五、科学仪器与客体是不可分离的
人类认识客观世界能力的增强与科学仪器对客观世界的作用的增强是同步的。这使得科学仪器与客体世界的距离越来越近，联系越来越紧，它们之间的区别日趋模糊， 以致科学仪器自身嵌入到对客观对象的认识内容中，且最终不能将科学仪器从这样的内容中排除。在这种情况下，科学仪器和认识对象一道成为认识对象系统——客体系统，对此客体系统的研究在科学上不可避免。对量子力学中自我参照测量和测不准原理的分析就说明了这一点。
（1）自我测量难题。
测量的过程是仪器与被认识对象相互作用的过程，此作用过程确立了仪器系统与被认识对象之间的一定关系。在经典物理学中，由于从实验技术或从理论分析上能够排除仪器对认识对象的作用，因此，如果用 W 代表整个世界，S 代表被认识对象，A 代表仪器工具系统,R 代 表 S 、 A 以外的世界，则认识世界的模式为 W=S+A+Ro。此时科学仪器能完全作为中介而完成工具作用。但是，在量子力学实验中，仪器对微观对象发生了不可控制的作用，这种作用无论在实验技术上，还是在理论分析上都不能排除，从而使得“仪器一微观对象”的作用系统所产生的现象不是单一的纯自然呈象，而是多维的，既包括被认识对象，也包括科学仪器及其相互作用，从而使得科学仪器与被认识对象一道成为客体系统，仪器与被认识对象划不出明显的界限，认识世界的模式转变为 W=Sl+R 。这里的 S1=S+A。( 注意 : 这里的 "+" 不是 S 与 A 的机械叠加，而是相对于实验结果而言的 S 与 A 不可分离的有机结合。
当我们对 S1 系统测量时，我们仍然是从获得的仪器状态的信息来推论被观察系统的信息的。但是，由于仪器包含在被观察的系统中，而且也是参照被观察系统的状态，因此，这时从仪器获得被观察系统的状态的这一参照就是自我参照，这样的测量就是自我测量。对于这种自我测量，Thomas Breuer 论证了“没有一个来自内部自我被测系统的测量能被信息地完成，”[14]即通过测定一可观测量，人们不可能区别所有状态。“准确状态的自我测量是不可能的。”([14],p.209) 因此，在测量不能区别所有状态的意义上，科学仪器不能看作是与被认识对象相互分离而作为纯粹的认识工具，它既是工具又是客体。
（2）测不准难题。
测不准原理是海森堡1927年从量子力学数学形式中推导出来的，与对所有物质粒子的实验室观察相符合。该原理认为，对一个共轭互补变量的较准确测量是以对另一共轭变量的较不准确测量作为代价的，作为极点，对一共扼变量的完全认识是以对另一变量完全不认识为代价的。即我们不可能同时准确地知道两共轭互补的量，由此形成量子测量的测不准难题。
造成测不准的原因是什么呢 ? 有人认为这是由我们所用的测量方法和仪器的不完备所致，即仪器在获取某共轭量的同时，无法控制地干扰了粒子的运动，使得粒子失去展现另一互补共轭量的能力。如果这一观点正确，测不准难题就不是原则上不可解决的难题，随着人类认识的深入和实验仪器、实验手段的进步，共扼互补量必会准确确定，原则上不可准确知道的东西不存在。然而，量子非破坏性测量理想实验表明，即使在获取某共轭量的同时，保证粒子的运动没有受到不可控制的干扰，即在装置不受不确定关系影响的情况下，仍然不能同时确定另一共扼量，即互补性仍然存在。[15]
这样，不确定难题的存在就与仪器精密度、仪器对微观对象的作用无本质的、必然的关联，而与微观对象的互补性质有本质的关联。即微观对象的不完全确定性是由微观对象的本性决定。照此，粒子的这一本性给人类关于微观对象的认识提出了原则性的限制，即人类原则上不能获得对微观对象的完全认识。因为微观对象的运动、变化、发展要遵循一定的自然规律，受到自身性质、结构的限制，它只能做它能做的事。不仅如此，限制微观对象“能做什么的某些规律也限制人类”。[16]即人类虽然有着伟大的想象力，有着先进的科学仪器，仍然不能按自己的主观愿望去摆布自然，改变自然法则，逼迫自然去做它的性质和结构不允许它做的事。
存在人类原则上不可完全认识的对象，既不意味着世界是完全不可认识的，也不意味着在感觉与对客观世界的客观认识之间没有通道，更不意味着人类认识能力的有限性，而是意味着 世界存在不可完全认识的部分，存在着有人类最终无法认识的对象或对象属性。这不是人类认识能力有限所致，而是事物的本性使然。这就在逻辑上为人类认识过程的演进和认识能力的发展提供了无限可能性和不可穷尽性。这就从根本上排除了“不完全的认识是一种人类不充分的、有限的认识，是一种对事物原本确定的性质的不清楚准确的认识，这样的认识不是真知识”的错误信念。
上面的分析说明，在某些现代科学研究过程中，一方面科学仪器与认识对象已经不可分离，两者一道成为科学认识的客体系统。另一方面，在对认识结果进行方法论、认识论和本体论解释时，仪器与认识对象一道成为不可分离的客体系统，进入人们的思维之中。这种新思维必将改变人们对科学的传统观念，使人们认识到：科学知识不只与发现有关，而且还与怎样发现有关；科学理论不只与世界有关，而且还与人类与世界的相互作用有关。鉴此，将科学仪器作为客体进行研究就显得既自然又必要了。
结束语
本文并不否定科学仪器的工具作用，相反地，笔者认为，科学不仅是关于什么的，而且是关于能是什么的。能是什么是通过行动而不是通过沉思所得，是通过仪器与认识对象的作用所得。随着科学的发展，科学仪器的工具化作用必将加强，而且，科学仪器是能够胜任作为工具这一基本角色的。我们有三方面的理由相信这一点：①本体论理由：相信世界与人类的统一性，任何物质都能够通过相互作用引起变化来接收和传递信息；②方法论理由：测量系统是信息的产生者和处理者, 人们能够通过输入—输出结构的评价、噪音的控制来达到信号的保真； ③认识论理由：有多种实验认识论策略(理论的、实践的、美学的)保证人们理性地相信仪器呈象的真实。( 此当另文探讨 )
然而，随着科学的技术化趋势增强，老的格言“科学发现 ，技术创造”已被新的格言“科学发现因为它创造”[17]所代替。创造就必须有仪器。科学仪器有其自身的生命。它既是科学认识活动的产物，又是科学认识活动的要素。作为科学认识活动的要素，它不仅指导着当下的科学认识的追求，并在这样的追求中留下自己的印记。从一定意义上说，一部科学认识史也是一部仪器进步史，科学走到哪里，仪器就发展到哪里，仪器的进步意味着自身作为“科学进步有用单元”。[18]作为科学认识活动的产物，仪器的完成是在将此作为研究对象——客体的情况下完成的，是在追求对世界的科学认识过程中完成的。仪器的设计、制造、使用和知识的追求是一对伙伴，没有其中一个，另一个也不可能。因此，科学仪器的产生是人类认识自然和认识仪器自身的产物，是在科学认识过程中将科学仪器既作为科学认识工具又作为科学认识客体的产物。那种认为科学仪器只是由仪器制造厂生产出来的观念是错误的，它割裂了仪器制造者与实验者之间的联系，忽视了实验室作为科学仪器“孵化器”的作用；那种认为科学仪器在科学认识过程中只是作为科学认识工具要素起作用的观点也是错误的， 它将科学仪器从科学认识的其它要素中孤立了出来，忽视了在科学的艰辛探索过程中，科学仪器并非是一个封闭的文本，提供的并非是无可争辩的、正确的事实。要获得正确的事实，必须将科学仪器与理论、实验和技术联系起来，必须将仪器看作是具体的、可错的、不充分的、开放的、且与客体有着复杂关联的认识对象，作为进一步深化和扩张科学知识的物质手段。
总而言之，对于非科学工作者而言，将科学仪器当作科学认识客体既无可能也没必要，只要在实际生活中能用某些仪器就行。然而，对于科学工作者而言，在科学认识过程中，必须将科学仪器既看作工具，又看作客体。表面看来，这好象是对仪器工具化功能的削弱，实际上“降低仪器工具化的功能和作用可以让我们更加完全地将仪器在科学活动中的作用理论化”，([1], P.303) 可以让我们在促进科学仪器进步的基础上推进科学认识的进步。这点是与科学史相符合的，也是在科学史中确立以自主的实验生命为基础的新趋势所必需的。
参考文献与注释：
[1]Jeffryl Ramsey,On Refusing to be an Epistemologically Black Box:Instruments in Chemical kinesties during the 1920s and 30s,Stud .Hist .Phi1.Sci,Vol.23,No.2,1992,p.286.
[2]对仪器自身所产生的假象要有一个恰当的理解。当我们的视觉是正常的时候， 仪器所产生的假象不是不存在的现象,它有着自身产生的基础，在这个意义上说， 它是“真象”——真实存在的现象，只不过这样的“真象”或与被研究的对象不相干，或是对对象歪曲的反映，或这样的呈象还没有纳入人类的认识域，因而被研究者拒斥，看作是与对象性认识相对立的“假象”。因此，“假象”也是一种存在，具有本体论意义，只是对科学认识而言，不具有真理性的认识论意义，只具有相对的意义。与人类主观臆想和幻觉不一样，“假象”具有客观现实性，臆想和幻觉不具有。所以，仪器呈象的“虚假”,不在于此现象是否存在，是否是以纯态存在(Hacking就说，实验的主要结果就是现象的创造 ),而在于存在的这一现象是否与被研究的对象有关，且具有什么样的关系。
[3]Ian Hacking,Representing and Intervening,Cambridge University Press,1983,pp.186-209.
[4]实验仪器的不同分为三类：① A、B 两个仪器，根据单一理论操作，这些仪器可依据大小、材料、空间安排、分析步骤等方面不同；② A、B 两个仪器，各自完全依赖于不同的理论，这样的理论可通过它们每个中暗含的陈述集合而区分，如气泡室与火花室；③A、B 两个仪器，部分依赖于相同的理论，部分依赖于不同的理论。
[5] Franklin,A & Howson,C (1984)Why do Scientists Prefer to Vary Their Experiments? Stud.Hist .PhiL Sci 5,pp.51-62.
[6]William J .Mcknney,Experiment on and Experiment with:Polywater and Experiment Realism,Brit.J Phil.Sci.42(1991),pp.295-307.
[7]非偶然性结论指的是，所获得的结论或是“事实”或是“虚构”。从而将结论所处的认识论状态对立了起来。其实，当科学家使用了能决定性地和单义地确定属性的仪器时，将结论分为“事实”和“虚构”是可行的。但是，当结论嵌入可认识的或明晰的模型中时，“事实”和“虚构”并没有必要对立。
[8] Peter Galison,How Experiments End,Chicago,London:Chicago University Press,1987,pp.252.
[9]Christa Jungnicke and Russell Mccormmach,Intellectual Mastery of Nature,2Vols,Chicago:University Of Chicago Press,1986,V01.2,p.9.
[10]Matthias Dorries,Blances,Spectroscopes,and the Reflexive Nature of Experiment,Stud .Hist.phil.sci,Vol125,No.1,1994,p.17.
[11]Danial Rothbart,the Epistemology of a Spectrometer,phi1.Sci.61(1994),p.26
[12] 荷兰 kamdingh Omes 的氢液化器与英国 Dewar 的液化器是基于相同原则， 并且包含在相同活动中的液化器,但是应该被看作不同仪器。因为前者与后者相比， 不仅是一个技术上进步了的仪器，而且也体现了与范德华对应状态规律 (Law of corresponding states) 相关的原理，体现了他的热力学对应操作的思想。这是不同实验文化和理论文化的体现，体现了科学叙述的不同风格。前者导致低温物理学作为一物理分支学科的确立。
[13] Galison P.,1988a,History,Philosophy and the Central Metaphor,Science in Context2,pp.197-212.
[14]Thomas Breuer,The Impossibility of Accurate State Self-Measurements,phil.Sci,62(1995),p.197.
[15]Berthold-Georg Englert,Marlan 0.Sxully,Herbert Walther,“物质和光的二象性”，《科学》(Scientific American 中文版),1995,4,pp.30-36.
[16] Milton A.Rothman,Scince Gap:Dispelling the Myths and Understanding the Reality of Science,Dormet-- hous Books,Buffalo,New York 1993,p.35.
[17]Sadjan Lelas,Science as Technology,Brit.J.Phil.Sci,44(1993),p.423.
[18]Davis Baird and Thomas Faust,Scientific Instruments,Scientific Progress and Cyclotron,The Brit.J. Phi1.Sci,1990,41(2),p.172.
