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皮埃尔•迪昂:科学家、科学史家和科学哲学家(1)-科技哲学
来源:  作者:李醒民  点击:次  时间:2002-02-06 00:00于哲学网发表

 迪昂然后着手独自一人对科学史一一从爱奥尼亚的自然哲学家到古典物理学建立的物理学理论的历史——进行最为不朽、最为系统的研究。迪昂在短时间内所作的开创性的工作之浩繁是令人惊讶的、超越时代的。他计划在四年内写12卷书,最后只完成了10卷手稿。这部名为《宇宙体系:从柏拉图到哥白尼宇宙学说的历史》在他在世时出版了四卷(1913~1916),第五卷是在他去世后的1917年出版的,迪昂的女儿在1954~1959年监督出版了其余五卷。在1908年,迪昂还出版了一本《拯救现象:论从柏拉图到伽利略的物理学理论的观念》。这部著作是最重要的物理学历史著作的文献汇集,它揭示出形式化的数学在西方科学发展中总是起着实质性的作用。该书中的有价值的历史引言,可以看作是《宇宙体系》一书全部观点的浓缩。
迪昂是一位有高度教养、坚定信念和明确感受的人,他的所有判断都是与他的基本观点一致的。他也是一位热情的爱国主义者和民族主义者,他的爱国感情在一定程度上影响了他的科学观点和价值判断(但从未达到使这些观点和判断绝对无效的程度),结果他倾向于过高估计法国科学家的成就,而低估或贬低其他国家科学家的贡献。他驳斥了奥斯特瓦尔德关于“化学是德国科学”的论断,批判了德国科学中的蒙昧主义和“自然哲学”倾向。他尤其对英国科学家怀有偏见,认为他们的思想粗俗而浅薄,因为他们缺乏逻辑严密性,对科学的系统数学理论漠不关心(这些批评也不是没有—点道理,而且他从未诉诸恶语和漫骂)。他并未因牛津默顿学院的经院哲学家对运动学理论的贡献而称赞他们,也未因托马斯•布雷德沃丁(Thomas Bradwardine)对亚里士多德运动定律的重新系统阐述的重要性而褒扬他。同时,他却不恰当地高估巴黎大学在新物理学中的意义,过分颂扬布里丹、奥热默等人的贡献。他的宗教感情也使他过高评价中世纪基督教哲学家的科学的哲学。他称颂巴黎大学的经院哲学家具有月上世界和月下世界都服从同一物理定律的观念,而实际上第一个明确宣布这一点的却是德国中世纪的科学家库萨的尼古拉(Nicholas of Cusa)。尽管迪昂后来在他的著作中冲淡了他对法国人科学贡献的过高估价,但个人感情方面的因素对他在价值判断中的影响却是显而易见的。当然,迪昂也意识到,在任何创造性的科学工作的价值方面做出裁决,都需要一定的文化观点,即道德的、哲学的、宗教的和理智的观点。
通过深入的科学史研究和在科学前沿的长期探索,迪昂充分认识到历史方法在物理学中的重要性。他说,唯有科学史才能使物理学家避免教条主义的狂热奢望和皮浪怀疑主义的悲观绝望。物理学家的思想往往偏向一个极端,科学史能够做出合适的校正。他看到,通过追溯一系列做出科学发现时的错误和犹豫,它使物理学家警惕虚假的证据,通过回顾宇宙论学派的盛衰,通过发掘一度获胜而又被忘却的学说,它提醒物理学家,最吸引人的体系也只是暂定的描述,而不是确定的解释。

(四)
作为一个在科学前沿进行开拓的第一流的理论物理学家,作为一个对科学发展的历史有渊博学识和精湛研究的科学史家,加之迪昂又善于通过这种双重的智力结构思索物理学理论的成长、发展和范围,因而他很自然地转向科学哲学。他通过系统的思考,对物理学理论的意义提出了独到的见解,并在各种论著中系统发展了这种看法。其中最为有名的是《物理学理论的目的和结构》,它堪称现代科学哲学的经典著作,至今还与当代科学哲学家所讨论的问题和所提出的观念密切相关,其中的许多观点,即使今天读起来还是新鲜的和激动人心的。
《物理学理论的目的和结构》分为两编11章,外加一个附录。第一编是“物理学理论的目的”,它有四章:“物理学理论和形而上学解释”、“物理学理论和自然分类”、“描述理论和物理学史”、“抽象理论和力学模型”。第二编是“物理学理论的结构”,它有七章:“量和质”、“原质”、“数学演绎和物理学理论”、“物理学中的实验”、“物理定律”、“物理学理论和实验”、“假设的选择”。附录包括两篇文章,其一是“信仰者的物理学”,其二是“物理学理论的价值”。书中贯彻了迪昂下述成熟的思想:关于假设的逻辑作用,定律与理论的关系,测量、实验、证实和解释在构造物理学理论时的本性,作为与大陆物理学中的数学演绎相对照的英国物理学中的力学模型,物理学理论相对于形而上学解释形式或神学解释形式的自主性,物理学的精神等等。这些结果是长期的实验经验和教学经验、广泛的历史知识以及深入的哲学思索的产物。
在迪昂看来,物理学理论是从少量的原理演绎出的数学命题的系统,其目的在于尽可能简单、尽可能完善、尽可能严格地描述实验定律。迪昂是明晰的和抽象的物理学理论的倡导者,这种理论在逻辑上是完整的、一致的,在数学上是精确的。他认为,物理学理论是物理现象的描述,不是根本的、最终的实在即所谓的形而上学的实在的解释。按照迪昂的观点,解释就是剥去象面纱一样的覆盖在实在上面的现象,以便看到赤裸裸的实在本身。观察物理现象并不是使我们与隐藏在可感觉的外观背后的实在相联系,它只是使我们以特殊的、具体的形式理解可感外观本身。迪昂的结论是,物理学理论的目的是描述实验定律而不是解释实验定律,假若其目的是后者,那么理论物理学就不是自主的科学,它就从属于形而上学。迪昂注意到,科学家很少在科学与形而上学之间做出区分,从而许多理论似乎都被视为一种尝试性的解释,是用多余的“图像”成分和解释成分加以修饰。这些理论实际包含着两种成分,迪昂称其为“描述性的”和“解释性的”成分。在这样的理论中,描述性的部分是有价值的,因而它幸存下来,并且对表面上看来不同的理论来说是相同的。迪昂反对物理学中的原子理论,正是出自他的这一观点:可靠的物理学理论不应当包含关于物质终极的内在本性的形而上学假定。他认为,形而上学地构造模型和在物理学中追求粒子的研究不能导致揭示物质内部的终极本性,正如原子物理学这种类型的支持者的朴素实在论导致他们所思考的那样。
其实,迪昂并不是根本反对形而上学。在某种意义上,形而上学也是研究的重要对象,因为它深入到事物的实质并解释现象,因而也应当受到尊重。迪昂的本意是强调二者的区别和各自的职权范围,以免形而上学侵入科学而扰乱科学理论的目的。其实,科学与形而上学是并蒂而生的,又怎能将它们截然分开呢?就连迪昂本人也无法完全摆脱形而上学的纠缠。当迪昂认为人们能够在竞争的理论之间做出区分、能够决定哪一个在某一确定的方面更好地对应于现象的感性表现形式时,他不得不严重地依赖形而上学的信念。而且迪昂也涉及到科学理论进步的另一个形而上学观点:如果人们不相信,与现象的物理表现形式更好对应的理论在某种程度上比所抛弃的理论更好地反映了现象的终极物理实在的话,那么物理学的进步便是不可能的。他提出了一个进一步的形而上学判断:如果人们继续发明关于现象的相互竞争的理论,继续选择与现象的表现形式对应得更好的理论,那么这种持续改善的理论的进步便渐进地趋于这个现象的理论的有限形式,该理论是完全一体化的,—十分合乎逻辑的,它把实验定律整理成类似于其的秩序,但并不必然地与其等价,这是一个高度先验的秩序,按此所理解的形而上学实在被分类。迪昂一再明确阐述说,在物理学理论促成进步的程度上,它变得越来越类似于自然分类,这是它的理想目的。物理学方法无能为力去证明这个断言是正当的,但是它若不是正当的,那么引导物理学发展的趋势就依然是无法理解的。理论越完善,我们便越能更充分地理解,排列经验定律的逻辑次序就是本体论次序的反映。
迪昂强调的一个引人注目的观点是,不可能有真正的判决实验,能够用来检验理论的任何一个特定假设的真理。一个假设的实验检验必然包含该理论的所有其他假设。因此,理论与实验的矛盾不仅能够通过改变一个被认定是“判决性地”检验了的假设来消除,而且也能通过改变其他假设而保留一个“判决性的”未改变的假设来消除。因此,从实验出发通过归纳不能决定一个假设集,从而有可能存在另一个假设集,它也能够描述同样的现象。正是由于这个理由,大量的假设都偏离了科学家的判断,这意味着理论依赖于个人的情趣(鉴赏力),而情趣则取决于科学家个人的文化素养。因为任何科学理论的假设的选择都是超逻辑韵,由理论家的情趣管辖。所以在迪昂看来,引导科学基础建构的是科学史。他以合理的论据表明,形式化的定量的科学方法并不完全适合于物理科学,实验科学的定律和结论不能直接揭示事物潜在的最终本性。迪昂宣称,人们需要相信自己的想像力,以猜测隐藏在现象背后的实在的本性。
迪昂认为,就物理学理论发展的任何阶段而言,任何基本的元素仅具有暂定的和相对的状态。人的精神能够获悉某些关于物理世界真实的内在本性,但是人们不能剥去现象的外观,而获得关于事物终极本性的直接知识。在迪昂看来,要是人们仅仅运用定量的方法,甚至要抽出关于物理世界深刻的内在本性的知识也是不可能的。因此,某些定性的考虑也是必需的。物理科学正是在这样的两级之间定向的,即亚里士多德纯粹定性的方法和当代物理学纯粹定量的方法。物理科学由于固执于两极而遭到磨难,片面的方法使它的发展停滞了。今天,尤其是在西方,定量化“狂”已经渗透到人类事业和经验的每一部分,定量化无错误的神话已显示出真正的危险,构成了对科学和文明的威胁,因为它带来了非人性和物化,并伴随着个人自由和自由探询的丧失。迪昂当时就意识到这种类型的科学主义的危险。
谈到理论的用处,迪昂指出了以下三点。第一,在几个假设和原理下,它们通过把大量的实验定律演绎地结合在一起,从而能促进思维经济。第二,通过定律的系统分类,它们能使我们根据特定的场合,为达到特定目的而选择我们所需要的定律。第三,它能使我们预言,也就是能够使我们预期实验的结果。
迪昂关于物理学理论构成方法的叙述,显示出他的物理学理论的本质的概念。他认为形成物理学理论有这样四个相继的操作:1)在我们着手描述的物理性质中,我们选择我们认为是简单的性质,以致其他性质将设想是它们的简单性质的聚集或组合。我们通过合适的测量方法使它们与某一群数学符号、数字、数量对应。数学符号与它们所表示的性质没有内在本性的关系,而仅是一种约定的记号。通过测量方法,我们能够使物理性质的每一个状态对应于表示符号的一个值,反之亦然。2)我们借助于少数命题把这样引入的不同种类的数量联系起来,这些少数命题在我们的演绎中是作为原理来看待的。这些原理在该词的词源学意义上可以被称为“假设”,因为它们确实是理论赖以建立的基础,但是它们并不以任何方式宣称陈述了物体真实性质之间的真实关系。这些假设当时是以任意的方式形成的。限制这种任意性的唯一的绝对不可逾越的障碍是同一假设术语之间的逻辑矛盾,或者是同一理论各种假设之间的逻辑矛盾。3)理论的各个原理或假设按照数学分析的法则结合在一起。数理逻辑的需要是理论家在这一展开的过程中必须满足的唯一需要。理论家计算所依据的数量并未宣称是物理实在,他在演绎中所使用的原理并未陈述这些实在之间的真实关系,因此,他所进行的操作是与真实的还是可信的物理变换对应没有关系。人们有权要求的一切就是,他的符号化是可靠的,他的计算是正确的。4)从假设推出的各种结论可以被翻译为许多与物体的物理性质有关的判断。对于定义和测量这些物理性质的合适的方法,犹如容许人们进行这种翻译的词典和图例一样。把这些判断与理论想要表示的实验定律相比较。如果它们与这些定律在相应于测量程序所使用的近似度上相一致,那么理论便达到了他的目标,理论就是好理论,如果不一致,就是坏理论,就必须被修正或被抛弃。简而言之,这四个基本操作就是:物理量的定义和测量,选择假设,理论的数学展开,理论与实验的比较。迪昂再次强调,真正的理论不是给物理现象做出与实在一致的解释的理论,而是以满意的方式表示一组实验定律的理论。与实验一致是物理学理论真理性的唯一标准。

(五)
在政治立场和社会观点上,迪昂被认为是右翼分子、保皇党人、反共和政体者、民族主义者、反犹太主义者和宗教极端分子。这种看法是有一定的道理和根据的。迪昂的这种政治态度部分地是从他的中产阶级家庭继承下来的盲目的偏见,但恐怕主要来自他的强烈的基督教信仰。不了解迪昂深挚的宗教感情和坚定的宗教信条,就无法理解他的锋芒毕露的性格和过激的行为。
迪昂这位对西方文化有着极其广泛和深刻洞察的人,他的这些政治上的瑕疵是十分不能令人满意的。作为一个学者,他是一位非凡的人物,并具有真正的学者那种坚不可摧的独立性和科学良心。作为一个真正的中世纪基督教的信徒,他有着基督教绅士的道德准则和行为模式,以及基督教骑士的无畏和勇猛。他时刻准备着,一旦当他的基督教原则受到挑战时,他就立刻去进行十字军东征,不惜一切地去捍卫它们。
迪昂彻底地研究过中世纪,它对中世纪的成就怀有高度的敬意。他乐于承认,西方文明是基督教文明,这种文明在文化上融合了希腊文化,它是中世纪的创造物。中世纪的初期在人的历史上是一个最早慧的时期,在人的生活中是一个空前的精神的、技术的和科学的进展时期。他十分清楚地意识到,一个最重要的观念,即与神圣不可侵犯的个人良心有关的独立 在生涯的后期,迪昂的命运有所好转。其转机在于,年迈的贝特洛良心有所发现,他后悔自己将近20年一直对迪昂采取不公正的态度,承认对迪昂的职业排斥负有责任。1900年,贝特洛改正了先前的错误,投票选举迪昂为法国科学院通讯院士。在贝特洛的支持和帮助下,迪昂首次得到了他早该得到的荣誉。其实,迪昂从来也不是为了名望或荣誉才希望到巴黎致力于他的科学工作的,而是为了追求真理和扩大他的科学影响,这一点甚至连他的敌手也承认。这也是他这位基督徒的另一个显著特点。迪昂从贝特洛的积极行动中看到了贝特洛的悔悟,他立即以宽宏大度的胸怀予以回报,就像贝特洛对他的迫害从未发生过一样。迪昂的行动体现了基督教的所谓上帝之爱。
在这些年间,迪昂被选为几个外国科学院的院士,并接受了两个荣誉学位。但是,他还不是法国科学院的院士,因为在那个时候,它的院士必须在巴黎工作。1908年,他基于自己的基督教信仰拒绝了荣誉军团的提名,因为他认为,接受由一位他所蔑视的共和党人的签署的这一共和国荣誉称号,对他来说是虚伪的。他也拒绝提名他作为巴黎法兰西学院有威望的科学史教席的候选人,因为他不愿走历史的后门去巴黎。他说,他或者作为一个物理学家去巴黎,或者根本不去。1913年,当法国科学院要增选六个外地院士时,迪昂被一致拥戴为头六个候选人之一。但是,他却力图撤回他的候选资格,以便使下一个最接近的候选人——一位90岁的博物学家,迪昂欣赏他的工作——能在去世前当上法国科学院院士。迪昂再次体现了基督徒的上帝之爱之心。
迪昂在波尔多整整呆了21年,直至他的去世。自从女儿长大到巴黎上学后,他独自一人在波尔多工作,只有在假期才能与女儿团聚。这时,他和女儿或者在卡布雷斯潘的房舍(这是迪昂从母亲那儿继承来的遗产)里度假,或者和老朋友一起到法国各地徒步旅行,他在旅途中用墨水笔或炭笔画了许多非常优美的速写画。
平时,迪昂是一个彬彬有礼、富有魅力、讨人喜欢的人,有不少亲密的朋友。他的学生也很敬慕他。在待人接物方面,他是诚心诚意的,乐于助人,经常承担一些慈善服务工作。然而,他的信仰和个性又使他得罪了一大批人,失去了许多社会联系。他40岁时患上的指痉挛和一生所遭受到的痛苦的胃痉挛,都与他耿直、易怒的个性有关。
迪昂身材矮小,表面看来身体好像还强健,实际上却内虚多病。1913年,当他被选为法国科学院的外地院士时,这个迟到得多的承认使他极为高兴。他似乎焕发了青春,社会联系明显增加了。他开始对天主教学生会感兴趣,并在第一次世界大战开始后积极参加寡妇和孤儿救济会。
1916年夏,迪昂和女儿像通常那样到卡布雷斯潘度假,并带有工作、徒步旅行和画速写的计划。9月2日之夜,在相当紧张的行走之后,他的心脏病突然发作了,这种病无疑源于他儿时得过风湿热病。医生诊断他患的是心绞痛,心绞痛的征兆已出现六七年了,但长期以来被误认为是胃痉挛。迪昂顺从医生的劝告,限制了自己的活动。在9月14日的上午,他感到自己好些了。但是,当他用墨水笔画素描并与女儿谈论战争近况时,他的心绞痛又发作了,几分钟内便离开了人世,终年55岁,留下了未完成的手稿《宇宙体系》。他被葬在卡布雷斯潘。这位一生不知疲倦地从事教学、研究、写作和细读中世纪手抄本的伟大学者获得了休息的权利,但却是永远地休息了。

主要参考文献
[1] P. Duhem, The Evolution of Mechanics, Translated by M. Cole, Sijthoff & Noordhoff, Maryland, U.S.A., 1980. 尤其是其中Oravas写的“Editor’s Introduction”。
[2] P. Duhem,The Aim and Structure of Physical Theory, Princeton University Press, U.S.A.,1954.包括其中Louis de Broglie写的“foreword”。
[3] Donad G. Miller, Ignored Intellect: Pirrer Duhem, Physics Today, № 12, 1966, pp. 47~53.
[4] Dictionary of Scientist’s Biography 和The Encyclopeadia of Philosophy中关于:“Pirrer Duhem”的条目。

 



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