科学逻辑中研究方法在科学研究中有何作用

科学逻辑中研究方法在科学研究中有何作用
科学逻辑中研究方法在科学研究中有何作用

科学逻辑中研究方法在科学研究中有何作用
科学方法论研究的是科学认识的一般过程,或者说,它是关于各种一般科学方法的理论.它不是研究各门科学的具体方法(如物理学中测定电子电荷的油滴法,考古学中应用同位素碳14断代法,天文学中利用天体光谱线的红移来测定天体在视线方向的运动速度,等等),而是要研究那些适用于各门科学的一般研究方法,如观察、实验、假说、理论、比较、类比、模拟、模型,分析与综合、证明与反驳、归纳与演绎,数学方法,以及这几十年发展起来的系统方法、信息方法、控制和反馈方法等等.这些科学方法是从各门具体科学的特殊方法中概括出来的共同方法.研究这些科学方法的特点、适用范围及它们之间规律性,就是科学方法论这门认识科学的任务.
对科学方法论的研究几乎与科学本身一样古老.在科学史上,凡是有成就的科学家,无不在科学方法上有所建树,因此,在他们的科学著作中,常常对科学研究的方法作出了总结.以概括科学的成就为基础的一些哲学家,也对科学方法这个认识工具作了许多有益的探讨.如古希腊的自然哲学家亚里士多德的《工具论》,总结了他那个时代科学认识方法的成就,尤其是创建了演绎逻辑；文艺复兴以后的哲学家弗兰西斯·培根写的《新工具》,较为系统地阐述了近代科学以实验方法为基础的科学认识新工具,创建了归纳逻辑；笛卡儿在《方法谈》一书中,特别重视演绎法和数学方法的作用；在科学大师牛顿的《自然哲学的数学原理》一书中,对实验、假说、归纳推理等科学方法都有重要的总结；十九世纪的穆勒在《演绎和归纳的逻辑体系,证据的原理和科学研究方法的系统叙述》一书中,提出了归纳五法.这些划时代的著作,对于研究科学方法理论的发展史,及其在科学发展中的作用,都有重要的意义.
二十世纪以来,科学技术以惊人的发展速度,展示了人类的高度智慧.上世纪末本世纪初,电子、放射性现象的发现,打开了原子世界的大门.随着量子论、相对论和现代宇宙学的诞生,标志着人们对自然的认识已经深入到微观、宇观和高速领域.二十年代迅速发展的量子力学,给自然科学及其思维方法带来深刻的变化；三十年代初中子的发现和这个年代末原子核裂变的成功,给原子能的利用提供了现实的可能；接着,四十年代开始了原子能的利用,随后发展起来的电子计算机,以及控制论、信息论、系统论和后来人工智能等学科的产生；五十年代发明成功的人造地球卫星,以及后来的宇宙飞船和与此相关的遥感技术；还有五六十年代间分子遗传学的光辉成就；六十年代的激光技术以及现代宇宙学的迅速发展,上述种种,都是我们这个世纪的突出成就.现代科学技术的这些发展,不但大大开阔了人类的视野,使社会生产和社会生活改观,而且不得不改变着人们对自然的观念,改变着人们的思维方式.科学的新成就和思维方式的变化带来了科学方法的重大变革,同时,新的科学方法的采用也促进了科学技术的新发展.有人甚至认为,没有科学方法的创新,就不会有科学技术的新的突破.无论如何,科学方法在科学发展中的重大作用,是不容置疑的了.对新的科学方法进行总结,对传统的科学方法在新条件下的发展加以研究,是我国科学工作者和哲学理论工作者面临的共同任务.
现代科学的明显特点,是其高度分化和高度综合的一致性导致发展的整体化趋势.日益增多的边缘学科和综合学科的出现,促进了各学科间的相互渗透,使得以前还分离的领域互相沟通起来.因此,研究低级运动形式与研究高级运动形式的科学方法之间可以相互移植,如地球科学由于移植了生物学、化学、物理学方法,生物学由于移植了物理学、化学方法,都已突飞猛进.同时,研究事物普遍属性的科学方法可以向所有学科移植.第二次世界大战后发展起来的控制论、系统论和信息论这些横断学科,被认为就是这样的科学方法,它们是本世纪科学方法理论的明星.
这些学科的产生是自动控制、电子技术、无线电通讯、神经生理学、数理逻辑、运筹学和统计力学等多种科学技术相互渗透的产物.由美国科学家N.维纳等创建的控制论,又称“关于动物和机器中控制和通讯的科学”.它根据自动控制系统随周围环境的变化来调整自己运动的特点,撇开对象的物质和能量的具体形态,着重从信息方面来研究系统的功能,把功能模拟运用于控制和通讯系统中.这是把传统的类比法和模拟法发展到新的阶段,功能模拟使电脑(电子计算机)可以代替人的部分思维功能,为人工智能提供了有效方法.这样,控制论突破了机器与生物的界限,把目的和行为的概念赋予了机器.由奥地利生物学家L.V.贝塔朗菲等人创立的一般系统论,是把对象放在有一定结构的系统中,着重从整体与部分之间,以及系统与环境之间的相互作用中加以考察,以达到最佳处理的目的.所以,有些研究者认为,整体性原则、相互联系原则、有序性原则和动态原则是系统方法的特点,它既是确定目标、进行科学决策的方法,又是实现目标、进行科学管理的方法.由美国应用数学家C.E.申农奠定基础的信息论,是把系统内外各种因素的相互关系,看作是借助于信息的获取、存储、传递、加工处理而实现其有目的性的运动的理论和方法,并认为由于信息流的正常流动,特别是反馈信息的存在,才使系统按预定的目标实现控制.可见,以上三论是密切相关的学科.
由此也可以看出,控制论、系统论和信息论这些崭新的学科,它们不是以客观世界的某种具体的物质结构及其运动的形式为对象,而是抽取客观对象间都有信息联系这样共同的特性,去把握事物运动的关系.它们之所以给科学研究提供新的方法论意义,主要在于它们在逻辑思维方式上有重大的创新.第一,它们突破了把对象先分割成部分,再从部分综合成整体的传统思维方法的束缚,而是立足于整体,统筹于全局,认为整体的性质和作用,只存在于组成其要素的相互作用之中,因此它主张“整体大于它的部分之和”的辩证观点.这样,它甚至可在某些部分的机制不清楚时,同样可以从整体入手把握其功能.如人脑的思维机制,目前仍是一个“黑箱”,对大脑的许多部分的功能仍不甚清楚,但我们可以运用控制论的观点,从整体上,也就是从系统上把握它在信息的接收、储存、加工、输出等等的行为功能,从而模拟出电脑这样的装置,使其功能近似于人脑.第二,它们冲破了牛顿和拉普拉斯的机械决定论的范围,对系统内各种信息变化采用了统计理论,不是着重研究系统此时此刻的行为,而是研究所有可能的行为和状态,把握住系统的变动趋势.第三,它们打破了自然领域和社会领域、机器和生物之间的严格界限,把它们统统当作通讯和控制来对待,在它们之中都存在着信息的接收、存储、加工和传递的信息变换过程,因而对物质的运动从这个侧面来认识、来处理.
这样的思维方式反映了现代科学整体化、综合化的特点,使人类对世界的统一性的认识达到了一个新的高度.它们在处理复杂事物时的整体观点和综合方法,以及与计算技术高度精确性的结合,就为现代高度发展的科学技术和社会生活提供了新的方法,开拓了新的思路.所以,它们一经产生,就被广泛地应用于工程技术和自然科学各领域,产生了诸如系统工程学、工程控制论、神经控制论等等学科；并被逐步应用于军事、经济、文化、社会管理等社会领域,产生了如经济控制论、社会控制论和环境保护控制等分支学科.
无论哪门具体科学,都是应用逻辑的,这种作为科学思维的逻辑是从事物发展的客观逻辑中概括出来的,也是具体的科学方法的进一步总结,因此,从这个意义上讲,逻辑就是科学研究的一般的方法论.从系统论、控制论和信息论把逻辑和数学做为自己的工具也可以看出,科学方法论与逻辑思维方式是非常密切地联系在一起的.近十几年以来,国外的哲学、逻辑学、自然科学、社会科学、工程技术各界的专家,形成了一股研究系统控制理论的热潮,他们不但把系统理论作为一种科学方法论,而且作为一种世界观来研究.许多国家设立了系统研究的组织和机构,出版了专门刊物.早在一九五四年,美国就成立了“一般系统学会”,随后,西欧各国也建立起系统研究的各种机构.苏联在五十年代初,曾蔑视控制论,把它斥之为“伪科学”,从而使它在研制电子计算机等技术方面落后于西方多年,但不久他们就改变了看法,开始加强这方面的研究和运用.到现在,苏联对系统论的研究和争论也很热烈.一九七二年,美苏两国在维也纳联合建立了“应用系统分析国际研究所”,后来有十七个国家参加了工作.目前世界上已有成百个研究系统问题的科研单位,有数十种专门杂志.从上述这些情况可见,世界上已形成了系统热.尽管如此,系统论、信息论等理论仍然处在研究和形成的过程中,众说纷纭,异议迭出,还没有取得一个公认的完整的理论形态.
科学研究对象深入到宇观、微观和高速领域以后,观察越来越失去直观性,理论也离经验越来越远,变成更加抽象化、数学化,所以,目前世界上越来越多的科学家对于理论思维,对于科学方法论问题感到兴趣.由于实验科学的发展,特别是电子计算机的广泛应用,过去用纸和笔计算的工作,很大一部分已经或即将为电子计算机所代替.理论科学家现在的主要任务,用假说的形式提出客观世界的模式,提出新的数学模型,并运用这些模式、模型推演出与目前乃至未来的实验相符合的结论.总之,由于自然科学日益进入理论的领域,迫切需要理论思维的帮助,因此,目前一些著名的科学家也在研究科学方法论及自然科学中的哲学问题.但在我国学术界,特别是一些自然科学工作者,尚未对此予以足够的重视.
科学哲学大概是当代哲学发展最快的部门.按照著名科学哲学家M·邦格的说法,科学哲学的目的是从哲学的角度,来理解科学研究的假定、方法、成果和目标.因此,对科学方法论的研究,也应注意吸取科学哲学的积极成果.当前在西方,科学哲学的流行学派有实证主义、行为主义、操作主义、证伪主义等,它们的理论往往以科学中的某些侧面为依据,因而其中有合理的因素,我们不能一概否定,而必须认真地分析,以引进他们好的思想和观点,来丰富我们的马克思主义哲学(因为马克思主义是需要不断地从全人类创造出来的知识宝库中摄取营养的).如我国近年来对科学哲学家波普的证伪主义作了不少的介绍和评述.一些同志著文阐述了波普的科学从问题出发,不断证伪是科学发展的形式等思想中的合理因素,也指出他夸大证伪的作用,否定归纳法的倾向,有可能走向不可知论和相对主义的危险.《科学方法论文集》中收集了这方面的文章,可供读者参考.我国理论界还对科学哲学的另一学派,即库恩为代表的“历史学派”,也作了一些介绍和评述.这对于我们了解外国哲学发展的动向,活跃我们的思想,推动科学方法论和科学哲学的研究都有好处.
由于国际上科学技术的飞跃发展,加之科学界和哲学界对科学方法论的重视,他们之所以能在研究上取得上述突出的成就,也就不难理解了.回过头来看我国在科学方法论上的研究,虽然起步晚,基础差,但许多新情况表明,我们有可能追上世界的发展步伐.经过了批判林彪、“四人帮”一伙的极左路线以后,科技工作者和理论工作者总结了建国以来在科学方法论研究上的经验教训,重新制定了一些切实可行的计划和措施,逐步向着高的目标努力.近年来,我国学术界曾多次召开各种类型的有关科学方法论问题的讨论会、座谈会,发表了不少具有一定质量的论文,并编辑出版了一些有关著作.同时还翻译出版了不少国外在这方面有着巨大影响的著作,随着这些著作的引进,我国理论界还对关于这些理论的评价问题展开了活跃的讨论.更为可喜的是,我国有不少科学技术工作者关心或投入了科学方法论和自然辩证法理论的研究,这对研究工作带来了许多新的气象,他们虽有某种方面的不足,但具有较多的自然科学知识,具有了研究科学方法论的许多有利条件.《科学方法论文集》中就收集了他们研究的成果,如钱学森同志的《自然辩证法、思维科学和人的潜力》,王慧炯同志的《系统工程的方法论》,以及王玉辛同志的《诊断方法论》等,都值得一读.我们相信,加强自然科学工作者和哲学工作者的联盟,互相取长补短,将使我国的科学方法论的研究取得更多的成就.
我国许多科学方法论的研究者认为,由于我国这方面的研究刚刚开始,必须做一些切实的学习工作.为此,他们提出：科学方法论研究不能脱离当代科学发展的潮流,必须努力学习当代科学技术的新理论、新方法,另一方面还必须学习科学史(其中特别是著名科学家的回忆录、传记、手稿、参加重要学术讨论会时的记录等科学思想史资料),要把上述两方面作为科学方法论研究者缺一不可的两种原始资料.从我国目前的研究水平出发,可从专题研究做起,逐步地向系统的全面总结前进.对于科学史,尤其要研究那些典型的、有方法论意义的重大发现,有决定性意义的实验,旧理论体系的矛盾和突破,不同学派之间的争论,以及某一科学家研究方法的特点.对这些进行深入的解剖之后,就易于得出关于方法论的规律性的结论.
《科学方法论文集》一书在切实开展专题研究方面作了努力,它以较大的篇幅对最近几十年出现的系统论、信息论、模糊数学等新的科学方法作了较为系统的介绍和研究,对传统的一般科学方法如实验、假说、类比、模型等作了较为深入的分析,还对科学上的重大问题(如卢瑟福的原子模型,达尔文创立的进化论,爱因斯坦的相对论的方法论)的意义作了探讨,涉及的问题比较广泛,这对我国科学方法论的研究一定会起一些促进作用.
几千年来,尽管对科学方法论的研究取得了不少成绩,但是要在新的水平上总结科学研究方法,反过来对科学发展提供认识工具,有待进一步研究的问题还很多,如观察与实验的关系,归纳与演绎的关系,类推与概括的关系,假说与资料的关系,假说与理论的关系,背景知识与新推测的关系,系统与结构的关系,结构与功能的关系,控制与信息的关系,此外还有科学理论的并存与竞争问题,不同学说的争论在科学发展中的作用问题,科学方法在各学科间转移的规律性问题,以及由于现代科学研究对象的复杂性,如何从事物的研究水平过渡到系统的研究水平,从单值的研究水平过渡到多值的研究水平,从线性的研究水平过渡到非线性的研究水平等等问题,都要花费很大的力气才能取得进展.
科学在它漫长的历史发展中,借助于不断增加、不断完善的各种科学方法,大大扩展和深化了人们对世界的认识,由它提供的科学预见和技术应用的巨大成功,雄辩地说明对科学方法理论进行研究的重要性.