在本文,我要论证的是:经验约定论(empirio-conventionalism) 也是爱因斯坦主导哲学思想的一个重要组成部分;在某些领域和某种程度上,它在爱因斯坦的思想中甚至和“理性沦的实在论”一样强烈;而且,像理性论的实在论一样,经验约定论在爱因斯坦的早期思想中就占主导地位。这一点常常被许多研究者所忽略,有必要在此加以强调。下面,我将依次展开自己的观点。
一、爱因斯坦赞同彭加勒的经验约定论
彭加勒对爱因斯坦的认识论的形成和发展有不可低估的影响,这主要表现在爱因斯坦明显地接受了彭加勒的经验约定论上。
爱因斯坦曾多次坦率地表示,科学中的基本概念和基本原理既不是先验的,也不是经验的,而是约定的。他这样说过:“概念体系连同那些构成概念体系的句法规则;都是人的创造物。” “我们正在寻求的这个体系中,没有一个特点、没有一个细节能够由于我们思想的本性,而先验地知道,它必定是属于这个体系的。关于逻辑和因果性的形式也同样如此。我们没有权利问科学体系必须怎样构造,而只能问:在它已经完成的各个发展阶段上,它实际上曾经是怎样建造起来的?所以,从逻辑观点看来,这个体系的逻辑基础以及它的内部结构都是‘约定的’。” 他同时也这样说过:“理论物理学的公理基础真的不能从经验中抽取出来;而必须自由地发明出来”。“一切概念,甚至那些最接近经验的概念,从逻辑观点看来,完全像因果性概念一样,都是一些自由选择的约定。”([2],pp. 315, 6)
对于康德的先验论和彭加勒的约定论,爱因斯坦看中后者而抛弃前者。他在评温特尼茨(J.Winternitz)的《相对论和认识论》一书时写道:“温特尼茨和康德一起断言,科学是由思维依据某些先验的原则建立起来的某种体系。我们的科学大厦是而且应当是建筑在某些原则基础上的,而这些原则本身却不是来自经验,对此当然要毫不怀疑地加以接受。但是,当提出这些原则的意义问题,或者提出这些原则不能替代的问题时,我就发生了怀疑。是否可以认为,这些原则至少有一部分是被安排得使科学同这些原则的随便改变不能并存呢?还是应当认为这些原则是纯粹的约定,就像词典里词的排列原则那样呢?温特尼茨倾向于认为,第一种观点是正确的,而我认为,第二种观点是正确的。”([2],p. 192)他在康德《导论》读后感中指出:必须把康德所谓的“先验的”(即概念是预先存在于我们的意识中的)冲淡成为“约定的”([2],p. 104)。
1921年1月,爱因斯坦在题为“几何学和经验”的讲演中表明,他赞同“敏锐的深刻的思想家”彭加勒的约定论观点,也认为“公理是人思想的自由创造”。他还明确表示:“从永恒的观点来看,彭加勒是正确的。”在同年5月的一次报告中,他在谈到关于空间的概念和判断时说:“这里也必须密切注意经验对于我们的概念的关系。我以为,彭加勒在他的《科学与假设》这本书里所作的阐述,已清楚地认识到这个真理。”([2],p. 157)
二、爱因斯坦对经验约定的阐释与发展
爱因斯坦不仅赞成彭加勒的经验约定论,而且根据他的科学创造实践,对此作了更为深更为明确、更为严格的阐释与发展。这主要表现在以下几个方面。
第一,明确阐述了科学理论体系的结构,严格规定了约定仅在构筑科学理论体系基础中起重大作用。在爱因斯坦看来,完整的科学理论体系是由基本概念、被认为对这些概念有效的基本假设以及由逻辑推理得到的结论(导出命题)这三者构成的。其中在逻辑上不能进一步简化的基本概念和基本假设是理论体系的根本部分,它们是整个理论体系的公理基础或逻辑前提(因此科学理论也可以看作是由两部分构成的)。它们“都是自由选择出来的”,“(在逻辑意义上)是自由的约定”([2],pp. 22, 471)。很显然,爱因斯坦仅肯定了从直接经验上升到公理基础时约定的作用,具体结论则是从公理基础出发逻辑地导出的;而彭加勒则把科学理论分为事实、定律和原理三个层次,认为约定在逐级上升中都起作用,甚至在从未加工的事实过渡到科学事实时也起作用。因此,爱因斯坦的理论体系是通过探索性的演绎法自下而上(由直接经验到公理基础),自上而下(从公理基础到导出命题)构筑的,彭加勒的理论体系实质上是立足于归纳法,通过约定式的推广,逐级自下而上(由事实到定律,再由定律到原理)得到的。不过彭加勒有时也认为可以大胆地从事实直接提升到原理。
第二,响亮地提出了基本概念和基本原理是“思维的自由创造”,“理智的自由发明” ([2],pp. 409, 314)的命题,阐述了从感性经验到基本概念、基本假设的非逻辑途径和二者的微妙关系。爱因斯坦认为,要从经验得到基本概念和基本假设,只有通过那种以对经验的共鸣的理解为依据的直觉,也可以通过“猜测”、“大胆思辨”、“创造性的想象”、“幻想”等思维“跳跃”的途径达到。因此,基本概念、基本原理在逻辑上是独立于直接经验的,二者的关系不像肉汤同肉的关系,而倒有点像衣帽间牌子上的号码同大衣的关系。但是,彭加勒在直接经验与基本原理中还加上实验定律这个中介层次,因此他的某些原理(由定律推广以及在许多定律中寻求共同点而得到的原理)与经验之间的关系似乎不是充分独立的。
第三,形象地阐述了对基本概念和基本原理的选择的自由是一种特殊的自由,并明确指出了选择的双重标准。爱因斯坦认为,这种选择的自由完全不同于作家写小说时的自由。它倒多少有点像一个人在猜一个设计得很巧妙的字谜的那种自由。他固然可以猜想以无论什么字作谜底;但是只有一个字才真正完全解决了这个字谜。相信为我们的五官所能知觉的自然界具有这样一种巧妙隽永的字谜的特征,那是一个信仰的问题。迄今科学所取得的成就,确实给这种信仰以一定的鼓舞。([2],p. 346)显然,这种特殊的自由是在科学创造过程中的思维方式的自由,而作为思维最终成果的东西则应是客观的。爱因斯坦提出的选择公理基础的外部标准(由公理基础推导出的理论不应当同经验事实相矛盾)和内部标准(基本概念、基本原理的“自然性”和“逻辑简单性”)也是考虑到上述情况而提出的。爱因斯坦指出,尽管科学理论体系的逻辑基础是约定的,但是“它们之所以能站得住脚,在于这个体系在事实面前的有效性,在于它的思维的统一性,也在于它所要求的前提为数很少。” ([3],pp. 368~369)
第四,明确区分了作为命题集的非解释系统和感觉经验相联系的解释系统,指出真理概念仅适用于后一系统。他说:“‘真’这一概念不适合于纯粹几何学的断言。因为‘真’这个词,习惯上我们归根结底总是指那种同‘实在’客体的对应关系,可是几何学并不研究它所涉及的观念同经验客体之间的关系,而只研究这些观念本身之间的逻辑联系。”([2],p. 95)他还就此发表了原则性的评论:“命题如果是在某一逻辑体系里按照公认的逻辑规则推导出来的,它就是正确的。体系所具有的真理内容取决于它同经验总和的对应可能性和完备性。正确的命题是从它所属的体系的真理内容中取得其‘真理性’的。”([2],p.6)
在这里有必要简单分析一下爱因斯坦的“理性论的实在论”思想和“经验约定论”思想在他的主导哲学思想中的关系。爱因斯坦的实在论或唯物论是在他12岁那年读了通俗的科学书籍而失去了宗教的天堂时就确立起来的。至于他的理性论思想,除与他的科学实践有关外,也由于受到开普勒、普朗克、斯宾诺莎的影响。但是,彭加勒反对实证主义和实用主义,倡导理性主义和理想主义的作法,无疑有助于爱因斯坦理性论思想的形成与发展。爱因斯坦的经验约定论思想,除受彭加勒的影响外,石里克的影响也是值得注意的(下节我们将要详细讨论这个问题)。
爱因斯坦的理性论的实在论思想似乎主要表现在他的认识论和自然观上。他相信在我们之外有一个独立于我们的客观世界,这个世界是统一的、有规律的,这种统一性和规律性是我们的理智可以部分揭示和把握的。他把这些信念看作是一切科学工作的基础。
爱因斯坦的经验约定论思想似乎主要表现在他的方法论和科学观上。他运用自如的卓有成效的科学方法——探索性的演绎法,他关于科学理论结构的分析以及对于科学理论基础的考察,都渗透了经验约定论思想。
理性论的实在论和经验约定论思想在爱因斯坦的头脑中各司其职,二者不仅不相互排斥,而且珠联璧合,相得益彰。这可以从他的科学实践中明显看到。例如,在创立狭义相对论的过程中,怀疑的经验论是他破旧的锐利武器,理性论的实在论是他立新的坚实基础,而经验约定论则是他构筑新理论框架的有力工具。关于这个问题,作者已有专文 论述,此处不拟赘述。
我们在这里强调指出爱因斯坦主导哲学思想中的经验约定论成分,并不是说他不是实在论者。爱因斯坦坚信,深刻的理论的不可缺少的特征在于假定与观察者无关的实体的存在。尽管他认为这样的理论是必需的,但是他并不坚持理论对实在的东西给出了唯一正确的描述。其理由在于,从原则上讲,总是存在着可供选择的理论,它们能够同样好地解释所有可以得到的证据。事实上,爱因斯坦认为,我们在可供选择的理论中进行选择时,要受到实际的和历史的因素的限制,但是从逻辑的观点看来,我们的选择是约定的问题。爱因斯坦是一位实在论者,但却是十分有趣的一类实在论者。
三、爱因斯坦的经验约定论的思想渊源
爱因斯坦的经验约定论有两个思想渊源:其一是他阅读了彭加勒的科学哲学著作,尤其是1902年出版的《科学与假设》;其二是通过阅读石里克为理论和实在关系的观点进行辩护的著作,但是更重要的证据在于他们从1915到1933年所进行的长达近20年的通信中,石里克早期的实在论的约定论(接近于彭加勒的经验约定论)对爱因斯坦有重大影响。
彭加勒和爱因斯坦虽然在1911的索耳未会议上有过直接交往,但这次交往并没有对爱因斯坦的思想产生决定性的影响。彭加勒是通过他的科学和哲学著作显著地影响了爱因斯坦。彭加勒的经验约定论最早是在1887年发表的一篇数学论文——“论几何学的基本假设”——中透露出来的,但是更为明确、更为系统的阐述,还是在他的科学哲学名著《科学与假设》中。在“奥林比亚科学院”时期(1902年3月至1905年11月),爱因斯坦和他的挚友索洛文、哈比希特曾利用晚上的业余时间,一起研读过彭加勒的这部著作,并进行了热烈的讨论。据索洛文回忆,彭加勒的书对他们的印象极深,他们用几个星期紧张地读它。有时念一页或半页,有时只念一句话,立即就会引起强烈的争论,当问题比较重要时,争论可以延续数日之久。([2],p.570)彭加勒的经验约定论思想(例如数学中的公理和物理学中的基本原理既非先验综合判断,亦非经验事实,它们原来都是约定,约定是我们精神的自由活动的产品,但自由并非任意之谓,它要受到实验事实的引导和避免一切矛盾的限制;约定是我们强加于科学的,并未强加于自然界,而且并非整个科学都是约定的;约定只是出于方便,无所谓真假;约定有巨大的方法论功能,在从事实过渡到实验定律,尤其是从实验定律上升到原理时,其方法论功能更为显著;等等) 无疑对爱因斯坦有举足轻重的影响。
彭加勒在他的另外两本科学哲学著作——《科学的价值》(1905年)、《科学与方法》(1908年)——中也表述了他的经验约定论思想,尽管不象在《科学与假设》中那样集中。有理由认为,爱因斯坦也读过或了解彭加勒的那两本书。爱因斯坦所描绘的关于科学发展的“危机-革命”图像,以及他关于“科学是为科学而存在的”([2],p.285)表白,也许是他读过或了解《科学的价值》的佐证,因为彭加勒在该书中系统地阐述了他的科学观。爱因斯坦读过或了解《科学与方法》,可以从这样两件事实得到印证:其一是他1919年5月3日写给汉斯•魏辛格的信 ;其二是他的下述言论:“我同意昂利•彭加勒,相信科学是值得追求的,因为它揭示了自然界的美。这里我要说的是,科学家所得到的报酬是在于昂利•彭加勒所说的理解的乐趣,而不是在于他的任何发现可以导致应用的可能性。”([2],p. 304)我们知道,彭加勒在该书的“事实的选择”一节中集中论述了自然美和科学美,倡导为自然的美而潜心研究自然,为真理的美而忘我追求真理。这些证据虽则不十分充分,但是我们很难设想,曾经大大得益于《科学与假设》的爱因斯坦,不了解或不去设法阅读彭加勒另外两本科学哲学名著。要知道,这两本书被译成多种文字在世界上畅销,而爱因斯坦对科学哲学一直兴味盎然。有理由认为,爱因斯坦不仅从中接受了彭加勒的经验约定论,而且在认识论、方法论、自然观和科学观诸方面也受到了莫大的影响(对此我将另文讨论)。
至于石里克在爱因斯坦的约定论思想形成中所起的作用,迄今还鲜为国内学人所知。关于这个问题,霍华德(L.D.Howard)在一篇题为“爱因斯坦的科学哲学中的实在沦和约定论:爱因斯坦-石里克通信”的论文 中进行了比较详尽的研究。霍华德认为,石里克早期
的哲学思想是实在论的约定论(realistic conventionalism);爱因斯坦之所以倾向于接受石里克的影响,是因为他在他的广义相对论工作中遇到了某些问题,对这些问题的解答导致了爱因斯坦关于理论和实在关系的观点,他发现石里克在其著作中曾为这些观点辩护。
石里克是第一批仔细思考相对论的哲学含义的哲学家之一。在爱因斯坦看来,他的分析远远超越了当时的大多数其他哲学家。因为他具有渊博的物理学知识(曾经在普朗克的指导下获取了物理学博士学位),他把自己的研究工作建立在坚实的科学基础上,而且他并没有像新康德主义者和实证主义者所作的那样,企图把相对论归之于某一哲学派别思想的产物。我们知道,石里克后来成为逻辑实证主义者,是维也纳学派的奠基人之一。但是,在1915年,石里克的科学哲学则是实在论和约定论成分的新奇结合。
石里克的第一篇关于相对论的论文发表于1915年。该文的主要目的是批判新康德主义和实证主义对相对论的曲解,并通过比较揭示了相对论的主要哲学意义。
石里克在1915年12月13日给爱因斯坦写了信,爱因斯坦在次日回信说:“您关于实证主义如何启发相对论、然而不需要它也行的解释也是完全正确的。在迄今所写的关于相对论的文章中,它是最好的。您已经正确地看到,这种思想路线对我的努力产生了很大的影响,尤其是马赫,更多地则是休谟,在发现相对论前不久,我怀着热望和赞美的心情研究了他们关于理解力的论文。十分可能,没有这些哲学研究,我不会得出答案。”爱因斯坦在这封信尽管对石里克给以很高的评价,但是并没有评论石里克的约定论。当时,爱因斯坦还在某种程度上赞同马赫,他把马赫看作是反对新康德主义关于空间和时间的先验理论的盟友。果不其然,三个月之后,爱因斯坦就发表了一篇热情颂扬马赫的悼文(1916年3月14日)。但是,到1917年春,他明显地否定了马赫,接受了石里克的实在论的约定论思想。
1917年3月,石里克在《自然科学》杂志上发表了一篇很长的关于相对论的分析文章,题为“当代物理学的空间和时间”。在同年,他把它扩充为单行本发表了(出版了四版)。该单行本最后一章讲的是哲学,石里克在这里再次提出了他的约定论的科学哲学。他首先批判了实证主义者把实在事物仅仅视为经验元素,然后议论了约定论的论题,指出了描述这种“实在”的可供选择的理论的特征。他写道:“借助于各种评阶系统,可以同样地指出相同的事实集合;从而能够存在各种理论,真理标准在这些理论中可以同样充分地被满足,从而这些理论能够同样评判观察到的事实,导致同样的预言。它们仅仅是不同的符号系统,这些符号系统被分配给同一客观实在:重新产生同一事实集合的不同表达方式。”石里克继续说,我们总是被赋予权力在可供选择的理论中选择最简单的理论。他在第四版添加的两段中注意到,即使最简单的理论也包含着某些约定,即使这些约定仅仅构成测量的基础。他以这样的话作为结束语:“因此,彭加勒的陈述依然为真:没有约定,我们根本就不能成功地建立理论。”