明理論科學(xué)在現(xiàn)展的基本特征的一個(gè)良好的例子。初始假設(shè)變得愈來愈抽象，離經(jīng)驗(yàn)愈來愈遠(yuǎn)。另一方面，它更接近一切科學(xué)的偉大目標(biāo)，即要從盡可能少的假設(shè)或者公理出發(fā)，通過邏輯的演繹，概括盡可能多的事實(shí)。同時(shí)，從公理引向經(jīng)驗(yàn)事實(shí)或者可證實(shí)的結(jié)論的思路也就愈來愈長，愈來愈微妙。理論科學(xué)家在他探索理論時(shí)，就不得不愈來愈聽從純粹數(shù)學(xué)的、形式的考慮，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)家的物理經(jīng)驗(yàn)不能把他提高到最抽象的領(lǐng)域中去。正是科學(xué)發(fā)展的這種理論化趨勢，使愛因斯坦認(rèn)識到：“科學(xué)一旦從它的原始階段脫胎出來以后，僅僅靠著排列的過程已不能使理論獲得進(jìn)展。由經(jīng)驗(yàn)材料作為引導(dǎo)。研究者寧愿提出一種思想體系，它——般地是在邏輯上從少數(shù)幾個(gè)所謂公理的基本假定建立起來的。”他進(jìn)而指出：“適用于科學(xué)幼年時(shí)代的以歸納為主的方法，正在讓位給探索性的演繹法。”

三、愛因斯坦大膽運(yùn)用探索性的演繹法的直接動因

只是在廣義相對論建立之后，愛因斯坦才把探索性的演繹法作為一個(gè)方法論原則從理論上加以論述。可是，早在創(chuàng)立狹義相對論時(shí)，他就在研究中大膽運(yùn)用這一科學(xué)方法了，并在思想上對它已有比較深刻的認(rèn)識。促使愛因斯坦大膽運(yùn)用探索性的演繹法的直接原因有兩個(gè)：其一是赫茲、玻耳茲曼、彭加勒等人的思想影響，其二是當(dāng)時(shí)的物理學(xué)現(xiàn)狀使得他不能不那樣做。

在聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)期間(1896~1900)，愛因斯坦自學(xué)了赫茲、玻耳茲曼等科學(xué)大師們的著作。赫茲在他的名著《力學(xué)原理》(1894)中試圖重構(gòu)力學(xué)，為此他僅利用空間、時(shí)間和質(zhì)量三個(gè)原始概念。赫茲的力學(xué)體系建立在通過科學(xué)家個(gè)人的“內(nèi)在直覺規(guī)律”從經(jīng)驗(yàn)引出的公理之上，它能夠?qū)С鼋?jīng)驗(yàn)預(yù)言。赫茲認(rèn)為“內(nèi)在直覺規(guī)律”的功能像“康德意義上的先驗(yàn)判斷”一樣，并且聲稱他的力學(xué)重構(gòu)是演繹系統(tǒng)，與牛頓的《原理》(全稱《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》)有許多相同的風(fēng)格。在這個(gè)公理體系中，我們可以推演出與我們的觀察記錄相對照的可檢驗(yàn)的結(jié)論，依據(jù)該結(jié)論與可觀察的世界一致還是不一致，來決定這個(gè)體系是否正確。盡管愛因斯坦不贊同赫茲的隱質(zhì)量概念和“把自然現(xiàn)象追溯到力學(xué)的主要定律”的長遠(yuǎn)目標(biāo)，但是赫茲強(qiáng)調(diào)公理描述的威力卻給他留下了深刻的印象。這種公理描述與其說在經(jīng)驗(yàn)材料上預(yù)言理論結(jié)構(gòu)，倒不如說在公理和直覺上預(yù)言理論結(jié)構(gòu)。

愛因斯坦也自學(xué)了玻耳茲曼的《力學(xué)講義》(1897)。在該書中，玻耳茲曼把力學(xué)作為物理學(xué)的核心，愛因斯坦當(dāng)然不會同意這種看法的。但是，玻耳茲曼重構(gòu)力學(xué)的方法的下述特點(diǎn)，一定會強(qiáng)烈地震撼愛因斯坦敏感的心弦：“恰恰是力學(xué)原理的不明晰性，在我看來不是同時(shí)以假設(shè)的智力圖像為起點(diǎn)而得到的，而是從一開始就以與外部經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系的嘗試而得到的。”玻耳茲曼的意思很清楚：力學(xué)原理的不明晰，在于經(jīng)驗(yàn)歸納，而不在于智力圖像。玻耳茲曼的“智力圖像”概念比赫茲的“外部對象的圖像或符號”更自由，愛因斯坦可能山此注意到，力學(xué)的發(fā)展已使原理凌駕于經(jīng)驗(yàn)材料之上。

彭加勒在《科學(xué)與假設(shè)》(1902)中對約定主義的論述，對愛因斯坦的探索性的演繹法的形成必定大有裨益，愛因斯坦在“奧林比亞科學(xué)院”時(shí)期(1902~1904)曾和他的同伴索洛文、哈比希特一起研讀過這本膾炙人口的暢銷名著。彭加勒通過對數(shù)理科學(xué)的基礎(chǔ)進(jìn)行了敏銳的、批判性的審查和分析后得出：幾何學(xué)的公理既非先驗(yàn)綜合判斷，亦非經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，它們原來都是約定。物理學(xué)盡管比較直接地以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，但它的一些基本原理也具有幾何學(xué)公理那樣的約定特征。例如慣性原理，它不是先驗(yàn)地支配我們的真理，否則希臘學(xué)者早就知道它了，它也不是經(jīng)驗(yàn)的事實(shí)，因?yàn)槿藗儚膩硪膊荒苡貌皇芡饬Φ奈矬w做實(shí)驗(yàn)，因而無法用實(shí)驗(yàn)證實(shí)或否證它。經(jīng)過最終分析，它們化歸為約定或隱蔽的定義。因此，彭加勒得出結(jié)論說：在數(shù)學(xué)及其相關(guān)的學(xué)科中，“可以看出自由約定的特征”；他進(jìn)而指出：“約定是我們的精神的自由活動的產(chǎn)品”，“我們在所有可能的約定中進(jìn)行選擇時(shí)，要受實(shí)驗(yàn)事實(shí)的引導(dǎo)；但它仍是自由的，只是為了避免一切矛盾起見，才有所限制。”

彭加勒在考察了物理學(xué)的理論后認(rèn)為，物理學(xué)有兩類陳述——原理和定律。定律是實(shí)驗(yàn)的概括，它們相對于孤立的系統(tǒng)而言可以近似地被證實(shí)，原理是約定而成的公設(shè)，它們是十分普遍的、嚴(yán)格真實(shí)的，超越了實(shí)驗(yàn)所及的范圍。彭加勒還闡述了約定主義的方法論意義。他說，當(dāng)一個(gè)定律被認(rèn)為由實(shí)驗(yàn)充分證實(shí)時(shí)，我們可以采取兩種態(tài)度。我們可以把這個(gè)定律提交討論，于是，它依然要受到持續(xù)不斷的修正，毋庸置疑，這將僅僅以證明它是近似的而終結(jié)。或者，我們也可以通過選擇這樣一個(gè)約定使命題為真，從而把定律提升為原理。在彭加勒看來，經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典物理學(xué)的六大基本原理(邁爾原理即能量守恒原理、卡諾原理即能量退降原理、牛頓原理即作用與反作用原理、相對性原理、拉瓦錫原理即質(zhì)量守恒原理、最小作用原理)就是這樣形成的。

彭加勒提出約定主義并不是無緣無故的。在近代科學(xué)發(fā)展的早期，弗蘭西斯•培根提出了經(jīng)驗(yàn)歸納的新方法，這種方法對促進(jìn)近代科學(xué)的發(fā)展起了巨大的作用，但后來卻助長了狹隘經(jīng)驗(yàn)事義的盛行。到19世紀(jì)，以惠威爾、穆勒為代表的“全歸納派”和以孔德、斯賓塞為代表的實(shí)證主義廣為流行，把經(jīng)驗(yàn)和歸納視為唯一可能的認(rèn)識方法。到19世紀(jì)末，第二代的實(shí)證主義的代表人物馬赫更是揚(yáng)言要把一切“形而上學(xué)的東西”從科學(xué)中“排除掉”。另一方面，康德不滿意經(jīng)驗(yàn)論的歸納主義的階梯，他把梯子顛倒過來，不是從經(jīng)驗(yàn)上升到理論，而是以先天的“感性直觀的純形式”(時(shí)間和空間)和先天的“知性的純粹概念或純粹范疇(因果關(guān)系、必然性、可能性等十二個(gè)范疇)去組織后天經(jīng)驗(yàn)，以構(gòu)成絕對可靠的“先驗(yàn)綜合知識”。彭加勒看到，無論是經(jīng)驗(yàn)論還是先驗(yàn)論，都不能圓滿地說明科學(xué)理論體系的特征。為了強(qiáng)調(diào)在從事實(shí)過渡到原理時(shí)，科學(xué)家應(yīng)充分有發(fā)揮能動性的自由，他于是提出了約定主義。約定主義既要求擺脫狹隘的經(jīng)驗(yàn)論，又要求擺脫經(jīng)驗(yàn)論，它順應(yīng)了科學(xué)發(fā)展的潮流，反映了當(dāng)時(shí)科學(xué)界自由創(chuàng)造、大膽假設(shè)的要求，在科學(xué)和哲學(xué)上都有其積極意義。

《科學(xué)與假設(shè)》一書對愛因斯坦的印象極深，他和同伴們花了好幾個(gè)星期緊張地讀完了它。愛因斯坦坦率地承認(rèn)彭加勒對他的直接影響。他贊同“敏銳的深刻的思想家”彭加勒的約定主義觀點(diǎn)，認(rèn)為概念和公理是思維的自由創(chuàng)造，是理智的自由發(fā)明。他這樣說過：“一切概念，甚至那些最接近經(jīng)驗(yàn)韻概念，從邏輯觀點(diǎn)看來，都是一些自由選擇的約定。

一開始，愛因斯坦也對洛倫茲的電子論（是1895年的論文，而不是1904年的電子論的最終形式）發(fā)生過興趣，這是一種構(gòu)造性的理論。可是不久，他從普朗克的量子論中看到，輻射具有一種分子結(jié)構(gòu)。這是同麥克斯韋理論相矛盾的，而且麥克斯韋理論也不能導(dǎo)致出正確的輻射壓漲落。愛因斯坦在“自述”中談到了他當(dāng)時(shí)的轉(zhuǎn)變：“早在1900年以后不久，即在普朗克的首創(chuàng)性工作以后不久，這類思考已使我清楚地看到：不論是力學(xué)還是熱力學(xué)(除非在極限情況下)都不能要求嚴(yán)格有效。漸漸地我對那種根據(jù)已知事實(shí)用構(gòu)造性的努力去發(fā)現(xiàn)真實(shí)定律的可能性感到絕望了。我努力得愈久，就愈加絕望，也就愈加確信，只有發(fā)現(xiàn)一個(gè)普遍的形式原理，才能使我們得到可靠的結(jié)果。”從此時(shí)起，愛因斯坦就斷然決定用探索性的演繹法來解決問題。

四、愛因斯坦的探索性的演繹法的特色

作為科學(xué)推理的演繹法，可以說是源遠(yuǎn)流長了。早在古希臘時(shí)代，著名的哲學(xué)家、形式邏輯的創(chuàng)始人亞里士多德就提出了歸納和演繹這兩種邏輯方法，并認(rèn)為演繹推理的價(jià)值高于歸納推理。而古希臘名聲最大的數(shù)學(xué)家歐幾里得，在《幾何原本》中把幾何學(xué)系統(tǒng)化了，這部流傳千古的名著就是邏輯演繹法的典范。牛頓在建立他的力學(xué)理論體系時(shí)雖然運(yùn)用了歸納法，但其集大成著作《原理》的敘述方法卻采用的是演繹法。愛因斯坦的探索性的演繹法絕不是這種古老的演繹法的簡單照搬。他根據(jù)自己的科學(xué)研究實(shí)踐，順應(yīng)當(dāng)時(shí)理論科學(xué)發(fā)展的潮流，對演繹法作了重大發(fā)展，賦予了新的內(nèi)容。也許是為了強(qiáng)調(diào)他的演繹法與傳統(tǒng)的演繹法的不同，他在“演繹法”前面加上了限制性的定語——“探索性的”，這個(gè)定語也恰當(dāng)?shù)乇砻髁怂难堇[法的主要特征。與傳統(tǒng)的演繹法相比，愛因斯坦的探索性的演繹法是頗有特色的。這主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

第一，明確地闡述了科學(xué)理論體系的結(jié)構(gòu)，恰當(dāng)?shù)刂该髁怂季S同經(jīng)驗(yàn)的聯(lián)系問題，充分肯定了約定在建造理論體系時(shí)的重要作用。愛因斯坦把科學(xué)理論體系分為兩大部分，其一是作為理論的基礎(chǔ)的基本概念和基本原理，其二是由此推導(dǎo)出的具體結(jié)論。在愛因斯坦看來，那些不能在邏輯上進(jìn)一步簡化的基本概念和基本假設(shè)，是理論體系的根本部分，是整個(gè)理論體系的公理基礎(chǔ)或邏輯前提。它們實(shí)際上“都是一些自由選擇的約定”；它們“不能從經(jīng)驗(yàn)中抽取出米，而必須自由地發(fā)明出來”。談到思維同經(jīng)驗(yàn)的聯(lián)系問題時(shí)，愛因斯坦說：直接經(jīng)驗(yàn)ε是已知的，A是假設(shè)或公理，由它們可以通過邏輯道路推導(dǎo)出各個(gè)個(gè)別的結(jié)論S；S然后可以同ε聯(lián)系起來(用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)明)。從心理狀態(tài)方面來說，A是以ε為基礎(chǔ)的。但是在A和ε之間不存在任何必然的邏輯聯(lián)系，而只有通過非邏輯的方法——“思維的自由創(chuàng)造”(或約定)——才能找到理論體系的基礎(chǔ)A。愛因斯坦明確指出：“物理學(xué)構(gòu)成一種處在不斷進(jìn)化過程中的思想的邏輯體系。它的基礎(chǔ)可以說是不能用歸納法從經(jīng)驗(yàn)中提取出來的。而只能靠自由發(fā)明來得到。這種體系的根據(jù)(真理內(nèi)容)在于導(dǎo)出的命題可由感覺經(jīng)驗(yàn)來證實(shí)，而感覺經(jīng)驗(yàn)對這基礎(chǔ)的關(guān)系，只能直覺地去領(lǐng)悟。進(jìn)化是循著不斷增加邏輯基礎(chǔ)簡單性的方向前進(jìn)的。為了要進(jìn)一步接近這個(gè)目標(biāo)，我們必須聽從這樣的事實(shí)：邏輯基礎(chǔ)愈來愈遠(yuǎn)離經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，而且我們從根本基礎(chǔ)通向那些同感覺經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系的導(dǎo)出命題的思想路線，也不斷地變得愈來愈艱難、愈來愈漫長了。”

第二，大膽地提出了“概念是思維的自由創(chuàng)造”、“范疇是自由的約定”的命題，詳細(xì)地闡述了從感覺經(jīng)驗(yàn)到基本概念和基本原理的非邏輯途徑。愛因斯坦指出，象馬赫和奧斯特瓦爾德這樣的具有勇敢精神和敏銳本能的學(xué)者，也因?yàn)檎軐W(xué)上的偏見而妨礙他們對事實(shí)做出正確的解釋(指他們反對原子論)。這種偏見——至今還沒有滅絕——就在于相信毋須自由的構(gòu)造概念，事實(shí)本身能夠而且應(yīng)該為我們提供科學(xué)知識。這種誤解之所以可能，是因?yàn)槿藗儾蝗菀渍J(rèn)識到，經(jīng)過驗(yàn)證和長期使用而顯得似乎同經(jīng)驗(yàn)材料直接相聯(lián)系的那些概念，其實(shí)都是自由選擇出來的。愛因斯坦認(rèn)為，物理學(xué)家的最高使命就是要得到那些普遍的基本定律，由此世界體系就能用單純的演繹法建立起來。要通向這些定律，并沒有邏輯的道路，只有通過那種以對經(jīng)驗(yàn)的共鳴的理解為依據(jù)的直覺，才能得到這些定律。”

為了從經(jīng)驗(yàn)材料中得到基本原理。除了通過“以對經(jīng)驗(yàn)的共鳴的理解為依據(jù)的直覺”外，愛因斯坦還指出可以通過“假設(shè)”、“猜測”、“大膽思辨”、“創(chuàng)造性的想像”、“靈感”、“幻想”、“思維的自由創(chuàng)造”、“理智的自由發(fā)明”、“自由選擇的約定”等等。不管方法如何變化，它們都有—個(gè)共同點(diǎn)，即基本概念和基本原理只能通過非邏輯的途徑自由創(chuàng)造出來。這樣一來，基本概念和基本原理對于感覺經(jīng)驗(yàn)而言在邏輯上是獨(dú)立的。愛因斯坦認(rèn)為二者的關(guān)系并不像肉湯同肉的關(guān)系，而倒有點(diǎn)像衣帽間牌子上的號碼同大衣的關(guān)系。也正由于如此，從感覺經(jīng)驗(yàn)得到基本概念和原理就是一項(xiàng)十分艱巨的工作，這也是探索性的演繹法的關(guān)鍵一步。因此，愛因斯坦要求人們“對于承擔(dān)這種勞動的理論家，不應(yīng)當(dāng)吹毛求疵地說他是‘異想天開'；相反，應(yīng)當(dāng)允許他有權(quán)去自由發(fā)揮他的幻想，因?yàn)槌艘酝饩蜎]有別的道路可以達(dá)到目的。他的幻想并不是無聊的白日做夢，而是為求得邏輯上最簡單的可能性及其結(jié)論的探索。”

關(guān)于愛因斯坦所說的“概念是思維的自由創(chuàng)造”和“范疇是自由的約定”，其中的“自由”并非任意之謂，即不是隨心所欲的杜撰.愛因斯坦認(rèn)為，基本概念和基本原理的選擇自由是一種特殊的自由。它完全不同作家寫小說時(shí)的自由，它倒多少有點(diǎn)像一個(gè)人在猜一個(gè)設(shè)計(jì)得很巧妙的字謎時(shí)的那種自由。他固然可以猜想以無論什么字作為謎底，但是只有一個(gè)字才真正完全解決了這個(gè)字謎。顯然，愛因斯坦所謂的“自由”，主要是指建立基本概念和基本原理時(shí)思維方式的自由、它們的表達(dá)方式的自由以及概括程度高低的自由，—般說來，它們包含的客觀實(shí)在的內(nèi)容則不能是任意的。這就是作為反映客觀實(shí)在的人類理智結(jié)晶的科學(xué)之客觀性和主觀性的統(tǒng)一。誠如愛因斯坦所說：“科學(xué)作為一種現(xiàn)存的和完成的東西，是人們所知道的最客觀的，同人無關(guān)的東西。但是，科學(xué)作為一種尚在制定中的東西，作為一種被迫求的目的，卻同人類其他一切事業(yè)一樣，是主觀的，受心理狀態(tài)制約的。”

第三，明確地把“內(nèi)在的完備”作為評判理論體系的合法性和正確性的標(biāo)準(zhǔn)之一。在愛因斯坦看來，探索性的演繹法就是在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的引導(dǎo)下，通過思維的自由創(chuàng)造，發(fā)明出公理基礎(chǔ)，然后以此為出發(fā)點(diǎn)，通過邏輯演繹導(dǎo)出各個(gè)具體結(jié)論，從而構(gòu)成完整的理論體系。但是，評判這個(gè)理論體系的合法性和正確性的標(biāo)準(zhǔn)是什么呢?愛因斯坦晚年在“自述”中對這個(gè)問題作了綱領(lǐng)性的回答。他認(rèn)為，第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是“外部的證實(shí)”，也就是說，理論不應(yīng)當(dāng)同經(jīng)驗(yàn)事實(shí)相矛盾。這個(gè)要求初看起來似乎十分明顯，但應(yīng)用起來卻非常傷腦筋。因?yàn)槿藗兂３＃踔量偸强梢杂萌藶榈难a(bǔ)充假設(shè)來使理論同事實(shí)相適應(yīng)，從而堅(jiān)持一種普遍的理論基礎(chǔ)。但是，無論如何，這種觀點(diǎn)所涉及的是用現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)采證實(shí)理論基礎(chǔ)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是眾所周知的，也是經(jīng)常運(yùn)用的。有趣的是愛因斯坦提出的第二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)——“內(nèi)在的完備”。它涉及的不是理論同觀察材料的關(guān)系問題，而是關(guān)于理論本身的前提，關(guān)于人們可以簡單地、但比較含糊地稱之為前提(基本概念和基本原理)的“自然性”或者“邏輯簡單性”。也就是說，這些不能在邏輯上進(jìn)一步簡化的元素要盡可能簡單，并且在數(shù)目上盡可能少，同時(shí)不至于放棄對任何經(jīng)驗(yàn)內(nèi)容的適當(dāng)表示。這個(gè)觀點(diǎn)從來都在選擇和評價(jià)各種理論時(shí)起著重大的作用，但是確切地把它表達(dá)出來卻有很大困難。這里的問題不單是一種列舉邏輯上獨(dú)立的前提問題(如果這種列舉是毫不含糊地可能的話)，而是一種在不可通約的質(zhì)之間作相互權(quán)衡的問題。其次，在幾種基礎(chǔ)同樣“簡單”的理論中，那種對理論體系的可能性質(zhì)限制最嚴(yán)格的理論(即含有最確定論點(diǎn)的理論)被認(rèn)為是比較優(yōu)越的。理論的“內(nèi)在的完備”還表現(xiàn)在：從邏輯的觀點(diǎn)來看，如果一種理論并不是從那些等價(jià)的和以類似方式構(gòu)造起來的理論中任意選出的，那么我們就給予這種理論以較高的評價(jià)。

愛因斯坦看到了“內(nèi)在的完備”這一標(biāo)準(zhǔn)不容忽視、不可替代的特殊作用。他指出，當(dāng)基本概念和基本原理距離直接可觀察的東西愈來愈遠(yuǎn)，以致用事實(shí)來驗(yàn)證理論的含義就變得愈來愈困難和更費(fèi)時(shí)日的時(shí)候，“內(nèi)在的完備”標(biāo)準(zhǔn)對于理論的選擇和評價(jià)就一定會起更大的作用。他還指出，只要數(shù)學(xué)上暫時(shí)還存在著難以克服的困難，而不能確立這個(gè)理論的經(jīng)驗(yàn)內(nèi)涵：邏輯的簡單性就是衡量這個(gè)理論的價(jià)值的唯一準(zhǔn)則，即使是一個(gè)當(dāng)然還不充分的準(zhǔn)則。愛因斯坦的“內(nèi)在完備”標(biāo)準(zhǔn)在某種程度上是不可言傳的，但是它在像愛因斯坦這樣的具有“以對經(jīng)驗(yàn)的共鳴的理解為依據(jù)的直覺”的人的手中，卻能夠有效地加以運(yùn)用，而且預(yù)言家們在判斷理論的內(nèi)在完備時(shí)，它們之間的意見往往是一致的。

篇2

科學(xué)革命的實(shí)質(zhì)是什么?科學(xué)進(jìn)步的圖像是什么?換言之，科學(xué)革命變革的主要實(shí)體是什么?科學(xué)發(fā)展的模式是什么?國外學(xué)者對此問題做出了形形的回答。

一、國外學(xué)者的回答

波普爾(K．Popper)認(rèn)為，科學(xué)是人類心靈的壯麗探險(xiǎn)，科學(xué)的本質(zhì)就在于永無止境的探索。他把“問題”作為整個(gè)科學(xué)探索的起點(diǎn)，運(yùn)用“可否證性”(falsifiability)或“否證”(falsification)概念，提出了科學(xué)進(jìn)步的四段圖式；P1(問題1)TT(試探性理論)EE(消除錯(cuò)誤)P2(問題2)。這個(gè)圖式周而復(fù)始，永無止境。顯然，波普爾把理論看作科學(xué)變革的實(shí)體——科學(xué)革命是科學(xué)理論的變更，因此理論是暫時(shí)的、脆弱的，它隨時(shí)都可以被一次否證。

本世紀(jì)60年代初，庫恩(T．Kuhn)出版了他的代表作《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》。在這本小冊子中，庫恩反對邏輯經(jīng)驗(yàn)主義把科學(xué)的發(fā)展看成是各種貨色一件件地或—批批地添加到不斷加大的知識貨堆上。他力主動態(tài)地、歷史地看待科學(xué)的進(jìn)步，把科學(xué)的發(fā)展視為常規(guī)時(shí)期和革命時(shí)期交替出現(xiàn)的過程。他不滿意波普爾把理論看作科學(xué)變革的實(shí)體，他的科學(xué)觀的核心是“范式”（paradigm）概念。庫恩給范式賦予多種含義(有人統(tǒng)計(jì)共有21種用法)，從“一種具體的科學(xué)成就”到“一組特定的信念和預(yù)想”。綜而觀之，它是由理論要素、心理要素以及聯(lián)合這兩個(gè)要素的本體論和方法論要素組成的，每一種要素內(nèi)又包括五花八門的具體內(nèi)容。庫恩認(rèn)為科學(xué)革命就是拋棄舊范式，采納新范式。他利用范式概念建立了下述的科學(xué)發(fā)展的動態(tài)模式：前科學(xué)常規(guī)科學(xué)危機(jī)科學(xué)革命新的常規(guī)科學(xué)……

庫恩開創(chuàng)了以科學(xué)史料為基礎(chǔ)來考察科學(xué)哲學(xué)問題，探討科學(xué)發(fā)展和知識增長規(guī)律的先河。繼庫恩之后，又有拉卡托斯、費(fèi)耶阿本德、勞丹等人的學(xué)說匯入其中，形成了一股歷史主義的潮流。

拉卡托斯(I.Lakotos)既不滿意波普爾的否證主義，也不滿意庫恩范式的模糊性和選擇范式的非理性標(biāo)準(zhǔn)。為了強(qiáng)調(diào)科學(xué)發(fā)展的連續(xù)性和科學(xué)進(jìn)步的合理性，他提出了研究綱領(lǐng)的模式。在拉卡托斯看來，科學(xué)總是以研究綱領(lǐng)的形式向前發(fā)展的。科學(xué)發(fā)現(xiàn)和評價(jià)科學(xué)理論的基本單位是研究綱領(lǐng)，它是一個(gè)有結(jié)構(gòu)、有層次的整體。研究綱領(lǐng)內(nèi)部有相對穩(wěn)定的“硬核”，外部是柔韌多變的“保護(hù)帶”，還有一套解決疑難的機(jī)制，即助研究法(heuristic)。硬核是約定的，是作為研究綱領(lǐng)未來發(fā)展基礎(chǔ)的、最普遍的基本假設(shè)和基本原理，它比范式具有更大的穩(wěn)定性。保護(hù)帶由各種輔助假設(shè)構(gòu)成，當(dāng)遇到反常或否證時(shí)，保護(hù)帶可以通過調(diào)整輔助假設(shè)而達(dá)到保護(hù)硬核的目的。當(dāng)研究綱領(lǐng)失去解釋力和預(yù)測力時(shí)，它就會因邏輯的和經(jīng)驗(yàn)的原因而碎裂，人們就會拋棄這樣的退化的研究綱領(lǐng)，而采納進(jìn)步的研究綱領(lǐng)，這是科學(xué)革命的基本原理，是一個(gè)自然的新陳代謝過程。

在同庫恩的論戰(zhàn)中，費(fèi)耶阿本德（P．Feyerabend）描繪了他的科學(xué)發(fā)展模式。他認(rèn)為科學(xué)有一定的“韌性”，人們總能夠從許多理論中選出一種可望取得成功的理論，即使遇到巨大困難時(shí)仍可加以堅(jiān)持，而置大量反證于不顧。在這一點(diǎn)上，他不贊同波普爾關(guān)于理論總是被不斷駁倒的觀點(diǎn)。有了韌性，我們就不必用頑強(qiáng)的事實(shí)取消某一理論了，我們可以使用其他理論T′、T″、T″′等，即對現(xiàn)行的理論進(jìn)行調(diào)整，這就不可避免地要接受增生原理，容許不同理論的并存。在這一點(diǎn)上，他又堅(jiān)決反對范式的絕對統(tǒng)治。在費(fèi)耶阿本德看來，科學(xué)之所以不斷發(fā)展，正是增生與韌性相互作用的結(jié)果。

勞丹(L．Laudan)把科學(xué)看作一種解決問題、定向問題的活動。他同意理解和評價(jià)科學(xué)進(jìn)步的工具是較一般的大理論，而不是單個(gè)的具體理論。他認(rèn)為這種大理論不是范式或研究綱領(lǐng)，而是所謂的研究傳統(tǒng)。研究傳統(tǒng)為發(fā)展具體理論提供了一套指導(dǎo)方針。它們中的一些構(gòu)成了一種本體論，以—般方式詳細(xì)闡述研究傳統(tǒng)所屬領(lǐng)域中的基本實(shí)體的類型。研究傳統(tǒng)中具體理論的作用，就是通過把經(jīng)驗(yàn)問題還原為研究傳統(tǒng)的本體論，來解釋這些經(jīng)驗(yàn)問題。研究傳統(tǒng)還概括了這些實(shí)體相互作用的方式。研究傳統(tǒng)也往往說明某種程序，它構(gòu)成這一傳統(tǒng)內(nèi)的研究者所愿意接受的合法的研究方法。這些方法論原則廣泛包括試驗(yàn)技術(shù)、理論檢驗(yàn)和評價(jià)方式等。簡而言之，研究傳統(tǒng)就是有關(guān)領(lǐng)域的一組本體論和方法論的“做”與“不做”。在勞丹看來，科學(xué)革命不過是競爭著的研究傳統(tǒng)之間的特別引人注目的一次決定性沖突所帶來的研究傳統(tǒng)此消彼長的新格局。

為了說明科學(xué)革命的實(shí)質(zhì)并描繪科學(xué)進(jìn)步的圖像，其他西方學(xué)者也從不同的角度對庫恩的范式論進(jìn)行了批判、修正和改造。例如；尼古拉斯•麥克斯韋(NicholasMaxwell)的“形而上學(xué)藍(lán)圖”、斯尼德-斯臺格繆勒(Sneed-Stegmüller)的“理性重組”(S綱領(lǐng))、夏佩爾（D.Shapere）的“域”(domain)理論等，我們對此不擬一一加以介紹。在這里，有必要提及蘇聯(lián)學(xué)者凱德洛夫(Б.М.Кедров)的觀點(diǎn)。

凱德洛大是從列寧關(guān)于革命的普遍定義出發(fā)來論述科學(xué)革命概念的，他從認(rèn)識論和方法論兩個(gè)方而對“革命”概念進(jìn)行廠邏輯分析，并詳細(xì)論述了科學(xué)革命的三個(gè)特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，他對科學(xué)革命做了下述定義：“所謂自然科學(xué)革命，應(yīng)當(dāng)首先理解為研究和說明自然現(xiàn)象的觀點(diǎn)本身的根本轉(zhuǎn)折，用來認(rèn)識(反映)所研究的對象的思維結(jié)構(gòu)本身的轉(zhuǎn)折。真正的自然科學(xué)革命的實(shí)質(zhì)恰恰在于思維方式這種急劇的轉(zhuǎn)折，恰恰在于由已經(jīng)陳舊的科學(xué)認(rèn)識方法向新的進(jìn)步的科學(xué)認(rèn)識方法的轉(zhuǎn)變。”以此為根據(jù)，凱德洛夫把歷史上的科學(xué)革命分為四種不同的類型：第一類革命——哥白尼革命——從外觀到現(xiàn)實(shí)性，第二類革命——康德革命——從不變到發(fā)展，第三類革命——“自然科學(xué)最新革命”(列寧在《唯物主義和經(jīng)驗(yàn)批判主義》中的稱謂)，第四類革命——科學(xué)技術(shù)革命。在凱德洛夫看來，這也是在科學(xué)史上先后發(fā)生的四次革命。鑒于這個(gè)問題本文作者已有專文論述，此處不擬贅述。

國外學(xué)者的探索是難能可貴的，他們構(gòu)造的實(shí)體和模式都從不同方面或角度說明了科學(xué)進(jìn)步的事實(shí)，包含有部分的真理性。但是，他們的實(shí)體似乎都沒有抓住科學(xué)革命的實(shí)質(zhì)，他們的模式也不完全能說明科學(xué)發(fā)展的歷史實(shí)際。波普爾把科學(xué)變革的實(shí)體視為理論，他涉及的層次似乎偏低，結(jié)果他的四段圖式導(dǎo)致了走馬燈式的“不斷革命”。勞丹的研究傳統(tǒng)、凱德洛夫的思維方方式，指的都是科學(xué)的哲學(xué)基礎(chǔ)或科學(xué)中的哲學(xué)成分，其涉及的層次恐怕偏高，把它們的變革看作是科學(xué)革命的實(shí)質(zhì)，似乎也沒有深中肯綮。拉卡托斯的研究綱領(lǐng)、費(fèi)耶阿本德的韌性原理和增生原理，尤其是庫恩的范式，又顯得過于龐雜，使人不得要領(lǐng)。

那么，科學(xué)革命的實(shí)質(zhì)或科學(xué)革命變革的主要實(shí)體究竟是什么呢?弄清這個(gè)問題，才能比較正確地描繪科學(xué)進(jìn)步的圖像。而要弄清這個(gè)問題，必須首先從分析科學(xué)理論的結(jié)構(gòu)入手。

二、科學(xué)理論的基礎(chǔ)或框架——科學(xué)觀念

不少人承認(rèn)，科學(xué)革命的最關(guān)鍵的因素是重建科學(xué)理論的基礎(chǔ)或框架。然而，人們對這樣的基礎(chǔ)的理解卻不盡相同。有人認(rèn)為科學(xué)理論的基礎(chǔ)是這門科學(xué)的經(jīng)驗(yàn)材料、基本理論原理和基本概念的總和；有人認(rèn)為它是基本理論的、邏輯的或哲學(xué)的思想觀念；有人認(rèn)為它是本體論和方法論的信條；有人認(rèn)為它是世界圖像、研究的普遍方法、解釋的思想、知識的構(gòu)架；還有人認(rèn)為它是認(rèn)識活動的全部綜合，其中包括主體及其目的和任務(wù)，認(rèn)識的手段、方法和條件，知識的認(rèn)識作用和體系，等等。

說起來，愛因斯坦對科學(xué)理論的結(jié)構(gòu)是有真知灼見的。他在談到科學(xué)理論時(shí)這樣寫道：“科學(xué)一旦從它的原始階段脫胎出來以后，僅僅靠著排列的過程已不能使理論獲得進(jìn)展。由經(jīng)驗(yàn)材料作為引導(dǎo)，研究者寧愿提出一種思想體系，它一般地是在邏輯上從少數(shù)幾個(gè)所謂公理的基本假定建立起來的。我們把這樣的思想體系叫做理論。”愛因斯坦以理論物理學(xué)為例，說明科學(xué)理論的完整體系是由基本概念、被認(rèn)為對這些概念是有效的基本關(guān)系以及用邏輯推理得到的結(jié)論這三者構(gòu)成的，其中前兩者是科學(xué)理論的基礎(chǔ)或根本部分，它們不能在邏輯上進(jìn)一步簡化。在愛因斯坦看來，所謂基本關(guān)系，就是基本概念之間的根本關(guān)系，他往往又稱基本關(guān)系為基本假定、基本假設(shè)、基本公設(shè)、基本公理、基本原理、基本定律、基本命題等。愛因斯坦在一些場合還把基本概念和基本關(guān)系統(tǒng)稱為基本觀念，或曰科學(xué)觀念。這樣一來，科學(xué)觀念就是科學(xué)理論的基礎(chǔ)，它也是科學(xué)理論的邏輯前提或框架。

例如，牛頓力學(xué)的理論基礎(chǔ)是：具有不變質(zhì)量的質(zhì)點(diǎn)，任何兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的超距作用，關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動定律。在狹義相對論中，就是相對性原理和光速不變原理以及同時(shí)性概念等。

科學(xué)觀念(基本概念和基本關(guān)系)雖然在科學(xué)理論的邏輯結(jié)構(gòu)中僅占很少的比重，但由于它是最核心、最抽象的部分，因而反映了科學(xué)對象的最深刻、最本質(zhì)的聯(lián)系，蘊(yùn)涵著十分豐富的內(nèi)容，從中可以導(dǎo)出原先料想不到的結(jié)論(如從狹義相對論的前提導(dǎo)出質(zhì)能關(guān)系式)，甚至還隱含著“尚未理解的東西的殘余”，它的更隱秘的根源有待于人們進(jìn)一步去揭示。

愛因斯坦十分強(qiáng)調(diào)科學(xué)觀念在科學(xué)理論中的顯著地位。他認(rèn)為通過最少個(gè)數(shù)的基本概念和基本關(guān)系的使用，就可以盡可能完備地理解全部感覺經(jīng)驗(yàn)的關(guān)系。他甚至認(rèn)為理論物理學(xué)的目的，就是要以數(shù)量上盡可能少的、邏輯上互不相關(guān)的假設(shè)為基礎(chǔ)，來建立概念體系，如果有了這種概念體系，就可能確立整個(gè)物理過程總體的因果關(guān)系。

關(guān)于科學(xué)理論的基礎(chǔ)的來源、特點(diǎn)及其與感覺經(jīng)驗(yàn)的關(guān)系，愛因斯坦有一段原則性的論述(他雖然是就物理學(xué)而言的，實(shí)際上也適用于其他理論科學(xué))：“物理學(xué)構(gòu)成一種處在不斷進(jìn)化過程中的思想的邏輯體系，它的基礎(chǔ)可以說是不能用歸納法從經(jīng)驗(yàn)中提取出來的，而只能靠自由發(fā)明來得到。這種體系的根據(jù)(真理內(nèi)容)在于導(dǎo)出的命題可由感覺經(jīng)驗(yàn)來證實(shí)，而感覺經(jīng)驗(yàn)對這基礎(chǔ)的關(guān)系，只能直覺地去領(lǐng)悟。進(jìn)化是循著不斷增加邏輯基礎(chǔ)簡單性的方向前進(jìn)的。為了要進(jìn)一步接近這個(gè)目標(biāo)，我們必須聽從這樣的事實(shí)：邏輯基礎(chǔ)愈來愈遠(yuǎn)離經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，而且我們從根本基礎(chǔ)通向那些同感覺經(jīng)驗(yàn)相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)出命題的思想路線，也不斷變得愈來愈艱難、愈來愈漫長了。”

三、科學(xué)革命是科學(xué)觀念急劇而根本的改造

科學(xué)觀念是科學(xué)家或科學(xué)共同體借助于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的提示，通過思維的自由創(chuàng)造和理智的自由發(fā)明而抽象出來的。它在邏輯上不能再加以分析，是不能再簡化的一種邏輯元素，其中包含著人們當(dāng)時(shí)還不甚理解的東西。因此，它反映了在科學(xué)發(fā)展的一定歷史階段人們對科學(xué)對象的認(rèn)識，是當(dāng)時(shí)歷史條件下科學(xué)認(rèn)識的界限，只具有相對的意義。隨著時(shí)間的推移，大量反常現(xiàn)象和新的經(jīng)驗(yàn)知識無法納入這一框架之中，它自身的尚未被理解的殘余也充分被揭示出來。這樣，原來被視為基本概念和基本關(guān)系的東西不再是“基本”的了，它從科學(xué)發(fā)展的形式變?yōu)榭茖W(xué)發(fā)展的桎梏。只有打碎舊的科學(xué)觀念，科學(xué)發(fā)展的潛力才能充分發(fā)揮出來。這時(shí)，科學(xué)革命的時(shí)機(jī)就成熟了。

科學(xué)革命并沒有拋棄已有的經(jīng)驗(yàn)材料和經(jīng)驗(yàn)知識，而只是改變了理解這些材料和知識的準(zhǔn)則，確定了它們的合法地位。彭加勒說得好，只要人們不把那些用實(shí)驗(yàn)確證了的理論推到極端，“它就會有十分清楚的意義”，“只有它溶化到更高級的和諧中，它才能消失。”科學(xué)革命打碎的只是科學(xué)理論的舊框架，摧毀的只是科學(xué)理論的舊基礎(chǔ)。愛因斯坦談到這一點(diǎn)時(shí)說過，這里的基礎(chǔ)這個(gè)詞，并不意味著同建筑的基礎(chǔ)在所有方面都有雷同之處。從邏輯上看，各個(gè)物理定律當(dāng)然都是建立在這種基礎(chǔ)上面的。建筑物會被大風(fēng)暴或者洪水嚴(yán)重毀壞，然而它的基礎(chǔ)卻安然無恙；但是在科學(xué)中，邏輯的基礎(chǔ)所受到的來自新經(jīng)驗(yàn)或者新知識的危險(xiǎn)，總是要比那些同實(shí)驗(yàn)比較密切接觸的分科來得大。基礎(chǔ)同所有各個(gè)部分相聯(lián)系，這是它的巨大意義之所在，但是在面臨任何新因素時(shí)，這也正是它的最大危險(xiǎn)。

在科學(xué)革命中，即使是舊的科學(xué)觀念，也并非統(tǒng)統(tǒng)被拋棄，其中一部分是辯證的揚(yáng)棄。舊科學(xué)觀念中的一些只是喪失了自己以前獨(dú)有的統(tǒng)治地位，從以前的不正確的、與事實(shí)不符的殼體中解放出來，被賦予新的意義。它們原有的真理顆粒被保留下來，并作為從屬成分有機(jī)地溶入新科學(xué)觀念之中。

從歷史上的科學(xué)革命來看，科學(xué)觀念的改變通常有以下幾種方式。1．徹底取代。如以地球?yàn)橹行牡挠^念被以太陽為中心的觀念取代，原子不可分的觀念被原子有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的觀念取代，超距作用被媒遞作用取代，目的論和神創(chuàng)論被進(jìn)化論取代。2．舊名新意。如道爾頓的原子論雖然可以追溯到古希臘的原子論，但他把純哲學(xué)思辨變?yōu)榭茖W(xué)的論證，給原子論以真正的科學(xué)內(nèi)容。又如經(jīng)典力學(xué)中的質(zhì)量、慣性、時(shí)間、空間等基本概念在相對論中已被賦予新的含義和內(nèi)容。3．合理推廣。如力學(xué)中的相對性原理在狹義相對論中被推廣到光學(xué)和電磁學(xué)，在廣義相對論中又被從慣性系推廣到加速參照系。4．辯證綜合。如光的微粒說和波動說被綜合為波粒二象性，分立的粒子的概念和連續(xù)的場的概念被綜合為物質(zhì)波的概念。5.包容蘊(yùn)含。如能量子概念否定了“自然無飛躍”的傳統(tǒng)觀念，但這只在微觀過程才顯示出來，在經(jīng)典系統(tǒng)中，由于h很小(h＝6.626×1027爾格•秒)，使得分立的能量譜實(shí)際上無法區(qū)分而連成一片，這時(shí)能量的連續(xù)作為極限情況被包括在新概念內(nèi)。6．獨(dú)辟蹊徑。如自然選擇、光速不變原理、等效原理、海森伯測不準(zhǔn)關(guān)系、泡利不相容原理等都是在科學(xué)革命中提出的新觀念。

對科學(xué)革命中原有經(jīng)驗(yàn)知識的地位和科學(xué)觀變革方式的考察，使我們清楚地看到，科學(xué)革命盡管使科學(xué)本身發(fā)生了質(zhì)的變化，但是在新舊科學(xué)理論體系之間也存在著明顯的繼承關(guān)系。同時(shí)，也可以看到，科學(xué)革命的形式不僅有庫恩所說的“危機(jī)”型，還應(yīng)該容許其它形式存在，如“綜合”型、“推廣”型等等。

革命性變革最深刻的普遍特征是形成新理論體系的實(shí)體基礎(chǔ)，而這樣的實(shí)體基礎(chǔ)就是科學(xué)觀念，因此科學(xué)革命的實(shí)質(zhì)是科學(xué)觀念急劇而根本的改造。

在這里，我們之所以選擇“改造”這個(gè)詞，是經(jīng)過深思熟慮的。在漢語中，改造一詞具有雙重含義：其一是，“就原有的事物加以修改或變更，使適合需要”；其二是，“從根本上改變舊的、建立新的，使適應(yīng)新的形勢和需要”。這樣，“改造”一詞就能恰如其分地描繪出科學(xué)觀念的各種變革方式，體現(xiàn)了科學(xué)中的革命與繼承的辯證關(guān)系。我們在“改造”二字前加上“急劇”和“根本”兩個(gè)修飾語，無非是從速度上和程度上強(qiáng)調(diào)科學(xué)觀念的改造是迅速的、徹底的，而不是緩慢的、逐步的、局部的、審慎的、盡可能少破壞的。因此，我們所謂的科學(xué)革命，指的是一種整體性的革命，這既可以針對整個(gè)科學(xué)而言(如歷史上的三次科學(xué)革命，即以哥白尼的《論天球的運(yùn)行》和牛頓的《原理》為標(biāo)志的革命，以道爾頓的原子論、達(dá)爾文的進(jìn)化論、麥克斯韋的電磁理論為標(biāo)志的革命，以相對論和量子力學(xué)為標(biāo)志的革命)，也可以針對某一學(xué)科而言(如物埋學(xué)革命、化學(xué)革命、生物學(xué)革命等)。至于某一學(xué)科內(nèi)部某個(gè)理論體系中的個(gè)別科學(xué)觀念的變化，我們一般不稱其為科學(xué)革命，而把它視為科學(xué)觀念的局部變革(也有人稱之為“局部革命”或“小型革命”)。這種變革雖然也是科學(xué)觀念的部分質(zhì)變，但并未引起整個(gè)科學(xué)觀念的根本質(zhì)變。

把科學(xué)觀念作為科學(xué)革命中的變革的主要實(shí)體，一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于它的明晰性，因?yàn)樗幌穹妒健⒀芯烤V領(lǐng)等那么龐雜、含混。更為重要的優(yōu)點(diǎn)在于它的合理性。科學(xué)觀念是屬于經(jīng)驗(yàn)成分(經(jīng)驗(yàn)知識、具體的理論等)和哲學(xué)成分(本體論、方法論、自然觀、思維方式等)二者之間的中間層次。—方面，它是科學(xué)理論的基礎(chǔ)，與科學(xué)具體理論本身緊緊相聯(lián)。另一方面，它又是高度思辨、高度抽象的產(chǎn)物，與哲學(xué)成分密切相關(guān)。它既不像科學(xué)理論那么脆弱，易受實(shí)驗(yàn)觸動；也不像哲學(xué)成分那么僵硬，難以改變，而具有相對的穩(wěn)定性和一定的可變性。這就避免了波普爾、庫恩等人的觀點(diǎn)的缺陷。

在這里，有必要從更廣闊的視野上稍加考察。事物的本質(zhì)基礎(chǔ)并非建筑在這一事物的范圍內(nèi)，而是以這一事物的全部因素為基礎(chǔ)。基礎(chǔ)屬于這一事物，同時(shí)又不完全屬于它。在一定的關(guān)系中，基礎(chǔ)應(yīng)該是內(nèi)容豐富的，基礎(chǔ)是體系的決定性的屬性。作為科學(xué)理論的基礎(chǔ)的科學(xué)觀念正是這樣，它決定著科學(xué)理論的性質(zhì)：它屬于科學(xué)理論體系，但在某些方面似乎又超出了科學(xué)理論體系的范圍，因?yàn)樗哂袧夂竦恼軐W(xué)色彩。嚴(yán)格地講，像本體論、方法論、思維萬式、自然觀等哲學(xué)成分，并不是科學(xué)理論體系之內(nèi)的東西，它們是外在的。把科學(xué)革命的實(shí)質(zhì)歸結(jié)為某一種或某幾種哲學(xué)成分的轉(zhuǎn)變是不妥當(dāng)?shù)模驗(yàn)榭茖W(xué)革命畢竟不是哲學(xué)革命，科學(xué)革命變革的主要實(shí)體只能在科學(xué)自身中尋找，而無須到哲學(xué)中去尋找。

科學(xué)革命的最關(guān)鍵因素，科學(xué)革命的核心是形成本質(zhì)上全新的基礎(chǔ)。不過，在科學(xué)觀念發(fā)生急劇而根本的改造的同時(shí)，科學(xué)理論也會煥然一新。也就是說，新的科學(xué)框架不僅能容納已有的經(jīng)驗(yàn)知識，而且還能容納許多新的經(jīng)驗(yàn)知識，而這些新知識是無法納入舊科學(xué)框架中去的。另外，由于科學(xué)觀念與那些哲學(xué)成份有千絲萬縷的聯(lián)系，新科學(xué)觀念對舊科學(xué)觀念的否定，必然耍伴隨或?qū)е滦碌淖匀挥^、方法論和思維方式等的全面變革。因此，筆者嘗試給科學(xué)革命下這樣一個(gè)定義：科學(xué)革命是科學(xué)觀念急劇而根本的改造，與此同時(shí)，也伴隨或?qū)е驴茖W(xué)理論、自然觀、方法論和思維方式的全面變革。科學(xué)革命這一概念是關(guān)于科學(xué)進(jìn)步的辯證詮釋的基本概念。

四、科學(xué)發(fā)展的“進(jìn)化一革命”互補(bǔ)圖像

作為科學(xué)理論基礎(chǔ)或框架的科學(xué)觀念具有完整性、內(nèi)在統(tǒng)一性和進(jìn)一步發(fā)展的能力，這些邏輯構(gòu)架起著組織、建立以及解釋科學(xué)理論的作用，并調(diào)節(jié)和控制獲得新知識的過程。因?yàn)樗鼈冊谀撤N程度上是科學(xué)的(正確的、鄭重的、不是荒唐的)抽象，比較深刻、比較正確、比較完全地反映了科學(xué)認(rèn)識對象，從而具有巨大的現(xiàn)實(shí)統(tǒng)攝力量和潛在的容異功能。科學(xué)觀念一旦建立起來；它的現(xiàn)實(shí)統(tǒng)攝力量就會不斷地得以發(fā)揮，它所統(tǒng)轄的研究領(lǐng)域的知識不斷積累，且日益成熟和完善。在科學(xué)發(fā)展的一定階段，科學(xué)觀念原有的潛在容異功能也會轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)性。也就是說，它可以作為一種研究指導(dǎo)綱領(lǐng)擴(kuò)展到其它領(lǐng)域，甚至把與它不相協(xié)調(diào)的經(jīng)驗(yàn)知識容納進(jìn)來或暫存起來。這時(shí)，科學(xué)觀念對科學(xué)發(fā)展起著促進(jìn)作用，科學(xué)呈現(xiàn)出相對平靜的發(fā)展趨勢，知識的增長主要表現(xiàn)在量的積累上。這就是科學(xué)的進(jìn)化時(shí)期。進(jìn)化時(shí)期主要是科學(xué)家在已有的科學(xué)觀念指導(dǎo)下進(jìn)行的定向研究時(shí)期，這也是科學(xué)理論的多產(chǎn)時(shí)期。

從牛頓的《原理》奠定了近代物理學(xué)的基礎(chǔ)到19世紀(jì)末，物理學(xué)大體經(jīng)歷了兩百多年的進(jìn)化時(shí)期。在這段漫長的時(shí)間內(nèi)，經(jīng)典力學(xué)的基本觀念被物理學(xué)家作為研究傳統(tǒng)而接受下來，決定了他們的思想、研究和實(shí)踐方向。牛頓力學(xué)起初主要處理質(zhì)點(diǎn)問題(質(zhì)點(diǎn)力學(xué))，后被推廣到流體和剛體，流體力學(xué)和剛體力學(xué)就是在牛頓所提出的科學(xué)觀念的基礎(chǔ)上建立起來的。力學(xué)的基本觀念又被引進(jìn)光學(xué)、熱學(xué)和電磁學(xué)的研究中。盡管熱學(xué)中熵的概念和熱力學(xué)第二定律以及電磁學(xué)中的場的概念，都是超出牛頓力學(xué)的基本觀念之外的新東西，但是它們分別通過對分子熱運(yùn)動進(jìn)行統(tǒng)計(jì)解釋和通過以太的力學(xué)模型的運(yùn)用，而把這些具有革命性的新觀念納入到力學(xué)框架之中。

科學(xué)的進(jìn)步會引起它的基礎(chǔ)的深刻變革。在進(jìn)化階段的后期，科學(xué)觀念已基本窮盡了它的統(tǒng)攝力量和容異作用，科學(xué)理論也在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展到了頂峰。這時(shí)，科學(xué)觀念通過修修補(bǔ)補(bǔ)已無法容納大量的反常現(xiàn)象，而且各理論體系之間發(fā)生的概念問題也越來越暴露出已有科學(xué)觀念的局限性。這時(shí)，唯一的出路就是對這些科學(xué)觀念進(jìn)行根本的改造，提出新的科學(xué)觀念，這就是科學(xué)發(fā)展中的革命時(shí)期。在這個(gè)時(shí)期，那些具有哲學(xué)頭腦、思想活躍、敢于背離陳規(guī)舊說的科學(xué)家，往往成為科學(xué)革命的主將。

相對地講，科學(xué)革命時(shí)期一般是不太長的，如歷史上的三次科學(xué)革命所經(jīng)歷的時(shí)間分別為144年(1543~1687)、61年(1803~1864)和33年(1895~1928)。哥白尼-牛頓革命之所以持續(xù)時(shí)間最長，是因?yàn)樗輾喞锸慷嗟碌淖匀徽軐W(xué)教條，而這些教條在將近兩千年間一直禁錮著人們的頭腦，并被經(jīng)院哲學(xué)當(dāng)作毋庸置辯的真理。而且，當(dāng)時(shí)科學(xué)成果和科學(xué)思想的交流受到各種條件的限制，遠(yuǎn)不如后來那么頻繁和自由。尤其是，這次革命要總結(jié)人類有史以來的關(guān)于自然的知識，建立第一個(gè)真正的近代科學(xué)體系——牛頓力學(xué)。在哥白尼《論天球的運(yùn)行》問世時(shí)(1543年)，歐洲人所具有的力學(xué)知識是否像阿基米德(公元前287～212)所了解的那么多，還是值得懷疑的。但是，到這次革命的終結(jié)，牛頓力學(xué)已牢固建立起來，能夠說明天上和地上所遇到的一切力學(xué)現(xiàn)象。照此看來，百余年的革命并不算長。第二次科學(xué)革命之所以持續(xù)時(shí)間較長，是因?yàn)檫@次科學(xué)革命的帶頭學(xué)科不是一門學(xué)科，而是一組學(xué)科(主要是化學(xué)、生物學(xué)和物理學(xué))。這樣一來，科學(xué)觀念的變革發(fā)生在不同的領(lǐng)域，而這些科學(xué)觀念彼此又不甚相關(guān)，一個(gè)學(xué)科中的科學(xué)觀念的變革對另一個(gè)學(xué)科中的科學(xué)觀念的變革沒有什么直接的影響。于是，革命的持續(xù)時(shí)間勢必要稍長一些。

科學(xué)的進(jìn)步就是“進(jìn)化-革命”的無窮系列。在進(jìn)化時(shí)期與革命時(shí)期之間，也可能存在庫恩所說的危機(jī)階段，這在世紀(jì)之交物理學(xué)革命的前夕表現(xiàn)得尤為明顯(但是，不見得每次科學(xué)革命前夕都有一個(gè)危機(jī)時(shí)期)。危機(jī)是科學(xué)革命的前夜，舊科學(xué)觀念搖搖欲墜，新科學(xué)觀念尚未誕生或尚未鞏固之時(shí)，就是科學(xué)的危機(jī)時(shí)期。不過，科學(xué)發(fā)展的進(jìn)化-(危機(jī))革命階段只是為敘述的方便而提出的理想模式，它們的界限并非涇渭分明。它們就像電影中的一串串漸隱鏡頭，當(dāng)一串場景的最后幾幅畫面還未完全消失時(shí)，第二串場景的開頭幾幅畫面就逐漸溶入，致使兩串場景相接處的幾幅畫面我中有你，你中有我。

正如勞丹批評庫恩時(shí)所說的，常規(guī)科學(xué)并非像庫恩所描繪的那樣“常規(guī)”，科學(xué)革命也不像庫恩所斷言的那么“革命”。因此，我們擬提出“進(jìn)化-革命”互補(bǔ)圖像來描繪科學(xué)的發(fā)展。在這里，“互補(bǔ)”的含義有二：其一是進(jìn)化與革命互相轉(zhuǎn)換，即進(jìn)化轉(zhuǎn)換為革命，革命又轉(zhuǎn)換為進(jìn)化，周而復(fù)始，以至無窮，而每一次循環(huán)，都使科學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的更高的階段；其二是進(jìn)化與革命互相滲透，這不僅表現(xiàn)在二者的銜接處，而且也表現(xiàn)在二者的過程之中。例如，18世紀(jì)基本上是科學(xué)的進(jìn)化時(shí)期，經(jīng)典力學(xué)的基本觀念不僅在力學(xué)發(fā)展中表現(xiàn)得生機(jī)勃勃，而且也指導(dǎo)著其他學(xué)科(例如電學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)等)的研究。但是，值得注意的是，康德在這個(gè)時(shí)期提出的星云假說，把發(fā)展的觀念引入自然科學(xué)，這是超越于經(jīng)典力學(xué)的新觀念。拉瓦錫的氧化說和元素概念也否定了燃素說和燃素概念(燃素說是在經(jīng)典力學(xué)基本觀念指導(dǎo)下提出的燃燒理論)。這一切，都是在進(jìn)化時(shí)期科學(xué)觀念所發(fā)生的局部變革，或像有人說的局部革命或小型革命。同樣，在革命過程中也伴隨著一些進(jìn)化。愛因斯坦1905年提出的狹義相對論標(biāo)志著物理學(xué)一個(gè)領(lǐng)域的革命的開始，而普朗克1906年通過對愛因斯坦的電子運(yùn)動的方程的修正進(jìn)而得到的動能的表達(dá)式，以及閔可夫斯基1908年提出的四維世界理論，都不過是狹義相對論的自然進(jìn)化而已。

因此，如果把事物的發(fā)展比喻為波浪式發(fā)展、螺旋式上升的話，那么科學(xué)的進(jìn)步則可以形象地描繪為具有小波紋的滾滾向前的大波浪，或以大螺線為軸心而攀援上升的小螺線(等于把一個(gè)長而細(xì)的彈簧繞成螺線)。這就是科學(xué)發(fā)展的“進(jìn)化-革命”互補(bǔ)圖像(盡管它也是一個(gè)不盡恰當(dāng)?shù)哪Ｊ?。后一個(gè)比喻顯然與黑格爾的下述命題有某種相通之處：“科學(xué)表現(xiàn)為一個(gè)自身旋繞的圓圈，中介把末尾繞回到圓圈的開頭，這個(gè)圓圈以此而是圓圈中的一個(gè)圓圈，因?yàn)槊恳粋€(gè)別的支節(jié)，作為方法賦予了靈魂的東西，都是自身的反思，當(dāng)它轉(zhuǎn)回到開端時(shí)，它同時(shí)又是一個(gè)新的支節(jié)的開端。”

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《愛因斯坦文集》第一卷，許良英等編譯，北京：商務(wù)印書館，1976年第1版，第115頁。

篇3

愛因斯坦在回答施威策的信中，在講到中國為什么沒有近代科學(xué)技術(shù)而西方在這方面卻層出不窮時(shí)指出：西方科學(xué)的發(fā)展是以兩個(gè)偉大的成就為基礎(chǔ)的，那就是:希臘哲學(xué)家發(fā)明的形式邏輯體系(在歐幾里的幾何中)，以及(在文藝復(fù)興時(shí)期)發(fā)現(xiàn)通過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)有可能找出因果關(guān)系。在我看來，中國的賢哲沒有走上這兩步。”在這里，愛因斯坦把科學(xué)成就與哲學(xué)成就，特別是與哲學(xué)在研究方法上的成就緊密聯(lián)系起來，認(rèn)為西方科學(xué)得以發(fā)展的重要原因就是把西方哲學(xué)家發(fā)明的哲學(xué)研究方法成功地運(yùn)用到了自然科學(xué)的研究中，并為科技工作者從事自然科學(xué)的研究提供了正確途徑。而中國的哲學(xué)家沒有做這類研究，也就談不上將哲學(xué)與自然科學(xué)結(jié)合從而取得科技的巨大發(fā)展。由此表明，哲學(xué)與科技發(fā)展關(guān)系密切，在科技發(fā)展的歷程中有著不可忽視的作用。

一、科技創(chuàng)新的關(guān)鍵是方法創(chuàng)新

人類文明史，就是一部人類創(chuàng)新活動的歷史。創(chuàng)新活動貫穿于人類生產(chǎn)實(shí)踐、社會斗爭實(shí)踐、科技實(shí)踐之中，知識為體方法為魂，方法是創(chuàng)造一切的關(guān)鍵。對于科技創(chuàng)新來說，科學(xué)方法的創(chuàng)新是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因?yàn)榭茖W(xué)方法能使科學(xué)研究更嚴(yán)密，從而使科技創(chuàng)新更有效地進(jìn)行。巴甫洛夫曾深有體會地認(rèn)為：“方法是最主要和最基本的東西”，“方法掌握著研究的命運(yùn)”。科學(xué)方法是科技工作者認(rèn)識客觀事物的手段。這個(gè)認(rèn)識手段在黑格爾看來“是主體方面的某個(gè)手段”，即主體在探索的認(rèn)識中所擁有的能動的思維能力和思維方法。黑格爾又說：方法也就是工具”。因此，科技工作者掌握了優(yōu)秀的科學(xué)研究方法就等于擁有了先進(jìn)的科研工具，用這個(gè)工具去進(jìn)行科技創(chuàng)新，定能促使科技創(chuàng)新的實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槿魏畏椒ǘ及鴮τ嘘P(guān)對象規(guī)律性的認(rèn)識，它是根據(jù)這種規(guī)律而制定出來的用以進(jìn)一步認(rèn)識和改造現(xiàn)實(shí)，并從而獲得一定成果的手段或工具。眾所周知，在科技史上開普勒因善于運(yùn)用科學(xué)的研究方法概括出了行星運(yùn)動三大定律，而他的老師第谷因卻使得真理從眼前溜掉。所以，通常情況下科技工作者們不僅非常注意科學(xué)研究的具體內(nèi)容，而且非常重視科學(xué)研究的方法。法國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、哲學(xué)家笛卡兒說:“我可以毫無躊躇地說，我覺得我有很大的幸運(yùn)，從青年時(shí)代以來，就發(fā)現(xiàn)了某些途徑，引導(dǎo)我作了一些思考，獲得一些公理，我從這些思考和公理形成了一種方法，憑借這種方法，我覺得自己有了依靠，可以逐步增進(jìn)我的知識，并且一點(diǎn)一點(diǎn)把它提高到我的平庸的才智和短促的生命所能容許達(dá)到的最高點(diǎn)。法國天文學(xué)家拉普拉斯說：認(rèn)識一位天才的研究方法，對 于科學(xué)的進(jìn)步，……并不比發(fā)現(xiàn)本身更少用處。科學(xué)研究的方法經(jīng)常是極富興趣的部分。”

科學(xué)方法是科技工作者所應(yīng)掌握的一種創(chuàng)造性的復(fù)雜技能，但這種技能不是人們先天就有的，是人們通過學(xué)習(xí)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)而逐步地提高和發(fā)展的。對于一個(gè)科學(xué)家來說，他在科學(xué)研究中所運(yùn)用的方法，大致有三個(gè)主要來源:一是從前輩或同行中學(xué)習(xí)得來;二是在科研實(shí)踐中摸索、體會出來；三是在哲學(xué)方法論的指導(dǎo)下獲得。哲學(xué)是科學(xué)研究相當(dāng)重要的方法源泉之一。因此，學(xué)習(xí)哲學(xué)是科技工作者獲得科技創(chuàng)新方法的一條必不可少的途徑。作為科技工作者應(yīng)重視對哲學(xué)的學(xué)習(xí)，因?yàn)椋旱谝唬軐W(xué)是最高層次的方法論，哲學(xué)研究的方法，如歸納法、演繹法、矛盾分析法等能為科學(xué)方法的創(chuàng)新提供最普遍的方法論指導(dǎo);第二，哲學(xué)是主體的純粹思維活動，是主體方面反思人類各種活動(包括科技活動）的重要手段，它總是超越關(guān)于經(jīng)驗(yàn)對象的思考，超越既定的科學(xué)理論，做出新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)或提供新的科學(xué)理論;第三，從科技史上看，大凡在科學(xué)活動中有創(chuàng)新舉措的科技工作者都具有很高的哲學(xué)素養(yǎng)，都自覺地使用哲學(xué)的方法指導(dǎo)自己的工作;大凡有眾多科技創(chuàng)新成果產(chǎn)生的年代，也都是人們在哲學(xué)觀念（思維)轉(zhuǎn)變的帶動下使科學(xué)方法有重大突破的年代。20世紀(jì)的創(chuàng)新巨匠愛因斯坦，年輕時(shí)就曾如饑似渴地鉆研過古希臘哲學(xué)家和近代笛卡爾、康德、馬赫、彭加勒等人的哲學(xué)著作，并從中獲得很多啟發(fā)，他認(rèn)為，哲學(xué)“是全部科學(xué)之母”。他講：科學(xué)如果脫離了認(rèn)識論一只要這是可以設(shè)想的一就成為粗俗的、混亂的東西。[1因此，一個(gè)國家、一個(gè)科技工作者要想有不斷的科技創(chuàng)新成果產(chǎn)生，就必須重視對哲學(xué)的學(xué)習(xí)，不斷改進(jìn)科研方法:4]。

二、哲學(xué)為科技創(chuàng)新提供普遍有效的方法

哲學(xué)是世界觀，也是方法論。它在給人提供世界是什么的同時(shí)也提出認(rèn)識世界的方法應(yīng)當(dāng)是什么樣的，即為人們提供認(rèn)識世界的工具。古希臘哲學(xué)家、科學(xué)方法論的創(chuàng)始人亞里士多德稱自己的哲學(xué)為“工具論”，近代經(jīng)驗(yàn)論哲學(xué)鼻祖弗朗西斯·培根也把他自己嶄新的哲學(xué)叫做“新工具”。哲學(xué)的這一工具性突出地體現(xiàn)在它為科學(xué)技術(shù)發(fā)展提供了以下三種主要方法。

(一)哲學(xué)的邏輯思維為科技工作者提供了科學(xué)的歸納法和演繹法，為科技創(chuàng)新開辟了新思路

恩格斯說，在認(rèn)識事物的過程中，甚至連形式邏輯也首先是探尋新結(jié)果的方法，由已知進(jìn)到未知的方法。形式邏輯是古希臘哲學(xué)家亞里士多德在對人類思維的形式進(jìn)行專門研究的基礎(chǔ)上建立的關(guān)于人類思維規(guī)則的學(xué)問。它揭示了正確的思維形式，讓人們弄清了思維必須符合哪些條件才能達(dá)到認(rèn)識的目的。邏輯思維方法是哲學(xué)研究中重要的也是最常用的方法。由于邏輯推理具有使人的思維更嚴(yán)密、嚴(yán)格、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膬?yōu)點(diǎn)，被逐漸運(yùn)用于自然科學(xué)研究中，并成為科技工作者進(jìn)行科學(xué)研究的重要方法。近代以來，隨著西方科學(xué)研究的日益發(fā)展，通過邏輯論證獲得科學(xué)知識的方法越來越受到極大關(guān)注，科技工作者們根據(jù)一定的科學(xué)事實(shí)和經(jīng)驗(yàn)材料，遵循邏輯思維規(guī)律和思維規(guī)則，按照嚴(yán)格的邏輯程式進(jìn)行科學(xué)思考、判斷和推理，獲得了極大的科研成就。特別是進(jìn)一步系統(tǒng)化和程序化的邏輯論證方法一歸納法和演繹法的誕生和運(yùn)用，為科學(xué)研究方法注入了新的活力，為科技工作者開創(chuàng)了新的思路，迎來了科技創(chuàng)新史上的一次大豐收。

歸納法和演繹法是由兩位著名的哲學(xué)家弗朗西斯。培根和笛卡兒在建立科學(xué)知識體系時(shí)將具體的科學(xué)方法上升至哲學(xué)的高度進(jìn)行提煉、研究提出來的。

歸納法是一種建立在對大量觀察資料進(jìn)行理智分析比較的基礎(chǔ)上，由個(gè)別到特殊，由特殊到一般從而得出關(guān)于此類事物的規(guī)律性認(rèn)識的科學(xué)研究方法。進(jìn)一步系統(tǒng)化了的科學(xué)歸納法是培根在批判經(jīng)院哲學(xué)和傳統(tǒng)教條阻礙科學(xué)發(fā)展的前提下，從經(jīng)驗(yàn)論的角度，進(jìn)一步闡述科學(xué)試驗(yàn)的必要性和重要性，強(qiáng)調(diào)必須建立一個(gè)合乎時(shí)代需要、能促進(jìn)科學(xué)與生產(chǎn)發(fā)展的新哲學(xué)的思想指導(dǎo)下首先提出，后經(jīng)赫舍爾、惠威爾等人完善和擴(kuò)大的。比起以往自發(fā)的歸納法來，科學(xué)歸納法能根據(jù)對某類事物的典型對象及其屬性之間必然聯(lián)系的認(rèn)識，推出該類所有對象中都具有某種屬性的一般性結(jié)論，深刻揭示和顯現(xiàn)事物的因果關(guān)系，是一種上升到自覺的、有計(jì)劃的、有組織的層次進(jìn)行科學(xué)研究的方法。因此倍受科技工作者的青睞，是科學(xué)方法的創(chuàng)新。這一創(chuàng)新在物理學(xué)領(lǐng)域使科技工作者們發(fā)現(xiàn)了許多新定理、定律。例如:力學(xué)中的牛頓三定律，熱學(xué)中氣體的三定律，電學(xué)中的庫侖定律、歐姆定律、焦耳一楞次定律，光學(xué)中的反射、折射定律，等等，都是歸納實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。在生物學(xué)領(lǐng)域達(dá)爾文進(jìn)化論的創(chuàng)立，也與他自覺地運(yùn)用歸納法有直接關(guān)系。

而瑞典生物學(xué)家林耐由于忽視歸納法的運(yùn)用，僅僅用分類方法分析問題，得出了物種不變的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。恩格斯指出：從個(gè)別東西開始的一切推理形式都是實(shí)驗(yàn)上的和以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的東西。演繹法是從已知的某些一般原理、定理、公理或概念出發(fā)推出個(gè)別結(jié)論的思維方法，是從一般到個(gè)別的推理。它是笛卡兒在批判經(jīng)院哲學(xué)和傳統(tǒng)教條阻礙科學(xué)發(fā)展的前提下，從理性主義角度提出的必須把科學(xué)知識大廈及其每一組成部分都建立于“理性”的基礎(chǔ)上的科學(xué)方法和思想。笛卡兒認(rèn)為，從感覺經(jīng)驗(yàn)中引申出來的認(rèn)識不具有普遍性和必然性，運(yùn)用歸納法只能得到或然性的、不確定的知識。

而近代科學(xué)中的力學(xué)和天文學(xué)已不滿足于個(gè)別經(jīng)驗(yàn)材料的搜集甚至也不滿足于系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)材料的初步整理，而是要求建立完整的、邏輯上自恰的科學(xué)理論體系。于是，笛卡兒借助數(shù)學(xué)建立了他的直觀一演繹法。后經(jīng)以伽利略、牛頓等為代表的科學(xué)家和以杰文斯為代表的哲學(xué)家的發(fā)展，又建立了假說一演繹法。演繹法的創(chuàng)立和使用，加強(qiáng)了科學(xué)研究的理性思維特征性，是科學(xué)方法的又一個(gè)創(chuàng)新。因?yàn)樗梢栽诖笄疤岬牡谝辉硐峦ㄟ^一系列的間接論證得到“較遠(yuǎn)的推論”，它是發(fā)現(xiàn)的邏輯是發(fā)現(xiàn)真理的一種最有效的方法。演繹法使科技工作者從中受到很大啟發(fā)，產(chǎn)生了許多科技創(chuàng)新成果。例如，狹義相對論的一系列重要結(jié)果，是愛因斯坦運(yùn)用演繹法從兩個(gè)基本原理得出的，一個(gè)是相對性原理，一個(gè)是光速不變原理。從這兩個(gè)原理出發(fā)，推導(dǎo)出洛侖茲變換，進(jìn)而演繹出物體在高速運(yùn)動時(shí)，鐘慢、尺縮、質(zhì)增以及同時(shí)性的相對性等等。建立了與經(jīng)典物理學(xué)的時(shí)空理論根本不同的現(xiàn)代物理學(xué)的時(shí)空理論即狹義相對論。又如，熱力學(xué)的全部內(nèi)容便是從熱力學(xué)的三個(gè)定律出發(fā)，按照嚴(yán)格的邏輯推理而演繹出的一系列新結(jié)論。

其實(shí)，在實(shí)際的科學(xué)認(rèn)識過程中，歸納法和演繹法是互為條件、互相滲透的，是不可絕對分開使用的。正如恩格斯所指出的:“歸納和演繹，正如分析和綜合一樣，是必然相互聯(lián)系著的。不應(yīng)當(dāng)犧牲一個(gè)而把另一個(gè)捧到天上去，應(yīng)當(dāng)把每一個(gè)都用到該用的地方，而要做到這一點(diǎn)，就只有注意它們的相互聯(lián)系，它們的相互補(bǔ)充。”[5歸納法和演繹法都是哲學(xué)邏輯思維的基本方法，在被一些科技工作者自覺運(yùn)用于科學(xué)研究之后，使科學(xué)活動一改過去工匠式的從經(jīng)驗(yàn)中摸索著創(chuàng)造技藝和工具的應(yīng)用狀態(tài)，成為用邏輯探索自然界規(guī)律的理性活動；使科技工作者一改過去那種只著重于“做什么”的閉塞思路，發(fā)展為要研究“為什么做”和“怎樣做”這種尋求科技創(chuàng)新規(guī)律的新的思維風(fēng)尚。邏輯思維方法已成為必不可少的思維工具。

(二)哲學(xué)的辯證思維為科技工作者提供了辯證邏輯方法，使科技工作者沿著理論與實(shí)踐相統(tǒng)一的正確道路在實(shí)踐中認(rèn)識真理、豐富真理

著名的俄國生理學(xué)家巴甫洛夫曾經(jīng)說過:科學(xué)是隨著研究法所獲成就而前進(jìn)的。研究法每前進(jìn)一步，我們就更提高一步，隨之在我們面前也就開拓了一個(gè)充滿著種種新鮮事物的、更遼闊的遠(yuǎn)景。因此，我們頭等重要的事情乃是制定研究法。

從整個(gè)科學(xué)以及各門具體科學(xué)的發(fā)展史來看，科學(xué)認(rèn)識的進(jìn)步和科技創(chuàng)新成果的獲得是同科學(xué)研究方法的提高密切相關(guān)的。隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，單純的歸納和演繹方法對于認(rèn)識物質(zhì)世界運(yùn)動變化深層次的規(guī)律顯得愈來愈不夠用，科學(xué)已進(jìn)入了需要用高于形式邏輯方法的方法去認(rèn)識和揭示事物變化發(fā)展本質(zhì)的階段。此時(shí)哲學(xué)的辯證思維方法被引入到科學(xué)研究方法之中。由于辯證法是用聯(lián)系的、發(fā)展的、全面的觀點(diǎn)看世界，因此用辯證的方法思考問題，把辯證的方法和邏輯的方法結(jié)合起來就能實(shí)現(xiàn)嚴(yán)密揭示一切事物運(yùn)動、變化和發(fā)展的規(guī)律的認(rèn)識目的。辯證邏輯方法給人們開辟了一種新的、但又符合自然規(guī)律的認(rèn)識模式，成為科學(xué)研究的重要方法和實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新的重要手段，恩格斯說:“自然過程的辯證性質(zhì)以不可抗拒的力量迫使人們不得不承認(rèn)它，因而只有辯證法能夠幫助自然科學(xué)戰(zhàn)勝理論困難……”科學(xué)的辯證邏輯的方法是唯一的、最高度地適合于自然觀的這一發(fā)展階段的思維方法。

科學(xué)創(chuàng)新的實(shí)踐，特別是近代以來的創(chuàng)新實(shí)踐表明，許多重大的科技突破或科技創(chuàng)新都與科技工作者自覺地運(yùn)用辯證邏輯方法分析問題、解決問題有密切關(guān)系。例如：哥本哈根學(xué)派的著名物理學(xué)家玻爾的“互補(bǔ)原理”就是在解決粒子波粒二象性統(tǒng)一的情況下，使用辯證的思維方法發(fā)明的。在1926年當(dāng)哥本哈根學(xué)派的物理學(xué)家們?yōu)闇y不準(zhǔn)關(guān)系所困擾的時(shí)候，玻爾指出，電子在原子中“軌道”的不確定并不是絕境，這只是對傳統(tǒng)的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動軌道概念的否定。他認(rèn)為，正是這種否定，反倒構(gòu)成了原子能量唯一定義的必要條件。我們必須把否定本身看成是我們認(rèn)識的真正進(jìn)步。只要把粒子屬性的兩個(gè)方面看作是互相補(bǔ)充、彼此過渡的，就可以更全面地把握粒子的真實(shí)狀態(tài)。“互補(bǔ)原理”的基本原則就是從共存的對立面中尋求二者的統(tǒng)一性。二象性是粒子兩種對立的客觀屬性，即在某些觀測儀器下，微觀客體被描述為“微粒”，而在另一觀測儀器下，它們又被描述為“波動”，這是粒子兩種對立的客觀屬性，是客觀事實(shí)。但這一事實(shí)在經(jīng)典物理學(xué)的機(jī)械觀點(diǎn)看來是無論如何也不能同時(shí)屬于一個(gè)事物的，是無法統(tǒng)一的。但是波爾運(yùn)用了辯證的思維方法，即按照客觀事物本身的辯證規(guī)律去認(rèn)識客觀事物，承認(rèn)粒子的兩種對立的客觀屬性，并從對立面的特殊性中全面地把握了事物的豐富內(nèi)容，正確地揭示了微觀客體的特殊本質(zhì)。

玻爾所使用的辯證的邏輯方法，隨著現(xiàn)代科學(xué)的迅速發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代物理學(xué)、現(xiàn)代宇宙學(xué)、現(xiàn)代數(shù)學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)等學(xué)科，取得了巨大的成就。例如，1928年狄拉克根據(jù)它的新方程得出一個(gè)大膽的假說:“真空”不空，“真空”充滿了電子。這一假設(shè)后被美國科學(xué)家安德森所證實(shí)。又如，日本現(xiàn)代核物理學(xué)家湯川秀樹提出并證實(shí)的介子理論，為我們展示了質(zhì)子和中子持續(xù)不斷地相互滲透和相互轉(zhuǎn)化，從而被緊緊地結(jié)合在一起的辯證本性。又如，彭加勒關(guān)于在數(shù)學(xué)中邏輯思維和直覺思維交互運(yùn)用、相輔相成的思想，扎德提出的模糊數(shù)學(xué)，貝塔朗菲創(chuàng)立的系統(tǒng)學(xué)等等，無一不是借助辯證邏輯方法思考和研究得出的。

辯證邏輯方法的性質(zhì)決定了辯證邏輯方法的作用：即揭示事物的對立方面，在對立面互補(bǔ)統(tǒng)一的關(guān)系中達(dá)到新的和諧一致，達(dá)到對事物的更完美的認(rèn)識，實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐的統(tǒng)一。各門具體科學(xué)都應(yīng)學(xué)會運(yùn)用辯證邏輯方法，科技工作者也只有在辯證邏輯方法的引導(dǎo)下才能沿著理論與實(shí)踐相統(tǒng)一的道路前進(jìn)，才能取得更大的科技創(chuàng)新成果。

(三)哲學(xué)的具體問題具體分析方法引導(dǎo)科技工作者按照研究對象的本性確定與之相適應(yīng)的方法

具體問題具體分析，這是唯物辯證法的靈魂，也是科學(xué)研究和科技創(chuàng)新中最具普遍意義的方法和最高的指導(dǎo)思想。任何一種科學(xué)方法都是在人類實(shí)踐中逐漸形成的。人們在認(rèn)識世界和改造世界的活動中，在考慮自己的行動方式時(shí)，始終要依據(jù)客觀實(shí)際，依據(jù)目標(biāo)和實(shí)際情況去選擇和確定自己的研究方法。

所謂具體問題具體分析，就是科技工作者進(jìn)行科學(xué)研究時(shí)所使用的科學(xué)方法應(yīng)該按照研究對象的本性和研究的目的制定，不能隨意制定。也就是說，不同的研究目的、不同的研究對象要采用不同的研究方法。

如果要尋找研究對象的某種現(xiàn)象或證明某種假設(shè)，就應(yīng)該進(jìn)行實(shí)證性的研究，這種研究的主要方法是經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識的方法。經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識方法主要包括觀察法和實(shí)驗(yàn)法。經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識方法比較重實(shí)踐、重系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，它能為科學(xué)研究、技術(shù)發(fā)明、理論發(fā)現(xiàn)、科技創(chuàng)新提供大量的、真實(shí)的感性材料和對認(rèn)識對象純化的、定向性的、典型性的研究成果。比如天文學(xué)是較為典型的實(shí)證科學(xué)，它主要靠觀察天體的位置、分布、運(yùn)動、結(jié)構(gòu)等因素來開展研究，不能去人為干預(yù)和改變這些因素，故天文工作者較多地使用經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識的方法，他們長年累月地進(jìn)行天體觀測所積累的天文資料成為天文學(xué)發(fā)展的源泉。

如果要確定研究對象的本質(zhì)特征和發(fā)展規(guī)律，就應(yīng)進(jìn)行基礎(chǔ)理論性的研究，這種研究的主要方法是理論思維的方法。因?yàn)榛A(chǔ)研究力圖提供一個(gè)概念體系，把相關(guān)事實(shí)納入一個(gè)可以理解的框架中，并通過這個(gè)概念體系，把各種各樣的觀察材料形成一個(gè)統(tǒng)一的整體。理論思維方法主要包括經(jīng)驗(yàn)定律和理論原理，理論思維方法能從經(jīng)驗(yàn)事實(shí)中歸納出經(jīng)驗(yàn)定律，然后運(yùn)用演繹的方法去解釋或預(yù)測從經(jīng)驗(yàn)定律中建立的某種假設(shè)原理。比如物理學(xué)中關(guān)于運(yùn)動的基本定律和萬有引力理論，就是將經(jīng)驗(yàn)上千差萬別的不同現(xiàn)象，如將自由落體、單擺、潮汐、月球、行星、慧星、雙星、人造衛(wèi)星的運(yùn)動，顯示為內(nèi)在的一致性和規(guī)律性，顯示為一個(gè)共同的基本機(jī)制的作用，由此可以對從蘋果落地到衛(wèi)星軌道等廣泛的現(xiàn)象做出解釋。基礎(chǔ)科學(xué)就是用少量的原理法則對紛繁的自然現(xiàn)象做出統(tǒng)一的解釋。

經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識方法與理論思維方法也是相輔相成的，它們在科學(xué)研究中都具有非常重要的作用。問題的關(guān)鍵在于科技工作者能否自覺運(yùn)用具體問題具體分析的方法進(jìn)行研究。科技工作者只有學(xué)會根據(jù)不同的科研對象和在不同的科研階段運(yùn)用不同的科研方法，才能在科技創(chuàng)新中取得成就。簡言之，具體問題具體分析是科技創(chuàng)新的又一內(nèi)在方法。