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“罗姆?哈瑞论科学解释”学术报告会
2011-10-17
2011年10月14日下午,“科学技术哲学与科学技术史学术论坛”2011年第16期在科学技术哲学研究中心学术报告厅举行。本期报告由山西大学科学技术哲学研究中心安军副教授主讲,报告题目是“罗姆•哈瑞论科学解释”。
安军老师的报告主要围绕《the philosophy of science》一书中关于科学解释的文本,对罗姆•哈瑞的科学解释进行探讨。科学解释存在有两种不同的范式:一是亨普尔提出的论证模式,二是罗姆•哈瑞的理解方式。首先,安军老师对“解释”作了阐释,包括韦伯词典对“解释”(explain)的动词形式的定义、维基百科中对“解释”(explanation)的定义等。接下来,安军老师分五部分对罗姆•哈瑞的科学解释进行了比较系统的阐述。
第一部分,理论(Theory)。罗姆•哈瑞在这篇论文的一开始就说:“理论是科学的皇冠,因为在理论中,我们对世界的理解得以表达”,并且“理论的基本功能就是要进行解释”。有两种基本的相互对立的理论范式,第一种是力学,第二种是医学。在力学中,核心概念是力。在医学中,核心概念是病毒。罗姆•哈瑞得出结论说这是两种相互对立的范式。在科学史上,力这个词一开始是隐喻的,当时的自然科学家把力形容为自然界的欲(desire)。然而力和病毒是有相似性的:①它们都用于解释观察出的现象;②一般情况下,它们都是不可观察的(病毒这个概念在构造之初也是不可观察的);③它们都是被创造出来的,用来解释观察现象的发生;④它们的发明都是用了类比的方法,因为我们观察不到它们。它们也存在不同点:力这个概念不具有本质性,病毒这个概念却具有本质性。赫兹在其著作《力学原理》中就认为,我们应该把力这个概念从力学中剔除,因为例如像能量这样的概念就可以替代力的概念。罗姆•哈瑞认为,这两种范式中的任何一种对于科学理论的组织和构成来说都是很重要的,因为这两种理论(力学和病理学)各有特点,力学是一门形式化程度很高的科学,所有的力学理论都是用数学表达方式逻辑严密地组织起来的,而有些理论没办法用非常严格的理论系统形式化,比如病理学,以及关于人类行为的科学等等。
那么,科学解释是什么呢?科学解释就是要描述某一个事件背后的原因,描述产生一个时间的机制。力学与此不同,力学是描述这个事件,而病理学是找到事件背后的原因。因此,力学是描述性的原理或法则,病理学是解释性的原理或法则。比防说,F = ma,只是一个描述,没有解释其原因是什么,然而病毒理论,例如小儿麻痹的这种病毒就是真的解释。但是这两种都是科学理论。 第二部分,类比(analogy)。罗姆•哈瑞认为,“我们建立一个理论,事实上就是要找出一种适当的类比,这就是科学的核心,因为它是解释的基础”,“理论的功能就在于解释”。那么,为什么要进行类比呢?“当我们研究一种现象领域的时候,我们能在现象中发现一些规则,一些模式,但是在研究现象的时候我们看不到机理,看不到原因。”例如在化学研究中,我们看到的只是一些化学反应,在研究化学反应的时候,我们并没有研究这些化学反应的原因或者机理。在许多情况下,我们所研究的都是现象而不是机理,所以我们只能想象出一种机理,推测出一种机理,去解释这一现象发生的原因。一旦建立起这种假设,我们就把这种假设与现象结合起来,去推进科学。但是这种推测的机理必须是合理的。于是我们就用到了类比的方法,根据我们已经知道的东西,去推测有待于构造的假设和机理。类比就是两个东西之间的关系,它可以让我们进行一些推理,根据已知的东西,推断一些有待揭示的东西。如果两个东西有相似性,我们就可以推断它们在其它方面也具有相似性。类比是一种松散的东西。罗姆•哈瑞认为我们使用推理就要掌握推理的艺术。因为任何两个东西之间都有相似性和不相似性,类比的作用就是在这两者之间找到平衡。这里就提到了一个很重要的概念中性类比,这个词是由玛丽•海西丝(Mary Hesse)提出的,她认为类比分为:正类比(已知的相似性)、负类比(已知的不相似性)、中性类比(未知的关系)。罗姆•哈瑞在这里举了一个例子,比如马和汽车之间存在某种相似性,都是交通工具。但也有不一样的地方,马是有机体,车是人造物,养马和养车是不一样的。设想有一个城市,没有汽车,用马做交通工具,那么这个城市的交通机理是怎样的?我们可以通过只有汽车的城市的交通机理去推测只有马车的城市的交通机理。为了进一步理解类比,下面引出了模型的概念。
第三部分,模型(Model)。模型分为:①形式模型,例如F = ma,E = mc2等,形式模型解释但不说明;②图像模型,例如洋娃娃,汽车模型等,用真实的或者想象的东西去说明。模型有两个目的:逻辑的目的和认识论的目的。图像模型又分两种:①同构异质,来源和主体一样,如洋娃娃;②异构同质,如气体分子模型。这两种模型的适当使用是科学思考的基础。重要的是,我们可以根据需要在一定范围内修正这些模型,使之更为精细。当我们这样做时,便使用了“正类比”,至少是使用了“中性类比”。这时候出现了一个新的重要的问题——模型的实在性问题。在对模型进行精细化的过程中,一个模型在它一开始被建立的时候,它仅是模型,它所作的也仅仅是对真实世界自然机理的解释(本质上是假设性的),在我们不断地修正时,它离实在越来越远。
第四部分,实在(Reality)。这一部分用两个例子来说明,第一,达尔文(Darwin)。为什么有生物的多样性?是什么让这些东西出现的?亚里士多德的解释是,在植物和动物的父系和子系之间存在相似之处。但是我们也注意到了,在这之间也有细微的区别。达尔文对此进行了解释,提出“自然选择理论”。他所提出的进化机制的实在性和真正的进化机制是两个问题。第二,德鲁德(Drude)。他的“电传导理论模型”说明了模型和实在不一样,那么模型在多大程度上是对实在的说明?罗姆•哈瑞认为,有两个条件能说明事件和现象之间的因果关系:①模式或者结构作为条件;②构造出模型(借助类比,给出原因)——这就是科学理论的建构。
第五部分,知识(knowledge)。到此为止科学家的任务就结束了。我们发现知识分为两层:一是发现事实以及事实中的模式,二是借助模型描述因果机制。但是对于哲学家,这远没有结束。在科学问题结束之后,哲学问题产生了。科学家给出了机制,但是我们不知道机制的原因。有一连串的问题需要做出解释。于是,“在每一个时代,我们都把有限的科学文化,提升到一个最高的终极化,在每个时代我们都提出我们的形而上学”,“那时候我们的知识就闭合了”,因为“我们提出的形而上学系统和创造是两回事”,但是自然本身并没有终结,我们没有其它选择,我们仍然必须依靠那些我们已经知道的自然方法继续我们的实际。
第一部分,理论(Theory)。罗姆•哈瑞在这篇论文的一开始就说:“理论是科学的皇冠,因为在理论中,我们对世界的理解得以表达”,并且“理论的基本功能就是要进行解释”。有两种基本的相互对立的理论范式,第一种是力学,第二种是医学。在力学中,核心概念是力。在医学中,核心概念是病毒。罗姆•哈瑞得出结论说这是两种相互对立的范式。在科学史上,力这个词一开始是隐喻的,当时的自然科学家把力形容为自然界的欲(desire)。然而力和病毒是有相似性的:①它们都用于解释观察出的现象;②一般情况下,它们都是不可观察的(病毒这个概念在构造之初也是不可观察的);③它们都是被创造出来的,用来解释观察现象的发生;④它们的发明都是用了类比的方法,因为我们观察不到它们。它们也存在不同点:力这个概念不具有本质性,病毒这个概念却具有本质性。赫兹在其著作《力学原理》中就认为,我们应该把力这个概念从力学中剔除,因为例如像能量这样的概念就可以替代力的概念。罗姆•哈瑞认为,这两种范式中的任何一种对于科学理论的组织和构成来说都是很重要的,因为这两种理论(力学和病理学)各有特点,力学是一门形式化程度很高的科学,所有的力学理论都是用数学表达方式逻辑严密地组织起来的,而有些理论没办法用非常严格的理论系统形式化,比如病理学,以及关于人类行为的科学等等。
那么,科学解释是什么呢?科学解释就是要描述某一个事件背后的原因,描述产生一个时间的机制。力学与此不同,力学是描述这个事件,而病理学是找到事件背后的原因。因此,力学是描述性的原理或法则,病理学是解释性的原理或法则。比防说,F = ma,只是一个描述,没有解释其原因是什么,然而病毒理论,例如小儿麻痹的这种病毒就是真的解释。但是这两种都是科学理论。 第二部分,类比(analogy)。罗姆•哈瑞认为,“我们建立一个理论,事实上就是要找出一种适当的类比,这就是科学的核心,因为它是解释的基础”,“理论的功能就在于解释”。那么,为什么要进行类比呢?“当我们研究一种现象领域的时候,我们能在现象中发现一些规则,一些模式,但是在研究现象的时候我们看不到机理,看不到原因。”例如在化学研究中,我们看到的只是一些化学反应,在研究化学反应的时候,我们并没有研究这些化学反应的原因或者机理。在许多情况下,我们所研究的都是现象而不是机理,所以我们只能想象出一种机理,推测出一种机理,去解释这一现象发生的原因。一旦建立起这种假设,我们就把这种假设与现象结合起来,去推进科学。但是这种推测的机理必须是合理的。于是我们就用到了类比的方法,根据我们已经知道的东西,去推测有待于构造的假设和机理。类比就是两个东西之间的关系,它可以让我们进行一些推理,根据已知的东西,推断一些有待揭示的东西。如果两个东西有相似性,我们就可以推断它们在其它方面也具有相似性。类比是一种松散的东西。罗姆•哈瑞认为我们使用推理就要掌握推理的艺术。因为任何两个东西之间都有相似性和不相似性,类比的作用就是在这两者之间找到平衡。这里就提到了一个很重要的概念中性类比,这个词是由玛丽•海西丝(Mary Hesse)提出的,她认为类比分为:正类比(已知的相似性)、负类比(已知的不相似性)、中性类比(未知的关系)。罗姆•哈瑞在这里举了一个例子,比如马和汽车之间存在某种相似性,都是交通工具。但也有不一样的地方,马是有机体,车是人造物,养马和养车是不一样的。设想有一个城市,没有汽车,用马做交通工具,那么这个城市的交通机理是怎样的?我们可以通过只有汽车的城市的交通机理去推测只有马车的城市的交通机理。为了进一步理解类比,下面引出了模型的概念。
第三部分,模型(Model)。模型分为:①形式模型,例如F = ma,E = mc2等,形式模型解释但不说明;②图像模型,例如洋娃娃,汽车模型等,用真实的或者想象的东西去说明。模型有两个目的:逻辑的目的和认识论的目的。图像模型又分两种:①同构异质,来源和主体一样,如洋娃娃;②异构同质,如气体分子模型。这两种模型的适当使用是科学思考的基础。重要的是,我们可以根据需要在一定范围内修正这些模型,使之更为精细。当我们这样做时,便使用了“正类比”,至少是使用了“中性类比”。这时候出现了一个新的重要的问题——模型的实在性问题。在对模型进行精细化的过程中,一个模型在它一开始被建立的时候,它仅是模型,它所作的也仅仅是对真实世界自然机理的解释(本质上是假设性的),在我们不断地修正时,它离实在越来越远。
第四部分,实在(Reality)。这一部分用两个例子来说明,第一,达尔文(Darwin)。为什么有生物的多样性?是什么让这些东西出现的?亚里士多德的解释是,在植物和动物的父系和子系之间存在相似之处。但是我们也注意到了,在这之间也有细微的区别。达尔文对此进行了解释,提出“自然选择理论”。他所提出的进化机制的实在性和真正的进化机制是两个问题。第二,德鲁德(Drude)。他的“电传导理论模型”说明了模型和实在不一样,那么模型在多大程度上是对实在的说明?罗姆•哈瑞认为,有两个条件能说明事件和现象之间的因果关系:①模式或者结构作为条件;②构造出模型(借助类比,给出原因)——这就是科学理论的建构。
第五部分,知识(knowledge)。到此为止科学家的任务就结束了。我们发现知识分为两层:一是发现事实以及事实中的模式,二是借助模型描述因果机制。但是对于哲学家,这远没有结束。在科学问题结束之后,哲学问题产生了。科学家给出了机制,但是我们不知道机制的原因。有一连串的问题需要做出解释。于是,“在每一个时代,我们都把有限的科学文化,提升到一个最高的终极化,在每个时代我们都提出我们的形而上学”,“那时候我们的知识就闭合了”,因为“我们提出的形而上学系统和创造是两回事”,但是自然本身并没有终结,我们没有其它选择,我们仍然必须依靠那些我们已经知道的自然方法继续我们的实际。