系統科學視野下的科學內部作用機制分析

衛郭敏

(太原科技大學中國系統哲學研究中心，山西太原030024)

什么是科學?這是所有科學哲學流派都必須回答的首要問題。在邏輯經驗主義看來，科學是命題集合，并且是與經驗邏輯相關的命題集合;在經驗建構論看來，科學只是一種對經驗現象進行解釋的工具;在科學知識社會學看來，科學是社會利益的體現;在科學實踐哲學看來，科學是科學實踐中所有異質性要素相互作用后的偶然性突現。我們對于科學的看法是:從長期來看，科學的目標就是始終追求與不斷變化著的現象世界保持最大限度的匹配，始終追求對于真實實在的理解，始終追求具有簡單性的理論體系。

對科學下一個精確的定義是困難的，然而基于上述我們對于科學的理解，用系統科學的視角審視科學活動，將科學視為一個復雜系統進行考察，可以得出一些有益的結論，從而幫助公眾更好地理解科學。

一、對科學的基本定位

對科學進行基本的定位，首先需要回答以下問題:第一，科學是一種靜態的理論體系，還是一種動態的實踐活動;第二，什么是科學內在的規定性;第三，科學的內部結構是如何組織的;第四，科學在形式上有哪些特征。

在當前的科學哲學領域，已經基本拋棄了把科學視為靜態知識體系的觀點，采納了科學是一種動態實踐活動的看法，也基本獲得學界認可。若把科學局限于靜態的知識體系或命題集合，一來排除了科學事實、科學實驗、科學方法等科學內部的諸多關鍵要素，二則也不容易理解科學理論更替演化的動態圖景及其動力機制。

科學通常表示兩種互相聯系的含義:一是作為人類實踐形式的研究和探索活動;二是作為這種研究和探索活動的結果。前者表現為物質的和精神的活動，是系統化的認識;后者表現為概念和精神的現象，是一種社會意識形式。邏輯經驗主義者割裂開理論的發現語境與辯護語境，便是將科學的實踐過程與實踐結果進行人為的分離。隨著邏輯經驗主義的衰退，理論的發現語境與辯護語境的區分和割裂遭到批判，科學發現過程中所涉及的科學實驗與自然的耦合、關于發現語境的討論等，已經被納入科學哲學的討論范圍，科學實踐的過程和結果已經很難再成為各自獨立的考察對象。齊曼(John Ziman)在《真科學》中指出了這種觀點和傾向。“元科學家也開始認識到，將‘知識’(knowledge)與‘認識’行為(acts of‘knowing’)分離開來是不行的。”［1］(P7)

把科學視為知識體系或命題集合，靜態地分析其邏輯結構，很難展現科學理論不斷發展的原因及其動力機制。雷舍爾(Nicholas Rescher)眼中的科學史，是一部簡單理論讓路于更復雜和更精致理論的不斷重復的故事。科學理論追求與經驗現象的匹配，在技術的支持下，自然的復雜性漸進展現，人類認知需要不斷跟進，新的現象對理論提出了繼續發展的要求，“科學的進步就是和自然界無盡的復雜性做斗爭”［2］。理論本身也不斷朝著邏輯更加一致，體系更加簡單、統一的方向改善，科學進步不僅受經驗與理論之間矛盾的推動，也會受到使自身趨向完美的動力牽引。若拋開科學實驗對于新的自然現象的不斷揭示，擱置科學方法對于理論的內在要求，便很難理解理論的不斷更替和演化。

認知活動是諸多社會實踐活動中的一種，而科學認知更具有自己獨特的質的規定性，不能簡單地用考察普通社會實踐的方法來考察科學。與其他同樣具有生產知識，同樣具有認識行為的社會建制相比，比如宗教，科學的特殊性在于，知識本身被認為是其主要產品和目的，“威力只是認識的副產物”［3］。一些科學知識社會學家主要被吸引到科學與社會生活的其他形態共享的特征上，在總體上他們忽視了使得科學與其他建制實際上相區別的程序、實踐、社會角色等。“那些故意將科學的獨特建制特征‘排除在外’的社會學家，不可避免地會得出某種文化相對主義的極端結論。”［1］(P25)

科學的認知本質決定了其與技術的區別，成熟的科學往往都是依靠實驗來尋找因果聯系的機制，而不會滿足于由經驗總結來的規律。“當我們說我們了解一群自然現象時，愛因斯坦對其含義的解釋是‘我們已經發現了包含它們的一種建構的理論’，這表示對他來說，理解意味著發現了一種包含機制的原因。”［4］

科學理論與自然的關系也不像范·弗拉森(Bas C．van Fraassen)所提到的那樣:“科學的目標是為我們提供具有經驗適當性的理論，理論的接受僅僅與相信理論具有經驗適當性的信念有關。”［5］科學不僅僅要追求與經驗的匹配，還承擔著理解經驗現象之下的真實實在的任務。

二、科學系統的基本要素

將科學理解為一種特殊的認知活動，則對科學系統要素的把握就需要包括:認知的對象——科學事實，認知的方法——科學方法，認知的途徑——科學實驗，以及認知的結果——科學理論。

我們提出的科學的目標，主要涉及三點:第一，與經驗的匹配;第二，對真實實在的理解;第三，簡單性的要求。與經驗相匹配要求的是科學理論具有經驗適當性，即科學理論和科學事實相匹配，所以二者都應該屬于科學的內部要素。吳彤在我們之前提出過相同的看法:“科學定義為必定涉及經驗對象的學問，那么‘經驗’就是科學內部要素。”［6］科學研究所面對的經驗現象，往往是實驗中的人工自然現象，并且理論也需要實驗來進行檢驗，這使得科學實驗成為科學內部所必需的要素。科學之為科學，還應該包含其探究過程中使用的科學方法。若無理性的方法，科學無法達到對于經驗以及經驗層次之下實在的說明和理解，也無法形成邏輯上趨向簡單性的科學理論形式。

李喜先在科學系統論中把科學系統分為科學認識系統、科學知識系統、科學社會系統三個子系統。我們不贊同把科學的社會建制納入系統內部，因為既然把科學視為一種認知活動，那么就要認識到這種活動本身同與該活動相關的其他活動的區分。系統不能離開環境存在，開放系統更是時刻受到環境的影響，但不能把環境等同于系統內部的要素。科學的社會建制并非直接參與科學認識活動的因素，所以只能構成科學系統的環境，而不能作為科學系統的子系統存在。

把科學系統分為認識系統與知識系統也是不合適的。認識是一種動態過程，知識是一種靜態存在。知識是認識的結果，二者不是一種并列的平行關系。科學事實、科學實驗、科學方法、科學理論的互動構成了動態的科學認識活動。單獨考察某個時刻的知識體系，可以視為在該時刻考察認識活動的一個橫斷面，如同在科學認識活動過程中某時刻拍下的一張相片。而在這個橫斷面中，知識只是其中的一部分，還包括了該時刻科學活動涉及的科學事實、科學實驗、科學方法等。所以我們可以認為，知識系統是認識系統在某個時刻靜止考察下的組成部分。

系統科學強調用聯系的眼光看待世界，自然界的事物都是處于一種既各自獨立又相互聯系的狀態。用系統科學的視角研究事物，更應該采用一種獨立性和聯系性對立統一的思維方式。具體到我們的研究對象——科學系統，我們也同樣需要看到科學系統內部各種要素之間既相互獨立又相互聯系的圖景。

三、科學系統內部的相互作用

我們承認科學系統中各要素具有獨立性的特征，不意味著就否定其相互影響、相互作用、相互依存的系統內部作用圖景。

(一)科學事實與科學理論的相互影響

科學理論的目標在于描述、預測和解釋科學事實，最后使得我們能夠理解真實的自然。對呈現在我們眼前的經驗現象進行描述，是科學最淺層的要求。僅僅限于此描述的科學在嚴格意義上甚至都不能稱之為科學。對描述過的經驗現象進行分析，通過各種科學方法或在實驗中進行人為的控制，尋找經驗現象的規律，建立唯象層次的經驗定律或得到一些關于經驗現象的數學公式，是科學研究的下一個階段。比如，伽利略總結的自由落體運動中位移與加速度的關系，關于理想氣體的波義耳定律等。根據經驗定律，我們可以對未來發生的經驗現象進行預測。科學理論對于科學事實的描述、預測并不能滿足我們對于理論建構的要求，科學從古希臘萌芽時期就追求對于現象之下的更深層次原因的理解，科學理論還承擔著解釋經驗的任務。唯象的經驗定律只是回答“怎么樣”，而科學理論需要繼續從更深層次來解釋“為什么”。所以，我們在分析科學的目標時，提出科學不僅僅追求理論與經驗的匹配，更要追求對于真實實在的理解。

科學事實對科學理論的建構存在著匹配和解釋的限制，但科學事實不是完全獨立于科學理論，不是作為一種靜態的、割裂的存在狀態處于科學理論的對立面。二者不是一種完全對立的解釋與被解釋的關系。科學事實在被作為研究對象的同時，已經被滲透了主體的背景知識，即后實證主義所強調的“觀察滲透理論”。主體對于經驗的描述存在著不同層次的主觀性，層次越高的經驗描述內含的理論成分越多。所以在看待科學事實與科學理論的相互關系時，既要考慮二者的相對獨立性，又要認知二者的相互影響。

(二)科學理論與科學實驗的互動

科學實驗過程和結果具有相對客觀性，即科學實驗相對于科學理論、認識主體具有一定的獨立性。承認科學實驗相對于科學理論的獨立性，并不是否定科學理論對于科學實驗具有指導意義，也不是否定科學實驗儀器的設計、科學測量的進行，往往都隱含著一定的科學理論前提。著名的邁克耳·遜莫雷實驗就默認了對于光的干涉理論的認同，對于基本粒子的測量就要預設量子力學的正確性。科學實驗對于科學理論也不僅僅是一種被動的檢驗作用，科學實驗在科學理論的發現語境中也起著關鍵的作用，特別是在科學和技術都高度發展的今天，離開科學實驗，幾乎就不存在理論的建構。科學實驗為科學理論產生新穎的科學事實，所以說科學實驗也是科學發展的驅動力之一。科學實驗決定著科學理論研究的領域。在天文學的歷史上，望遠鏡技術發展的不同階段，也同時代表著天文學發展的不同階段。沒有粒子加速器、對撞機，就沒有整個粒子物理的學科建制。沒有1960年紅寶石激光器的問世，激光學也不可能取得迅猛的發展和一系列的突破。科學理論與科學實驗就是在這種相互促進、相互依賴、相互影響的作用下，共同推動著科學的發展。

(三)科學方法影響著科學理論的建構

科學方法與科學理論的聯系是顯然的。伽利略說過，大自然的規律應該用數學來書寫，科學理論對于數學工具有著非常的依賴性。如果說具有必然性的邏輯工具對于科學理論的意義在于對自然規律進行展現的話，那么非邏輯的科學方法則使得科學理論具有一定的主觀性和偶然性。隱喻、類比、直覺等方法在理論建構中經常起到關鍵的作用，但同時也把主觀性、偶然性帶入了科學研究的過程。在科學研究中，非邏輯方法是不可避免的。在新理論的建構過程中，科學家必須借助于非邏輯的方法，比如，通過某些方法來吸取對立理論中比較合理的成分并排除其錯誤的成分，從而得到一種新的理論。直覺地把握整體，并且洞察到正確的東西。

當然，在科學研究中，雖然不可避免地存在著主觀性、偶然性的成分，但科學建制作為一個特殊的社會建制，它自身也具有一套成熟的“方法”來把這種主觀性、偶然性因素的影響降到最低。在科學的每一個分支，都有精細的程序來減少主觀性、偶然性在經驗研究中的影響。

(四)科學實驗參與了科學事實的形成

傳統上對于科學實驗的作用有如下的認識。首先，科學實驗使得認識主體可以在理想狀態下研究自然。自然界的事物千差萬別，但彼此之間又有千絲萬縷的聯系。為了認識某一個對象，需要對影響這一對象的各種因素進行簡化或純化，突出主要因素，舍棄次要因素，排除一些與對象沒有本質聯系因素的干擾，以便在相對單純的狀態下認識對象。其次，科學實驗可以人為地控制實驗對象的變化。自然事物的變化，有的速度極快，難以觀察;有的速度極慢，使得觀察曠日持久。通過實驗，可以在一定范圍內控制研究對象的速度，以便于研究。另外，對于在自然界不經常發生的現象，也可以通過實驗進行人為的重復。

在傳統的認識中，科學儀器往往是作為一種認識主體感官、思維器官的延伸，比如，望遠鏡、顯微鏡作為主體視覺器官的延伸，溫度計作為主體觸覺器官的延伸，計數器、計算機作為主體思維器官的延伸等。

然而，在當下的科學研究中，常常遇到的情況是，科學實驗已經成為科學事實的一部分，科學儀器與自然共同形成了呈現在認識主體面前的科學事實。隨著技術的發展，在實驗室產生的經驗現象已經越來越多地顯現出主體建構的因素。在實驗室產生的人工自然現象，在天然自然中是幾乎不可能呈現的，比如，光電效應、激光現象等都只能在特定的實驗和儀器中呈現。另外，隨著量子力學的發展，科學家早已認識到實驗中顯現的量子效應、儀器測量的量子現象都不是粒子在測量前的狀態，也就是說，科學儀器干預了粒子原先的狀態，認識主體不可能從呈現的實驗現象中來觀察粒子自在狀態下的表現，呈現在認識主體面前的粒子狀態是由粒子與實驗儀器相互作用后共同產生的現象。

圖1 科學系統內部相互作用機制

通過上述對于科學系統四個基本要素彼此之間相互關系的分析，可以看到科學作為一個整體時，其內部要素在保持相對獨立性的同時又相互影響、相互作用、相互依存。其關系可以通過圖1來直觀地把握。“就其本質而言，科學是一個復雜系統。如果不搞清楚其中各種要素的相互作用方式，就不可能理解這個系統。”［1］(P9)

四、結語

在系統科學的視野下，將科學視為系統，對其基本要素進行鑒定，對其內部的相互作用進行闡釋，有助于將科學從一般的社會實踐活動中獨立出來。如此，可以在一定程度上回應社會建構論對科學客觀性、普遍性的挑戰。

在當前的科學哲學中廣泛存在著后現代主義的思潮，其主要思想在于夸大社會因素對于科學活動的影響，認為科學活動不再是理性的純粹認知行為，而是一種融入了社會因素的泛文化活動。在系統科學的視野下將科學活動鑒定為內部四種基本要素的相互作用，就是將影響科學認知行為的社會因素視為科學系統的外部環境因素。系統科學承認系統的演化受外部環境的影響，并且外部環境的作用是系統不斷有序演化的必要條件。在這種系統演化的圖景中，科學系統當然也會受到系統之外的社會因素的影響，但外部社會因素的作用不能代替科學系統內部的作用機制。這樣一來，就可以區分科學內部的作用機制和對科學產生影響的外部社會作用機制，就可以既承認社會因素對科學的影響又堅持科學理性的認知行為。外部的社會因素可能對科學方法、科學實驗產生一定的影響，例如，主體非邏輯的類比、頓悟的科學發現途徑，科學實驗材料選取的社會考量等。然而一旦進入科學內部的認知行為，外部社會因素就不再起決定作用，因為理論的建構必須受經驗的約束，科學實驗的結果也與主觀預期分離，即科學實驗有自己的“生命”。

在當前的社會生活中，依然存在著對于科學的曲解或誤解。一些偽科學仍然打著科學的旗號在社會上大行其道，對人們的生活造成不良影響。另外，人們對于科學與一些非科學的鑒別也存在著認識上的模糊。所以，對科學進行定位和理解，無疑對于公眾理解科學，鑒別偽科學和非科學，有著積極的作用，對于當前的社會生活具有重要的現實意義。

［1］約翰·齊曼．真科學［M］．曾國屏，等，譯．上海:上海世紀出版集團，2008．

［2］尼古拉斯·雷舍爾．復雜性［M］．吳彤，譯．上海:上海世紀出版集團，2007．

［3］ Jacob Bronowski．Science and Human Values［M］．New York:Harper and Row，1965．

［4］羅杰·G·牛頓．何為科學真理［M］．武際可，譯．上海:上海世紀出版集團，2009．

［5］范·弗拉森．科學的形象［M］．鄭祥福，譯．上海:上海世紀出版集團，2005．

［6］吳彤．生長的旋律——自組織演化的科學［M］．濟南:山東教育出版社，1996．