歸納法與科學(xué)發(fā)現(xiàn)

摘要 歸納法是一種重要的科學(xué)方法，但是人們對(duì)歸納推理的有效性一直爭(zhēng)論不休。對(duì)于歸納法在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中作用，古典歸納主義者和現(xiàn)代歸納主義者各自走向極端。科學(xué)發(fā)現(xiàn)的歷史表明，歸納是人們從經(jīng)驗(yàn)中獲得知識(shí)和發(fā)現(xiàn)低層次經(jīng)驗(yàn)定律的重要方法，對(duì)于推動(dòng)科學(xué)的發(fā)展具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞 歸納法 經(jīng)驗(yàn) 知識(shí) 科學(xué)發(fā)現(xiàn)

中圖分類號(hào)：G304文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Induction and Scientific Discovery

WANG Taizhong[1]，ZHANG Ge[2]

([1]Chinese Department，Zhaotong Teacher`s College， Zhaotong，Yunnan657000;

[2]Art Department，Zhaotong Teacher's College， Zhaotong， Yunnan657000)

AbstractInduction is one of important scientific methods， But people have been debating the validity of inductive inference.As to the role of induction in scientific discovery， classical and modern inductive logic both reached their extreme.The history of scientific discovery told us that induction is important，it could help us to find empirical knowledge and low-level experience laws，and it is of great significance to promote scientific development.

Key wordsinduction; experience; knowledge; scientific discovery

1 古典歸納主義者和現(xiàn)代歸納主義者對(duì)歸納法在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的作用的不同見解

在西方哲學(xué)、科學(xué)哲學(xué)和邏輯學(xué)中，科學(xué)發(fā)現(xiàn)的邏輯問題是一個(gè)傳統(tǒng)課題，什么是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的邏輯？科學(xué)發(fā)現(xiàn)的邏輯是否存在？歸納法是不是一種可靠的科學(xué)發(fā)現(xiàn)的方法？在這些問題上，人們爭(zhēng)論不休，各持己見。

亞里士多德是歷史上第一個(gè)系統(tǒng)地研究邏輯學(xué)的人，也是第一個(gè)研究科學(xué)發(fā)現(xiàn)的邏輯的人，他提出的科學(xué)發(fā)現(xiàn)的邏輯的模式是“歸納——演繹”，并且他把直覺歸納與演繹溯因結(jié)合起來，建立了最早的科學(xué)模式。亞里士多德把歸納法看作是從特殊事物中揭示普遍規(guī)律的一般方法，認(rèn)為沒有歸納就不可能有一般知識(shí)。由此可見，歸納法在亞里士多德看來是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的方法。

演繹推理的結(jié)論沒有超出前提的范圍，因此演繹被弗蘭西斯·培根認(rèn)為對(duì)于科學(xué)發(fā)現(xiàn)毫無幫助。以弗蘭西斯·培根為代表的古典歸納主義者認(rèn)為，科學(xué)原理是人們運(yùn)用歸納法從反復(fù)發(fā)生的事實(shí)經(jīng)驗(yàn)和對(duì)材料的分析整理中推導(dǎo)出來的。在培根看來，科學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)是一種命題的金字塔，經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的命題構(gòu)成了金字塔的底層，科學(xué)研究的過程就是通過特定的歸納程序從金字塔底層的經(jīng)驗(yàn)命題逐步地歸納上升到頂部，最終發(fā)現(xiàn)最一般原理，抽象出分析命題的過程。亞里士多德認(rèn)為演繹和歸納都是必不可少的科學(xué)方法，但是培根持有不同的觀點(diǎn)。培根認(rèn)為科學(xué)發(fā)現(xiàn)必須突破舊知識(shí)的范圍，把人類的知識(shí)延伸到未知領(lǐng)域。演繹的結(jié)論包含在前提之中，對(duì)于新知識(shí)的發(fā)現(xiàn)沒有幫助，而歸納法從特殊到一般的思維進(jìn)程使得它成為唯一的科學(xué)發(fā)現(xiàn)方法。

歸納雖然把人類的觸角伸向了更為廣闊的未知領(lǐng)域，但是歸納的前提和結(jié)論之間的或然性關(guān)系使得歸納結(jié)論的可靠性受到人們的質(zhì)疑，這種質(zhì)疑到了休謨時(shí)代終于形成一股強(qiáng)勁的力量，對(duì)歸納理論造成了巨大的影響，迫使歸納研究和歸納理論急劇蛻變。質(zhì)疑雖然不無道理，但是“歸納問題”在哲學(xué)上是無解的，妥協(xié)的辦法是現(xiàn)代歸納主義者不再像古典歸納主義者那樣理直氣壯地認(rèn)為歸納法是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的方法。現(xiàn)代歸納邏輯與概率論相結(jié)合，求得前提對(duì)于結(jié)論的支持度，這種推理的結(jié)論不再是一個(gè)全稱命題，而是一個(gè)用百分比表示的數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)只在一定程度上反映前提和結(jié)論之間的邏輯關(guān)系。

古典歸納主義者的強(qiáng)歸納主義的觀點(diǎn)太僵硬了。科學(xué)發(fā)現(xiàn)是多種邏輯方法共同參與的過程，演繹、歸納、分析、綜合等缺一不可。科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程還存在著許多想象、聯(lián)想、靈感爆發(fā)等非邏輯思維因素，并且這些非邏輯思維因素，科學(xué)史上還造就了無數(shù)偉大的發(fā)現(xiàn)。牛頓從蘋果落地發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力，瓦特從壺蓋沸動(dòng)發(fā)明了蒸汽機(jī)，凱庫(kù)勒受夢(mèng)的啟發(fā)而發(fā)現(xiàn)苯分子的結(jié)構(gòu)，這些科學(xué)發(fā)現(xiàn)或者科技發(fā)明都是在想象、聯(lián)想、靈感爆發(fā)等非邏輯因素參與的情況下進(jìn)行思維的結(jié)果。想象、聯(lián)想、靈感爆發(fā)等非邏輯思維因素可以使人們超越現(xiàn)實(shí)的時(shí)空限制去預(yù)測(cè)未來，科學(xué)發(fā)現(xiàn)便具有了一定程度的隨機(jī)性質(zhì)和假設(shè)性質(zhì)。古典歸納主義者的一個(gè)偏激之處是沒有意識(shí)到歸納前提和結(jié)論之間的概然性關(guān)系，把歸納推理的結(jié)論作為科學(xué)真理；另一個(gè)偏激之處是沒有認(rèn)識(shí)到其他邏輯方法和非邏輯思維在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的作用，過分夸大了歸納在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的作用。

現(xiàn)代歸納主義者否認(rèn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的邏輯，這種觀點(diǎn)也是偏激的。他們把科學(xué)發(fā)現(xiàn)的機(jī)遇性與合理性對(duì)立起來，認(rèn)為科學(xué)發(fā)現(xiàn)充滿著不確定因素，非邏輯思維或者非理性思維在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中占據(jù)主導(dǎo)地位，這種科學(xué)觀給科學(xué)發(fā)現(xiàn)蒙上了神秘色彩，成為個(gè)別人的幸運(yùn)猜測(cè)，而大多數(shù)人只能在科學(xué)的城堡外悲觀地嘆息。我們認(rèn)為，科學(xué)發(fā)現(xiàn)固然需要思維的自由創(chuàng)造，需要許多非邏輯因素的作用，但并不能因此否認(rèn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)需要以邏輯上的合理性為條件。透過科學(xué)發(fā)現(xiàn)的隨機(jī)性質(zhì)和自由創(chuàng)造過程，我們可以看到其中必然有著一些確定的方法程序。科學(xué)發(fā)現(xiàn)始終是一個(gè)連續(xù)的過程，始終要在某種邏輯框架中進(jìn)行，是重要經(jīng)過邏輯的縝密的嚴(yán)肅的思考與檢驗(yàn)。在科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程中，邏輯框架以及歸納方法必不可少。

2 歸納法是科學(xué)發(fā)現(xiàn)必不可少的方法

古典歸納主義者的歸納是科學(xué)發(fā)現(xiàn)唯一可靠的方法的觀點(diǎn)以及現(xiàn)代歸納主義者的歸納與科學(xué)發(fā)現(xiàn)無關(guān)的觀點(diǎn)，都是不可取的。雖然，從個(gè)別到一般的結(jié)論并不一定是真的，但是從歷史上看，歸納法確實(shí)在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中起過重要作用。

2.1 歸納是人們從經(jīng)驗(yàn)中獲得知識(shí)的有效方法

從經(jīng)驗(yàn)中獲得有關(guān)知識(shí)，就是說在過去的經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上做出概括，得出一般性的結(jié)論。這種經(jīng)驗(yàn)知識(shí)很重要，能夠幫助我們預(yù)見某種現(xiàn)象，解釋現(xiàn)在的經(jīng)驗(yàn)并指導(dǎo)我們的行為。例如，“螞蟻搬家蛇過道，明日必有大雨到”、“下雪不寒化雪寒”，“ 莊稼一枝花，全靠糞當(dāng)家”、“清明前后，種瓜種豆”、“今冬麥蓋三層被，來年枕著饅頭睡”、“朝霞不出門，晚霞行千里”等，這些諺語(yǔ)都是人們對(duì)過去經(jīng)驗(yàn)的概括，是人們?cè)跓o數(shù)次的經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)出來的一般結(jié)論。科學(xué)因解釋世界的現(xiàn)象知道人們的行動(dòng)而產(chǎn)生，人們把日積月累的經(jīng)驗(yàn)歸納概括起來，便發(fā)現(xiàn)了事物現(xiàn)象間的因果關(guān)系，從而獲得了某些經(jīng)驗(yàn)知識(shí)。沒有歸納，經(jīng)驗(yàn)再多，也不能發(fā)現(xiàn)知識(shí)。

人們總是在自覺或不自覺地在運(yùn)用歸納法來總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題，獲得知識(shí)。我國(guó)現(xiàn)存最早的一部醫(yī)學(xué)巨著《內(nèi)經(jīng)》中記載的關(guān)于大敦穴的發(fā)現(xiàn)的故事，是人們不自覺地運(yùn)用歸納法來總結(jié)經(jīng)驗(yàn)推動(dòng)科學(xué)發(fā)展的一個(gè)鮮明的例子。一般來說，非科學(xué)研究工作者在日常生活和工作中不自覺地運(yùn)用歸納法來總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，而專業(yè)的科學(xué)工作者則自覺地運(yùn)用歸納法來總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。醫(yī)藥研究者要想知道某種新藥品所引起的不良反應(yīng)，他必須觀察這一藥品在不同條件下對(duì)不同的人的作用，這一藥品所引起不良反應(yīng)的癥狀是他經(jīng)過多次的觀察試驗(yàn)總結(jié)歸納出來的。自覺地運(yùn)用歸納法，為我們獲得知識(shí)提供了有力的工具。

在科學(xué)史上，有許多知識(shí)都是人們從經(jīng)驗(yàn)中歸納出來的。意大利的博物學(xué)家、生理學(xué)家和實(shí)驗(yàn)生理學(xué)家斯帕拉捷自覺地運(yùn)用了契合差異并用法，從而揭開了蝙蝠依靠耳朵回收超聲波遇到障礙物的情況來控制飛行方向和捕食活動(dòng)的這一科學(xué)之謎。英國(guó)的化學(xué)家、物理學(xué)家道爾頓發(fā)現(xiàn)色盲癥的存在運(yùn)用了簡(jiǎn)單枚舉法。波蘭裔法國(guó)籍物理學(xué)家、放射化學(xué)家居里夫人發(fā)現(xiàn)鐳和釙，德國(guó)化學(xué)家文克勒發(fā)現(xiàn)新元素“鍺”，英國(guó)化學(xué)家拉姆塞發(fā)現(xiàn)隋性氣體，德國(guó)物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)x射線運(yùn)用了剩余法。

2.2 歸納法是人們發(fā)現(xiàn)低層次經(jīng)驗(yàn)定律的重要方法

“經(jīng)驗(yàn)定律在理論知識(shí)體系中處于低層次的地位，它們揭示了事物現(xiàn)象之間的某種聯(lián)系的普遍性，證明了某種事物或現(xiàn)象中存在的共同特征。”①經(jīng)驗(yàn)定律呈現(xiàn)出不同的類型，最主要的是性質(zhì)描述型經(jīng)驗(yàn)定律和關(guān)系描述型經(jīng)驗(yàn)定律。性質(zhì)描述型經(jīng)驗(yàn)定律是對(duì)已有經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的概括與擴(kuò)展，它對(duì)某種事物現(xiàn)象具有的共同性質(zhì)或特征作出描述。關(guān)系描述型經(jīng)驗(yàn)定律對(duì)兩類事物現(xiàn)象之間存在的關(guān)系作出描述。

近代科學(xué)實(shí)驗(yàn)科學(xué)的興起之后，人們從事科學(xué)研究，需要對(duì)分散的、凌亂的單一事物現(xiàn)象進(jìn)行觀察和實(shí)驗(yàn)。但是，要想發(fā)現(xiàn)事物的普遍特征和事物之間的普遍聯(lián)系，把經(jīng)驗(yàn)知識(shí)上升到理論知識(shí)，形成經(jīng)驗(yàn)定律，人們往往運(yùn)用歸納法。

“英國(guó)化學(xué)家波義耳和法國(guó)物理學(xué)家馬略特各自從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的情況下，如果氣體的體積越大，那么它的壓力就越小；如果氣體的體積越小，那么它的壓力就越大，這就是關(guān)于氣體壓強(qiáng)和體積關(guān)系的波義耳定律。法國(guó)化學(xué)家蓋·呂薩克根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：一定量的氣體，在壓力不變的情況下，氣體的絕對(duì)溫度與它的體積成正比，如果氣體的溫度越高，那么它的體積就越大；如果氣體的溫度越低，那么它的體積就越小，這就是蓋·呂薩克第一定律。”②波義耳定律和蓋·呂薩克第一定律都屬于經(jīng)驗(yàn)定律，這兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律的發(fā)現(xiàn)運(yùn)用了共變法。

經(jīng)驗(yàn)定律是在對(duì)個(gè)別事實(shí)的觀察和實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出來的，其中的思維進(jìn)程是從個(gè)別事實(shí)到一般原理，這是一種歸納程序，沒有歸納，觀察和實(shí)驗(yàn)中所積累的經(jīng)驗(yàn)材料就難以條理化、系統(tǒng)化，經(jīng)驗(yàn)就不能有一個(gè)飛躍，理論的形成就缺乏方法的支持。德國(guó)物理學(xué)家普朗克曾經(jīng)說過：“物理定理的性質(zhì)和內(nèi)容，都不可能單純依靠思維來獲得，唯一可能的途徑是致力于對(duì)自然的觀察，盡可能收集最大量的各種經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，并把這些事實(shí)加以比較，然后以最簡(jiǎn)單最全面的命題總結(jié)起來，換句話說，我們必須采用歸納法。”③

通過歸納法建立起具有假說性質(zhì)的經(jīng)驗(yàn)定律是人們?cè)诳茖W(xué)研究的過程中常用的方法。俄國(guó)化學(xué)家門捷列夫發(fā)現(xiàn)化學(xué)元素周期律，英國(guó)博物學(xué)家、發(fā)明家胡克發(fā)現(xiàn)彈性定律運(yùn)用了共變法。法國(guó)化學(xué)家普魯斯特提出關(guān)于元素化合的定比定律，德國(guó)的約翰·丹尼爾·提丟斯提出波德定律運(yùn)用了完全歸納法。

理論和眾多的科學(xué)發(fā)現(xiàn)的事實(shí)表明，歸納法是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的重要方法之一，它不僅是人類獲得經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的有效方法，也是獲得經(jīng)驗(yàn)定律的重要手段。不管人們承認(rèn)還是不承認(rèn)歸納法的作用，但是人們總是自覺或者不知覺地在運(yùn)用歸納法總結(jié)經(jīng)驗(yàn)；盡管歸納的結(jié)論不是絕對(duì)可靠的，但是歸納法確實(shí)給科學(xué)發(fā)現(xiàn)帶來很多成果，對(duì)人類獲得知識(shí)，推動(dòng)科學(xué)的發(fā)展具有十分重要的意義。因此，我們雖然不能過分夸大歸納法在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的作用，但也不能否認(rèn)它的功能。我們應(yīng)該正確地評(píng)價(jià)歸納法在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的作用，合理地利用歸納法使之為科學(xué)發(fā)現(xiàn)服務(wù)。

注釋

①盧明森.創(chuàng)新思維學(xué)引論[M].北京:高等教育出版社，2005:256.

②王太忠.關(guān)于歸納邏輯與科學(xué)方法論的幾點(diǎn)探討[D].昆明:云南師范大學(xué)，2007:25.

③黃菊麗.歸納法在邏輯中的地位和作用[C].北京邏輯學(xué)會(huì).歸納邏輯.北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社，1986:105.