科学发现的逻辑和科学真理的检验
  存在多种多样的科学发现方法，究竟存在多少种导致科学发现的方法，科学哲学家的看法千差万别，根据哲学逻辑论的划分，我们通常将科学发现的方法分为三种：一种是归纳逻辑法，一种是演绎逻辑法，第三种是归纳演绎逻辑法、或演绎归纳逻辑法。归纳法是从个别的经验事实发现一般规律或普遍属性的方法，演绎法正好相反，它是从一般规律或普遍属性出发，通过推导的方式发现个别的、特殊的结论。由于从个别到一般、或从特殊到普遍和从一般到个别、或从普遍到特殊表现为逆向推导的过程，因此，归纳法和演绎法符合自然哲学认识论的“反等效原理”，同样，从个别转换为一般、从特殊转换为普遍，或从一般转换为个别、从普遍转换为特殊符合科学哲学认识论的“转换原理”。将第一种的归纳法和第二种的演绎法结合起来，我们得到了第三种科学发现的方法，科学家在科学发现的活动中通常经历反反复复、曲曲折折的历程，形成了从实验到认识，从认识到实验的循环过程。科学家追求科学真理的认识既表现为确定的阶段性，也呈现为不确定的无限性，阶段性和阶段性的相互交错指向了科学认识的无止境进程。归纳法的一个简单例：金元素物质导电、银导电、铜导电，所有金属元素物质都导电。演绎法的一个简单例：所有金属元素物质导电，铁、铝、铅是金属元素，铁、铝、铅导电。

  伽利略和开普勒，达尔文和培根在科学发现活动中偏重归纳法的应用，达尔文过，“科学就是整理事实，以便从中得出普遍的规律或结论。”归纳法的真理性是有限的，不是绝对的，我们能够从已观测到的事实中推导一般性的结论，对于没有观测到的事实，我们推导的一般性结论没有获得经验的证实，比如：我们从过去的经验事实得出了“太阳明天照样升起”的一般性认识，但是，明天超越了我们的经验认识，太阳明天是否升起取决于太阳系的稳定运行，如果太阳系的生命周期在极为遥远的未来停顿下来，那么“太阳明天照样升起”的归纳推理就会遭遇“休谟问题”的质疑。十八世纪的英国经验主义哲学家休谟对归纳法、或因果关系的客观性提出了合理性、根本性的怀疑，他否定因果律的哲学观点对哲学认识论产生了重大而深远的影响，我们在至今盛行的量力学哥本哈根学派的解释中随处能够发现“休谟解释”的影，但是，没有一位科学哲学家明确地指出尼尔斯·波尔是一位休谟主义者。二十世纪的科学哲学家波普尔遵循了经验实证主义的哲学思维，否定了归纳法的普遍有效性，他主张部分不等于整体，单称命题不等于全称命题，有限数量、具体的现象不等于无限数量、抽象的规律。

  用科学哲学的“广义测不准原理”来解析归纳法的“休谟疑难”，从有限观察的事实中，我们归纳总结的理论可以用“等效原理”来概括，比如：凡是我们检测到的金属元素都是导电的，它们的导电性都是等效的；对于没有检测到的金属元素，它们导电的等效性有待证实。在有限数量、有限时空的观测中，科学发现的归纳法是有效地，而在无限数量、无限时空的观测中，科学发现的归纳法遇到了“广义测不准原理”的约束，比如：我们实际上不知道太阳在遥远未来的某一天会不会升起，不知道某种金属元素的物质在某种物理条件下会不会失去导电的性能。从过去推测现在，从现在推测未来，从过去推测未来，成功的推测符合科学哲学的“等效原理”，不成功的推测符合科学哲学的“突变原理”，就像有限不同于无限一样，根据科学哲学的“差异原理”，过去不等于现在，现在不等于未来，归纳法在科学上的有效性不等于归纳法在哲学上的合理性。由于科学哲学“广义测不准原理”的制约，过去的人们和现在的我们生活在十分有限的时空，不能在最大的时空和最时空观测到宇宙的全貌，因此，我们在使用归纳法时需要了解它的局限性，归纳法是一种或然性的逻辑推理，不是一种必然性的逻辑推理。

  帕拉图和亚里斯多德，爱因斯坦和波尔在科学发现活动中偏重演绎法的应用，爱因斯坦过，“科学家必须在庞杂的经验事实中间抓住某些可用精密公式来表示的普遍特征，由此探求自然界的普遍真理。”一些科学史家将归纳法看成是科学发现的“弗朗西斯·培根模式”，而将演绎法看成是科学发现的“爱因斯坦模式”，归纳法和培根模式的等效关系，或者演绎法和爱因斯坦模式的等效关系只有相对性的划分意义。由于归纳法体现一种或然性的逻辑，而演绎法表现一种必然性的逻辑，因此，演绎法的每一个步骤都符合科学哲学“等效原理”的要义。我们在演绎推理中从一般性的前提条件出发，通过“三段式”或“多段式”的推理，可以获得具体的、个别的结论，比如：凡是人都有自私和惰性的一面，“张三”和“王五”是人，所以，“张三”和“王五”也有自私和惰性的一面。演绎法的推理过程符合“等效原理”，而演绎法的前提存在“看法不一”的争议，本作者将演绎推理中对前提条件的质疑定义为“帕拉图问题”、或“帕拉图疑难”，尝试用“广义认不准原理”、或“广义不确定原理”来解释这种问题和疑难的产生。

  哲学家和逻辑学家对演绎推理的前提条件没有一个明确的分类标准，“所有金属都导电”的前提条件是根据有限金属元素的检验得到的，“人总有一死”是根据过去人们的经验获得的，而欧几里得几何学的几个公理不需要证明，属于“永恒的真理”，“社会契约论”中的公开、公平、正义的观念不需要论证，属于内心的道德和社会的“约定俗成”。总之，演绎推理的前提既有先验论的命题、经验论的命题，也有与先验论和经验论都有关联的综合命题，像约定的前提就是这样一类的命题。比如：牛顿力学描述的物体运动在不同参考系的变化中遵循“伽利略变换”，根据这种前提条件的限定，牛顿和“牛顿学派”的科学家构造了经典物理理论，而爱因斯坦描述的光速运动的物体在不同参考系的变化中遵循“洛伦兹变换”，根据这种前提条件的限定，爱因斯坦和“洛伦兹学派”的科学家构造了狭义相对论，我们知道，爱因斯坦在狭义相对论的建立中应用了洛伦兹学派的成果。又比如：从平直空间的两条平行线永不相交的“公理”出发，数学家构建了欧几里德几何学，而从曲面空间的两条平行线在某点相交的“公理”出发，数学家构建了非欧几里德几何学，牛顿的经典力学应用了欧几里德几何学，而爱因斯坦的广义相对论则应用了非欧几里德几何学。一些物理学家对相对论独特的演绎推理没有产生多少争议，而对相对论演绎推理所依据的各项前提条件则提出了不少的质疑。

  无论是科学发现的第一种方法——归纳法，伽利略和开普勒使用的方法，科学发现的第二种方法——演绎法，爱因斯坦和波尔使用的方法，还是科学发现的第三种方法——归纳演义法、或演绎归纳法，牛顿和麦克斯韦使用的，科学发现的三种主要方法是粗略的划分，实际的科学发现过程远比我们简单的划分更为生动、更为复杂，因此，不是我们应用了科学发现的几种方法就能够发现科学的真理。认识和总结科学发现的方法是哲学家的使命，不是科学家的职责，但是，科学家能够从科学发现的逻辑中获得灵感和工具的指南。虽然存在科学发现的基本方法和科学发现的扩展方法，我们不能精确地指明有多少种科学发现的方法，但是，无论人们应用那种方法，他们的科学发现成果都需要得到科学观测和实验的检验，比如：爱因斯坦从广义相对论出发，预言了引力波的存在，LIGO的国际合作团队在2015年2月第一次发现了由双黑洞合并事件激发的引力波，在2017年8月第一次发现了由双中星合并事件触发的引力波。科学观测和实验才是检验科学真理性的正确标准。

  （邓如山2017-10-23邮箱：deepmind_123@163.）

  (Threemethodsofstificdiscovery.Observationandexperimentisthesolecriterionfortestingthestifictruth)



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