論客觀知識視域下科學問題的演化形態

陶迎春

（滁州學院 思想政治理論教學研究部，安徽 滁州239000）

科學問題是“在已知科學知識基礎上對未知科學知識的探求導向”[1]98。波普爾曾指出，如果對人類知識，“只取它的客觀意義或非私人的意義”[2]297，即取其能被主體間相互檢驗這一層次的含義，那么“客觀意義上的知識或思想，它包括問題、理論和論據等”[2]117，也就是說，科學問題是“世界3”中的客體，“在我的‘第三世界’的各成員中，……同樣重要的成員還有問題……”[2]115。這表明，在尋求或獲得知識的事業中，認識是以主體、客體和中介為基本框架，通過信息（知識）的自我反饋和自我調控的自組織過程，問題的產生雖然離不開主體，但一旦其產生出來，用（信息）符號表達出來以后，將成為“世界3”中的客體，因而這樣的問題——作為客觀知識的科學問題，可作為研究考察的對象。而波普爾對這樣的作為客觀知識的科學問題已經作了一些較為深入地探討，如著名的四段式P1→TT→EE→P2（P表示問題，TT表示試探性理論，EE表示排除錯誤）等。按照波普爾四段式P1→TT→EE→P2的觀點，即…Pi→Ti→Pi+1…，從而科學發展呈現為“問題→問題”即…Pi→Pi+1…的過程，即科學問題存在演化過程，演化的機制在波普爾看來就是猜想與反駁，進而使得“科學問題的演進與科學進步相互促進”[3]19。

那么科學問題演化的形態是什么呢？對此波普爾沒有回答，依據科學史對此進行分析：由低層次的科學問題向高層次的科學問題的演化過程中，演化的宏觀形態有線狀、樹狀和網狀，演化的微觀形態有鏈式、輻射式和收斂式。科學問題演化從一維、單學科式向多維、多學科式再向多維、立體、多領域演化，表現出線狀式、樹狀式和網狀式的動態的“歷時”形態，這種演化的結果在當代科學中呈現出新形態，表現為以線狀群、樹狀群和網狀群這樣的以整體形態、“共時”存在的“科學問題簇”。

一、低層次和高層次科學問題

1.層次與問題

從縱向看，科學問題的層次表現為“是什么——怎么樣——為什么”，這一過程遞進上升的展開,可以說是認識的邏輯展開過程。[4]66在人類尋求知識的過程中，科學問題的這種層次展開，使得整個尋求知識的過程呈現出一個“個別認知事實——特殊經驗定律——一般理論原理”的漸次螺旋式上升發展過程。這在科學史中有一個典型案例：從哥白尼對宇宙結構體系的質疑，到開普勒對行星運動規律的總結，再到牛頓對天體運行原因的揭示，體現為科學認識中問題從 “是什么——怎么樣——為什么”層次的逐漸上升。正是在尋求知識的過程中，按這樣的科學問題層次的不斷深入，才有日心說的提出，才有行星運動的三大定律的揭示，才有萬有引力定律的創立。科學問題的這種遞進上升的層次性，決定和制約著認識發展過程的階段性、連續性和不斷進步的方向性，循著這一科學問題層次的進展，揭開自然界一個個“神秘面紗”。但這只是科學問題層次的一個方面。

圖1 層次：量子階梯

從橫向看，自然界的存在具有層次性，這一點已由科學史所證明，奧本海姆和普特南給出相應的經驗領域的層次清單，即有基本粒子、原子、分子、活細胞、多細胞生物體和社會群體六個層次。對于這些層次，奧本海姆和普特南指出可由如下幾點得出：“第一，必須有不同的層次；第二，這些層次的數量是有限的；第三，必須有一個獨一無二的最低層次；第四，除了最低層之處，任何層次內的事物都可以分解為同它相鄰的下層內的諸多事物；第五，任何層次的事物不可能在它相鄰的高層存在一個部分；第六，層次的選擇按照目前的經驗科學應該是自然的和合理的。”[5]32依此原理，結合科技史，科學家把自然界存在的這種層次命名為“量子階梯”，如圖1，在自然界中有夸克層次、質子、中子、電子層次、分子層次等，自然界是具有層次結構的大系統。由于自然界存在“層次”的特點，相應地，就有不同層次的科學問題，如有低層次的科學問題和高層次的科學問題，那么這樣的科學問題有什么特征，低層次的科學問題如何演化為高層次的科學問題。下面對此進行嘗試性的探討。

2.低層次科學問題

在自然界中，“低層次物質是高層次物質的基礎與載體，低層次物質的相互作用產生高層次物質，并從一個方面說明高層次物質的屬性或功能”[6]107。類似地，在“世界3”中，低層次的科學問題是高層次科學問題的基礎，低層次科學問題的相互作用產生高層次科學問題，并從這一個方面說明高層次科學問題的特點。如物理學中的“黑體問題”，依據托馬斯·尼克斯的觀點，就是物體被加熱到更高溫度時其顏色如何變化以及為什么那樣變化的問題（問題1，筆者注）。這一問題由三個低層次的科學問題構成：“第一個是一個經驗問題(問題2，筆者注)，也就是如何去獲得數據或者獲得更精確的數據，其中著重是那些黑體輻射能量同輻射頻率v、輻射溫度T以及高和低v/T領域的關系數據的問題；第二個依然還是經驗問題（問題3，筆者注），即去尋找一個符合這些關于能量隨頻率和溫度分配數據的簡單公式的問題；第三個問題是部分經驗但更多概念性的問題（問題4，筆者注），那就是如何去獲得一個對最可行的分配公式站得住腳的理論推演的問題。”[7]141

3.高層次科學問題

在自然界中，“高層次物質包含低層次物質，出現低層次物質所沒有的功能（涌現），并對低層次物質起制約、選擇作用”[6]107。 類似地，在”世界 3”中，高層次的科學問題包含低層次的科學問題，出現低層次科學問題所沒有的特性，并對低層次科學問題有制約、選擇作用。如上例，關于物理學中的“黑體問題”，處于高層次的“問題1”包含“問題2、問題3和問題 4”，“問題 2、問題 3和問題 4”相互作用，結合在一起構成“問題1”，而“問題1”不同于各自獨立存在的“問題 2”、“問題 3”和“問題 4”，前者對后三者選擇，從而構成前者。類似地，關于處于自然界的“原子”層次的科學問題內在包含著或“制約”著關于處于自然界的“核和電子”層次的科學問題，而處于后者層次的科學問題卻不包含著處于前者層次的科學問題。

當然，這種低層次的科學問題和高層次的科學問題的劃分不是絕對的，這種區分是相對的。處于自然界的“原子”層次的科學問題對處于自然界的“核和電子”層次的科學問題是高層次的科學問題，而它對處于自然界的“分子”層次的科學問題則是低層次的科學問題。如上面提到的“問題1、問題2、問題3和問題4”中，像這樣的“問題1”是高層次的科學問題，像這樣的“問題 2”、“問題 3”和“問題4”是低層次的科學問題。也就是在波普爾的四段式即P1→TT→EE→P2中，P1為低層次問題，P2為高層次問題。那么，在科學發過程中，低層次問題如何向高層次問題演化呢？在波普爾看來演化的機制就是猜想與反駁。那么科學問題演化的形態是什么呢，下面對此進行考察。

二、科學問題演化的宏觀形態

恩格斯在《自然辯證法》一書的導言中，把自然科學的發展概括為三個階段：古代直觀綜合階段、近代自然科學發展的分析階段、在分析基礎上的綜合階段[8]5。現在自然科學正在第三階段的基礎上發展，一方面高度分化、深入，新的學科不斷涌現，另一方面又高度綜合、邊緣學科發展迅速，并呈現出整體性。從“量子階梯”來看,現代科學“正沿著三個方向前進，其一，沿著量子階梯下行和時間之矢回溯，在小尺度上研究夸克及比夸克更低的層次，在大尺度上探索極早期宇宙及其起源。其二，沿著量子階梯上行和時間之矢順行，在小尺度上探索生命起源、人體和意識，在大尺度上探索生態及其演變。其三，研究不確定性，如混沌、分形、分岔等”[9]26。

從這個角度來說，在這樣的自然科學發展過程中，科學問題特別是低層次問題向高層次問題演化的過程中，形成線狀、樹狀和網狀等不同形態，如圖2所示。

圖2 科學問題演化的宏觀形態

在這線狀、樹狀和網狀中，線狀群是一維的、單學科的，樹狀群是多維的、多學科的，網狀群是多維的、立體的、多領域的。樹狀群處于網狀群和線狀群的中間狀態，線狀群是樹狀群、網狀群的基礎，網狀群是樹狀群進一步演化的結果。如現代環境科學所面臨的科學問題是一個網狀問題群，它研究人口問題、能源問題、糧食問題、資源問題和環境保護問題以及它們的關系，這些問題相互聯系、相互影響，構成了統一的整體。又如迅速發展的四大科技領域的協同與融合“會聚技術”（NBIC）問題，即納米科學與技術、生物技術（包括生物制藥及基因工程）、信息技術（包括先進計算與通信）、認知科學（包括認知神經科學）等領域的問題。

在當代自然科學發展的過程中，科學問題出現了一種新的特征，就是這種線狀、樹狀和網狀的問題形態是以“共時性”、整體狀出現，也就是以科學問題簇的形態出現。這樣的科學問題簇是指相互聯系的有限個數的科學問題組成的一個有機整體。科學問題簇不同于以往的單個科學問題。由于科學問題之間的相互影響，其中某一科學問題的變化，如產生或被解答，進而又影響到這個問題本身。因此，要求把這些相互影響相互制約的科學問題作為一個整體來加以考察，并尋求解決的方法。科學問題簇具有整體性，如對環境問題來說，與人口問題、能源問題等互相影響，這個問題簇體現為多學科、多領域的統一整體性；同時，科學問題簇又具有層次性，如環境問題由能源問題等組成，而能源問題又由降低能耗等一系問題所組成，體現為多維、立體的層次性。因此，科學問題的演化從一維的、單學科式向多維、多學科式再向多維、立體的、多領域演化，表現出線狀式、樹狀式和網狀式的動態的“歷時”形態，這種演化的結果在當代科學又表現為以線狀群、樹狀群和網狀群這種以整體形態的、“共時”存在的“科學問題簇”。如何把握這些復雜的情況，可以從科學問題演化的微觀形態中找到線索。

三、科學問題演化的微觀形態

科學問題演化的微觀形態主要有鏈式（L1）、輻射式L2和收斂式L3，如下圖所示。

圖3 科學問題演化的微觀形態

對于科學問題演化的微觀形態，學者劉冠軍在《試論科學問題的演化的方式》一文中有詳細的論述，這里不在一一論證，不過需要指出的是這里認為他提出的“問題連鎖式、層進式和躍遷式”[10]100-104演化方式實質就是鏈式L1，它們都是在某一科學研究領域內由探究的深入引起的問題演變。下面僅僅舉收斂式這一種情況進行進一步說明：如下圖，問題4由問題1、問題2和問題3“收斂”形成。

圖4 收斂式一

又如物理學量子力學中，全譜問題由低頻輻射問題和高頻輻射問題[11]87所“收斂”形成。

圖5 收斂式二

綜上所述，按照波普爾客觀知識的觀點，P1→TT→EE→P2， 即…Pi→Ti→Pi+1…， 科學發展呈現為“問題→問題”即…Pi→Pi+1…的過程，即科學問題存在演化過程，演化的機制在波普爾看來為猜想與反駁。科學問題演化的形態表現為，在科學發展過程中，是由低層次的科學問題向高層次的科學問題的演化，演化的宏觀形態呈現為線狀、樹狀和網狀，演化的微觀形態呈現為鏈式、輻射式和收斂式。科學問題演化從一維、單學科式向多維、多學科式再向多維、立體、多領域演化，表現出線狀式、樹狀式和網狀式的動態的“歷時”形態，這種演化的結果在當代科學中顯現出新形態，表現為以線狀群、樹狀群和網狀群這樣的以整體形態、“共時”存在的“科學問題簇”。如何把握這些復雜的情況，可以從科學問題演化的微觀形態中找到線索。

[1]陶迎春，馬雷.科學問題的解答及其比較評價[J].哲學動態,2014(8).

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