书城教材教辅科学课程与教学研究
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第4章 科学教育概述(3)

他们提出,这种统一科学是建立在物理主义之上的。

逻辑实证主义关于用物理主义统一科学知识的思想,是从他们的经验主义的逻辑知识观派生出来的。他们不承认客观世界有深刻规律性,看不到各种物质运动形态都各有其特殊的质的规定性和规律。这样,唯有经验科学才提供科学知识,而科学知识又是逻辑形式,所以,从经验科学也即关于物理世界的科学,应当可以逻辑地推出一切科学知识,也应当可以用逻辑把一切科学知识——物理主义语言表述的真命题统一起来。美国着名的后现代学者大卫·格里芬(D·Griffin)关于“现代范式”所作出的如下概述在很大程度上就可被看成对于传统科学观的一个综合:第一,客观论。“自然的基本元素从本质上讲都是纯粹客观的,它们没有主观性,即没有经验、没有感知、没有目标和目的。”第二,现象论。“现代思想从一开始便否认事物中有什么可隐匿(秘密)的东西,而是认为表象即实在。”第三,移动论。“客体……运动的唯一方式是移动,即在空间从一地向另一地的运动。”第四,机械决定论。“这些客体之间相互的因果作用是纯机械性,即由于没有发现任何内在的自因的迹象,因而所有的原因都源于外部。”第五,还原论。“所有明显的‘整体’最终要还原成它们的部分。较大物质的行为全然是其较小部分作用的结果,它们与他物之间的因果力量也完全是由其较小部分作用的结果,它们与他物之间的因果力量也完全是由其较小部分的因果力量所决定的。”第六,感觉论。“与现代本体论互为依据的认识论坚持,所有的经验都源于感知,所有的感知都是感官感知。”

二、当代科学观

经典科学观赖以存在的基础是经典科学,那么今天经典科学的神话还存在吗?“经典科学现已经达到了它的极限。这个转变的一个方面是发现了经典概念的局限性,经典概念暗示了可能存在某种‘照本来样子’的世界知识。无所不知的存在物,拉普拉斯(P·S·Laplace)或麦克斯韦(J·S·Maxwell)的小妖,或爱因斯坦(A·Einstein)的上帝,这些科学推理中扮演如此重要角色的存在物体现着物理学家认为容许他们作的某些外推。由于随机性、复杂性和不可逆性作为实在知识的对象而进入物理学,我们正在离开这个认为在我们对世界的描述和世界本身之间有着直接联系的十分天真的假定……经典科学,简单被动世界的神话科学,已属于过去,它没有被哲学批判或经验主义的抛弃所扼杀,但却被科学自身的内部发展所灭亡。”经典科学由于科学自身的发展而被超越了,当科学发展到了一个崭新的阶段时,科学哲学等的研究也出现了一系列令人耳目一新的成果,科学观也随之发生了根本的改变。

当代科学观是以当代科学和科学哲学为基础的。当代科学哲学的研究,尤其是20世纪50年代科学哲学的研究发生了急剧的变化,涌现了如波普尔、拉卡托斯、库恩、费耶阿本德等一批杰出的科学哲学家,形成了包括证伪主义科学观、历史主义科学观和建构主义科学观在内的当代科学哲学。虽然他们的观点并非完全一致,但都对逻辑实证主义的科学观进行了批判与发展。

(一)波普尔的证伪主义

波普尔认为,要求确实性不是科学家的态度,使一个人成为科学家的,并不在于他掌握知识、掌握无可反驳的真理,而是他坚持不懈地、不顾一切后果地采取批评态度去寻求真理。

与逻辑经验主义者相反,波普尔认为,科学的目的不是要提高理论的概率,希望得到概率越来越高的理论,而是希望得到较好的理论,即可检验性程度较高的理论。一个科学理论的可检验性或可证伪性的程度越高,它的经验内容就越多,同时它的概率就越低,而内容最丰富。

在波普尔看来,任何科学理论都可能错误,或都包含着潜在的错误,并且总有一天都会经不起检验而被证明是错误的。通过理论与观察这对矛盾的研究,波普尔构筑了他的科学发展模式:首先往往是(不全是)已有理论同新的观察事实不符,出现谬误,提出问题,于是导致解决这个问题的新的理论(或猜想),暂时与观察一致而达到某种真理,但是这个新的理论在以后无穷的观察事实面前又会暴露出谬误来,从而又提出新的问题,导致新的理论。如此循环往复,直到无穷。即,问题——猜想——证伪——新的问题……的科学发展模式,撇开了一切外部社会因素对科学的作用,它是科学本身的自我发展图式,是科学发展的某种理想化模式,是纯粹认识论范围内人类理性运行的轨道。他把科学看成是一个永无止境的、不断发展的过程。

波普尔通过科学发展中的两个基本环节——猜想和反驳,构筑了科学进化的逻辑形态。

(二)库恩的科学革命论

按照传统归纳主义的科学发展观,科学发展是科学知识不断增加的、直线式发展的渐进积累过程。波普尔反对归纳主义的科学发展观,它所强调的不是科学知识的继承和积累,而是不断革命,即科学理论不断更替,旧理论不断被推翻、被新理论取而代之的过程。库恩反对这两种科学发展观,他认为,不论是归纳主义还是证伪主义,都经不起历史的证据的比较,不符合科学发展的实际历史,归纳主义者没有看到科学发展中非渐进积累的发展阶段,即科学革命阶段;证伪主义者则忽视了科学发展过程中受范式约束的常规活动,却用那仅仅是间断出现的推翻现有理论的科学革命来描述科学发展的全过程。

库恩认为,科学发展的模式就是由一个常规科学传统转变到另一个常规科学传统,两个传统之间则是非常规科学或科学革命的插曲,是科学进步的中断,科学的发展需要经过几个环节:原始科学。各学派互相争持,这时期的正常方式是批评议论而不是解决疑难;常规科学。由于某一显着的科学成就而形成解决疑难的传统,这门科学达到成熟期,常规科学出现,它的目的是阐明和发展一个范式。范式就是一个科学家集团的共同信念。“革命”科学。如果一个常规科学传统试图解决这个范式所遇到的问题和异例,却再三失败,人们就会把这种失败归咎于基本理论或范式本身,这门科学就面临危机。这时,各种解决问题的企图互相竞争,但仍然缺乏一个为科学家所广泛接受的新范式。新的常规科学。危机过去了,理论选择问题得到解决,出现新的、被普遍接受的范式。这个范式决定了新的常规科学传统。

库恩认为,要讨论科学知识的发展,必须以科学家集团或科学共同体作为分析的单位。

范式、成熟科学、常规科学和科学革命这些概念的分析,特别是这些概念的应用标准,都涉及产生科学知识的社会集团,即科学共同体(community of science)。在库恩这里,科学共同体是探索目标大体相同的某一研究领域的科学工作者,由于充分交流、讨论,他们在专业方面的看法比较容易趋于一致。它也可以是一个有形、无形的学派。库恩认为,科学的存在本身依赖于在一种专门的团体成员中授予在各种范式之间作出选择的能力。如果科学要生存和成长,这种团体必须专门化,这可以由人类抓住科学事业的微妙性本身来表示。在常规科学阶段,科学共同体服从一个范式的指导,范式的明确规定使共同体有共同的语言交流,探索共同的目标,这是确保自然科学在常规科学时期迅速发展的重要因素。在科学革命阶段,科学共同体的成员当然会对危机作出各种不同的反应,提出种种不同的理论、假说来作为新范式的候补者互相竞争。最后有一个竞争者获得了胜利。而决定这场胜负的仲裁者就是科学共同体。因而科学共同体是通过范式变革使所解问题的数量和精确性达到最高的、最有效的工具。

(三)拉卡托斯的科学研究纲领方法论

拉卡托斯认为波普尔的科学哲学最为关键的是没能建立一个可靠的否证基础。他认为任何理论都不是孤立存在的,而是互相联系,具有严密的内在结构的完整的理论系统。拉卡托斯将理论系列称为科学研究纲领。拉卡托斯阐述了科学研究纲领的内在结构,科学研究纲领由四个互相联系的部分所组成:一是由最基本的理论构成的“硬核”;二是由许多辅助性假设构成的“保护带”;三是保卫硬核的反面启示规则——“反面启示法”;四是改善、发展理论的正面启示的规则——“正面启示法”。其中“硬核”是整个研究纲领的基础理论部分。它是坚韧的、不许改变的和不容反驳的。“保护带”是硬核的保护带,它由许多辅助性假设构成,它的职责是保卫硬核,竭尽可能不让硬核遭受经验事实的反驳。“反面启示法”是一种方法论上的反面的禁止性规定,它在本质上是一种禁令。禁止把经验反驳的矛头指向硬核,而必然想方设法坚定不移地保卫硬核。“正面启示法”由部分明确的提示、部分的暗示所组成。

这些提示或暗示是预先设想好的研究方向、方针和步骤,是一种积极的鼓励性的规定。正面启示法的任务在于积极地发展科学研究纲领。

一个科学研究纲领必须具备的条件有两个,一是本身有一定程度的连贯性,从而有可能为未来的研究提供一个确定的纲领;二是能预见新现象。预见新现象的能力受实验的严格检验。拉卡托斯说:“保留或抛弃一个假说的决定完全直接地取决于实验性检验的结果。”理论有的处于前进的状态中,有的处于衰退的状态中,其区别的标志是它们预见新现象的能力的强弱。理论的这两种状态可以相互转化,处于衰退状态的理论,可以由于其保护带中某种成分或观察得到的事实的改变,而重新获得生命。

在拉卡托斯关于科学研究纲领的理论中,蕴含着一个新的科学发展的模式,这一模式既体现了科学发展过程中的质变,也体现了量的进化。

(四)图尔明(S·E·Toulmin)的科学进化理性论

图尔明的科学结构理论强调两个方面:层级结构特别是理论科学的一个特点;理论科学的陈述存在分工。人们正是由于认识到科学理论的这样两个特点,才看清科学定律为什么既不是易谬的普遍陈述句,也不是空洞的同义反复或约定。自然定律不是或真或假,是为研究者在现实中找出自己方向提供的指示、行为的规则。他认为,这一观点真实地反映了自然定律在科学实践中的作用。

科学的中心目的是探求理解,是一种意图在于不仅使自然过程可预言而且可理解的探索。这就意味着去寻求我们据之可以弄懂事物变化的意义的合理的联系模式。这样的联系模式是科学中解释的模式,图尔明称之为“自然秩序理想”。自然秩序理想在科学理论中的作用体现在两个方面,一个是它的解释的自标准性或自解释性,由此它为科学理论的建立提供基础;另一个是它在理论解释中以范例方式发挥的作用。此外,表明了科学的功用就是建立关于自然的观念系统,这些系统提供相应的解释技术。而在这系统中处于核心地位的就是自然秩序理想。不同的科学时期存在不同的自然秩序理想,即存在不同的科学解释范式。

而不同的科学时代的更替,伴随着不同的自然秩序理想,即科学解释范式的变换和进化。

图尔明认为,科学发展是一个双重过程的结果:在每一阶段上,总有许多竞争着的智力变异不断产生和流通。在每一世代,总有一个选择过程在不断进行。通过这种选择过程,某些智力变异被接受并被结合进有关的学科之中,被作为科学传统的必要的组成部分传递给下一代的科学家。图尔明对科学变化所持的进化解释并不是一般的进化解释,而是特定的达尔文的进化解释,这种情况实际表明了图尔明对科学变化的解释问题持一种特定的元分析立场:科学变化的实际过程需要从传统、创新和选择这样的范畴来思考。当然,科学的评价问题也要有相应的变化。由此,图尔明认为,科学哲学应当接受一种更多生态学特性的对科学评价的观点。

图尔明认为,理性并不是通过演绎、归纳或预先设定诉诸一些不变的基本原则为一种立场作辩护,而应是指在面临不断变化的环境时,我们适当地改变我们的信念系统的能力,即理性是智力的可适应性。这种理性使我们选择新概念,否弃旧概念,使我们的概念适应我们经验的新需要,从而改进我们的科学理解。

(五)费耶阿本德的多元主义科学观

费耶阿本德提出的解构标准、反对方法、颠覆模式、告别理性等理论,体现出他以一种独特的方式终结了传统的科学哲学,开创了一种科学与人文并重的后现代科学哲学的“新统”。