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论科学理论的简单性(1)-科技哲学
来源:  作者:李醒民  点击:次  时间:2002-02-02 00:00于哲学网发表

 简单性偏爱基于严格地方法取向的实践考虑:对于在我们的意图的与境中,使用简单的假设最方便、最有利。因此,不存在求助于自然简单性的实质性的(或在描述上构成的)公设。求助于手段经济的规则性的(或实践的)方案足矣。因为归纳系统化的参量——简单性、均一性、规则性、常规性、融贯性等等——都表示认知经济的实践原则。在我们努力实现探究目标的过程中,它们避免复杂的、不节省劳动的设计。简单性偏爱的基本原则是径直的。它在于一个词——经济。
彭加勒这位超级哲人科学家对“自然界是否简单”持审慎态度:他对这个问题似乎没有直接做出断然的回答(不承自然界本身简单但又有部分保留),而是强调对简单性的偏爱和追求是人的心智需要和科学需要。在他看来:“半个世纪之前,人们坦白地表明了这一信仰,并且宣布自然界喜欢简单性;从此以后,自然界十分经常地指责我们说谎。今天,我们不再承认这种意向,我们仅仅保留必不可少的那么多的意向,以使科学不致变得不可能。因此,在相对少量的、表现出某些偏差的实验的基础上形成普遍的、简单的和精确的定律时,我们只不过是服从了一种需要,人的心智不能使自己摆脱这种需要。”他明确指出:如果我们的研究方法变得越来越透彻,我们便会在复杂的东西之下发现简单的东西,然后在简单的东西之下发现复杂的东西,接着再在复杂的东西之下发现简单的东西,如此循环不已,我们不能预见最后的期限是什么。然而,“我们必须停止在某个地方,要使科学是可能的,当我们找到简单性时,我们就必须停下来。这是惟一的基础,我们能够在这个基础上建立我们的概括的大厦。”在此处,彭加勒提出了一个必须研究的问题:这种简单性仅仅是表观的,该基础将足够牢固吗?他对该问题的回答是肯定的,但是好像并没有完全诉诸本体论的自然简单性为之辩护。
综上所述,也许可以说:我们就科学理论的简单性大体可以做出判断,因为它或多或少具有某种客观性和价值理性,是能够进行理智评价的;相反地,自然或自然秩序的简单性也许是一个主观的问题,因为我们没有实证的和理性的方法证明这个形而上学论题,它至多只能算做一个准科学预设。尚须注意的是,我们没有必要在科学中把简单性和复杂性对立起来。实际上,这二者在科学发展中是交替出现或交织在一起的——科学的发展呈现出分化和整体化、简单性和复杂性对立统一过程。只是在科学的结果中,我们应该在其他条件等同时尽可能选择简单的理论,否则就是不可理喻的了。还有一点也务必引起注意:
要把手段的经济与成果的经济区分开来,即把方法论的经济与实质内容的经济区分开来。简单的工具或方法在合适地应用时创造复杂的结果。简单的认知方法诸如“试错法”,最终能够产生对困难问题的复杂答案。反过来,简单的结果有时是用复杂的方式产生的。探究或解决问题的复杂方法可以产生容易的和不复杂的问题解。在科学探究中,我们对简单性的信奉归根结底并未妨碍我们发现无论多么复杂的东西实际存在着。

参考文献

卡西尔:《人论》,甘阳译,上海:上海译文出版社,1985年第1版,第264页。
U. Majer, Simplicity and Distinctness. N. Rescher ed., Aesthetic Factors in Natural Science, Lanham, New York, London: University Press of American, 1990, pp. 57~71.
U. Majer, Simplicity and Distinctness. N. Rescher ed., Aesthetic Factors in Natural Science, Lanham, New York, London: University Press of American, 1990, pp. 57~71.
K. Shrader-Frechette, Three Arguments Against Simplicity; N. Rescher ed., Aesthetic Factors in Natural Science, Lanham, New York, London: University Press of American, 1990, pp. 11~26.
N. Maxwell, The Comprehensibility of the Universe, A New Conception of Science, Oxford Clarenden Press, 1998, p. 103.
N. Maxwell, The Comprehensibility of the Universe, A New Conception of Science, Oxford Clarenden Press, 1998, pp. 106~107.
J. W. McAllister, Beauty & Revolution in Science, Cornell University Press, 1996, pp. 109, 114.
黄勇:简单性研究,北京:《自然辩证法研究》,第5卷(1989),第6期,第15~23页。
N. Rescher ed., Aesthetic Factors in Natural Science, Lanham, New York, London: University Press of American, 1990, p. 4.
J. W. McAllister, Beauty & Revolution in Science, Cornell University Press, 1996, pp. 119~120.
这七个特征是:(1)简单现象必须是在自然界可实现的现象。(2)简单问题必须是能够用简单方法回答的问题,也就是说简单回答的实际计算必须能够用一个容易而实际可行的方法来完成。(3)简单现象的实验认识必须是容易实现的。(4)容易的问题必须是在科学实践中常常发生的那些问题。(5)容易的问题应该是对其他科学领域的研究者也是有兴趣的那些问题。(6)容易的问题应该是那些对科学以外的东西有意义的问题。(7)简单问题的界限应该是实现能限定的,这是一条特别重要的标准,甚至需要在该理论的实验检验之前就要实现。复杂问题的性质有两项标准:(1)理论中的复杂问题至少在原则上是能够解决的,或者至少在原则上理论能够提出回答困难问题的一种方法,否则这种问题就不能被看做是完全的。(2)或许通过大型计算机的广泛应用,复杂问题应该在实际应用中有一个过得去的精确度的回答。参见莫拉夫希克:科学中的简单问题和复杂问题,岳效竹译,北京:《科学与哲学》,1982年第6期,第160~165页。
N. McMorris, The Nature of Science, Fairleigh Dicknson University Press, 1989, pp.86~88.
麦卡里斯特:《美与科学革命》,李为译,长春:吉林人民出版社,2000年第1版,第136~137页。
N. 麦克斯韦举出了“简单性是什么”问题的不同方面。(1)术语问题。理论是简单的还是复杂的,似乎依赖于理论是如何被阐明的、阐明它使用的术语或概念。但是,这样的依赖术语的简单性概念在科学中如何能够扮演有意义的方法论或认识论的角色呢?什么决定“正确的”术语呢?——借助这样的术语理论必须如此阐述,以便它们的简单性可以被称赞。如何能够存在像“正确的”术语这样的事?如果不存在,理论的简单性整个概念崩溃了吗?一方面,理论的简单性或复杂性看来必须依赖于阐明它所使用的术语,但是另一方面,这看来不能是简单性是否作为真理的指示是否有意义的案例。(2)简单性的程度问题。理论如何按它们的简单性程度整理?(3)变化的简单性概念问题。简单性随时代的不同而变化。(4)简单性的多面本性问题。“简单的”是一个普通词语,科学哲学家倾向于把它用于整个家族概念,而科学家求助它估价理论的非经验的优点。可接受的简单性理论应当恰恰选出一个概念作为基本的,但是同时要公平对待在评价物理学理论时其他概念所起的作用。(5)意义不明确问题。一个理论在明显的方面比另一个复杂,但是同时在更为重要的意义上却更简单,这从牛顿和爱因斯坦的引力理论的比较可以看出。合适的简单性理论必须解决这种令人困惑的事态。(6)公正对待物理学家的直觉问题。物理学家就理论的简单性判断绝不是一致的,但是存在显著的一致水平。可接受的简单性理论必须公正地对待这样的一致的直觉。(7)物理学家的直觉的改善问题。可接受的简单性理论应该在物理学家的直觉方面能够有所改善。参见N. Maxwell, The Comprehensibility of the Universe, A New Conception of Science, Oxford Clarenden Press, 1998, pp. 104~105.
李醒民:《激动人心的年代——世纪之交物理学革命的历史考察和哲学探讨》,成都:四川人民出版社,1984年第2版,第135~185页。
波兰尼讲过一段值得深思的话:当然,把简单性看做理性的一个标记,并把任何理论称颂为简单性的胜利,这是合法的。但是,伟大的理论却罕有通常意义上的那种简单,量子力学和相对论都十分难以理解。只用几分钟就可以记住从相对论推导出来的事实,但是数年的学习时间却未必足以掌握这些理论,并在相关的环境中理解这些事实。赫尔曼•外尔一语道出了其中的秘密:“所要求的简单性不一定是显而易见的,但是我们却一定要让大自然培养我们认识真实的内在简单性。”换言之,只有在“简单性”被用于惟有科学家才理解的那种特定意义上时,科学中的简单性才能变成与理性的意义相等。参见波兰尼:《个人知识——迈向后批判哲学》,许泽民译,贵阳:贵州人民出版社,2000年第1版,第24页。
N. Rescher ed., Aesthetic Factors in Natural Science, Lanham, New York, London: University Press of American, 1990, pp. 2, 4 ,6, 3.
E. Mach, Popular Scientific Lectures, Open Court Publishing Company, U.S.A., 1986, pp. 15~16.
E. Mach, The Science of Mechanics: Critical and Historical Account of Its Development, Open Court Publishing Company, U.S.A., 1960, p. 586.
J. T. Blackmore, Ernst Mach: His Work, Life, and Influence, University of California Press, 1972, pp. 173~174.
李醒民:《马赫》,台北:三民书局东大图书公司,1995年1月第1版,第117~121页。
马赫:《认识与谬误——探究心理学论纲》,李醒民译,北京:华夏出版社,2000年1月第1版,第177页。
彭加勒:《科学与方法》,李醒民译,沈阳:辽宁教育出版社,2000年第1版,第12、8、14页。
彭加勒:《科学与假设》,李醒民译,沈阳:辽宁教育出版社,2001年第1版,第95~96页。
迪昂:《物理学理论的目的和结构》,李醒民译,北京:华夏出版社,1999年1月第1版,第62页。
李醒民:《爱因斯坦》,台北:三民书局东大图书公司,1998年第1版,第483~501页。
米勒:《爱因斯坦•毕加索——空间、时间和动人心魄之美》,方在庆等译,上海:上海科技教育出版社,2003年第1版,第256页。
波普尔:《科学发现的逻辑》,查汝强等译,北京:科学出版社,1986年第1版,第108页。
J. W. McAllister, Beauty & Revolution in Science, Cornell University Press, 1996, p. 122.
杜兰已经意识到这个问题:经济和简单性是在科学说明中经常起作用的两个审美因素。在其他境况相同时,比较简单或比较经济的理论必须受到偏爱。可是,经济和简单性也是困难的概念。什么算作是比较经济的理论决不是清楚的,不仅仅因为人们不能在理论的构成要素上达到一致(也就是说,在什么构成理论内的假设上不能达到一致),还因为这些概念本身是供人竞购的或待价而沽的。而且,也难以完成理论的经济和简单性的审美概念。经济和简单性确实是比纯粹的本体论的和假设的微弱性更多的东西。换句话说,当我们谈到理论的“经济”或“简单性”时,我们可能正在提及比笨手笨脚地挥舞奥卡姆剃刀更多的东西。参见J. Duran, The Aesthetics of Theory Testing: Economy and Simplicity; N. Rescher ed., Aesthetic Factors in Natural Science, Lanham, New York, London: University Press of American, 1990, pp. 73~78.
波普尔:《科学发现的逻辑》,查汝强等译,北京:科学出版社,1986年第1版,第107页。
В.И.Жог等:自然科学知识:从简单到对称,罗长海译,上海:《世界科学》,1989年第10期,第46~50页。
尼采还说:“知识深奥者致力于明晰;当众故作深奥者致力于晦涩,因为众人以为凡见不到底的东西皆高深莫测,极不情愿涉水。”参见尼采:《快乐的科学》,黄明嘉译,桂林:漓江出版社,2000年第1版,第181、175页。
J. W. McAllister, Beauty & Revolution in Science, Cornell University Press, 1996, pp. 105, 111.
石里克认为,简单性概念要提供一种事件的似律性或规律性的程度的量度。费格尔说出了同样的看法:“用简单性概念来定义似律性或规律性的程度的程度”。波普尔在把简单性概念等同于可证伪度的基础上得出结论说:“假如知识是我们的目的,简单的陈述就比不那么简单的陈述得到更高的评价,因为它们告诉我们更多的东西;因为它们的经验内容更多,因为它们更可检验。”参见波普尔:《科学发现的逻辑》,查汝强等译,北京:科学出版社,1986年第1版,第109、113页。
李醒民:科学理论的评价标准,北京:《哲学研究》,1985年第6期,第29~35页。李醒民:科学理论的价值评价,北京:《自然辩证法研究》,第8卷(1992),第6期,第1~8页。
有兴趣的读者可以参阅下述两本书的有关章节。李醒民:《论狭义相对论的创立》,成都:四川教育出版社,1997年第2次印刷。李醒民:《人类精神的又一峰巅——爱因斯坦思想探微》,沈阳:辽宁大学出版社,1996年第1版。
K. Shrader-Frechette, Three Arguments Against Simplicity; N. Rescher ed., Aesthetic Factors in Natural Science, Lanham, New York, London: University Press of American, 1990, pp. 11~26. 这位作者是这样论证他的观点的:(1)如果科学家使用O-R简单性作为接受或拒斥假设或理论的基础,那么假的或反直觉的结果就会随之而来。(2)被说成在O-R简单性之上卷入理论接受的案例实际上是借助其他一些标准——例如说明能力——评价的案例。(3)如果科学家使用O-R简单性作为接受或拒斥理论的基础,那么危险结果会随之而来。关于第一个论据,在假的或反直觉的结果中,最让人烦恼的也许是使“单因素”(single-factor)理论变得似乎有理,在任何地方,理论和理论家之间的经验符合是贫乏的。像在高能物理学直接观察往往是困难的领域,或者像在心理学一些部分成功预言几乎不可能的领域,或者像在生态学许多部分相对新的科学领域,这样的情况都能发生。当存在几个在经验上不充分决定的理论时,当这些理论同样地与事实一致时,O-R简单性的使用能够指示选择粗糙的、可疑的、单因素的理论。从认识论的观点看,没有理由假定,在给定两个与事实一致的、在经验上不充分决定的理论后,具有更大的O-R简单性的理论更可能为真。事实上,在说明人的行为的科学中,也许具有较少O-R简单性的理论更可能,因为它们能够阐明更复杂的现象。关于第二个论据,当科学家在辩护的上下文中使用简单性时,他们实际上把它定义为另外的东西,某种与经验的可能性有关的东西。爱因斯坦之所以偏爱仅由少数公设开始并消除以太,这是因为他有健全的经验理由。O-R简单性至多只是二阶标准,而像说明能力这样的标准才是一阶标准。的确,假理论典型地充塞更多的特设假设,但是这并不是与简单性有关的问题,而是与说明能力和可检验性有关的问题。而且,因为假理论常常没有简单性,并不意味着人们应该得出结论说,具有较多O-R简单性的理论为真;O-R简单性的存在不一定总是与高说明能力、可检验性等联系在一起。关于第三个论据,尤其是在经验上高度不充分决定的科学领域的情况下,仅仅承认不存在恰当的理论也许更好一些;否则,使用O-R简单性可能给头脑简单的理论赋予使它们误入歧途的、华而不实的可接受性的空架子,尤其是在包括公共政策在内的案例中。尽管O-R简单性不能用于假设和理论的辩护,但是它在帮助科学家产生假设和理论的过程中十分有用。科学家之所以乐于使用它,也许经济是最重要的理由。物理学家惠勒(J. Wheeler)说,使用简单性的理论是假定少数的实体,能使物理学家尽可能迅速地犯错误和矫正错误;他们能够典型地、比检验复杂理论更迅速地检验简单理论。
李醒民:论爱因斯坦的纲领实在论,北京:《自然辩证法通讯》,第20卷(1998),第1期,第1~11页。
В. И. Жог等:自然科学知识:从简单到对称,罗长海译,上海:《世界科学》,1989年第10期,第46~50页。不过,若格在肯定科学理论的简单性具有重大意义时,又在前面加上“在经典科学时代”的限制语。这样做是不妥当的。简单性原理不是在现代科学中仍然大有用武之地吗?
N. Rescher ed., Aesthetic Factors in Natural Science, Lanham, New York, London: University Press of American, 1990, pp. 2, 3, 5.
E. F. Caldin, The Power and Limit of Science, London: Chapman & Hall LTD., 1949, ChapterⅤ.
N. Rescher ed., Aesthetic Factors in Natural Science, Lanham, New York, London: University Press of American, 1990, p. 6.
J. W. McAllister, Beauty & Revolution in Science, Cornell University Press, 1996, p. 122.
许良英等编译:《爱因斯坦文集》第一卷,北京:商务印书馆,1976年第1版,第496页。
爱因斯坦的原话是这样的:“The logically simple does not, of course, have to be physically true; but the physically true is logically simple, that is, it has unity at the foundation.”参见G. Holton, Thematic Origins of Scientific Thought, Kepler to Einstein, Cambridge, Massachusetts: Harvard University Press, 1974, p. 241.
牛顿:《自然哲学之数学原理•宇宙体系》,王克迪译,武汉:武汉出版社,1992年第1版,第403页。
马赫:《认识与谬误——探究心理学论纲》,李醒民译,北京:华夏出版社,2000年1月第1版,第462页。
洛西:《科学哲学历史导论》,邱仁宗等译,武汉:华中工学院出版社,1982年第1版,第39页。
N. Rescher ed., Aesthetic Factors in Natural Science, Lanham, New York, London: University Press of American, 1990, p. 6.
莫兰:《复杂思想:自觉的科学》,陈一壮译,北京:北京大学出版社,2001年第1版,第137页。
E. F. Caldin, The Power and Limit of Science, London: Chapman & Hall LTD., 1949, ChapterⅤ.
雷舍尔还立足于进化论为人们偏爱简单性做辩护:我们的理智对于简单性、雅致的品味(tastes)像我们的物理品味(美味)一样,是进化压力对起作用的那些事物优先的结果——这被证明是有效的,从而有利于幸存。我们认知机制的进化方面保证服务于认知价值。不仅生物选择,而且理智动因中的文化优势也在我们认知工具的发展中起了决定性的影响。参见N. Rescher ed., Aesthetic Factors in Natural Science, Lanham, New York, London: University Press of American, 1990, pp. 2~3, 5, 7~8. 这里补充说明一下,许多科学哲学家从实用的角度为偏爱简单性辩护。他们认为,偏爱简单性的科学理论的合理性能够借助于实用主义和经济的强制来说明,例如时间的分配和检验的容易。可是,施雷德-弗雷谢特表示,在实践性的基础上为偏爱简单性理论辩护是不充分的。参见K. Shrader-Frechette, Three Arguments Against Simplicity; N. Rescher ed., Aesthetic Factors in Natural Science, Lanham, New York, London: University Press of American, 1990, pp. 11~26.
彭加勒是这样论证的:“为此目的,让我们看看,关于简单性的信念在我们的概括中起什么作用。我们已经在为数众多的特例中证实了简单的定律;我们拒不承认这种如此经常的重复的一致只能是偶然性的结果,我们得出结论说:该定律必须在普遍情况下为真。开普勒注意到,第谷所观察的行星的位置都在一个椭圆上。他从来也没有片刻想到,由于机遇的奇怪作用,第谷每次观察天象,都是在行星的真实轨道正巧与这个椭圆相交之时。不管简单性是真实的,还是它掩盖着复杂的实在,这又有什么关系呢?或者它是由于降低个体差异的大数的影响,或者它是由于容许我们忽略某些项的一些量或大或小的作用,它决不是由于机遇。这种简单性不管是真实的还是表观的,总是有原因的。这样一来,我们始终能够遵循同一推理过程,如果在几个特例中观察到简单性,我们便能够合理地假定,它在类似的案例中还是真实的。否认这一点也就是赋予机遇一种不能容许的作用。可是,其中仍有区别。如果简单性是实在的和基本的,那么即使我们的测量手段的精度提高了,这种简单性依然如故。因此如果我们相信自然界本质上是简单的,我们必然能从近似的简单性推论出严格的简单性。这是以前所做过的东西;这是我们不再有权利去做的东西。例如,开普勒定律的简单性仅仅是表观的。这并不妨碍它们十分近似地应用于类似于太阳系的一切系统;但是,这却使它们不是严格精确的。”参见彭加勒:《科学与假设》,李醒民译,沈阳:辽宁教育出版社,2001年第1版,第96、111~112页。
N. Rescher ed., Aesthetic Factors in Natural Science, Lanham, New York, London: University Press of American, 1990, p. 7.

 



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