科学假说与科学理论

四、  科学假说和科学理论

科学假说和科学理论是自然科学研究中的重要形式，人们在科学研究中，总是要运用科学假说的方法，探索未知的自然规律，逐步形成科学的理论；而任何一种科学理论，又只能是相对完成的东西，它还要继续向前发展；科学理论作为一个系统化的逻辑体系，归根到底是自然事物历史发展过程或者人类认识过程的反映。假说和理论之间的相互转化和促进，有力地推动着自然科学向前发展。

§4.1 假说是一种科学形态

科学假说和科学理论是科学认识的系统化形式。科学假说濒于科学事实与原 有理论的矛盾，当原有理论不能解释新的科学事实时，便出现假定性的猜测和说明——假说，能不断经得起科学事实检验的假说便有上升为科学理论的希望。“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。”[1] 科学发展的过程就是假说的形成、检验及其相互之间的竞争和更替的过程。

● 科学假说的特点和构成

科学假说（scientific hypothesis）是根据已知的科学理论和事实，在头脑中预先对未知的自然现象及其规律作出一种假定性的猜测和说明。作为科学理论思维的一种重要形式，科学假说一般可分为四类：事实假说，如关于海王星、中微子、未知化学元素存在的假定；概念假说，如关于基因、能量子、物质波的假定；定律假说，如关于引力定律、质能关系式的假定；理论假说，如关于热唯动说、引力场理论，宇宙大爆炸学说的假定。所有这些假说都包含着对立统一的两个方面：一方面，它们都获得了背景理论的支持，并以一定的事实作为基础，所谓“言之成理，持之有故”，这表明了假说的科学性，正是这一特点使假说成为一种科学形态；另一方面，它们都包含一定的猜想内容，都带有一定的试探性质，这表明了假说的假定性，即对现实的超越性，正是这一特点使假说成为探求未知的一种过渡形式，需要接受检验，不断完善。总之，科学假说是科学性与假定性的统一。

在各种形式的假说中，那些关于基本概念、基本定律以及由它们构成的理论体系的假说，即理论性假说，代表着科学理论的发展趋势，影响着科学理论的发展方向，关系着科学家集团或科学共同体的理论范式。个别事实、个别概念、个别定律都可以在背景理论中加以调整，而基本概念、基本定律、基本理论的改变，则往往影响到全局。由于理论性假说的主要任务是揭示事物内部机理，由此决定了其核心成分是关于事物的本质和规律的假定。而这种假定是基于一定事实基础并参照背景理论提出的，它应能推出预言以便进一步验证。因此，完整形态的理论性假说应包括如下结构性要素：事实基础、基本假定、预言预见、背景理论等。例如，板块构造学说是以大陆漂移、洋底扩张等事实为基础，以六大板块随上地幔物质的对流而发生相对运动为基本假定，以板块边缘的地震、火山活动和矿床的分布为预言预见，以地球演化理论和相关理论为背景的一个认识体系。

● 科学假说的作用

俄国化学家门捷列夫（1834-1907）说过：“假说对于科学，特别对于科学研究是必需的……假说使得科学工作——寻找真理的工作变得容易并使它正确。”假说不是孤立的猜测和想像，而是把与解决科学问题有关的知识建构为一个认识体系，不论其核心部分是否正确和完备，都为后续的研究工作建立了一个模板。例如，在板块构造学说的发展中，大陆漂移假说曾凝结了地质学、古生物学、古气候学等有关认识成果，为海底扩张假说作了准备；而海底扩张假说又凝结了地磁学、海洋地质学的相关成果，为板块构造学说作了准备。正因为如此，重要假说的提出，不论其后是否被确证，往往代表着科学发展的一个阶段。

假说中的假定性成分需要新的观察和实验进行验证。如果观察实验结果确证了预言预见，其真理性会得到进一步肯定，如果出现了否证性结果，将催生新的概念或假说。在这两种情况下，假说的提出都预示着后续的事实积累以及研究领域的新拓展。比如，广义相对论在提出的时候还是一种假说，它不仅解释了水星近日点进动的现象，也提示了对引力红移、光线偏折的观察，而且在以后应用于类星体、脉冲星和致密X射线源等新奇天象的研究中，最终使相对论天体物理学应运而生。即使那些否证性实验也有利于新理论的出现。例如，菲索实验以及迈克尔逊—莫雷实验都是在“电磁以太”假说提示下进行的，其否证性结果却与狭义相对论的出现密切相关。

假说中的假定性部分往往成为科学争论的焦点。一方面，它必须得到事实根据和背景理论支持，不许胡思乱想；另一方面，它的根据又不甚完备，允许充分想像。这样，不同学术观点、学术思想围绕着假定所开展的争论就在所难免，而这样的争论又有助于开阔人们的思路，启发人们的思维，推动科学的发展。

● 假说的形成和检验

假说的形成是一个复杂过程，大体上要经过三个阶段：一是孕育阶段，通常也称为“科学发现”阶段。随着社会生产和科学实践的发展，出现了一些按已有的科学理论无法解释的新现象和新事实。根据已知的科学知识和为数不多的事实材料，通过一系列的思维过程，对新现象、新事实产生的原因和发展的规律性作出初步的假定。这个阶段是最富有创造性的阶段，需要充分发挥想象力和创造性思维的能力。二是形成阶段，围绕初步的假定，广泛地搜集有关的理论和尽可能多的事实材料，力求进行充分的论证，使初步的假定发展为有比较多的科学根据，结构比较完整的科学假说。三是检验阶段，通过实践对假说进行全面检验。

假说的检验基本程序大致分两个步骤：即引申出关于事实的结论和验证这些关于事实的结论。从假说的基本理论观点引申出关于事实的结论，这是一个演绎的过程。在检验假说的演绎过程中，前提不只是由假说的基本理论观点构成的，还必须结合背景知识，引进其他的原理或定律以及先行条件的陈述。其结论或者是个关于已知事实的陈述（即解释已知的事实），或者是个关于未知事实的陈述（即预测未知的事实）。对于检验假说来说，最重要的不在于解释已知的事实，而在于预测未知的事实。解释已知的事实与预测未知的事实往往又是交错在一起的。在科学研究的实际活动中，人们为了用假说的基本理论观点解释较为复杂的事实，常常又需要作出一个辅助性假说。比如，在19世纪中期，德国天文学家贝塞尔（F.W.Bessel, 1784-1846）为了应用牛顿的万有引力假说去解释天狼星位置的周期性摆动现象，提出天狼星有个伴星而它们两者围绕着共同的引力中心运行的辅助性假说。这既解释了天狼星位置周期性摆动的现象，又预测了天狼星有个光度较弱而质量很大的伴星。又如，英国的亚当斯（J.C.Adams,1819-1892）和法国的勒威耶（U.J.J.Leverrire, 1811-1877）为了应用牛顿的万有引力假说去解释天王星轨道的摄动而对当时尚未发现的海王星作出了预测。

从假说的基本理论观点引申出关于事实的结论之后，人们又通过实践活动验证这些有关事实的结论。如果假说所作的预测经过实践验证是成功的，那么假说的理论内容就在一定程度上得到了证实。虽然预测的成功并不能完全证实这个假说，但它对假说却提供了有力的支持。一个假说如果预测成功的越多，那它被证实的程度也就越高。这是人们评价和选择假说的最主要标准。反之，如果假说所作的预测经过实践验证是失败的，并不意味着假说的基本理论观点已被证伪。因为假说的预测并不是单纯地从假说的基本理论观点直接引申出来的，通常是应用假说的基本理论观点结合背景知识建立辅助性假说而得出的。在科学研究的实际活动中常有这种情形，预测失败后所面临的困难，可以通过修改辅助性假说来解决，而不必放弃假说的基本理论观点。由此可见，假说的检验是个历史的过程，任何一个个别的单独的检验活动，都不能作后判定一个假说的真理性。

● 建立假说的原则

从假说的特点来看，建立科学假说应遵循如下共同的方法论原则：

解释性原则。就假说和已知的科学事实的关系而言的，假说应与已知的经过实践复核的事实相符合，应能解释已知的全部基本事实。即使仅仅存在一个事实是假说不能解释的，这个假说也应该修改甚至摒弃。正如达尔文所说：“一种假说仅仅是因为它能解释大量的事实，才能发展成为一种学说。”[2] 例如，英国物理学家卢瑟福（E.Rutherford, 1871-1937）根据α粒子的散射实验提出原子核结构的类行星模型，但它无法解释两个重要事实：一是绕核旋转的电子发射的光谱是不连续的；二是电子没有因能量辐射最终落到原子核上。为了完满地解释这两个事实，丹麦物理学家玻尔(N.H.D.Bohr, 1885-1962)对卢瑟福的类行星模型作了修改，重新提出了轨道量子化的原子结构“玻尔模型”。

相容性原则。就假说和已知的科学理论的关系而言的，一般说来，新假说不应与经过检验的科学理论相矛盾，要能包容原有理论所能解释和无法解释的事实，使原有理论作为一个特例包含在新假说之中。如广义相对论与牛顿力学的关系就是如此，非平衡热力学与经典热力学的关系也是如此。这种新假说包容原有理论于其中的形式具有普遍性，这是因为任何科学理论都有真理的相对性和特定的适用范围，一旦新事实突破原有理论适用的范围，就会被解释力更强的、适用范围更大的新理论所取代，它标志着认识的深入和科学的进步。

可检验性原则。科学假说必须能用观察实验加以检验，从而判定其真伪，这是保证假说科学性的一个基本条件。这里所说的可检验性指的是原则上的可检验性，而不是技术上的可检验性。不可检验的假说是不科学的，也是不可取的。假说的可检验性主要是通过从假说中推出的预言预见而表现出来的，超出原有理论的新预言是假说的实质意义之所在。如果一个假说只能解释一些新事实，不能作出任何新预见，那实际上就不具备可检验性。只有假说的预言预见与可观察事实存在着相关关系，假说才具备了可检验性，美国科学哲学家亨普尔（C.G.Hemple）称此为“连接原理”。如爱因斯坦提出广义相对论后，曾预言了两个重要效应：光线在引力场中的偏转和光谱线的红移。这两个预言分别得到可观察事实的证实，为广义相对论挤身于科学理论之林打下了坚实基础。

§4.2 科学理论的结构

在科学研究中，发现科学问题，根据科学事实，提出科学假说，最终以经过检验的知识体系表现出来的就是科学理论（scientific theory）。一切科学理论的真理性都是相对的，所以严格地说，一切科学理论都在某种程度上具有一定的假说性。但在实践中，相对而言，把经过大量实验检验的系统化的假说称为理论。

● 科学理论的要素

爱因斯坦认为，“理论物理学的完整体系是由概念、被认为对这些概念是有效的基本定律，以及用逻辑推理得到的结论这三者所构成的。”[3] 根据爱因斯坦的论述可见，作为反映事物本质联系的、相对系统化的科学理论通常由三个基本要素构成：科学概念，与这些概念相关的科学判断(原理或定律) ，由这些概念与原理推理出来的科学结论（各种具体的规律和预见）。

科学概念是科学理论的逻辑出发点，科学认识的成果首先就是通过制定各种概念来加以总结的。正如列宁所说：“自然科学的成果是概念”，它也是“帮助我们认识和把握自然现象之网的网上扭结。”[4] 如几何学中的点、线、面等；力学中的力、质点、速度、加速度、质量、功、能等；化学中的元素、原子、分子、化合、分解、价、键等；生物学中的细胞、基因、染色体等。这些科学概念是构成科学理论的基石，只有形成一定的科学概念，才能把握住事物的本质和规律。

科学判断是科学对所研究对象的基本关系的反映，也是科学理论赖以建立的基础，它反映了事物在一定条件下发生一定变化过程的必然关系。它在语言、结构上表现为判断的形式，一般用全称判断来表达。牛顿力学中的三大定律，麦克斯韦电磁学理论中的高斯定律、安培定律、法拉第电磁感应定律，以及爱因斯坦狭义相对论中的相对性原理和光速不变原理等都是如此。

科学结论是按照一定的逻辑规则，运用相应的科学概念，依据一定的科学原理，对某类事物的各种现象及其内在联系做出科学的推理，它是科学理论解释功能和预见功能的具体体现和逻辑展开。例如，狭义相对论中引申出现的钟慢尺缩效应等。

在由上述科学概念、科学判断和科学结论所构成的科学理论体系中，各种要素不是按照任意的、外在的次序排列的，而是相互形成一个严密的、前后一贯的逻辑结构。

● 科学理论的特征

客观真理性。科学理论的客观真理性，就在于它的内容是对客观事物的本质和规律的正确反映。这是科学理论最根本的特征，也是与假说的根本区别。客观事物的规律是不以人的意志为转移的，构成科学理论的概念、判断和结论都是对客观规律的抽象和概括。科学理论的客观真理性要求建立理论所凭借的材料是真实可靠的，是经过实践检验的，是能够重复的；根据可靠的经验材料提出的假说是经过了实践证实的；理论所做出的科学预见已在实践中得到证明。科学史上的经典力学理论、化学元素周期律、血液循环学说、生物进化论、相对论、量子论等等都是有代表性的科学理论，它们都具有客观真理性这一最本质的特征。当然，任何一个科学理论都是一定历史条件下的产物，并在一定的实践条件下受到检验，因而它只能在某种程度上反映客观世界的规律性，这就决定了科学理论既具有真理性、客观性，又具有条件性、相对性。

普遍性。科学理论必须能全面地反映客观事物，普遍性也是客观真理性的要求。列宁指出：“要真正地认识事物，就必须把握、研究它的一切方面、一切联系和‘中介’。我们决不会全面地做到这一点。但是，普遍性的要求可以使我们防止错误和防止僵化。”[5] 一旦科学理论产生，就不再是针对个别现象的解释和说明，它所揭示的是这一类现象的共同本质，因而能够普遍适用于这一领域。客观事物的现象可能错综复杂，但科学理论是经过“去异存同”的抽象思维来达到对客观事物本质的揭示和把握。科学理论这种普遍性特征不仅表现在它能对过去和眼下的现象进行说明，还表现在它可以通过预见新的发现。麦克斯韦电磁理论不仅解释了电、磁、光等现象的本质，而且还深刻地揭示了三者之间的内在规律性；量子理论通过揭示波粒二象性而普遍适用于各种微观客体。

系统性。科学理论反映了对象的有机联系，因而具有系统性特征。从科学事实到科学概念再到科学定律，最终构成一个系统完整的科学理论形态。构成科学理论的各种要素决不是机械的组合，简单的堆砌，而是一个按照系统性原则组成的具有内在结构的知识体系。著名科学史家霍尔顿说；“科学的主要任务，就是要从那些混乱 不断变化的现象中探索出一个有秩序和有意义的协调一致的结构，并以这种方式解释和超越直接的经验。”[6] 这句话也强调了科学理论的系统性特征。

逻辑性。科学理论之所以被视为可靠的知识体系，不仅是它所具有的客观真理性，而且在这种客观真理性的背后隐含着严密的逻辑性。科学理论的逻辑性特征要求科学理论具有明确的概念、恰当的判断、正确的推理以及严密的逻辑论证。由于科学理论的系统性特征要求其中各个要素必须有前后一贯的内在联系，因而科学理论就必然地具有演绎的逻辑结构、逻辑上的无矛盾性和完备性等特点。

● 科学理论的构建

科学理论的建立有一个发展的历史过程，也是结构形态逐步完善的过程。构建科学理论体系有多种方法，其中常用方法主要有以下几种：

1.      公理化方法

运用演绎推理规则，从少数几个基本概念、公理、公设出发，推导出一系列的命题和定理，建立整个理论体系的方法称为公理化方法（axiomatic method）。由公理化方法所得到的逻辑演绎体系就称为公理化体系。欧几里得是最早用公理化方法创建理论体系的人，他在《几何原本》中以23个定义、5条公设和5条公理为出发点，一步步地推演出467个数学命题（定理），建立了欧氏几何学体系。爱因斯坦评价说：“在那里，世界第一次目睹了一个逻辑体系的奇迹，这个逻辑体系如此精密地一步一步推进，以至它的每一个命题都是绝对不容置疑的——我这里所说的就是欧几里得几何。推理的这种可赞叹的胜利，使人类理智获得了为取得以后的成就所必需的信心”。[7] 后来，阿基米德力学、牛顿经典力学、热力学、电磁理论、量子力学等理论体系的建立也都运用了公理化方法。

  建立严格的公理化体系，必须满足下列条件：一是无矛盾性，就是在公理化体系中要求前后逻辑一致，不能出现相互矛盾的命题，这是理论体系科学性的要求。二是完备性，就是指选择足够多的公理，从中能推出有关体系内的全部定理、定律。如果减少其中任何一条公理，某些定理、定律就会推导不出来，这是保证理论体系完整性的要求。三是独立性，就是所有公理都必须彼此独立，其中任何一个公理都不可能从其他公理中推导出来，这就保证了公理化体系的简单性。

当然，在一定历史条件下建立起来的公理化体系也是有其局限性的。数学家哥德尔指出，任何公理化体系如果是无矛盾的，那么它一定是不完备的。这就是著名的哥德尔不完备定理，它说明任何一个公理化体系不可能既是无矛盾的，同时有是完备的。公理化体系只是人类认识的一个阶段性总结，随着实践的发展将会被更新、更完备的理论体系所代替。

2.      逻辑与历史相统一的方法

逻辑反映了人的思维对客观事物发展规律的概括，历史是指客观事物的发展过程，或人类认识客观事物的发展过程。逻辑和历史是辨证统一的关系，历史是逻辑的客观基础，逻辑是历史的理论概括。在历史发展过程中，总包含有偶然因素和迂回曲折的细节，而逻辑的东西在反映和概括历史的东西时，却抛弃了这些偶然、细节，只是总结出了它的本质和必然规律。

运用逻辑与历史相统一的方法来构建理论体系时，一般有两种类型。第一，自然型。在这种理论体系中，逻辑展开程序和研究对象本身的历史过程相一致。在大多数和经验性较强的自然科学中，如化学、生物学、地质学等，其理论体系一般采用这种构建方法。例如，生物学的理论体系总是从单细胞到多细胞，从低等动物到高等动物。第二，认识型。在这种理论体系中，逻辑展开程序和人类认识客观事物的发展过程相一致。一般来说，数学和数学化的自然科学理论体系是用这种方法来构造的。例如，物理学理论体系的建立，力学从静力学到运动学和动力学，再到分子物理学与热力学，波动物理学与声学，再进入电学和电磁学、相对论和量子力学等，它与人类对物理世界的认识过程基本相一致的。

3.从抽象上升到具体的方法

科学理论必须建立在大量的科学研究基础上，并且要经过一系列的科学抽象。最开始产生的概念是比较简单的、抽象的；随着研究的深入，概念的规定越来越复杂、具体，最后把事物的各种联系作为整体在思维中再现出来，达到“思维中的具体”。这个过程也是构建科学理论体系的过程。例如，经典电磁学理论体系的建立过程是：第一步从感性现象（如雷电、摩擦生电、磁石吸铁等）中，抽象出若干概念和定律，如电荷、电势、电场、电流、磁场、磁通量，如库仑定律、欧姆定律、法拉第定律、比奥·沙伐尔定律、安培定律；第二步寻找概念和定律之间的内在联系，如麦克斯韦引入“位移电流”新概念并建立了一组微分方程，揭示了电荷、电流、电场、磁场之间的关系；第三步揭示光、电、磁现象本质的同意，使认识达到“思维中的具体”。

● 科学理论的评价

科学理论的评价是对科学理论进行再认识并表示选择意向的一种活动，它对于辩明理论的真伪，维护科学的纯洁，保证科学发展的方向；对于在理论的竞争中选择更可靠或更有前途的理论，促进科学知识的增长，开辟新的科学领域；对于科学理论的社会承认，科学家个人研究成果的取得以及人类科学知识体系的丰富和发展，都具有重要的理论和实际意义。

在科学理论评价的标准问题上，尽管不同的学派有分歧，但都承认具体的科学理论评价标准是存在的。一般认为，科学理论的评价标准具有以下几个要点：

理论同经验事实的一致性。这是一条事实评价标准，即“理论不应当同经验事实相矛盾”，[8] 它是科学理论的“最高的判据”，并且惟一能决定理论的“生存权”。运用这一评价标准，要求从理论中推出的可检验的结论与实践检验的结果相符合，符合程度越高，理论的可接受性就越大。

理论内在的逻辑完备性。科学理论是具有一定逻辑结构的理论体系，因此必然要求理论内部在逻辑上自洽。理论不仅应保持内部逻辑上的一致性，而且还应当与公认的理论保持一致。理论内在逻辑的完备性之所以评价科学理论的标准之一，是因为自然界具有多样性和复杂性，某种理论可以通过增加一些辅助性假设使之与事实相符合，这样一来，事实评价标准就是不充分的，而追求理论内在的逻辑完备性就显得十分重要了。

理论的简单性。科学理论体系要求所包含的彼此独立的基本概念和基本定律越少越好。简单性之所以成为科学理论评价的标准是因为，理论体系的定律表述得越简单，就越容易通过观察实验进行检验；理论体系越简单，逻辑上的完备性和无矛盾性就越容易判定。此外，理论的简单性也与科学家追求物质世界的统一性，追求理论形式的简单、和谐、对称与理论的数学美密切相关。

理论的预见性。科学理论必须具有预见性，必须能够合乎逻辑地推导出目前尚未观察到、但却能为以后的科学实践所观察到的自然现象。预见性之所以成为理论评价的标准之一，因为它是科学理论确立的基础条件之一。一个好的科学理论不仅应当有尽可能大的解释力，还应有尽可能大的预见力。通常一个科学理论揭示的自然规律越深刻、越普遍，它的预见性就越强，预见到的现象就越多，它的理论和实践意义也就越大。

上述标准只是作为科学理论应具备的基本素质和基本要求，其实，这些标准不是孤立的，在实际评价时往往需要依据上述标准进行综合评价，以确定对科学理论的接受与拒斥。同时，也必须看到，在理论评价过程中，不同的科学家对同一理论会因他们的知识背景、价值观念等因素的不同而有所差异。

科学家个人的心理偏好会影响对理论的接受和拒斥，例如，20世纪初，当相对论、量子论与经典力学发生碰撞时，一些著名的物理学家如洛伦兹(H.A.Lorentz,1853-1928)、开尔文(W.T.Kelvin, 1824-1907)等由于迷恋于经典力学这座大厦，而逐渐地离开了物理学发展的主线。科学共同体内部的权威结构对于科学发展可以起到积极的作用，但有时也会起到阻碍的作用，例如，英国科学家波拉尼(M. M. Polanyi，1891-1976)早在1914年就提出了一种关于吸收的非正统理论，由于这种见解和当时的权威爱因斯坦和玻尔的观点相背离而遭到拒绝，直到10年后才被接受。此外，社会意识形态等社会因素也会影响着科学家对理论的评价，当社会意识形态不能容忍某种理论时，该理论就很可能会遭到无故的批判和压制，例如，在原苏联曾发生过的李森科（1898-1976）事件就是其中的一个典型案例。当然，科学理论评价的理性标准是科学中的主流，而非理性因素在科学理论评价系统中仅仅只是起到一种“扰动”的作用，一种科学理论最终总是依仗客观性标准战胜对手。

§4.3 科学发展的模式

科学理论是以什么样的方式发展的?对这一问题的不同看法导致了人们对科学发展模式（pattern of scientific development）——描绘科学发展规律的模型的迥异的理解。

● 积累模式

积累模式认为科学发展是一个不断累积的过程，人们从经验认识开始，逐步抛弃错误性和片面性，上升到理性认识，达到相对的真理性。这种主张整个科学史就是科学不断进步历史的科学发展观的影响很大，流传悠久，从观点上可以追溯到亚里士多德。他认为“真正的科学知识具有必然真理的性质”，而科学的认识就在于探求事物的必然的真理，其认识模式是从观察上升到理论，再从理论返回到观察，以指导观察。前者采用归纳法，后者采用演绎法。亚里士多德说过：“自然的研究途径是从那种对我们来说是比较容易认识和比较明显的东西出发，而进到比较自明的和本质上比较易领悟的东西。”这后一句话就是他讲的“具有必然真理的性质”这句话的含义。这样，科学发展就是这种必然真的知识的不断增多的过程。

对科学发展的这种认识必然导致人们对科学发现抱乐观态度，并坚信科学是理性的事业，同时又把理性和逻辑性等同起来。逻辑经验主义(logical empiricism)或称实证主义(positivism)认为，科学是一种累积进步的事业，随着新成就的获得而增长，新旧理论之间不是摈弃关系，而是归并关系。这种归并形似“中国套箱”，即理论的发展犹如中国的小箱子套在大箱子里面一样，先前的理论全都能包容在后继的理论之中，使得理论愈来愈进步，科学愈来愈发展。

积累模式能较好说明新旧理论之间的继承性，但它存在两大问题：首先，科学发展并不全是渐进的，其间曾发生过许多次革命，存在着间断。这无法用继承性加以说明。其次，新理论也绝非是旧理论的逻辑扩展，而是包含有革命性的内容突变。新理论的产生常开始于旧理论与观察事实的矛盾，积累模式否定了这种矛盾的存在，也不可能有新理论产生。所以，积累模式把科学发展问题看得过于简单化了。

● 证伪主义模式

科学家们不满足于逻辑经验主义消极的静态逻辑，他们要求一种更能积极地指导科学探索的哲学。就在逻辑经验主义发展的巅峰时期，英国科学哲学家波普尔敏锐地洞察到逻辑经验主义片面地过分夸大经验证实和归纳方法的缺陷，通过对它的深刻反思，提出了证伪主义（falsificationism）或称批判理性主义。波普尔指出：“我们的理论，不管目前多么成功，都并不完全真实，它只不过是真理的一种近似。而且，为了找到更好地近似，我们除了对理论进行理性批判以外，别无他途”。他不像逻辑经验主义着眼于肯定已知的理论，而是强调否定已知的理论，抓住了科学常常被忽视而又极为重要的一个方面。在波普尔看来，科学并非是堆积真理的仓库，更不是绝对真理的化身。科学总是不断地通过发现、改正错误而创新、发展。因此，批判精神是科学发展必然的、内在的要求，没有批判也就没有科学。

波普尔不像逻辑经验主义那样把重点放在对知识的静态分析上，而是把科学描绘成一幅不断批判、不断证伪、不断变革的动态画面。他认为，科学发展的历史就是大胆地提出假设，通过证伪，然后推翻旧理论，提出新假设的过程；科学知识的增长就是不断地革命。据此，他把科学发展分为四段，这种模式也简称“四段式”模式。其具体内容：科学开始于问题；针对问题，科学家们提出种种大胆的猜测，即提出各种理论；各种理论之间展开激烈的竞争和批判，并经受观察和实验的检验，筛选出逼真度较高的新理论；新理论被科学进一步发展所证伪，又提出新的问题，这样循环往复，科学不断前进。

波普尔的证伪主义模式表明了科学中没有什么恒古不变、神圣不可侵犯的东西。波普尔积极倡导的猜测反驳方法或试错法强调，要充分发挥理论思维的作用，而不能“拒斥形而上学”；要大胆假设，而不能满足于经验归纳；要鼓励自由地讨论和争论，而不能盲目地崇拜和迷信。这些科学哲学思想特别给了人们在科学创造中的一种否定力量和批判精神，鼓励人们不断开拓新的方向。波普尔证伪主义的核心是要求人们不断解放思想，批判已有的理论。这对于推动科学的进步是有积极作用的。

然而，波普尔在建构自己庞大的科学哲学体系时，几乎处处表现出从一个极端走向另一个极端，例如，本来他指出证实的局限，强调证伪的作用，无疑是科学哲学中一种有意义的创见，可是他却把“可证伪性”作为划分科学与非科学的唯一标准，根本否定证实在科学中的作用。他强调科学的动态发展有其合理性，但却否定了科学的稳定和积累，实际上也否定了科学的革命。同样，他批评对归纳的过分推崇本来也是正确的，他高度评价理性思维的作用更给人以启迪，遗憾的是，他在声称要用演绎法代替归纳法的时候，竟然宣布根本不存在归纳法。在他揭示科学的假说性、猜测性时，又断言科学就是猜测，一部科学史就是猜测的历史，乃至赞同康德关于人创造自然规律的唯心主义观点。波普尔的片面性不可避免的后果是，批判的命运同样无情地降临到了他自己的学说上。

● 科学革命论模式

 科学革命论模式是美国科学哲学家库恩（T.Kuhn,1922-1996）提出来的。库恩首先是一位科学史家，当他把科学哲学放在历史的透镜下加以严格审视时，发现盛行的逻辑经验主义和证伪主义的科学发展模式都经不起历史的考察。他不自觉地将逻辑与历史统一的方法应用于科学发展模式的研究，强调科学哲学必须与科学史结合，这个指导思想使他开创了科学哲学中历史主义的先河。

库恩批判了逻辑经验主义和证伪主义在科学发展问题上的错误，吸收了两者的合理成分，于1962年出版了他的代表作《科学革命的结构》，提出了一种新的科学发展模式。库恩认为，科学发展的实际过程是一个进化和革命、积累和飞跃、量变与质变不断交替的过程。他主张从科学史实中去揭示这种过程，并认为科学是由许多相互联系、相互影响的命题和原理构成的有机统一整体。关于科学的整体性观点，突出地体现在他的理论核心“范式”（paradigm）之中，他所说的“范式”是指科学家集团或科学共同体在某一专业或学科中所具有的共同信念。库恩的“范式”还包含一个重要思想，即强调了科学共同体的社会学特征及心理因素，揭示了它们在科学发展中的重要作用，通过科学共同体将科学发展的内史与外史结合起来考察科学发展的动力因素。

库恩在科学哲学家中第一个将质量互变的辩证思想引入科学史，他不同意波普尔把科学发展看成是简单的否定过程，他提出的科学发展模式是： 前科学时期——常态科学时期——反常和危机时期——科学革命时期——新的常态科学时期。库恩认为，当某一学科的“范式”后，就进入常态科学时期，此时科学家集团对共同的“范式”坚信无疑，并运用范式去解决科学研究中的各种问题。由于科学家们墨守范式，不容许有任何超出范式的突破，因而“它常常压制重大革新”，“严格限制了科学家们的视野”。他认为这对于整个科学的友展是必要的。常态科学时期，整个科学处于相对稳定的渐进性发展状态，但有时会出现反常现象，开始出现个别反常，科学家们并不介意。随着科学研究的深入，反常现象愈来愈多，愈来愈频繁，人们无法用范式作出解释，于是便引起常态科学的“危机”。这时期，由于人们对范式怀疑的不断增加，科学家集团及其成员因失去共同信念而发生分裂，出现了不同派别的争论，有的主张建立新范式，有的则继续固守旧范式。这标志常态科学时期的结束，并预示了非常态科学时期，即科学革命时期的到来。危机虽然在科学家中间引起了分歧和混乱，但是它也给科学家们带来批判精神和创造精神。库恩认为，在常态科学时期不是革命的、批判的，而是保守的、教条的。只是到了科学的危机和革命时期，它才具有批判性。相继于危机之后是科学革命时期，库恩认为“科学革命就是旧范式向新范式的过渡”，“抛弃旧范式与接受新范式总是同时发生的过程”。他认为科学革命不仅是一种破坏，而且也是一种建设，它是“破坏与建设的统一。”当新范式最终战胜并取代了旧范式，这就标志科学革命时期的结束，而进入了新的常态科学时期。在新的常态科学时期，又会出现新的反常和危机，从而引起新的科学革命，经过更新的范式取代旧的范式，从而进入更新的常态科学时期。

库恩的科学革命论模式在备受赞誉的同时，也受到了严劣批评，其中的缺陷主要表现在忽视逻辑以及否定科学真理和科学进步方面。科学哲学固然不能幽禁在逻辑主义的构架之中，但逻辑毕竟是不可缺少的重要方法。在库恩看来，范式的提出、接受、更替，靠的既非经验的证实或证伪，也非逻辑的论证，而是科学共同体的“格式塔”转换。因此，他断言，解释归根到底是心理学的或社会学的。在这里，几乎没有逻辑的任何地位。由于对逻辑的忽视，库恩的著作和表述也往往不够严密。库恩还认为，新旧范式之间是互不相容的、不可通约的，新范式和旧范式相比，只不过是比较有效的解决疑难的工具，并不意味着进步，更不意味着真理。由于库恩把范式的更替理解为心理上信念的更替，而不是认识的深化，这就把科学发展的客观模式变成了科学家的主观心理的演变模式，从而使他的理论带上了主观唯物主义的色彩。

● 科学研究纲领模式

科学研究纲领模式是继库恩之后另一著名的历史主义学派的科学哲学家拉卡托斯（I.Lakatos,1922-1974）提出来的。拉卡托斯是波普尔的学生，原来属于证伪主义学派，后来受到库恩思想的影响，对科学哲学进行了深入的探讨，提出了他的“科学研究纲领方法论”(methodology of scientific research programme)。在拉卡托斯看来，波普尔的证伪主义虽有错误，但在许多地方还是正确的。他认为波普尔的证伪主义是初级的、朴素的。他通过对波普尔证伪主义的修正和改进，提出了“精致的证伪主义”。他同波普尔理论最重要的区别在于他的“科学研究纲领”的概念。他认为“科学研究纲领”是科学的最基本单元。在他看来由于经验不能证伪各自孤立的理论，因而科学的最基本单元不应该是各自孤立的命题或理论，而应是互相联系、具有严密的内在结构的完整的理论系统。只有以整个科学理论系统或“科学研究纲领”为科学哲学的研究对象，而不是以各自孤立的单个命题或理论为对象，才能正确地理解和解释科学理论的发展问题。

拉卡托斯的“科学研究纲领”在结构上包括四个互相联系的部分: 由最基本的理论构成的“硬核”、由许多辅助性假设构成的保护带、保卫硬核的“反面启示法”、改善和发展理论的“正面启示法”。所谓“硬核”就是科学研究纲领的核心部分或基础理论部分，它是坚韧的不容改变和反驳的。拉卡托斯的“硬核”与库恩的“范式”相似，但他的“硬核”不是心理上的信念，而是一种理性产物。辅助性假设对“硬核”起保护作用，当“硬核”遭遇反驳时，辅助性假设则把反驳的矛头主动地从硬核引向自身。所谓“反面启示法”是一种方法上的反面的(或消极的)禁止性的规定，禁止科学家们把反驳矛头指向硬核，而以修改、调整保护带的办法，保护硬核。“正面启示法”是一种积极的鼓励性规定，鼓励科学家们通过修改、补充和完善辅助性假设的办法，以发展整个科学研究纲领。

拉卡托斯的“科学研究纲领”概念发展了库恩的“范式”概念，他不仅强调了科学理论的整体化，而且深入探讨了科学理论结构的具体内容。拉卡托斯在“科学研究纲领”的理论基础上，提出了不同于波普尔和库恩的新的科学发展模式。他认为科学的发展经历如下几个阶段：科学研究纲领的进化阶段——科学研究纲领的退化阶段——新的进化的研究纲领的证伪、取代退化的研究纲领——新的研究纲领的进化阶段。

拉卡托斯认为，每个时代、每门科学并非仅有一种研究纲领存在，而总是存在着不同研究纲领的竞争。因此，作为科学基本结构单元的研究纲领是发展变化的，即由进化转化为退化阶段的过程。权衡一个研究纲领是进化的还是退化的客观标准在于它的内容。一个科学研究纲领如果经过调整辅助性假设后，它的经验内容增加了，或者说它能对经验事实做出更多的预言和解释，那么它就是一个进步（进化）的研究纲领，否则，就是退化的。

研究纲领进入退化阶段后并不必然就被淘汰，可能因为局部上的创新使纲领进入一个新的进化阶段，开始新的进化循环。在这个过程中，尽管科学研究纲领会遭遇许多的反常，但是，反常并不能证伪研究纲领。造成一个纲领退化乃至被否定或证伪的根本原因，是在竞争中出现了一个具有更高经验内容的新的研究纲领。显然，在拉卡托斯看来，否定和证伪理论（旧的纲领）的并不是观察和实验，而是新的更为进步的理论，科学革命就是进化的研究纲领替代退化的研究纲领。

拉卡托斯的科学研究纲领模式既不同于波普尔的证伪主义模式，因为波普尔过分夸大否定和质变，而忽视肯定和量变，而拉卡托斯模式不仅体现了科学发展过程中的质变，而且也体现了量的进化；又不同于库恩的科学革命论模式，因为库恩把科学的发展归结为心理上信念的转换，从而根本否认了科学的真理性及其发展的继承性和进化性，而拉卡托斯反对这种心理主义，承认科学发展的继承性和进化性。拉卡托斯认为感性经验不能证伪理论的观点是正确的，因为感性经验具有主观性，它可能给人以幻觉或错误。他认为一个理论可以被另一个具有更多经验内容或具有更大预见性的新理论所证伪的观点则是错误的。因为一个理论即使它具有更大的预见性，也仍然需实践的检验。检验理论真理性

[1] 恩格斯：《自然辩证法》，人民出版社，1971年版，第218页。

[2] 《达尔文生平及其书信集》第2卷，三联书店，1957年版，第287页。

[3] 《爱因斯坦文集》第1卷，商务印书馆，1976年版，第313页。

[4]  列宁：《哲学笔记》，人民出版社，1974年版，第290、90页。

[5] 《列宁选集》第4卷，人民出版社，1972年版，第453页。

[6]  霍尔顿：《物理科学的概念和理论导论》上册，人民教育出版社，1983年版，第258页。

[7] 《爱因斯坦文集》第1卷，商务印书馆，1976年版，第313页。

[8] 《爱因斯坦文集》第1卷，商务印书馆，1976年版，第10页。