科学方法论的发展

来源:蝌蚪五线谱发布时间:2018-10-15

各大科学家对科学方法论的研究与发展。

科学史上最早的具有科学方法论原理意义的思想就是毕达哥拉斯的数学和谐假说以及德谟克利特的原子论假说。它们都是人类理性地研究自然的原理。数学和谐假说为人们提供了一个和谐有秩序的、简单有规律的、具有数学关系的自然界,这是从自然的整体性出发作出的假说。原子论假说为人们提供了一个从更低层次结构去寻求原因的研究方法,并为人们描绘了一个由最小的物质建筑起来的有层次结构的自然界,这是从自然的结构性出发作出的假说。这两种方法论思想从诞生的时刻开始就成为科学认识活动中的深沉的潜流,从未间断。从古希腊时代一直到现代科学家的科学活动,都自觉与不自觉地受到它们的影响。这两种方法论思想已成为科学认识的出发点。

科学精神 科学方法

亚里士多德提出了科学研究的归纳—演绎的程序。在那个时候,亚里士多德创立的科学方法体系被认为是认识真理获取知识的万能工具。对亚里士多德演绎逻辑的强调和实际应用形成了科学研究的公理化方法。欧几里得几何学体系的建立就是公理化方法最早和最成功的应用。欧几里得把前人实践中积累起来的几何知识与公认的事实列为公理,运用演绎方法层层推演,建成初等几何学的一个演绎化的体系。公理化方法除了在数学中应用以外,在力学研究中也有成功的应用,例如,阿基米德静力学体系与牛顿力学体系都是公理化的体系。公理化方法的发展加强了亚里士多德方法中的理性成分,构成了科学方法论中的理性方法。

中世纪后期的哲学家,如格罗塞特、罗吉尔·培根等,对亚里士多德科学研究程序中经验事实的强调,以及对归纳逻辑的发展,逐步形成了科学研究中的经验方法。F.培根提出的实验—归纳的科学研究程序,标志着经验方法的成熟。实验—归纳的过程也就成为科学方法论中的经验方法。F.培根的经验方法在英国经验主义哲学家洛克那里得到进一步发挥。洛克提出了著名的白板理论。他认为,人类在没有经验与感觉之前的心理状态犹如一张白纸,上面没有任何字迹,没有任何观念。他认为,人类的知识都是起源于经验,都是从经验中来的,科学只能达到事物的现象之间的联系,理性的思考是没有意义的,科学认识程序是从经验到观念,再由观念形成知识。洛克的研究使经验方法走到极端。同一个时期,科学方法论的另一个极端倾向是唯理论。这是把公理化方法发展到极端的产物。唯理论的代表人物是笛卡儿、莱布尼茨和斯宾诺莎,他们企图把人类的整个知识都形成一个公理化的体系,自然科学的公理化体系只构成其中一个小小的层次。唯理论的方法认为,科学研究从最普遍的原理出发,逐层次地向下推演,最普遍原理的提出是先验的,没有经验基础的,经验的归纳方法在原理的形成中是没有意义的。康德企图调和经验论和唯理论这两种极端倾向,他既不排斥感觉经验,又强调非经验的数学公理的先验性质,他提出了知识系统形成的三阶段的理论。

到了19世纪后半叶,自然科学的发展使物理学家对牛顿的力学综合产生了日益严重的怀疑。他们从自然科学的角度,用不信任的目光重新审查欧几里得系统与牛顿系统。在这场推翻牛顿系统的自然科学运动中,马赫走在最前列。而且他在哲学上吸取了康德关于形式理论的构造性的教训,重点关注如何更好地重新表述康德的思想。马赫的哲学是从康德出发,却倒退到贝克莱的实证主义。但是,在马赫哲学中,一个重要的科学方法论思想是他提出的思维简洁原理,他认为科学就是用最少的思维最全面地描述事实,而要使描述简洁,特别有效的方法就是从一段原理中推演出经验定律来。因此,在科学理论的构造中,一般原理的提出就具有特别重要的意义。从科学方法论角度出发,一般原理的提出需要受到怎样的制约呢?爱因斯坦提出的逻辑简单性原则规定了一般原理在逻辑上要服从简单性的需要,并且爱因斯坦还根据这一原则构造了相对论的理论体系。

科技发展进入20世纪后,由于自然科学领域的一系列新的成就,特别是量子论和相对论,一些自然科学家尝试从哲学上进行总结,于是在20世纪30年代诞生了逻辑实证主义。相关科学家代表有奥地利的石里克和卡尔纳普、德国的莱辛巴赫和亨佩尔等。早期他们强调经验对理论的证实,他们认为,唯物论和唯心论的出发点都无法得到证实,因此科学研究的出发点就不能是物质世界或精神世界,而只能是语言。科学方法就是对科学语言进行句法分析的方法。从语言分析出发,他们把科学认识过程截然分成经验积累过程和理论形成过程。后期开始有所转变,亨佩尔在20世纪60年代吸收了观察渗透理论的观点,批评了把理论与经验截然分开的做法,对科学方法进行了合理重组,并保留了逻辑主义的论证严谨、表达清晰的优良传统。

英国的波普尔对逻辑实证主义的主要观点提出了批评,他提出了观察渗透理论、经验对理论的证伪、从问题开始研究等观点,成为科学方法论从逻辑主义到历史主义之间的桥梁。20世纪60年代开始,以美国库恩为代表的科学家们提出了历史主义的科学方法论,把动态发展的科学整体作为思维对象,从科学史中抽取出科学方法论的思想。库恩认为,科学发展的过程是从前科学到常规科学,通过科学革命再到新的常规科学。同时这些科学家认识到,任何科学方法都是有局限的,或者说,试图制定一套一切科学领域都普遍适用的科学方法体系是不可能的。[1,2]

20世纪中叶以来,由于信息科学的崛起,导致科学方法论的新发展。由于科学研究的对象和领域发生了新的重大变化,由传统的物质与能量领域进入到一个崭新的领域——信息领域,使科学研究方法论又形成了新的质变需求和条件。结果,便产生了现代科学研究方法论。现代科学研究方法论最为重要的进步是发现了“还原论”的科学观念和“分而治之”的研究方法存在严重缺陷。面对以信息为主导特征的开放复杂系统,人们研究的着眼点是系统整体的“能力”,而信息系统整体的能力当然远远大于各个部分的能力的总和,这本身就意味着“还原论”不再能够成立。特别是在对开放复杂信息系统应用“分而治之”方法进行分析分解的时候,通常就会失去分解出来的各个部分之间相互联系和相互作用的“信息”,而这些信息恰恰就是开放复杂信息系统的灵魂和生命线。既然丢弃了系统的灵魂和生命线,那么,把各个部分机械地“合并起来”当然就不再可能恢复出原有的开放复杂信息系统。也就是说,“还原论”的科学观念确实失效了!

钱学森先生在1992年提出了大成智慧工程和大成智慧学的思想。他认为,现在我们搞的从定性到定量综合集成技术,是要把人的思维,思维的成果,人的知识、智慧及各种情报、资料、信息统统集成起来,可以叫大成智慧工程。将这一工程进一步发展,在理论上提炼成一门学问,就是大成智慧学,是如何使人获得智慧与知识,提高认识世界和改造世界能力的学问。钱学森系统科学思想的形成和发展大体可分为三大阶段: 第一阶段从20世纪50年代到70年代末,这一阶段的思想内涵集中体现于《工程控制论》和《组织管理的技术——系统工程》;第二阶段的创新发展凝结为1990年发表的《一个科学新领域——开放的复杂巨系统及其方法论》;第三阶段的深化研究的标志是2001年发表的《以人为主发展大成智慧工程》。钱学森先生在2001年曾说: “系统工程和系统科学已经有了很大发展,我们已经从工程系统走到了社会系统,进而提炼出开放的复杂巨系统的理论和处理这种系统的方法论,即以人为主、人-机结合,从定性到定量的综合集成法,并在工程上逐步实现综合集成体系。将来我们要从系统工程、系统科学发展到大成智慧工程,要集信息和知识之大成,以此来解决现实生活中的复杂问题。”钱学森系统科学思想是在全球化、信息化、网络化时代,中西文化交融的复杂系统思想,是当代系统思想的一种新范式和智慧结晶。[3,4]。我国学者在如何处理辩证矛盾和不确定性、如何弘扬系统科学思想方面也取得了一些阶段性成果。例如,在学习系统科学思想的基础上,钟义信教授在长期智能科学研究中总结提出了“以信息观、系统观、机制观为主导观念和以信息转换为主导方法的开放性复杂信息系统的科学方法论”。

参 考 文 献

[1] 孙世雄.科学方法论的理论和历史\[M\].北京: 科学出版社,1989.

[2] 爱因斯坦.爱因斯坦文集第一卷\[M\].北京: 商务印书馆,2009.

[3] 钱学森.论系统工程\[M\].上海: 上海交通大学出版社,2007.

[4] 钱学森.创建系统学\[M\].上海: 上海交通大学出版社,2007.

摘自《科技史与方法论》清华出版社授权登载

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