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狹義相對(duì)論的基本原理范文第1篇

關(guān)鍵詞：經(jīng)典力學(xué)；牛頓；局限性

在高中階段，我們所學(xué)習(xí)的力學(xué)知識(shí)主要是以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)。那么經(jīng)典力學(xué)是如何形成的、它的局限性表現(xiàn)在哪些方面？讓我們一一解答。

一、經(jīng)典力學(xué)的形成

17世紀(jì)牛頓力學(xué)構(gòu)成了體系，可以說(shuō)，這是物理學(xué)的第一次偉大綜合。牛頓建立了兩個(gè)定律，一個(gè)是運(yùn)動(dòng)定律，一個(gè)是萬(wàn)有引力定律，并發(fā)展了變量數(shù)學(xué)微積分，具有了解決實(shí)際問(wèn)題的能力。他開(kāi)創(chuàng)了天體力學(xué)這一科學(xué)，海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)就充分證明了這一點(diǎn)。

二、經(jīng)典力學(xué)的主要觀點(diǎn)

牛頓力學(xué)三定律構(gòu)成了近代力學(xué)的基礎(chǔ)，也是近代物理學(xué)的重要支柱。牛頓對(duì)于力學(xué)最重要的貢獻(xiàn)則是萬(wàn)有引力的發(fā)現(xiàn)。

牛頓的力學(xué)三定律和萬(wàn)有引力定律把天體運(yùn)動(dòng)定律與地上物體運(yùn)動(dòng)定律統(tǒng)一起來(lái)，建立起經(jīng)典力學(xué)的理論大廈。牛頓把他的力學(xué)理論應(yīng)用于太陽(yáng)系，解決了天體力學(xué)中的一系列問(wèn)題。他拿出了計(jì)算太陽(yáng)質(zhì)量和行星質(zhì)量的方法，證明了地球是一個(gè)赤道凸出的扁球，解釋了歲差現(xiàn)象，說(shuō)明了潮汐的漲落，分析了彗星運(yùn)動(dòng)的軌跡和天體攝動(dòng)現(xiàn)象等。

18世紀(jì)及以后的一系列事實(shí)，證實(shí)了牛頓力學(xué)的真理性，從而得到了廣泛的承認(rèn)。對(duì)證實(shí)牛頓萬(wàn)有引力定律有重要意義的事實(shí)，一是哈雷彗星的發(fā)現(xiàn)，二是地球形狀的證實(shí)，三是關(guān)于行星攝動(dòng)現(xiàn)象的證實(shí)。此外，如關(guān)于引力常數(shù)G的測(cè)定等，也都證實(shí)了萬(wàn)有引力定律。

三、經(jīng)典力學(xué)的局限性

創(chuàng)造歷史的人們總是不可避免地要受到歷史的制約，牛頓當(dāng)然也不例外。由于受到時(shí)代的局限，牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)的基本概念和基本原理存在著固有的局限性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.引入了絕對(duì)時(shí)間、絕對(duì)空間等基本概念

按照牛頓的說(shuō)法，絕對(duì)的、真正的和數(shù)學(xué)的時(shí)間自身在流逝著，而且由于其本性均勻地、與任何其他外界事物無(wú)關(guān)地流逝著。絕對(duì)空間就其本性而言，是與任何外界事物無(wú)關(guān)、永遠(yuǎn)是相同的和不動(dòng)的。絕對(duì)運(yùn)動(dòng)是一個(gè)物體從某一絕對(duì)處所向另一絕對(duì)處所的移動(dòng)。

萊布尼茲、貝克萊、馬赫等先后都對(duì)絕對(duì)空間、時(shí)間觀念提出過(guò)有價(jià)值的異議，但卻沒(méi)有證據(jù)能表明牛頓絕對(duì)空間的存在。愛(ài)因斯坦推廣了上述的相對(duì)性原理，提出了狹義相對(duì)論。在狹義相對(duì)論中，長(zhǎng)度和時(shí)間間隔也變成了相對(duì)量，運(yùn)動(dòng)的尺相對(duì)于靜止的尺變短，運(yùn)動(dòng)的鐘相對(duì)于靜止的鐘變慢。在廣義相對(duì)論中，時(shí)空的性質(zhì)不是與物體運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的：一方面，物體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)要決定于用怎樣的空間時(shí)間參照系來(lái)描寫(xiě)它；另一方面，時(shí)空的性質(zhì)也決定于物體及其運(yùn)動(dòng)本身。

量子論的發(fā)展，對(duì)時(shí)間概念提出了根本的問(wèn)題。量子論的結(jié)論之一就是：對(duì)于一個(gè)體系在過(guò)去可能存在于什么狀態(tài)的判斷結(jié)果，要決定于在現(xiàn)今的測(cè)量中做怎樣的選擇。這種現(xiàn)在與過(guò)去之間的相互關(guān)系，是與因果順序概念十分不同的，暗含于時(shí)間概念中的因果序列要求過(guò)去的存在應(yīng)是不依賴于現(xiàn)在的。

因此，用時(shí)間來(lái)描述事件發(fā)生的順序，可能并不總是合適的?？臻g與時(shí)間是事物之間的一種次序，但并不一定是最基本的次序，它可能是更基本的次序的一種近似。

2.在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是恒定不變的，它與物體的速度或能量無(wú)關(guān)

在相對(duì)論中質(zhì)量這一概念的外延被大大地?cái)U(kuò)展了。愛(ài)因斯坦著名的質(zhì)能方程E=mc2使原來(lái)在經(jīng)典力學(xué)中彼此獨(dú)立的質(zhì)量守恒和能量守恒定律結(jié)合起來(lái)，成了統(tǒng)一的“質(zhì)能守恒定律”，它充分反映了物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一性。質(zhì)能方程說(shuō)明，質(zhì)量和能量是不可分割而聯(lián)系著的。一方面，任何物質(zhì)系統(tǒng)既可用質(zhì)量m來(lái)表志它的數(shù)量，也可用能量E來(lái)表志它的數(shù)量；另一方面，一個(gè)系統(tǒng)的能量減少時(shí)，其質(zhì)量也會(huì)相應(yīng)減少，另一個(gè)系統(tǒng)接受而增加了能量時(shí)，其質(zhì)量也相應(yīng)地增加。

3.經(jīng)典力學(xué)定律只適用于宏觀低速世界

經(jīng)典力學(xué)定律只適用于宏觀低速世界，對(duì)于可與光速相比的高速情況和微觀世界的適用問(wèn)題，當(dāng)時(shí)沒(méi)有涉及也不可能涉及。1905年，出生于德國(guó)的美籍物理學(xué)家阿爾伯特·愛(ài)因斯坦發(fā)表了狹義相對(duì)論。這個(gè)理論指出在宇宙中唯一不變的是光線在真空中的速度，其他任何事物──速度、長(zhǎng)度、質(zhì)量和經(jīng)過(guò)的時(shí)間，都隨觀察者的參考系而變化。

同樣，納入力學(xué)框架中的光的波動(dòng)論也難以自圓其說(shuō)。按照波動(dòng)論，光被解釋為充滿宇宙空間的以太的振動(dòng)。由于光是橫波，因此以太必須具有承受切應(yīng)力而不承受壓應(yīng)力的能力，又由于以太對(duì)可稱量物質(zhì)并不產(chǎn)生可觀察到的阻力，它又必須具有極小的密度。為此，人們絞盡腦汁，臆想出種種以太模型。這種無(wú)所不能、無(wú)奇不有的以太反倒使人如墜霧中。

經(jīng)典力學(xué)的基本概念和基本原理在熱力學(xué)中也遇到了一些麻煩。1865年，克勞修斯確立了熱力學(xué)第二定律，該定律揭示出與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過(guò)程具有不可逆性。在經(jīng)典力學(xué)中，從未發(fā)現(xiàn)類(lèi)似的情況，力學(xué)過(guò)程的可逆性是由普遍的力學(xué)原理作保證的?？墒菬崃W(xué)第二定律也是普遍成立的，因此，這個(gè)矛盾是無(wú)法用力學(xué)的基本觀念予以解釋的。

四、廣義相對(duì)論的提出

由于牛頓定律給狹義相對(duì)論提出了困難，即任何空間位置的任何物體都要受到力的作用。因此，在整個(gè)宇宙中不存在慣性觀測(cè)者。愛(ài)因斯坦為了解決這一問(wèn)題又提出了廣義相對(duì)論。

狹義相對(duì)論最著名的推論是質(zhì)能公式，它說(shuō)明了質(zhì)量隨能量的增加而增加，它也可以用來(lái)解釋核反應(yīng)所釋放的巨大能量，但它不是導(dǎo)致原子彈誕生的原因。而廣義相對(duì)論所預(yù)言的引力透鏡和黑洞，與有些天文觀測(cè)到的現(xiàn)象符合。

傳統(tǒng)上，在愛(ài)因斯坦剛剛提出相對(duì)論的初期，人們以所討論的問(wèn)題是否涉及非慣性參考系作為狹義與廣義相對(duì)論分類(lèi)的標(biāo)志。隨著相對(duì)論理論的發(fā)展，這種分類(lèi)方法越來(lái)越顯示出其缺陷——參考系是跟觀察者有關(guān)的，以這樣一個(gè)相對(duì)的物理對(duì)象來(lái)劃分物理理論，被認(rèn)為不能真實(shí)地反映問(wèn)題的本質(zhì)。目前，一般認(rèn)為，狹義與廣義相對(duì)論的區(qū)別在于所討論的問(wèn)題是否涉及引力（彎曲時(shí)空），即狹義相對(duì)論只涉及那些沒(méi)有引力作用或者引力作用可以忽略的問(wèn)題，而廣義相對(duì)論則是討論有引力作用時(shí)的物理學(xué)的。用相對(duì)論的語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，就是狹義相對(duì)論的背景時(shí)空是平直的，即四維平凡流型配以閔氏度規(guī)，其曲率張量為零，又稱閔氏時(shí)空；而廣義相對(duì)論的背景時(shí)空則是彎曲的，其曲率張量不為零。

事實(shí)上，物理學(xué)在每一個(gè)歷史時(shí)期都有它自己的基本概念和基本原理，而繼后的時(shí)期人們又往往夸大它們的作用，不適當(dāng)?shù)匕阉鼈冋`用到其所能及的范圍之外。為了消除這種誤用，每—個(gè)歷史時(shí)期都需要一種新的啟蒙，正是這種永不止息的啟蒙精神，才使科學(xué)不致變?yōu)榻┗慕虠l。

參考文獻(xiàn)：

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［2］易洪波，李智謀.相對(duì)論［M］.重慶：重慶出版社，2006（11）：68-72.

狹義相對(duì)論的基本原理范文第2篇

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(ài)因斯坦看來(lái)，理論物理學(xué)的完整體系是由概念，被認(rèn)為對(duì)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(duì)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(wèn)題已經(jīng)得到解決，他就一定能夠成功?？墒堑谝徊焦ぷ?，即建立一些可用來(lái)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(méi)有可以學(xué)習(xí)的和可以系統(tǒng)地用來(lái)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(lái)表示的普遍特征，由此探求自然界的普遍原理。

愛(ài)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(guò)邏輯演繹，推理就一個(gè)接著一個(gè)地涌現(xiàn)出來(lái)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(lái)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(duì)理論家是毫無(wú)用處的。實(shí)際上，單靠一些從經(jīng)驗(yàn)中抽象出來(lái)的孤立的普遍定律，他甚至么也做不出來(lái)。在他沒(méi)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(wú)能為力。

愛(ài)因斯坦把物理學(xué)理論分為兩種不同的類(lèi)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(lái)的，而是在經(jīng)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)到的，它們是自然過(guò)程的普遍特征，即原理。這些原理給出了各個(gè)過(guò)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(dòng)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(lái)的相對(duì)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(jiǎn)單的式體系出發(fā)，并以此為材料，對(duì)比較復(fù)雜的現(xiàn)象構(gòu)造出一幅圖像。氣體分子運(yùn)動(dòng)論就是這樣力圖把機(jī)械的、熱的和擴(kuò)散的過(guò)程都?xì)w結(jié)為分子運(yùn)動(dòng)——即用分子假設(shè)來(lái)構(gòu)造這些過(guò)程。當(dāng)我們說(shuō)，我們已經(jīng)成功地了解一群自然過(guò)程，我們的思想必然是指，概括這些過(guò)程的構(gòu)造性的理論已經(jīng)建立起來(lái)了。愛(ài)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。([1]，pp．109～110)

相對(duì)論就是愛(ài)因斯坦自覺(jué)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(lè)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(ài)因斯坦在創(chuàng)立狹義相對(duì)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(duì)他并沒(méi)有直接影響。他主要通過(guò)對(duì)16歲時(shí)想到的“追光”思想實(shí)驗(yàn)的沉思，對(duì)經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典電動(dòng)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(duì)性原理和光速不變?cè)?美國(guó)著名科學(xué)史家霍耳頓認(rèn)為，在狹義相對(duì)論中，除了被提高為公設(shè)的兩個(gè)基本原理外，愛(ài)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)

?；舳D的學(xué)生米勒后來(lái)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)。參見(jiàn)文獻(xiàn)[3]，p．196)。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(dòng)學(xué)和電動(dòng)力學(xué)的結(jié)論，著名的質(zhì)能關(guān)系式是他先前根本沒(méi)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(duì)論(1915)的建立也是這樣。作為廣義相對(duì)論的兩個(gè)基本原理，即廣義相對(duì)性原理和等效原理，前者是愛(ài)因斯坦基于把相對(duì)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(ài)因斯坦采用了探索性的演繹法，從而使他能夠高屋建瓴、勢(shì)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(guó)王，相傳他曾把自己的車(chē)乘的轅與軛用繩結(jié)系住，死得無(wú)法解開(kāi)，聲言能解開(kāi)此死結(jié)者，得以結(jié)治亞細(xì)亞。這個(gè)死結(jié)后來(lái)被亞歷山大大帝用劍砍斷)，開(kāi)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(dòng)勢(shì)的“位置”問(wèn)題，在愛(ài)因斯坦的理論體系中已根本不成其為問(wèn)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(dòng)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(dòng)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(shuō)走到了狹義相對(duì)論的大門(mén)口，但他們并沒(méi)有打開(kāi)這扇大門(mén)，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(méi)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(shì)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(dòng)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(wàn)象，可是由于不適應(yīng)科學(xué)發(fā)展的總趨勢(shì)，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(shì)

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(zhǎng)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(shuō)，只要及時(shí)采摘成熟的葡萄，科學(xué)的酒漿就會(huì)源源不斷。到19世紀(jì)，整個(gè)科學(xué)一般說(shuō)來(lái)還沒(méi)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(guò)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(dòng)力學(xué)。牛頓力學(xué)雖則是超越了狹隘經(jīng)驗(yàn)論的人類(lèi)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(jué)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(lái)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(lái)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(shí)論上看，穆勒和馬赫大概就是根據(jù)這個(gè)理由來(lái)決定他們的立場(chǎng)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(lái)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)?！?[1]，p．309)

但是，在某些個(gè)別的科學(xué)部門(mén)，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(guò)對(duì)非歐幾何學(xué)的深入研究以及對(duì)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(guò)精神的自由活動(dòng)(其產(chǎn)品即約定)來(lái)創(chuàng)造。通過(guò)研讀彭加勒的科學(xué)哲學(xué)著作，尤其是通過(guò)創(chuàng)立狹義和廣義相對(duì)論的科學(xué)實(shí)踐，使愛(ài)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(lái)考慮范圍更廣泛的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)。但是，完全撇開(kāi)這種理論還是那種理論優(yōu)越的問(wèn)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(ài)因斯坦還清楚地看到，相對(duì)論是說(shuō)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(lái)愈抽象，離經(jīng)驗(yàn)愈來(lái)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(guò)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(lái)愈長(zhǎng)，愈來(lái)愈微妙。理論科學(xué)家在他探索理論時(shí)，就不得不愈來(lái)愈聽(tīng)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(shì)，使愛(ài)因斯坦認(rèn)識(shí)到：“科學(xué)一旦從它的原始階段脫胎出來(lái)以后，僅僅靠著排列的過(guò)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(lái)的。”（[1]，p.115），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?！?[1]，p.262)

三、愛(ài)因斯坦大膽運(yùn)用探索性的演繹法的直接動(dòng)因

只是在廣義相對(duì)論建立之后，愛(ài)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(duì)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(duì)它已有比較深刻的認(rèn)識(shí)。促使愛(ài)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(ài)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(guò)科學(xué)家個(gè)人的“內(nèi)在直覺(jué)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(jué)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(duì)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(lái)決定這個(gè)體系是否正確。盡管愛(ài)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(zhǎng)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(shuō)在經(jīng)驗(yàn)材料上預(yù)言理論結(jié)構(gòu)，倒不如說(shuō)在公理和直覺(jué)上預(yù)言理論結(jié)構(gòu)。

愛(ài)因斯坦也自學(xué)了玻耳茲曼的《力學(xué)講義》(1897)。在該書(shū)中，玻耳茲曼把力學(xué)作為物理學(xué)的核心，愛(ài)因斯坦當(dāng)然不會(huì)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(huì)強(qiáng)烈地震撼愛(ài)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(lái)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(kāi)始就以與外部經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系的嘗試而得到的?！?[2]，p．127)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(duì)象的圖像或符號(hào)”更自由，愛(ài)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(duì)約定主義的論述，對(duì)愛(ài)因斯坦的探索性的演繹法的形成必定大有裨益，愛(ài)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(guò)這本膾炙人口的暢銷(xiāo)名著。彭加勒通過(guò)對(duì)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?cè)瓉?lái)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?lái)也不能用不受外力的物體做實(shí)驗(yàn)，因而無(wú)法用實(shí)驗(yàn)證實(shí)或否證它。經(jīng)過(guò)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(shuō)：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(dòng)的產(chǎn)品”，“我們?cè)谒锌赡艿募s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(jiàn)，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(lèi)陳述——原理和定律。定律是實(shí)驗(yàn)的概括，它們相對(duì)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(shuō)，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)?；蛘?，我們也可以通過(guò)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(lái)，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(duì)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(wú)緣無(wú)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(duì)促進(jìn)近代科學(xué)的發(fā)展起了巨大的作用，但后來(lái)卻助長(zhǎng)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(shí)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(guò)來(lái)，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(duì)可靠的“先驗(yàn)綜合知識(shí)”。彭加勒看到，無(wú)論是經(jīng)驗(yàn)論還是先驗(yàn)論，都不能圓滿地說(shuō)明科學(xué)理論體系的特征。為了強(qiáng)調(diào)在從事實(shí)過(guò)渡到原理時(shí)，科學(xué)家應(yīng)充分有發(fā)揮能動(dòng)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(shū)對(duì)愛(ài)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(ài)因斯坦坦率地承認(rèn)彭加勒對(duì)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(shuō)過(guò)：“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(lái)，……都是一些自由選擇的約定，……([1]，p．6)

一開(kāi)始，愛(ài)因斯坦也對(duì)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(guò)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(ài)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(lèi)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(duì)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?！?[1]，p．23)從此時(shí)起，愛(ài)因斯坦就斷然決定用探索性的演繹法來(lái)解決問(wèn)題。

四、愛(ài)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(shuō)是源遠(yuǎn)流長(zhǎng)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(ài)因斯坦的探索性的演繹法絕不是這種古老的演繹法的簡(jiǎn)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(duì)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(yǔ)——“探索性的”，這個(gè)定語(yǔ)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(ài)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(wèn)題，充分肯定了約定在建造理論體系時(shí)的重要作用。愛(ài)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(ài)因斯坦看來(lái)，那些不能在邏輯上進(jìn)一步簡(jiǎn)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(lái)”([1]，pp．6，315)。談到思維同經(jīng)驗(yàn)的聯(lián)系問(wèn)題時(shí)，愛(ài)因斯坦說(shuō)：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(guò)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(lái)(用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)明)。從心理狀態(tài)方面來(lái)說(shuō)，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(guò)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(ài)因斯坦明確指出：“物理學(xué)構(gòu)成一種處在不斷進(jìn)化過(guò)程中的思想的邏輯體系。它的基礎(chǔ)可以說(shuō)是不能用歸納法從經(jīng)驗(yàn)中提取出來(lái)的。而只能靠自由發(fā)明來(lái)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(jué)經(jīng)驗(yàn)來(lái)證實(shí)，而感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)對(duì)這基礎(chǔ)的關(guān)系，只能直覺(jué)地去領(lǐng)悟。進(jìn)化是循著不斷增加邏輯基礎(chǔ)簡(jiǎn)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(tīng)從這樣的事實(shí)：邏輯基礎(chǔ)愈來(lái)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(jué)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(lái)愈艱難、愈來(lái)愈漫長(zhǎng)了?！?[1]，p．372)

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”([1]，pp．407，471)的命題，詳細(xì)地闡述了從感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)到基本概念和基本原理的非邏輯途徑。愛(ài)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(jiàn)而妨礙他們對(duì)事實(shí)做出正確的解釋(指他們反對(duì)原子論)。這種偏見(jiàn)——至今還沒(méi)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(shí)。這種誤解之所以可能，是因?yàn)槿藗儾蝗菀渍J(rèn)識(shí)到，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證和長(zhǎng)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(lái)的。愛(ài)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(lái)。要通向這些定律，并沒(méi)有邏輯的道路，只有通過(guò)那種以對(duì)經(jīng)驗(yàn)的共鳴的理解為依據(jù)的直覺(jué)，才能得到這些定律?！?[1]，p，102)

為了從經(jīng)驗(yàn)材料中得到基本原理。除了通過(guò)“以對(duì)經(jīng)驗(yàn)的共鳴的理解為依據(jù)的直覺(jué)”外，愛(ài)因斯坦還指出可以通過(guò)“假設(shè)”、“猜測(cè)”、“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(guò)非邏輯的途徑自由創(chuàng)造出來(lái)。這樣一來(lái)，基本概念和基本原理對(duì)于感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)而言在邏輯上是獨(dú)立的。愛(ài)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(hào)碼同大衣的關(guān)系。也正由于如此，從感覺(jué)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(ài)因斯坦要求人們“對(duì)于承擔(dān)這種勞動(dòng)的理論家，不應(yīng)當(dāng)吹毛求疵地說(shuō)他是‘異想天開(kāi)'''';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](méi)有別的道路可以達(dá)到目的。他的幻想并不是無(wú)聊的白日做夢(mèng)，而是為求得邏輯上最簡(jiǎn)單的可能性及其結(jié)論的探索。”([1]，pp.262~263)

關(guān)于愛(ài)因斯坦所說(shuō)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(ài)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(xiě)小說(shuō)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(wú)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(ài)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(shuō)來(lái)，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(lèi)理智結(jié)晶的科學(xué)之客觀性和主觀性的統(tǒng)一。誠(chéng)如愛(ài)因斯坦所說(shuō)：“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(wú)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(lèi)其他一切事業(yè)一樣，是主觀的，受心理狀態(tài)制約的?！?[1]，p．298)

第三，明確地把“內(nèi)在的完備”作為評(píng)判理論體系的合法性和正確性的標(biāo)準(zhǔn)之一。在愛(ài)因斯坦看來(lái)，探索性的演繹法就是在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的引導(dǎo)下，通過(guò)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(guò)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(píng)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(ài)因斯坦晚年在“自述”中對(duì)這個(gè)問(wèn)題作了綱領(lǐng)性的回答([1]，pp．10～11)。他認(rèn)為，第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是“外部的證實(shí)”，也就是說(shuō)，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(lái)似乎十分明顯，但應(yīng)用起來(lái)卻非常傷腦筋。因?yàn)槿藗兂３?，甚至總是可以用人為的補(bǔ)充假設(shè)來(lái)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(wú)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(ài)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(wèn)題，而是關(guān)于理論本身的前提，關(guān)于人們可以簡(jiǎn)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(jiǎn)單性”。也就是說(shuō)，這些不能在邏輯上進(jìn)一步簡(jiǎn)化的元素要盡可能簡(jiǎn)單，并且在數(shù)目上盡可能少，同時(shí)不至于放棄對(duì)任何經(jīng)驗(yàn)內(nèi)容的適當(dāng)表示。這個(gè)觀點(diǎn)從來(lái)都在選擇和評(píng)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(lái)卻有很大困難。這里的問(wèn)題不單是一種列舉邏輯上獨(dú)立的前提問(wèn)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(wèn)題。其次，在幾種基礎(chǔ)同樣“簡(jiǎn)單”的理論中，那種對(duì)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(lái)看，如果一種理論并不是從那些等價(jià)的和以類(lèi)似方式構(gòu)造起來(lái)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(píng)價(jià)。

愛(ài)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(lái)愈遠(yuǎn)，以致用事實(shí)來(lái)驗(yàn)證理論的含義就變得愈來(lái)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(duì)于理論的選擇和評(píng)價(jià)就一定會(huì)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(jiǎn)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([1]，pp.12、501)。愛(ài)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(ài)因斯坦這樣的具有“以對(duì)經(jīng)驗(yàn)的共鳴的理解為依據(jù)的直覺(jué)”的人的手中，卻能夠有效地加以運(yùn)用，而且預(yù)言家們?cè)谂袛嗬碚摰膬?nèi)在完備時(shí)，它們之間的意見(jiàn)往往是一致的。

在愛(ài)因斯坦創(chuàng)立狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論的過(guò)程中，充分地體現(xiàn)了探索性的演繹法的這三個(gè)特色。前面我們已簡(jiǎn)單地涉及到這一點(diǎn)，這里我們只談?wù)剱?ài)因斯坦從“內(nèi)在的完備”這一標(biāo)準(zhǔn)的角度是如何對(duì)自己理論進(jìn)行評(píng)價(jià)的。1906年，當(dāng)?shù)聡?guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家宣稱，他在1905年完成的關(guān)于高速電子(β射線)質(zhì)量和速度關(guān)系的數(shù)據(jù)支持亞伯拉罕和布赫爾的“剛性球”電子論，而同洛倫茲-愛(ài)因斯坦的理論(電子在運(yùn)動(dòng)方向的直徑會(huì)隨速度的增加而收縮)不相容，彭加勒立即發(fā)生了動(dòng)搖，認(rèn)為相對(duì)性原理不再具有我們先前賦予它的那種重要的價(jià)值。洛倫茲表現(xiàn)得更是十分悲觀，他在1906年3月8日致彭加勒的信中說(shuō)：“不幸的是，我的電子扁縮假設(shè)同考夫曼的新結(jié)果發(fā)生了矛盾，因此我必須放棄它，我已到了山窮水盡的地步。在我看來(lái)，似乎不可能建立起一種要求平移對(duì)電學(xué)和光學(xué)現(xiàn)象完全不產(chǎn)生影響的理論?！?[2]，p．334)愛(ài)因斯坦的態(tài)度則截然相反，他對(duì)自己的理論的“內(nèi)在的完備”抱有信心。他在1907年發(fā)表的長(zhǎng)篇論文中指出：考大曼的實(shí)驗(yàn)結(jié)果同狹義相對(duì)論的“這種系統(tǒng)的偏離，究竟是由于沒(méi)有考慮到的誤差，還是由于相對(duì)論的基礎(chǔ)不符合事實(shí)，這個(gè)問(wèn)題只有在有了多方面的觀測(cè)資料以后，才能足夠可靠地解決?！彼J(rèn)為“剛性球”電子論在“頗大程度上是由于偶然碰巧與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符，因?yàn)樗鼈冴P(guān)于運(yùn)動(dòng)電子質(zhì)量的基本假設(shè)不是從總結(jié)了大量現(xiàn)象的理論體系得出來(lái)的?！闭捎讵M義相對(duì)論的理論前提的簡(jiǎn)單性大，它涉及的事物的種類(lèi)多，它的應(yīng)用范圍廣，它給人的印象深，所以愛(ài)因斯坦才對(duì)自己的理論堅(jiān)信不疑，要知道當(dāng)時(shí)還沒(méi)有確鑿的實(shí)驗(yàn)事實(shí)證實(shí)這種具有思辨性的理論。談到廣義相對(duì)論的“內(nèi)在的完備”，愛(ài)因斯坦說(shuō)：“這理論主要吸引人的地方在于邏輯上的完整性。從它推出的許多結(jié)論中，只要有一個(gè)被證明是錯(cuò)誤的，它就必須被拋棄，要對(duì)它進(jìn)行修改而不摧毀其整個(gè)結(jié)構(gòu)，那似乎是不可能的。”([1]，p．113)他甚至說(shuō)過(guò)這樣的話：當(dāng)1919年的日蝕觀測(cè)證明了他關(guān)于光線彎曲的推論時(shí)，他一點(diǎn)也不驚奇。要是這件事沒(méi)有發(fā)生，他倒會(huì)是非常驚訝的。

探索性的演繹法是愛(ài)因斯坦的主導(dǎo)哲學(xué)思想——唯物論的唯理論——的一個(gè)重要組成部分?？少F的是，愛(ài)因斯坦在這里并沒(méi)有排斥或漠視經(jīng)驗(yàn)歸納法在科學(xué)中的地位。一方面，他認(rèn)為純粹思維可以把握實(shí)在;另一方面，又認(rèn)為從來(lái)也沒(méi)有一種理論是靠純粹思辨發(fā)現(xiàn)的，他對(duì)構(gòu)造性的理論也給予了較高的評(píng)價(jià)。愛(ài)因斯坦敢于正視矛盾的兩極，在唯理論和經(jīng)驗(yàn)論之間保持了一種微妙的、恰如其分的平衡，這正是他的高明之處。他提出的探索性的演繹法，只是強(qiáng)調(diào)“要大膽思辨，不要經(jīng)驗(yàn)堆積”罷了，這是理論科學(xué)在20世紀(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，愛(ài)因斯坦則是率先表達(dá)了這一時(shí)代要求。

參考文獻(xiàn)

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狹義相對(duì)論的基本原理范文第3篇

【關(guān)鍵詞】:物理 發(fā)展 二十一世紀(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：D62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-8809（2010）05-0282-01

一、歷史的回顧

十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初，經(jīng)典物物學(xué)的各個(gè)分支學(xué)科均發(fā)展到了完善、成熟的階段，隨著熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)的建立以及麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的建立，經(jīng)典物理學(xué)達(dá)到了它的頂峰，當(dāng)時(shí)人們以系統(tǒng)的形式描繪出一幅物理世界的清晰、完整的圖畫(huà)，幾乎能完美地解釋所有已經(jīng)觀察到的物理現(xiàn)象。由于經(jīng)典物理學(xué)的巨大成就，當(dāng)時(shí)不少物理學(xué)家產(chǎn)生了這樣一種思想：認(rèn)為物理學(xué)的大廈已經(jīng)建成，物理學(xué)的發(fā)展基本上已經(jīng)完成，人們對(duì)物理世界的解釋已經(jīng)達(dá) 到了終點(diǎn)。物理學(xué)的一些基本的、原則的問(wèn)題都已經(jīng)解決，剩下來(lái)的只是進(jìn)一步精確化的問(wèn)題，即在一些細(xì)節(jié)上作一些補(bǔ)充和修正，使已知公式中的各個(gè)常數(shù)測(cè)得更精確一些。

然而，在十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初，正當(dāng)物理學(xué)家在慶賀物理學(xué)大廈落成之際，科學(xué)實(shí)驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)了許多經(jīng)典物理學(xué)無(wú)法解釋的事實(shí)。首先是世紀(jì)之交物理學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)：電子、X射線和放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。其次是經(jīng)典物理學(xué)的萬(wàn)里晴空中出現(xiàn)了兩朵“烏云”：“以太漂移”的“零結(jié)果”和黑體輻射的“紫外災(zāi)難”。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果與經(jīng)典物理學(xué)的基本概念及基本理論有尖銳的矛盾，經(jīng)典物理學(xué)的傳統(tǒng)觀念受到巨大的沖擊，經(jīng)典物理發(fā)生了“嚴(yán)重的危機(jī)”。由此引起了物理學(xué)的一場(chǎng)偉大的革命。愛(ài)因斯坦創(chuàng)立了相對(duì)論；海林堡、薛定諤等一群科學(xué)家創(chuàng)立了量子力學(xué)?，F(xiàn)代物理學(xué)誕生了！

回顧二十世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展，是在三個(gè)方向上前進(jìn)的。在二十一世紀(jì)，物理學(xué)也將在這三個(gè)方向上繼續(xù)向前發(fā)展。

（1） 在微觀方向上深入下去。 在這個(gè)方向上，我們已經(jīng)了解了原子核的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了大量的基本粒子及其運(yùn)規(guī)律，建立了核物理學(xué)和粒子物理學(xué)，認(rèn)識(shí)到強(qiáng)子是由夸克構(gòu)成的。今后可能會(huì)有新的進(jìn)展。但如果要探索更深層次的現(xiàn)象，必須有更強(qiáng)大得多的加速器，而這是非常艱巨的任務(wù)，所以我認(rèn)為近期內(nèi)在這個(gè)方向上難以有突破性的進(jìn)展。

（2）在宏觀方向上拓展開(kāi)去。 1948年美國(guó)的伽莫夫提出“大爆炸”理論，當(dāng)時(shí)并未引起重視。1965年美國(guó)的彭齊亞斯和威爾遜觀測(cè)到宇宙背景輻射，再加上其他的觀測(cè)結(jié)果，為“大爆炸”理論提供了有力的證據(jù)，從此“大爆炸”理論得到廣泛的支持，1981年日本的佐藤勝?gòu)┖兔绹?guó)的古斯同時(shí)提出暴脹理論。八十年代以后，英國(guó)的霍金等人開(kāi)始論述宇宙的創(chuàng)生，認(rèn)為宇宙從“無(wú)”誕生，今后在這個(gè)方向上將會(huì)繼續(xù)有所發(fā)展。

（3）深入探索各層次間的聯(lián)系。這正是統(tǒng)計(jì)物理學(xué)研究的主要內(nèi)容。二十世紀(jì)在這方面取得了巨大的成就，先是非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)有了得大的發(fā)展，然后建立了“耗散結(jié)構(gòu)”理論、協(xié)同論和突變論，接著混沌論和分形論相繼發(fā)展起來(lái)了。近年來(lái)把這些分支學(xué)科都納入非線性科學(xué)的范疇。相信在二十一世紀(jì)非線性科學(xué)的發(fā)展有廣闊的前景。

愛(ài)因斯坦當(dāng)初探索“統(tǒng)一場(chǎng)論”是基于他的“物理世界統(tǒng)一性”的思想，但是他努力探索了三十年，最終沒(méi)有成功。我對(duì)此有不同的觀點(diǎn)，根據(jù)辯證唯物主義的基本原理，我認(rèn)為“物質(zhì)世界是既統(tǒng)一，又多樣化的”。且莫論追求“超統(tǒng)一理論”能否成功，即便此理論完成了，它也不是物理學(xué)發(fā)展的終點(diǎn)。因?yàn)椤霸诮^對(duì)的總的宇宙發(fā)展過(guò)程中，各個(gè)具體過(guò)程的發(fā)展都是相對(duì)的，因而在絕對(duì)真理的長(zhǎng)河中，人們對(duì)于在各個(gè)一定發(fā)展階段上的具體過(guò)程的認(rèn)識(shí)只具有相對(duì)的真理性。無(wú)數(shù)相對(duì)的真理之總和，就是絕對(duì)的真理?！薄叭藗?cè)趯?shí)踐中對(duì)于真理的認(rèn)識(shí)也就永遠(yuǎn)沒(méi)有完結(jié)?！?/p>

現(xiàn)代物理學(xué)的革命將怎樣發(fā)生呢？我認(rèn)為可能有兩個(gè)方面值得考試：

（1）客觀世界可能不是只有四種力。第五、第六……種力究竟何在呢？現(xiàn)在我們不知道。我的直覺(jué)是：將來(lái)最早發(fā)現(xiàn)的第五種力可能存在于生命現(xiàn)象中。物質(zhì)構(gòu)成了生命體之后，其運(yùn)動(dòng)和變化實(shí)在太奧妙了，我們沒(méi)有認(rèn)識(shí)的問(wèn)題實(shí)在太多了，我們今天對(duì)于生命科學(xué)的認(rèn)識(shí)猶如亞里斯多德時(shí)代的人們對(duì)于物理學(xué)的認(rèn)識(shí)。

（2） 現(xiàn)代物理學(xué)理論也只是相對(duì)真理，而不是絕對(duì)真理。應(yīng)該通過(guò)審思現(xiàn)代物理學(xué)理論基礎(chǔ)的不完善性來(lái)探尋現(xiàn)代物理學(xué)革命的突破口，在下一節(jié)中將介紹我的觀點(diǎn)。

二、現(xiàn)代物理學(xué)的理論基礎(chǔ)是完美的嗎

相對(duì)論和量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，這兩大支柱的理論基礎(chǔ)是否十全十美的呢？我們來(lái)審思一下這個(gè)問(wèn)題。

當(dāng)年愛(ài)因斯坦就是從關(guān)于光速和關(guān)于時(shí)間要領(lǐng)的思考開(kāi)始，創(chuàng)立了狹義相對(duì)論[1]。我們今天探尋現(xiàn)代物理學(xué)革命的突破口，也應(yīng)該從重新審思時(shí)空的概念入手。 愛(ài)因勞動(dòng)保護(hù)坦創(chuàng)立狹義相對(duì)論是從講座慣性系中不同地點(diǎn)的兩個(gè)“事件”的同時(shí)性開(kāi)始的[4]，他規(guī)定用光信號(hào)校正不同地點(diǎn)的兩個(gè)時(shí)鐘來(lái)定義“同時(shí)”，這樣就很自然地導(dǎo)出了洛侖茲變換，進(jìn)一步導(dǎo)致一個(gè)四維時(shí)空（x，y，z，ict）（c是光速）。為什么愛(ài)因勞動(dòng)保護(hù)擔(dān)提出用光信號(hào)來(lái)校正時(shí)鐘，而不用別的信號(hào)呢？在他的論文中沒(méi)有說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，其實(shí)這是有深刻含意的。

狹義相對(duì)論的基本原理范文第4篇

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(guó)外學(xué)者對(duì)此問(wèn)題做出了形形的回答。

一、國(guó)外學(xué)者的回答

波普爾(K．Popper)認(rèn)為，科學(xué)是人類(lèi)心靈的壯麗探險(xiǎn)，科學(xué)的本質(zhì)就在于永無(wú)止境的探索。他把“問(wèn)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(wèn)題1)TT(試探性理論)EE(消除錯(cuò)誤)P2(問(wèn)題2)。這個(gè)圖式周而復(fù)始，永無(wú)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(kù)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(cè)子中，庫(kù)恩反對(duì)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(shí)貨堆上。他力主動(dòng)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(guò)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(kù)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(mén)的具體內(nèi)容。庫(kù)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(dòng)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(kù)恩開(kāi)創(chuàng)了以科學(xué)史料為基礎(chǔ)來(lái)考察科學(xué)哲學(xué)問(wèn)題，探討科學(xué)發(fā)展和知識(shí)增長(zhǎng)規(guī)律的先河。繼庫(kù)恩之后，又有拉卡托斯、費(fèi)耶阿本德、勞丹等人的學(xué)說(shuō)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(kù)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(lái)，科學(xué)總是以研究綱領(lǐng)的形式向前發(fā)展的?？茖W(xué)發(fā)現(xiàn)和評(píng)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(duì)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(lái)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?；蚍褡C時(shí)，保護(hù)帶可以通過(guò)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(cè)力時(shí)，它就會(huì)因邏輯的和經(jīng)驗(yàn)的原因而碎裂，人們就會(huì)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(guò)程。

在同庫(kù)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(duì)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(duì)范式的絕對(duì)統(tǒng)治。在費(fèi)耶阿本德看來(lái)，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(wèn)題、定向問(wèn)題的活動(dòng)。他同意理解和評(píng)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(lèi)型。研究傳統(tǒng)中具體理論的作用，就是通過(guò)把經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題還原為研究傳統(tǒng)的本體論，來(lái)解釋這些經(jīng)驗(yàn)問(wèn)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(shuō)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(píng)價(jià)方式等。簡(jiǎn)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(lái)，科學(xué)革命不過(guò)是競(jìng)爭(zhēng)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(lái)的研究傳統(tǒng)此消彼長(zhǎng)的新格局。

為了說(shuō)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(duì)庫(kù)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(tái)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(duì)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(lái)論述科學(xué)革命概念的，他從認(rèn)識(shí)論和方法論兩個(gè)方而對(duì)“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(duì)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(shuō)明自然現(xiàn)象的觀點(diǎn)本身的根本轉(zhuǎn)折，用來(lái)認(rèn)識(shí)(反映)所研究的對(duì)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(shí)方法向新的進(jìn)步的科學(xué)認(rèn)識(shí)方法的轉(zhuǎn)變?！币源藶楦鶕?jù)，凱德洛夫把歷史上的科學(xué)革命分為四種不同的類(lèi)型：第一類(lèi)革命——哥白尼革命——從外觀到現(xiàn)實(shí)性，第二類(lèi)革命——康德革命——從不變到發(fā)展，第三類(lèi)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(lèi)革命——科學(xué)技術(shù)革命。在凱德洛夫看來(lái)，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(wèn)題本文作者已有專(zhuān)文論述，此處不擬贅述。

國(guó)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(shuō)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(méi)有抓住科學(xué)革命的實(shí)質(zhì)，他們的模式也不完全能說(shuō)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(méi)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(kù)恩的范式，又顯得過(guò)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(wèn)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(wèn)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(duì)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(mén)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(shí)的構(gòu)架；還有人認(rèn)為它是認(rèn)識(shí)活動(dòng)的全部綜合，其中包括主體及其目的和任務(wù)，認(rèn)識(shí)的手段、方法和條件，知識(shí)的認(rèn)識(shí)作用和體系，等等。

說(shuō)起來(lái)，愛(ài)因斯坦對(duì)科學(xué)理論的結(jié)構(gòu)是有真知灼見(jiàn)的。他在談到科學(xué)理論時(shí)這樣寫(xiě)道：“科學(xué)一旦從它的原始階段脫胎出來(lái)以后，僅僅靠著排列的過(guò)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(lái)的。我們把這樣的思想體系叫做理論?！睈?ài)因斯坦以理論物理學(xué)為例，說(shuō)明科學(xué)理論的完整體系是由基本概念、被認(rèn)為對(duì)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(jiǎn)化。在愛(ài)因斯坦看來(lái)，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(ài)因斯坦在一些場(chǎng)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(lái)，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(dòng)定律。在狹義相對(duì)論中，就是相對(duì)性原理和光速不變?cè)硪约巴瑫r(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(duì)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(duì)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(ài)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(guò)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(jué)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(lái)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(guò)程總體的因果關(guān)系。

關(guān)于科學(xué)理論的基礎(chǔ)的來(lái)源、特點(diǎn)及其與感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)的關(guān)系，愛(ài)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(guò)程中的思想的邏輯體系，它的基礎(chǔ)可以說(shuō)是不能用歸納法從經(jīng)驗(yàn)中提取出來(lái)的，而只能靠自由發(fā)明來(lái)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(jué)經(jīng)驗(yàn)來(lái)證實(shí)，而感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)對(duì)這基礎(chǔ)的關(guān)系，只能直覺(jué)地去領(lǐng)悟。進(jìn)化是循著不斷增加邏輯基礎(chǔ)簡(jiǎn)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(tīng)從這樣的事實(shí)：邏輯基礎(chǔ)愈來(lái)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(jué)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(lái)愈艱難、愈來(lái)愈漫長(zhǎng)了?！?/p>

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(guò)思維的自由創(chuàng)造和理智的自由發(fā)明而抽象出來(lái)的。它在邏輯上不能再加以分析，是不能再簡(jiǎn)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(duì)科學(xué)對(duì)象的認(rèn)識(shí)，是當(dāng)時(shí)歷史條件下科學(xué)認(rèn)識(shí)的界限，只具有相對(duì)的意義。隨著時(shí)間的推移，大量反?，F(xiàn)象和新的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)無(wú)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(lái)。這樣，原來(lái)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(lái)。這時(shí)，科學(xué)革命的時(shí)機(jī)就成熟了。

科學(xué)革命并沒(méi)有拋棄已有的經(jīng)驗(yàn)材料和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，而只是改變了理解這些材料和知識(shí)的準(zhǔn)則，確定了它們的合法地位。彭加勒說(shuō)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(huì)有十分清楚的意義”，“只有它溶化到更高級(jí)的和諧中，它才能消失?！笨茖W(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(ài)因斯坦談到這一點(diǎn)時(shí)說(shuō)過(guò)，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(huì)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(wú)恙；但是在科學(xué)中，邏輯的基礎(chǔ)所受到的來(lái)自新經(jīng)驗(yàn)或者新知識(shí)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(lái)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(lái)，被賦予新的意義。它們?cè)械恼胬眍w粒被保留下來(lái)，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(lái)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(yáng)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(duì)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(duì)性原理在狹義相對(duì)論中被推廣到光學(xué)和電磁學(xué)，在廣義相對(duì)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(shuō)和波動(dòng)說(shuō)被綜合為波粒二象性，分立的粒子的概念和連續(xù)的場(chǎng)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(wú)飛躍”的傳統(tǒng)觀念，但這只在微觀過(guò)程才顯示出來(lái)，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(wú)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?cè)?、等效原理、海森伯測(cè)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(duì)科學(xué)革命中原有經(jīng)驗(yàn)知識(shí)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(kù)恩所說(shuō)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(guò)深思熟慮的。在漢語(yǔ)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(shì)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?cè)凇案脑臁倍智凹由稀凹眲　焙汀案尽眱蓚€(gè)修飾語(yǔ)，無(wú)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(duì)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(duì)論和量子力學(xué)為標(biāo)志的革命)，也可以針對(duì)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?、研究綱領(lǐng)等那么龐雜、含混。更為重要的優(yōu)點(diǎn)在于它的合理性?？茖W(xué)觀念是屬于經(jīng)驗(yàn)成分(經(jīng)驗(yàn)知識(shí)、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(dòng)；也不像哲學(xué)成分那么僵硬，難以改變，而具有相對(duì)的穩(wěn)定性和一定的可變性。這就避免了波普爾、庫(kù)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)?；A(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(wàn)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(wú)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(guò)，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(huì)煥然一新。也就是說(shuō)，新的科學(xué)框架不僅能容納已有的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，而且還能容納許多新的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，而這些新知識(shí)是無(wú)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(wàn)縷的聯(lián)系，新科學(xué)觀念對(duì)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?？茖W(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(shí)的過(guò)程。因?yàn)樗鼈冊(cè)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(shí)對(duì)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(lái)；它的現(xiàn)實(shí)統(tǒng)攝力量就會(huì)不斷地得以發(fā)揮，它所統(tǒng)轄的研究領(lǐng)域的知識(shí)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(huì)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)性。也就是說(shuō)，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(shí)容納進(jìn)來(lái)或暫存起來(lái)。這時(shí)，科學(xué)觀念對(duì)科學(xué)發(fā)展起著促進(jìn)作用，科學(xué)呈現(xiàn)出相對(duì)平靜的發(fā)展趨勢(shì)，知識(shí)的增長(zhǎng)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(zhǎng)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(lái)，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(wèn)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(lái)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(chǎng)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(guò)對(duì)分子熱運(yùn)動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)解釋和通過(guò)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(huì)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(guò)修修補(bǔ)補(bǔ)已無(wú)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(wèn)題也越來(lái)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(duì)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(shuō)的科學(xué)家，往往成為科學(xué)革命的主將。

相對(duì)地講，科學(xué)革命時(shí)期一般是不太長(zhǎng)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(zhǎng)，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(lái)那么頻繁和自由。尤其是，這次革命要總結(jié)人類(lèi)有史以來(lái)的關(guān)于自然的知識(shí)，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(wèn)世時(shí)(1543年)，歐洲人所具有的力學(xué)知識(shí)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(lái)，能夠說(shuō)明天上和地上所遇到的一切力學(xué)現(xiàn)象。照此看來(lái)，百余年的革命并不算長(zhǎng)。第二次科學(xué)革命之所以持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，是因?yàn)檫@次科學(xué)革命的帶頭學(xué)科不是一門(mén)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(lái)，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(duì)另一個(gè)學(xué)科中的科學(xué)觀念的變革沒(méi)有什么直接的影響。于是，革命的持續(xù)時(shí)間勢(shì)必要稍長(zhǎng)一些。

科學(xué)的進(jìn)步就是“進(jìn)化-革命”的無(wú)窮系列。在進(jìn)化時(shí)期與革命時(shí)期之間，也可能存在庫(kù)恩所說(shuō)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(jiàn)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(guò)，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(chǎng)景的最后幾幅畫(huà)面還未完全消失時(shí)，第二串場(chǎng)景的開(kāi)頭幾幅畫(huà)面就逐漸溶入，致使兩串場(chǎng)景相接處的幾幅畫(huà)面我中有你，你中有我。

正如勞丹批評(píng)庫(kù)恩時(shí)所說(shuō)的，常規(guī)科學(xué)并非像庫(kù)恩所描繪的那樣“常規(guī)”，科學(xué)革命也不像庫(kù)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(lái)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(wú)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(guò)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(shuō)，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(shuō)和元素概念也否定了燃素說(shuō)和燃素概念(燃素說(shuō)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(shuō)的局部革命或小型革命。同樣，在革命過(guò)程中也伴隨著一些進(jìn)化。愛(ài)因斯坦1905年提出的狹義相對(duì)論標(biāo)志著物理學(xué)一個(gè)領(lǐng)域的革命的開(kāi)始，而普朗克1906年通過(guò)對(duì)愛(ài)因斯坦的電子運(yùn)動(dòng)的方程的修正進(jìn)而得到的動(dòng)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(guò)是狹義相對(duì)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(zhǎng)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(kāi)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(kāi)端時(shí)，它同時(shí)又是一個(gè)新的支節(jié)的開(kāi)端。”

參考文獻(xiàn)

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

狹義相對(duì)論的基本原理范文第5篇

關(guān)鍵詞：科學(xué)公理 基本概念 基本假設(shè)

Abstract：Axioms or ideas of science are the logic premise or concept frame of science theories. This paper discusses the meanings and formations of two greatest categories of science， that is， basic concepts and basic hypotheses.

Key Word：axioms of science， basic concepts， basic hypotheses

科學(xué)公理是科學(xué)理論的邏輯前提或概念框架，它好比是科學(xué)理論大廈的建筑基礎(chǔ)。它由基本概念和基本假設(shè)兩部分構(gòu)成，二者有時(shí)也被統(tǒng)稱為科學(xué)觀念?？茖W(xué)的基本概念是科學(xué)理論中最為關(guān)鍵的少數(shù)幾個(gè)概念（例如牛頓力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)、絕對(duì)空間和絕對(duì)時(shí)間、力、質(zhì)量等，熱力學(xué)中的能量、溫度、熵等，狹義相對(duì)論中的相對(duì)性、光速、同時(shí)性、四維時(shí)空等），而不是普通的非基本概念（如牛頓力學(xué)中的位置、速度、重心、不穩(wěn)平衡等，熱力學(xué)中的熱平衡、熱功當(dāng)量、熱電效應(yīng)等，狹義相對(duì)論中尺縮鐘慢效應(yīng)、洛倫茲變換等）?；靖拍钍菢?gòu)成基本假設(shè)的基本元素，它們也可能進(jìn)入某些科學(xué)定律或命題的陳述之中。離開(kāi)基本概念，科學(xué)理論就失去賴以立足的基礎(chǔ)和進(jìn)一步展開(kāi)的依據(jù)，根本無(wú)從建構(gòu)起來(lái)。

科學(xué)概念乃至科學(xué)的基本概念作為概念，不言而喻地具有一般概念的特征和功能。關(guān)于概念，馬赫強(qiáng)調(diào)指出：“雖然概念不是純粹的詞，而是根植于事實(shí)，但是人們必須謹(jǐn)防把概念和事實(shí)看作是等價(jià)的，把一個(gè)與另一個(gè)混淆起來(lái)。”他明銳地看到，正因?yàn)楦拍钊狈唧w事物的明晰性，所以才擁有巨大的涵蓋能力和探究潛力。馬赫是這樣說(shuō)的：

由于兩個(gè)理由，概念缺乏直接的明晰性。首先，它們圍繞著整個(gè)一類(lèi)對(duì)象或事實(shí)，不能同時(shí)都想象它們的個(gè)體成員；其次，個(gè)體的共同特征（只在概念中涉及的那些特征）通常是這樣的：我們逐漸在時(shí)間的序列中了解它們，把它們明確地顯示給我們同樣需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。它們作為熟悉的、確實(shí)可以再現(xiàn)的和潛在清楚的情感，在這里必須代替實(shí)際的明晰性。然而，正是這兩個(gè)因素使概念對(duì)科學(xué)如此有價(jià)值和有用處，以致它在科學(xué)中能夠描述和在思想中能夠符號(hào)化大范圍的事實(shí)。概念的目的是容許我們?cè)谑聦?shí)的紛亂的糾纏中找到我們的道路。

馬赫在這里已經(jīng)肯定了概念在科學(xué)中的功能，他進(jìn)而把這種功能提升到他所鐘愛(ài)的思維經(jīng)濟(jì)的高度來(lái)認(rèn)識(shí)：“概念的形成對(duì)科學(xué)來(lái)說(shuō)多么重要：我們不去考慮對(duì)我們的意圖來(lái)說(shuō)無(wú)關(guān)的那些事實(shí)特征，而通過(guò)把事實(shí)引入概念之下簡(jiǎn)化了事實(shí)，同時(shí)通過(guò)把該類(lèi)型的的所有特征包括在內(nèi)擴(kuò)大了事實(shí)。恒久性和充分分化原理這兩個(gè)有序化和簡(jiǎn)化的經(jīng)濟(jì)原理，只有在用概念把材料結(jié)合起來(lái)的階段，才能得到自己名下該得到的東西?！?/p>

科學(xué)概念或科學(xué)的基本概念從何而來(lái)呢？皮爾遜徑直表示：“具有科學(xué)有效性的概念必然能夠從正常人的知覺(jué)中推演出來(lái)?！?奧斯特瓦爾德認(rèn)為：“概念的形成在于選擇那些相互重合的、具有不同的但卻相似的經(jīng)驗(yàn)的部分，在于消除那些在類(lèi)型方面不同的部分?！彼源税迅拍罘譃閺?fù)雜概念和簡(jiǎn)單概念：復(fù)雜概念由經(jīng)驗(yàn)形成，故也稱作復(fù)雜的經(jīng)驗(yàn)概念，其抽象程度和普遍性較少；而簡(jiǎn)單概念是完全沒(méi)有不同部分的概念，抽象程度和普遍性較高，能找到廣泛的應(yīng)用。“科學(xué)的任務(wù)是，它容許構(gòu)造任意的概念，這些概念在所預(yù)見(jiàn)的環(huán)境中變成經(jīng)驗(yàn)的概念。這是預(yù)言的另一種表達(dá)，我們明確認(rèn)識(shí)到預(yù)言是科學(xué)的特征?！?/p>

對(duì)此，愛(ài)因斯坦則另辟蹊徑。他說(shuō)：一切概念，甚至最接近經(jīng)驗(yàn)的概念，從邏輯的觀點(diǎn)來(lái)看，完全像因果性概念一樣，都是一些自由選擇的約定。他特別強(qiáng)調(diào)，概念是不能“從感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)中歸納地得到”的，認(rèn)為概念是通過(guò)抽象從經(jīng)驗(yàn)中產(chǎn)生的想法是“致命的”。人們之所以有這些誤解，那只是因?yàn)槲覀兞?xí)慣于把某些概念和命題同感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，以致意識(shí)不到二者之間有一條邏輯上不能逾越的鴻溝。愛(ài)因斯坦分析道：“相信無(wú)須自由的概念構(gòu)造，事實(shí)本身就能夠而且應(yīng)該為我們提供科學(xué)知識(shí)，這種偏見(jiàn)至今還沒(méi)有滅絕。這種誤解之所以可能，是因?yàn)槿藗儾蝗菀渍J(rèn)識(shí)到，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證和長(zhǎng)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(lái)的?！彼淖罱K結(jié)論是：

科學(xué)力求理解知覺(jué)材料之間的關(guān)系，也就是用概念來(lái)建立一種邏輯結(jié)構(gòu)，使這些關(guān)系作為邏輯結(jié)果而納入這樣的邏輯結(jié)構(gòu)。對(duì)構(gòu)造全部結(jié)構(gòu)的概念和規(guī)則的選擇是自由的。只有結(jié)果才是選擇的依據(jù)。那就是說(shuō)，選擇應(yīng)當(dāng)造成感性經(jīng)驗(yàn)材料之間的正確關(guān)系。

科學(xué)實(shí)踐表明，科學(xué)中那些最接近經(jīng)驗(yàn)的概念，正像皮爾遜和奧斯特瓦爾德表明的，可以出自對(duì)事實(shí)的比較、分析、綜合、概括、抽象（當(dāng)然也不能沒(méi)有一點(diǎn)直覺(jué)和想象力）。對(duì)于基本概念而言，由于它們是抽象性、普適性和涵蓋性最高的概念，離經(jīng)驗(yàn)十分遙遠(yuǎn)，因而往往要借助約定式的操作定義、創(chuàng)造性的想象、直覺(jué)的洞見(jiàn)和卓識(shí)的決斷，誠(chéng)如愛(ài)因斯坦所言的“自由的概念構(gòu)造”，經(jīng)驗(yàn)在其中僅起啟示和引導(dǎo)作用。當(dāng)然，在基本概念的形成和提出過(guò)程中，還有與境因素或多或少的介入和參與 。而且，基本概念并不是一成不變的，而是隨著科學(xué)的發(fā)展而進(jìn)化的?；靖拍畹拿恳淮芜M(jìn)化，都是對(duì)實(shí)在的進(jìn)一步逼近和把握，都是科學(xué)理論的質(zhì)的飛躍。

基本假設(shè)是基本概念之間的基本關(guān)系的表述，它往往也被稱為基本公設(shè)、基本公理、基本原理、基本定律、基本關(guān)系、初始假設(shè)（愛(ài)因斯坦有時(shí)也不恰當(dāng)?shù)胤Q之為原始假設(shè)、原始關(guān)系 ）。如果把科學(xué)理論比喻為一張大網(wǎng)，基本假設(shè)是其大綱，基本概念是大綱的節(jié)點(diǎn)?，F(xiàn)在，我們把重點(diǎn)放在基本假設(shè)的討論上。

科學(xué)理論中的基本假設(shè)不是普通的、低層次的假設(shè)。后一類(lèi)種假設(shè)在科學(xué)中為數(shù)眾多，總是期待經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的直接證實(shí)或證偽，而且這種期待往往不會(huì)落空，或遲或早都能夠被證實(shí)或證偽。這種假設(shè)不僅出現(xiàn)在科學(xué)中，甚至在日常生活中也常常做此類(lèi)假設(shè)。馬赫早期理解的假設(shè)就是這種假設(shè)：如果假設(shè)“不能訴諸感覺(jué)，從來(lái)也不能被檢驗(yàn)”，那么研究者“便做了超越于科學(xué)所要求它做的事情，這種職責(zé)之外的工作是一種災(zāi)難” 。彭加勒關(guān)于假設(shè)的三大分類(lèi)——“真正的概括”、“中性假設(shè)”和“極其自然的假設(shè)”——中的第一種，指稱的亦是這種假設(shè)：“它們是可證實(shí)的，一旦被實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，就變成富有成效的真理”。 與此不同，

科學(xué)理論中的基本假設(shè)是一種特殊的、高層次的假設(shè)。這種假設(shè)是作為科學(xué)理論的邏輯前提和公理基礎(chǔ)的面目出現(xiàn)的，而且為數(shù)甚少。它們是在經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的啟示或引導(dǎo)下，通過(guò)自由的約定、或精神的自由創(chuàng)造、或理智的自由發(fā)明、或豐富的想象力、或知覺(jué)的洞見(jiàn)和領(lǐng)悟而得到的。它們無(wú)法直接接受觀察和實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，因而不能被經(jīng)驗(yàn)事實(shí)證實(shí)或證偽。也就是說(shuō)，它們既不為真，也不為假，而是中性的。當(dāng)經(jīng)驗(yàn)事實(shí)與從它們推導(dǎo)出來(lái)的命題或定律發(fā)生矛盾時(shí)，這只是說(shuō)明整個(gè)基本假設(shè)的集合有毛病，至于究竟是哪個(gè)假設(shè)有問(wèn)題，經(jīng)驗(yàn)事實(shí)并沒(méi)有告訴我們。此時(shí)，科學(xué)家既可以拋棄整個(gè)假設(shè)集另起爐灶；也可以祛除某個(gè)假設(shè)，以挽救整個(gè)理論；還可以對(duì)假設(shè)做出某些局部的修正或調(diào)整，從而避免矛盾；亦可以保持基本假設(shè)原封不動(dòng)，通過(guò)添加輔助假設(shè)或特設(shè)假設(shè)（ad hoc hypothesis），把經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的反駁“對(duì)付”過(guò)去；甚至可以“我自巋然不動(dòng)”，指斥經(jīng)驗(yàn)事實(shí)靠不住。至于做何種選擇，那就得靠科學(xué)家的卓識(shí)或健全的判斷力（goog sense）了。當(dāng)然，如果基本假設(shè)不再多產(chǎn)，從中不再能夠推導(dǎo)出新穎的推論，那么它們的功能也就耗盡了，從而失去使用價(jià)值。

20世紀(jì)最偉大的哲人科學(xué)家愛(ài)因斯坦，對(duì)科學(xué)理論中的基本假設(shè)有十分清醒、十分深邃的認(rèn)識(shí)。其實(shí)，在愛(ài)因斯坦之前，批判學(xué)派的代表人物馬赫、彭加勒、迪昂等早有先見(jiàn)之明。馬赫指出：“‘假設(shè)’按照慣例意指條件的總和，在這些條件下數(shù)學(xué)命題或論題是可靠的，能夠由它們演繹出來(lái)或證明。假設(shè)是給予的，除了數(shù)學(xué)條件和邏輯條件外，與其他條件沒(méi)有聯(lián)系，而論題則是被推導(dǎo)的。在自然科學(xué)中，我們必須顛倒進(jìn)行，從給定的、牢固的事實(shí)開(kāi)始，反過(guò)來(lái)推斷不確定的條件。這提供了許多可能性，愈是如此，我們目前的經(jīng)驗(yàn)愈是不那么完備，在這里比在數(shù)學(xué)中甚至有更重要的超邏輯的因素。迄今還未確立、但卻幫助我們理解一系列事實(shí)的暫定的和嘗試的假定，我們稱之為假設(shè)?！薄凹僭O(shè)的基本功能是，它導(dǎo)致新的觀察和實(shí)驗(yàn)，這些觀察和實(shí)驗(yàn)確認(rèn)、反駁或修正我們的猜測(cè)，從而擴(kuò)大經(jīng)驗(yàn)?！彼€表明：“自牛頓以來(lái)，自然科學(xué)就學(xué)會(huì)了估價(jià)假設(shè)，而假設(shè)在它們的真正的和不足的價(jià)值方面是插入給定的已知物之間的未知物。它不是暫定的工作假設(shè)，而是本質(zhì)上推進(jìn)科學(xué)的分析的審查方法?！?馬赫在這里講得似乎有點(diǎn)含糊，好像把普通假設(shè)和基本假設(shè)都包括在內(nèi)了。不過(guò)，他意識(shí)到在自然科學(xué)中從事實(shí)到假設(shè)“甚至有更重要的超邏輯的因素”，假設(shè)“導(dǎo)致新的觀察和實(shí)驗(yàn)”，以及假設(shè)“不是暫定的工作假設(shè)，而是本質(zhì)上推進(jìn)科學(xué)的分析的審查方法”，倒是值得我們仔細(xì)注意的。在這方面，彭加勒的見(jiàn)解則是相當(dāng)明晰的。他所謂的“中性假設(shè)”，就是我們所討論的“基本假設(shè)”。這種假設(shè)“只是外觀看來(lái)是假設(shè)，它們能還原為隱蔽的定義或約定”。

這些假設(shè)尤其在數(shù)學(xué)和相關(guān)的科學(xué)中遇到。這些科學(xué)正是由此獲得了它們的嚴(yán)格性；這些約定是我們心智自由活動(dòng)的產(chǎn)物，我們的心智在這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)是無(wú)障礙的。在這里，我們的心智能夠確認(rèn)，因?yàn)樗茴C布法令；然而，我們要理解，盡管把這些法令強(qiáng)加于我們的科學(xué)——沒(méi)有它們便不能有科學(xué)，但并沒(méi)有把它們強(qiáng)加于自然界?？墒?，它們是任意的嗎？不，否則它們將毫無(wú)結(jié)果了。實(shí)驗(yàn)雖然把選擇的自由遺贈(zèng)給我們，但又通過(guò)幫助我們辨明最方便的路徑而指導(dǎo)我們。因此，我們的法令如同一位專(zhuān)制而聰明的君主的法令，他要咨詢國(guó)家的顧問(wèn)委員會(huì)才頒布法令。

邏輯對(duì)基本假設(shè)的要求即是對(duì)公理化系統(tǒng)中的公理的要求。波普爾表明，在公理化系統(tǒng)中，公理是這樣來(lái)選擇的：所有其他屬于這個(gè)理論系統(tǒng)的陳述都能用純邏輯的或數(shù)學(xué)的變換從這些公理中推導(dǎo)出來(lái)。理論系統(tǒng)的公理化必須滿足四個(gè)基本要求：公理系統(tǒng)必須是沒(méi)有矛盾的（不論是自相矛盾還是相互矛盾）；它必須是獨(dú)立的，即它不準(zhǔn)包含任何可以從其他公理推演出來(lái)的公理；它必須是充足的，足以使所有屬于要公理化的那個(gè)理論的陳述得以推演出來(lái)；它必須是必要的，這意味著它不應(yīng)該包含多余的假定。 對(duì)于“邏輯強(qiáng)加在物理學(xué)理論必須賴以立足的假設(shè)之選擇的條件是什么”這個(gè)問(wèn)題，迪昂做出了明確的回答：邏輯沒(méi)有要求我們的假設(shè)是某個(gè)宇宙論的體系的推論，或是歸納概括的實(shí)驗(yàn)定律，或必須就其可靠性經(jīng)受徹底的檢驗(yàn)。邏輯只是要求一個(gè)假設(shè)不自相矛盾，要求支撐理論的不同假設(shè)不相互矛盾，要求假設(shè)的選擇能使數(shù)學(xué)演繹從作為一個(gè)整體看待的它們引出以充分的近似度描述實(shí)驗(yàn)定律總體的推論。

對(duì)于科學(xué)理論中的基本假設(shè)而言，還有一個(gè)特別的要求，即基本假設(shè)的數(shù)目要盡可能地少。許多身歷其境的科學(xué)發(fā)明家都敏銳地意識(shí)到這一點(diǎn)。馬赫要求盡可能限制假設(shè)的數(shù)目，并反對(duì)隨意做任意的假設(shè)。他說(shuō)：“真正基本的事實(shí)被數(shù)目同樣多的假設(shè)取代，這的確不是收獲?！?迪昂在1892年的文章中，擬定了用來(lái)選擇具有同等邏輯有效性的假設(shè)的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，其中第二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是假設(shè)的數(shù)目：在兩個(gè)或多個(gè)具有相同范圍的理論中，使用最少假設(shè)的理論應(yīng)該受到偏愛(ài)。 彭加勒強(qiáng)調(diào)：“我們要注意，重要的是不要過(guò)分地增加假設(shè)，只能一個(gè)接一個(gè)地作假設(shè)?！彼嬖V我們，法國(guó)的數(shù)學(xué)物理學(xué)大師從拉普拉斯到柯西，都“從明確的假設(shè)開(kāi)始，它們演繹出具有數(shù)學(xué)嚴(yán)格性的結(jié)論，然后把它們與實(shí)驗(yàn)相比較?！边@樣的心智“不僅不容許出現(xiàn)絲毫矛盾，而且要求各部分在邏輯上相互關(guān)聯(lián)，要求不同假設(shè)的數(shù)目減到最少限度?！睘榇?，他批評(píng)洛倫茲的電子論“堆積假設(shè)”，并堅(jiān)定地表示“堆積假設(shè)是無(wú)用的”，“增加它們的數(shù)量是毫無(wú)意義的” 。愛(ài)因斯坦進(jìn)而把這一要求精致化為“邏輯簡(jiǎn)單性原則”，把它提升為一條方法論原則 。在創(chuàng)立相對(duì)論時(shí)，他就忠實(shí)地貫徹了了這一原則 。在談到基本概念和基本假設(shè)時(shí)，他說(shuō)：“一切理論的崇高目標(biāo)，就在于使這些不能簡(jiǎn)化的元素盡可能簡(jiǎn)單，并且在數(shù)目上盡可能少，同時(shí)又不至于放棄對(duì)任何經(jīng)驗(yàn)內(nèi)容的適當(dāng)表示?！彼M(jìn)而指出：

科學(xué)的目的，一方面是盡可能完備地理解全部感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)之間的關(guān)系，另一方面是通過(guò)最少個(gè)數(shù)的原始概念和原始關(guān)系的使用來(lái)達(dá)到這個(gè)目的。（在世界圖象中盡可能地尋求邏輯的統(tǒng)一，即邏輯元素最少。）

愛(ài)因斯坦還特別對(duì)“簡(jiǎn)單性”的意義加以說(shuō)明：“我們所謂的簡(jiǎn)單性，并不是指學(xué)生在精通這種體系時(shí)產(chǎn)生的困難最小，而是指這種體系所包含的彼此獨(dú)立的假設(shè)或公理最少；因?yàn)檫@些邏輯上彼此獨(dú)立的公理的內(nèi)容，正是那種尚未理解的東西的殘余。”不過(guò)，他也意識(shí)到，要“確切地把邏輯簡(jiǎn)單性表達(dá)出來(lái)卻有很大困難。這里的問(wèn)題不單是一種列舉邏輯上獨(dú)立的前提問(wèn)題（如果這種列舉竟是毫不含糊地可能的話），而是一種在不可通約的質(zhì)之間的做相互權(quán)衡的問(wèn)題?！?/p>

科學(xué)家把理論基礎(chǔ)的邏輯簡(jiǎn)單性作為一個(gè)目標(biāo)來(lái)追求，并不是無(wú)緣無(wú)故的。他們相信，邏輯簡(jiǎn)單性的理論是和諧的理論或美的理論，也是可以想象的具有最大統(tǒng)一性的理論，或者是最趨近自然分類(lèi)的理論。這樣的理論最能把握實(shí)在的真諦。誠(chéng)如愛(ài)因斯坦所說(shuō)：與接近感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)的概念和假設(shè)相比，由愈遠(yuǎn)離感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)的即邏輯前提愈簡(jiǎn)單的基本概念和基本假設(shè)建構(gòu)的理論，愈能更深刻地揭示本體論的實(shí)在。他說(shuō)：“總原理要比單個(gè)物體更能反映實(shí)在”，“應(yīng)該通過(guò)一些本質(zhì)上是簡(jiǎn)單的統(tǒng)一的東西來(lái)認(rèn)識(shí)實(shí)在” 。不言而喻，這樣的理論具有“先驗(yàn)的”穩(wěn)固性。愛(ài)因斯坦對(duì)此別具慧眼：“一種理論的前提的簡(jiǎn)單性越大，它所涉及的事物的種類(lèi)越多，它的應(yīng)用范圍越廣，它給人們的印象也就越深。因此，古典熱力學(xué)對(duì)我造成了深刻的印象。我確信，這是在它的基本概念可應(yīng)用的范圍內(nèi)決不會(huì)被推翻的惟一具有普遍內(nèi)容的物理學(xué)理論（這一點(diǎn)請(qǐng)那些原則上是懷疑論者的人特別注意）。” 從實(shí)用的角度講，因?yàn)槔碚摰倪壿嬊疤岚吧形蠢斫獾臇|西的殘余”，它若是不簡(jiǎn)單或獨(dú)立元素的數(shù)目眾多，往往難以協(xié)調(diào)，很容易滋生邏輯的和物理的矛盾。此外，一旦經(jīng)驗(yàn)事實(shí)反駁由該公理基礎(chǔ)推導(dǎo)出的命題，人們也便于對(duì)那些基本概念和基本假設(shè)進(jìn)行審查。

科學(xué)家是如何創(chuàng)造或發(fā)明基本假設(shè)的呢？它們?cè)从谌粘＝?jīng)驗(yàn)的、不證自明的常識(shí)嗎？不是！它們出自經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的歸納嗎？也不是！對(duì)此，迪昂的回答是明斷的：“希望把常識(shí)的教導(dǎo)視為支撐理論物理學(xué)的假設(shè)的基礎(chǔ)統(tǒng)統(tǒng)是錯(cuò)覺(jué)。走那條道路，你便達(dá)不到笛卡兒和牛頓的動(dòng)力學(xué)，而只會(huì)達(dá)到亞里士多德的動(dòng)力學(xué)?！边@是因?yàn)椋?/p>

常識(shí)定律是關(guān)于我們?cè)O(shè)想與我們每日觀察有關(guān)的極其復(fù)雜的一般觀念的判斷；物理學(xué)的假設(shè)是在最高簡(jiǎn)化程度上產(chǎn)生的數(shù)學(xué)符號(hào)之間的關(guān)系。意識(shí)不到這兩類(lèi)命題的大相徑庭的本性是愚蠢可笑的；設(shè)想第二個(gè)與第一個(gè)相關(guān)就像推論與定理相關(guān)一樣，是荒謬絕倫的。

他還表明：“僅僅通過(guò)實(shí)驗(yàn)歸納不能獲得假設(shè)體系；然而，歸納可以在某種程度上指明導(dǎo)致某些假設(shè)的路線，而且并未禁止以議論的形式做無(wú)證據(jù)的斷言?！?關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，愛(ài)因斯坦的見(jiàn)解也相當(dāng)明銳：基本概念和基本假設(shè)不是通過(guò)“抽象法或者歸納法”從感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)提取的，它們相對(duì)于感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)具有“邏輯獨(dú)立性”?！斑@種關(guān)系不像肉湯同肉的關(guān)系，而倒有點(diǎn)像衣帽間牌子上的號(hào)碼同大衣的關(guān)系?！?/p>

正是由于在經(jīng)驗(yàn)事實(shí)和基本假設(shè)之間沒(méi)有邏輯的通道，因此經(jīng)驗(yàn)事實(shí)在基本假設(shè)的形成中不是惟一的資源，甚至難以發(fā)揮決定性的影響，而只能起指導(dǎo)、啟發(fā)、提醒、暗示的作用。科學(xué)家在不違反邏輯要求的情況下享有充分的自由，他們完全可以他們樂(lè)意的方式為理論打好基礎(chǔ)。彭加勒對(duì)此有十分明達(dá)的認(rèn)識(shí)，他看到物理學(xué)中的基本原理像幾何學(xué)的公理一樣，

既非先驗(yàn)綜合判斷，亦非實(shí)驗(yàn)事實(shí)。它們是約定；我們?cè)谒锌赡艿募s定中進(jìn)行選擇，要受實(shí)驗(yàn)事實(shí)的指導(dǎo)；但選擇依然是自由的，只是受到避免一切矛盾的必要性的限制。

他還總結(jié)出“常常能夠得到巨大的利益”的方法，即借助約定，逐級(jí)從科學(xué)事實(shí)到科學(xué)定律，再把科學(xué)定律提升為科學(xué)原理。也就是說(shuō)，當(dāng)一個(gè)定律被認(rèn)為由實(shí)驗(yàn)充分確認(rèn)時(shí)，我們可以采取兩種態(tài)度。我們可以把這個(gè)定律留下?tīng)?zhēng)論；于是，它依然要受到持續(xù)不斷的修正，毋庸置疑，這將以證明它僅僅是近似的而終結(jié)。或者，我們也可以通過(guò)采納使命題肯定為真的約定，從而把定律提升為原理。為此，程序總是相同的。原來(lái)的定律闡述了兩個(gè)未加工的事實(shí)A和B之間的關(guān)系；在這兩個(gè)未加工的事實(shí)之間引入了一個(gè)抽象的、或多或少的中介物C，于是我們就有A和C的關(guān)系，我們也可以假定該關(guān)系是嚴(yán)格的，它就是原理；而C和B之間另外的關(guān)系依然是需要受到修正的定律。

迪昂十分欣賞帕斯卡的“原理是直覺(jué)到的，命題是推導(dǎo)出的” 名言，認(rèn)為直覺(jué)和卓識(shí)是假設(shè)的源泉和選擇假設(shè)的動(dòng)機(jī)。他還對(duì)基本假設(shè)的產(chǎn)生采取一種自然主義的態(tài)度。這種態(tài)度乍看起來(lái)有點(diǎn)淡然和漠然，其實(shí)是科學(xué)家長(zhǎng)期有意識(shí)的和無(wú)意識(shí)的工作的結(jié)果——一種瓜熟蒂落、水到渠成的自然結(jié)局，一種“我不覓詩(shī)詩(shī)覓我，始知天籟本天然”的自由境界。迪昂說(shuō)：“假設(shè)不是突然創(chuàng)造的產(chǎn)物，而是逐漸進(jìn)化的結(jié)果?！薄拔锢韺W(xué)家并未選擇他將使理論立足于其上的假設(shè)，它們是在沒(méi)有他的情況下在他身上萌發(fā)的?！彼诮忉屪约旱囊?jiàn)解時(shí)這樣寫(xiě)道：

邏輯留給樂(lè)于選擇假設(shè)的物理學(xué)家以幾乎絕對(duì)的自由；但是，這種缺乏任何指導(dǎo)或法則并不能難倒他，因?yàn)槭聦?shí)上，物理學(xué)家并未選擇他將使理論立足于其上的假設(shè)；他不選擇它，就像花不選擇將使它受精的花粉一樣；花使自身滿足于敞開(kāi)它的花冠，讓微風(fēng)或昆蟲(chóng)帶來(lái)結(jié)果實(shí)的花粉；物理學(xué)家以同樣的方式局限于通過(guò)注意和思考，把他的思想向下述觀念開(kāi)放：該觀念必定在沒(méi)有他的情況下在他身上播下種子。

愛(ài)因斯坦對(duì)此持不拘一格、怎么都行的立場(chǎng)：“以對(duì)經(jīng)驗(yàn)的共鳴的理解為依據(jù)的直覺(jué)”、“猜測(cè)”、“大膽思辨”、“創(chuàng)造性的想象”、“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”，如此等等，不一而足。不管手段如何變化，它們都有—個(gè)共同點(diǎn)，即科學(xué)公理只能通過(guò)非邏輯的途徑自由創(chuàng)造和自由發(fā)明?！霸谶@里，所觀察到的事實(shí)無(wú)疑地也還是最高的裁決者；但是，公理同它們的可證實(shí)的結(jié)論被一條很寬的鴻溝分隔開(kāi)來(lái)，在沒(méi)有通過(guò)極其辛勤而艱巨的思考把這兩者聯(lián)結(jié)起來(lái)以前，它不能做出裁決。理論家在在著手這項(xiàng)十分艱巨的工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)清醒地認(rèn)識(shí)到，他的努力也許只會(huì)使他的理論注定要受到致命的打擊。對(duì)于承擔(dān)這種勞動(dòng)的理論家，不應(yīng)當(dāng)吹毛求疵地說(shuō)他是‘異想天開(kāi)’；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](méi)有別的道路可以達(dá)到目的。他的幻想并不是無(wú)聊的白日做夢(mèng)，而是為求得邏輯上最簡(jiǎn)單的可能性及其結(jié)論的探索?！?/p>

談到幻想（fantasy）在發(fā)明科學(xué)觀念中的作用，馬赫可謂“語(yǔ)不驚人死不休”。他昌言：“在我們能夠理解自然之前，我們必須通過(guò)幻想把握它，以便給這些概念以生動(dòng)的和直觀的內(nèi)容。所要解決的問(wèn)題距即時(shí)的生物學(xué)需要愈遙遠(yuǎn)，幻想必然越強(qiáng)烈。”在論述“科學(xué)研究需要相當(dāng)旺盛的幻想”時(shí)，他說(shuō)：

一旦獲得了用詞、記號(hào)、公式和定義固定的熟悉的概念，這些概念就構(gòu)成記憶和幻想的對(duì)象。人們也能在概念中運(yùn)用幻想，借助聯(lián)想之線搜索該領(lǐng)域，直到人們找到滿足問(wèn)題的條件之組合的選擇。如果人們察覺(jué)到使一切東西意思明白并給予答案以線索的概念的集合的話，那么這尤其發(fā)生在解決理論問(wèn)題之中。

當(dāng)從科學(xué)公理推導(dǎo)出來(lái)的命題遭到經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的反駁或拒斥時(shí)，科學(xué)家面對(duì)基本假設(shè)的存廢去留，存在諸多可能的選擇。彭加勒撇開(kāi)這種狀況不談，他轉(zhuǎn)換了話題：“當(dāng)原理不再對(duì)我們有用，即不再使我們正確地預(yù)見(jiàn)新現(xiàn)象時(shí)”，“實(shí)驗(yàn)即使不直接與該原理的新外延相矛盾，但也可以宣布它不適用” 。他后來(lái)重申：“如果原理不再多產(chǎn)，實(shí)驗(yàn)即便不與它矛盾，仍將直接宣布它不適用?！?毫不奇怪，彭加勒的這一看法是他視基本假設(shè)為“中性假設(shè)”的必然結(jié)果。因?yàn)樗钪骸叭绻覀冊(cè)谌舾杉僭O(shè)的基礎(chǔ)上構(gòu)造理論，如果實(shí)驗(yàn)否證它，我們前提中的哪一個(gè)必須改變呢？這將是不可能知道的。相反地，如果實(shí)驗(yàn)成功了，我們可以認(rèn)為我們一舉證明了所有假設(shè)嗎？我們會(huì)相信只用一個(gè)方程就能決定幾個(gè)未知數(shù)嗎？”不用說(shuō)，他的潛臺(tái)詞是斷然否定的。在彭加勒看來(lái)，通過(guò)逐級(jí)提升的力學(xué)或物理學(xué)的基本原理，是具有普遍性和確定性的公設(shè)，它們經(jīng)過(guò)最終分析便劃歸為約定，從而再也不能被實(shí)驗(yàn)推翻。與幾何學(xué)中的公設(shè)相仿，“要問(wèn)它們是真還是假，正如問(wèn)米制是真還是假，同樣是沒(méi)有道理的?！?/p>

迪昂從他的哲學(xué)創(chuàng)造即理論整體論 出發(fā)，提出“卓識(shí)應(yīng)該是被拋棄的假設(shè)的審判員”的觀點(diǎn)。這是因?yàn)?，?dāng)一個(gè)理論的某些推論遭到實(shí)驗(yàn)矛盾的打擊時(shí)，我們獲悉應(yīng)該修正這個(gè)理論，但是實(shí)驗(yàn)并未告訴我們必須改變什么。它把找出損害整個(gè)體系的的弱點(diǎn)的任務(wù)留給物理學(xué)家。沒(méi)有絕對(duì)的原則指引這一探究，不同的物理學(xué)家可以以大異其趣的方式進(jìn)行，沒(méi)有權(quán)力指責(zé)對(duì)方不合邏輯。比如，當(dāng)一個(gè)人通過(guò)這些假設(shè)在其中應(yīng)用的圖式系統(tǒng)變復(fù)雜，通過(guò)乞求誤差的各種原因，通過(guò)增強(qiáng)矯正而力圖重建理論的推論和事實(shí)之間的和諧時(shí)，他可能不得不維護(hù)某些基本假設(shè)。另一個(gè)輕蔑這些復(fù)雜的人為程序的物理學(xué)家可能決定改變支持整個(gè)體系的基本假定中的某一個(gè)。第一個(gè)物理學(xué)家無(wú)權(quán)預(yù)先譴責(zé)第二個(gè)物理學(xué)家膽大妄為，后者也無(wú)權(quán)認(rèn)為第二個(gè)物理學(xué)家謹(jǐn)小慎微是愚蠢可笑的。他們遵循的方法只能用實(shí)驗(yàn)辯護(hù)，如果他們二者都成功地滿足了實(shí)驗(yàn)的要求，那么在邏輯上允許每一個(gè)人宣布他自己對(duì)他所完成的工作感到心滿意足。此刻，容許我們?cè)趦蓚€(gè)物理學(xué)家之間做出裁決的可以是卓識(shí)。情況可能是，我們不贊成第二個(gè)人推翻一個(gè)龐大的、和諧地構(gòu)造的原理的倉(cāng)促草率，因?yàn)榧?xì)節(jié)的修正、稍微的矯正也許足以使這些理論與事實(shí)一致。另一方面，情況也可能是，我們可以發(fā)現(xiàn)，第一個(gè)物理學(xué)家不惜任何成本，以不斷的修補(bǔ)和諸多交錯(cuò)糾纏的抑制為代價(jià)，固執(zhí)地維護(hù)在每一部分都搖搖欲墜的建筑物的蟲(chóng)蛀的支柱，是幼稚的和不合理的，因?yàn)榇藭r(shí)拆毀這些支柱便會(huì)有可能建造一個(gè)簡(jiǎn)單的、雅致的和牢固的體系。在這種情況下，

由于邏輯并未以嚴(yán)格的精確性決定不恰當(dāng)?shù)募僭O(shè)應(yīng)該給更多產(chǎn)的假設(shè)讓路的時(shí)間，由于辨認(rèn)這個(gè)時(shí)刻歸屬于卓識(shí)，物理學(xué)家可以通過(guò)有意識(shí)地嘗試使卓識(shí)在自身之內(nèi)更清醒、更警惕，從而促進(jìn)這一判斷，加速科學(xué)的進(jìn)步。

愛(ài)因斯坦堅(jiān)信具有邏輯簡(jiǎn)單性的理論體系的可靠性，甚至對(duì)否定性的所謂“判決性實(shí)驗(yàn)”不屑一顧。1906年，德國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家考大曼宣稱，他在1905年完成的關(guān)于高速電子（β射線）質(zhì)量和速度關(guān)系的數(shù)據(jù)支持亞伯拉罕和布赫爾的“剛性球”電子論，而同洛倫茲和愛(ài)因斯坦的理論（電子在運(yùn)動(dòng)方向的直徑會(huì)隨速度的增加而收縮）不相容。面對(duì)這一現(xiàn)狀，愛(ài)因斯坦的態(tài)度與洛倫茲和彭加勒大相徑庭 。他因自己的理論的“內(nèi)在完美”而充滿自信。他在1907年發(fā)表的長(zhǎng)篇論文中指出：考大曼的實(shí)驗(yàn)結(jié)果同狹義相對(duì)論的“這種系統(tǒng)的偏離，究竟是由于沒(méi)有考慮到的誤差，還是由于相對(duì)論的基礎(chǔ)不符合事實(shí)，這個(gè)問(wèn)題只有在有了多方面的觀測(cè)資料以后，才能足夠可靠地解決?！彼J(rèn)為“剛性球”電子論在“頗大程度上是由于偶然碰巧與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符，因?yàn)樗鼈冴P(guān)于運(yùn)動(dòng)電子質(zhì)量的基本假設(shè)不是從總結(jié)了大量現(xiàn)象的理論體系得出來(lái)的?！?要知道，當(dāng)時(shí)還沒(méi)有確鑿的實(shí)驗(yàn)事實(shí)證實(shí)狹義相對(duì)論這種具有思辨性的理論。談到廣義相對(duì)論的公理基礎(chǔ)，愛(ài)因斯坦說(shuō)：“這個(gè)理論主要吸引人的地方在于邏輯上的完整性。從它推出的許多結(jié)論中，只要有一個(gè)被證明是錯(cuò)誤的，它就必須被拋棄，要對(duì)它進(jìn)行修改而不摧毀其整個(gè)結(jié)構(gòu)，那似乎是不可能的?！?他甚至做過(guò)這樣的表白：當(dāng)1919年的日蝕觀測(cè)證明了他關(guān)于光線彎曲的推論時(shí)，他一點(diǎn)也不驚奇。要是這件事沒(méi)有發(fā)生，他倒會(huì)是非常驚訝的。

科學(xué)公理并非固若金湯、一勞永逸，盡管它是科學(xué)理論賴以立足的邏輯基礎(chǔ)。在科學(xué)理論的更迭中，特別是在科學(xué)史上為數(shù)不多的科學(xué)革命 中，摧毀的正是這個(gè)基礎(chǔ)，而不是其他。也就是說(shuō)，在科學(xué)革命中，科學(xué)家用新的基本概念和基本假設(shè)取代了舊的科學(xué)公理，比如用牛頓力學(xué)的公理基礎(chǔ)取代亞里士多德的概念框架和分類(lèi)范疇，用相對(duì)論的基本概念和基本假設(shè)取代牛頓力學(xué)的公理基礎(chǔ)，這就是所謂的范式轉(zhuǎn)換。在這個(gè)取代或轉(zhuǎn)換過(guò)程中，原先的理論的邏輯基礎(chǔ)被摧毀或被放棄了，但是有點(diǎn)匪夷所思的是，基于其上或賴以立足的導(dǎo)出命題和科學(xué)定律（經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的），以及與其相關(guān)的科學(xué)事實(shí)都會(huì)保留下來(lái)，或經(jīng)過(guò)語(yǔ)言翻譯納入新的概念框架，或借助詮釋賦予新的涵義，或融入更高級(jí)的和諧之中。

彭加勒對(duì)此洞若觀火：“乍看起來(lái)，理論對(duì)我們來(lái)說(shuō)似乎是脆弱的，而且科學(xué)史向我們證明，它們是多么短命；可是它們也不會(huì)完全消滅，它們每一個(gè)總要留下某種東西。正是這種東西，我們必須設(shè)法加以清理，因?yàn)樵谀抢?，而且惟有在那里，才存在真正的?shí)在?！边@種存留的東西是什么呢？這就是他所謂的普適的“不變性”。在彭加勒看來(lái)，在約定變化下存在著不變性，即科學(xué)理論中的經(jīng)驗(yàn)定律所擁有的經(jīng)驗(yàn)內(nèi)容，這種經(jīng)驗(yàn)內(nèi)容是用微分方程表達(dá)的真關(guān)系?？茖W(xué)的客觀性和合理性正是依賴這種不變性。這是因?yàn)?，科學(xué)理論中的邏輯基礎(chǔ)的變化只涉及可變的約定成分，而理論的經(jīng)驗(yàn)內(nèi)容并不受什么影響。彭加勒從菲涅爾的光的波動(dòng)論被麥克斯韋電動(dòng)力學(xué)理論代替為例說(shuō)明，這一替代只是定律陳述的語(yǔ)言的變化（由“運(yùn)動(dòng)”變?yōu)椤半娏鳌保?，它所包含的真關(guān)系并未變更，即用微分方程表達(dá)的經(jīng)驗(yàn)內(nèi)容未變。這種事物之間關(guān)系的不變性是我們能夠得到的惟一實(shí)在，也是在一切裝束下將依然如故的真理。正因?yàn)槿绱耍惶娲睦碚撊匀槐３忠环N潛在的生命。 他明確表示：

如果一種理論能使我們認(rèn)識(shí)到真關(guān)系，那么我們會(huì)明確得到這種關(guān)系，并且會(huì)再次發(fā)現(xiàn)，這種關(guān)系以新的偽裝出現(xiàn)在取代了舊理論而成功地居于統(tǒng)治地位的另一理論中。

尤其難能可貴的是，彭加勒意識(shí)到，科學(xué)理論中約定的基本概念和基本假設(shè)的變換實(shí)際上是科學(xué)語(yǔ)言的轉(zhuǎn)換，新、舊理論的語(yǔ)言是可以相互翻譯或局部翻譯的。“翻譯的可能含著不變性的存在。翻譯就是精確地分離出這種不變性?！?在這里，我們不難悟出，作為科學(xué)革命發(fā)生的科學(xué)理論公理基礎(chǔ)的變革或范式的轉(zhuǎn)換，實(shí)際上是科學(xué)語(yǔ)言的的轉(zhuǎn)變。因此，科學(xué)革命實(shí)質(zhì)上是科學(xué)語(yǔ)言的革命，是科學(xué)詞典或詞匯表的重新編撰。

愛(ài)因斯坦對(duì)此的看法別有天地。他注意到，“科學(xué)的進(jìn)步會(huì)引起它的基礎(chǔ)的深刻變革”；在面臨科學(xué)革命時(shí)，“整個(gè)物理學(xué)的基礎(chǔ)可能需要從根本上加以改造”。愛(ài)因斯坦徑直表明：“我們關(guān)于物理實(shí)在的觀念決不會(huì)是最終的。為了以邏輯上最完善的方式來(lái)正確地處理所知覺(jué)到的事實(shí)，我們必須經(jīng)常準(zhǔn)備改變物理學(xué)的公理基礎(chǔ)?！彼苑ɡ诤望溈怂鬼f的電磁理論、相對(duì)論和量子力學(xué)為例，說(shuō)明牛頓理論體系的公理基礎(chǔ)是如何被改變的。他還通過(guò)把科學(xué)的基礎(chǔ)和建筑物的基礎(chǔ)加以比較，來(lái)說(shuō)明改變前者的含義：這里的基礎(chǔ)這個(gè)詞，并不意味著同建筑物的基礎(chǔ)在所有方面都有什么雷同之處。從邏輯上來(lái)看，各條物理定律當(dāng)然都是建立在這種基礎(chǔ)上面的。建筑物會(huì)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(wú)恙；但是在科學(xué)中，邏輯的基礎(chǔ)所受到的來(lái)自新經(jīng)驗(yàn)或者新知識(shí)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(lái)得大?；A(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)。

彭加勒和愛(ài)因斯坦的上述思想——科學(xué)基礎(chǔ)的變革并未毀壞科學(xué)知識(shí)本身，這種變革意味著科學(xué)的進(jìn)步和革命性變化——在當(dāng)代得到了回應(yīng)。拉波波特察覺(jué)到科學(xué)知識(shí)所謂的“超穩(wěn)定性”（ultra-stability）：

包含科學(xué)知識(shí)在內(nèi)的每一個(gè)知識(shí)體系最終都依賴于某種虛構(gòu)。然而，科學(xué)知識(shí)按定義是這樣一種知識(shí)：它能夠經(jīng)受住它的虛構(gòu)的粉碎。正是在這個(gè)意義上，科學(xué)知識(shí)是獨(dú)特的。在所有認(rèn)知系統(tǒng)中，惟有科學(xué)認(rèn)知系統(tǒng)不從它自己的基礎(chǔ)的毀壞中退縮。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，它背謬般地變得更有組織了，而不是無(wú)組織地陷入混亂之中。

這段引文涉及到科學(xué)理論的邏輯基礎(chǔ)的“虛構(gòu)”特征。其實(shí)，愛(ài)因斯坦早就注意到這一點(diǎn)。他說(shuō)：“科學(xué)理論基礎(chǔ)具有純粹虛構(gòu)的特征”，這是因?yàn)椤斑壿嫿Y(jié)構(gòu)變得愈來(lái)愈簡(jiǎn)單——也就是說(shuō)，支持這個(gè)結(jié)構(gòu)所必需的邏輯上獨(dú)立的概念元素愈來(lái)愈少——以基本概念和基本定律作為一方，以那些必須同我們的經(jīng)驗(yàn)發(fā)生關(guān)系的結(jié)論作為一方，兩者之間在思維上的距離也就愈來(lái)愈大了?！彼€指出：“廣義相對(duì)論表明，人們可以在完全不同于牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)上，以更加令人滿意和更加完備的方式，來(lái)考慮范圍更廣泛的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)。但是，完全撇開(kāi)這種理論還是那種理論優(yōu)越的問(wèn)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；這一點(diǎn)同時(shí)又證明，要在邏輯上從基本經(jīng)驗(yàn)推出力學(xué)的基本概念和基本假設(shè)的任何企圖，都是注定要失敗的。” 科學(xué)理論的邏輯基礎(chǔ)的這種虛構(gòu)特征來(lái)源于它的發(fā)生學(xué)的強(qiáng)烈的主觀因素，這也是它比科學(xué)事實(shí)和科學(xué)定律容易毀壞和粉碎的原因，因?yàn)樗喔杏X(jué)經(jīng)驗(yàn)的距離太遠(yuǎn)了。

參考文獻(xiàn)

馬赫：《認(rèn)識(shí)與謬誤——探究心理學(xué)論綱》，李醒民譯，北京：華夏出版社，2000年1月第1版，第144、138、139頁(yè)。馬赫贊同斯塔洛（J. B. Stallo）的主張：“思想并未以事物本來(lái)的那個(gè)樣子處理事物，而是處理我們關(guān)于它們的概念；我們只是通過(guò)它們與其他事物的關(guān)系知道事物的，以致我們關(guān)于事物的所有概念的知識(shí)必定是相對(duì)的；思想的特定的行動(dòng)從來(lái)也沒(méi)有容納對(duì)象的可知性質(zhì)的總體，而僅僅容納屬于特定種類(lèi)的關(guān)系。由于沒(méi)有注意這些命題，我們犯了幾個(gè)自然的錯(cuò)誤，這些錯(cuò)誤可以說(shuō)是十分普通的，是基于我們的心理組織的。在這些錯(cuò)誤中有如下一些：每一個(gè)概念都是可區(qū)分的客觀實(shí)在的配對(duì)物，以致有多少事物就有多少概念；較一般的或較廣泛的概念及其實(shí)在的配對(duì)物在較少一般的之前存在，后者是通過(guò)添加可區(qū)分的特征從前者產(chǎn)生的；概念出現(xiàn)的序列等價(jià)于事物出現(xiàn)的序列；事物獨(dú)立于它們的關(guān)系存在。”參見(jiàn)同書(shū)，第144~145頁(yè)。

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韋克斯勒指出：也要知道，科學(xué)觀念（模型、假設(shè)）是在根植于科學(xué)家的歷史時(shí)代中的文化框架內(nèi)發(fā)展起來(lái)的。在科學(xué)概念中存在著文化風(fēng)格和傳統(tǒng)。參見(jiàn)J. Wechsler， Introduction. J. Wechsler ed.， On Aesthetics in Science， The MIT Press， 1978， pp. 1~7. 關(guān)于科學(xué)觀念或科學(xué)概念與文化和社會(huì)與境的關(guān)系，我們?cè)谟懻摽茖W(xué)理論的主觀性以及科學(xué)與社會(huì)的關(guān)系時(shí)要詳細(xì)論述。

按照愛(ài)因斯坦的理解，“原始”是指直接同感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)相對(duì)應(yīng)的，“基本”是作為邏輯推理的“基礎(chǔ)”，兩者的意義有嚴(yán)格區(qū)別。參見(jiàn)愛(ài)因斯坦：《愛(ài)因斯坦文集》第一卷，許良英等編譯，北京：商務(wù)印書(shū)館，1976年第1版，第344~345頁(yè)以及譯者注釋。

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李醒民：哲學(xué)是全部科學(xué)研究之母——狹義相對(duì)論創(chuàng)立的認(rèn)識(shí)論和方法論分析（上、下），長(zhǎng)春：《社會(huì)科學(xué)戰(zhàn)線》，1986年第2期，第79~83頁(yè)；1986年第3期，第127~132頁(yè)。李醒民：《論狹義相對(duì)論的創(chuàng)立》，成都：四川教育出版社，1994年第1版，第195~205頁(yè)。

愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論僅用了兩個(gè)基本假設(shè)（相對(duì)性原理和光速不變?cè)恚┩饧右粋€(gè)同時(shí)性的定義，而洛倫茲的電子論則用了11 個(gè)特設(shè)假設(shè)。廣義相對(duì)論也只用了兩個(gè)假設(shè)——廣義相對(duì)性原理（一切參照系都是平權(quán)的）和等效原理（引力場(chǎng)同參照系的相當(dāng)?shù)募铀俣仍谖锢韺W(xué)上完全等價(jià)）。

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馬赫：《認(rèn)識(shí)與謬誤——探究心理學(xué)論綱》，李醒民譯，北京：華夏出版社，2000年1月第1版，第111、157~158頁(yè)。

彭加勒：《科學(xué)與假設(shè)》，李醒民譯，沈陽(yáng)：遼寧教育出版社，2001年第1版，第122頁(yè)。

彭加勒：《科學(xué)的價(jià)值》，李醒民譯，沈陽(yáng)：遼寧教育出版社，2000年第1版，第114頁(yè)。

彭加勒：《科學(xué)與假設(shè)》，李醒民譯，沈陽(yáng)：遼寧教育出版社，2001年第1版，第113、99~100頁(yè)。

李醒民：《迪昂》，臺(tái)北：三民書(shū)局東大圖書(shū)公司，1996年第1版，第323~377頁(yè)。

迪昂：《物理學(xué)理論的目的和結(jié)構(gòu)》，李醒民譯，北京：華夏出版社，1999年1月第1版，第241~242頁(yè)。

當(dāng)時(shí)，彭加勒立即發(fā)生了動(dòng)搖，認(rèn)為相對(duì)性原理不再具有我們先前賦予它的那種重要的價(jià)值。洛倫茲表現(xiàn)得更是十分悲觀，他在1906年3月8日致彭加勒的信中說(shuō)：“不幸的是，我的電子扁縮假設(shè)同考夫曼的新結(jié)果發(fā)生了矛盾，因此我必須放棄它，我已到了山窮水盡的地步。在我看來(lái)，似乎不可能建立起一種要求平移對(duì)電學(xué)和光學(xué)現(xiàn)象完全不產(chǎn)生影響的理論?！眳⒁?jiàn)A. I. Miller， Albert Einstein’s Specisl Theory of Relativity: Emergence (1905) and Early Interpretation (1905~1911)， Adison-Wesley Pubiishing Company， Inc.， 1981， p. 334.

愛(ài)因斯坦：《愛(ài)因斯坦文集》第二卷，范岱年等編譯，商務(wù)印書(shū)館，1977年第1版，第181，182頁(yè)。

愛(ài)因斯坦：《愛(ài)因斯坦文集》第一卷，許良英等編譯，商務(wù)印書(shū)館，1978年第1版，第113頁(yè)。他還說(shuō)過(guò)這樣的話：支持廣義相對(duì)論的，是它的邏輯簡(jiǎn)單性和“剛性”。這里的剛性意味著，不管這個(gè)理論是對(duì)的還是錯(cuò)的，它都是無(wú)可修改的。參見(jiàn)同書(shū)第502~503頁(yè)。

李醒民：《科學(xué)的革命》，北京：中國(guó)青年出版社，1989年第1版，第7~45頁(yè)。李醒民：《激動(dòng)人心的年代——世紀(jì)之交物理學(xué)革命的歷史考察和哲學(xué)探討》，成都：四川人民出版社，1983年第1版，1984年第2版，有關(guān)章節(jié)。

彭加勒：《科學(xué)與假設(shè)》，李醒民譯，沈陽(yáng)：遼寧教育出版社，2001年第1版，第iii~iv、113頁(yè)。也可參見(jiàn)李醒民：《彭加勒》，臺(tái)北：三民書(shū)局東大圖書(shū)公司，1993年第1版，第一、四、五章。

彭加勒：《科學(xué)的價(jià)值》，李醒民譯，沈陽(yáng)：遼寧教育出版社，2000年第1版，第150、136~138頁(yè)。

李醒民：科學(xué)革命的語(yǔ)言根源，北京：《自然辯證法通訊》，第13卷（1991），第4期，第11~19頁(yè)。該文后收入香港中文大學(xué)哲學(xué)系編：《分析哲學(xué)與語(yǔ)言哲學(xué)論文集》（新亞學(xué)術(shù)集刊第十期），1993年第1版，第185~197頁(yè)。

愛(ài)因斯坦：《愛(ài)因斯坦文集》第一卷，許良英等編譯，商務(wù)印書(shū)館，1978年第1版，第170~172、292~296、385頁(yè)。