從PNAS、Nature 等名刊探討實(shí)證研究的形式邏輯

丹 陽，陳常青，肖培根*

(1. 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所《Chinese Herbal Medicines》編輯部 北京100193；2. 天津中草藥雜志社《Chinese Herbal Medicines》編輯部 天津300301)

0 引 言

近年來我國科研論文質(zhì)量和數(shù)量大幅提高，中國科技期刊的國際影響力也越來越大；但是，與國際先進(jìn)水平期刊相比，中國的科技期刊總體還有差距，而我國本土科研論文質(zhì)量也突顯兩級分化[1]。我們認(rèn)為，其中一個(gè)重要的原因在于實(shí)證研究論文的形式邏輯方面，尚未明確歸納出一個(gè)系統(tǒng)簡潔的論述模型，以致很多科研工作者困惑于此，從而拉開差距。因此，考察和總結(jié)國際名刊實(shí)證研究的形式邏輯，從學(xué)理上提供科研工作者一個(gè)模型，對于普遍提高中國科研水平、提高中國科技期刊的核心競爭力、縮短差距，實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)步不失為一個(gè)有效途徑。

愛因斯坦[2]曾說：“西方科學(xué)的發(fā)展是以兩個(gè)偉大的成就為基礎(chǔ)，那就是，希臘哲學(xué)家發(fā)明形式邏輯體系(在歐幾里得幾何學(xué)中)以及(在文藝復(fù)興時(shí)期)發(fā)現(xiàn)通過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)可以找出因果關(guān)系?！蔽覀冋J(rèn)為，“形式邏輯”可理解為一種通用的思維程序。歐幾里得幾何學(xué)[3]使用的“提出命題”和“證明命題”的論證形式，體現(xiàn)出“提問”和“解答”這項(xiàng)人類基本的思維程序。我國中醫(yī)經(jīng)典著作《黃帝內(nèi)經(jīng)》[4]常出現(xiàn)這樣的表達(dá)模式“黃帝問曰......，岐伯對曰......”，同樣體現(xiàn)了這種基本的思維方式?！巴ㄟ^系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)可以找出因果關(guān)系”則是指“實(shí)證研究(Empirical Research)”。通常認(rèn)為，實(shí)證研究是指研究者親自收集觀察資料，為提出理論假設(shè)或檢驗(yàn)理論假設(shè)而展開的研究。胡適的十字真言“大膽地假設(shè)，小心地求證”，我們認(rèn)為概括了實(shí)證研究的思維特征。顯然，當(dāng)前多數(shù)自然科學(xué)研究論文屬于實(shí)證研究的范疇。形式邏輯和實(shí)證研究在現(xiàn)代自然科學(xué)研究中不是彼此孤立的，而是相互融合共存于現(xiàn)代自然科學(xué)研究過程中。因此，我們認(rèn)為實(shí)證研究的形式邏輯可視為科學(xué)研究的基本思維工具之一，算得上一項(xiàng)科研基本功。

“提問”和“解答”的具體思維程序又是什么？20 世紀(jì)約翰·杜威給出了“五步說”：疑難的境地；指定疑難之點(diǎn)究竟在什么地方；假定種種解決疑難的方法；把每種假定所涵的結(jié)果，一一想出來，看哪一個(gè)假定能夠解決；證實(shí)這種解決并使人信用，或證明這種解決的謬誤使人不信用[5]?；诙磐膶W(xué)術(shù)思想，胡適提出“大膽假設(shè)，小心求證”，這一說法高度概括了“求解”的思維程序。進(jìn)入 21 世紀(jì)，芭芭拉·明托在《金字塔原理》中提出文章引言由“背景”“沖突”“疑問”和“方案”構(gòu)成[6]，這實(shí)際上明確了“提問”的思維程序，可以理解為將杜威的“五步說”采用名詞術(shù)語加以概念化。這個(gè)觀點(diǎn)是否符合自然科學(xué)實(shí)證研究論文引言，本文將進(jìn)一步研究驗(yàn)證。同時(shí)，如何理解“使人信用或者不能使人信用”，則是前人留給后人的“謎面”。綜合前人的研究以及考察通常研究論文的基本結(jié)構(gòu)，我們建立了一個(gè)比較系統(tǒng)的實(shí)證研究的形式邏輯模型，并從PNAS、Nature、Journal of Ethnopharmacology 等國際知名期刊選取 6 篇論文進(jìn)行驗(yàn)證。這個(gè)模型如圖 1所示，分兩級，其中一級層次就是“提問”與“解答”，它們各自有次級分級：“提問”分為“背景”“沖突”和“疑問”3 個(gè)組件，“解答”分為“假設(shè)”“立論依據(jù)”“方案”“方法”“結(jié)果”和“結(jié)論”6 個(gè)組件。各組件定義如圖 1，對“假設(shè)”和“結(jié)論”的定義，給出了“使人信用或者不能使人信用”的基本邏輯關(guān)系，這樣就彌補(bǔ)了前人遺留的一些“謎面”。

圖1 自然科學(xué)實(shí)證研究的形式邏輯Fig.1 Formal logic of empirical research in natural science

提問 Problem：明確研究主題，精準(zhǔn)提出異?；蛘呃_的過程。

解答 Reply：大膽假設(shè)，小心求證的過程。

背景 Background：有關(guān)研究主題公認(rèn)的事實(shí)。

沖突 Complication：在該背景下研究主題發(fā)生的異?；蛘哂龅降睦_，起到推動情節(jié)發(fā)展，引發(fā)讀者疑問的作用。

疑問 Question：由這個(gè)“沖突”帶來的疑問，而不是其他“沖突”或者與研究主題不相干的信息帶來的疑問。

假設(shè) Hypothesis：猜測性的回答，有待驗(yàn)證的結(jié)論，用于指導(dǎo)和設(shè)計(jì)“方案”。

立論依據(jù) Rationale：“假設(shè)”不是空想，而是有一定的研究基礎(chǔ)，由前人的研究成果推理而來。

方案 Resolution：為驗(yàn)證“假設(shè)”設(shè)計(jì)的一套實(shí)驗(yàn)，即“做什么”。

3.全員參與原則。和諧企業(yè)不是一部分的和諧，而是全體員工的和諧，企業(yè)整體的和諧。企業(yè)經(jīng)營者必須充分認(rèn)識到，企業(yè)和諧需要全體成員的共同參與和共同努力，才能逐步實(shí)現(xiàn)。因此，在構(gòu)建和諧企業(yè)的過程中，經(jīng)營者要向企業(yè)成員灌輸全員參與原則，每位員工自身和諧、員工與員工要和諧，以及企業(yè)與外部要和諧。從和諧的本質(zhì)上講，和諧就是整個(gè)有機(jī)體的有序運(yùn)行，個(gè)別地方不和諧，就會破壞整體的和諧。

方法 Methods：具體執(zhí)行“方案途徑”，即“怎么做”。

結(jié)果 Results/證據(jù) evidence：通過執(zhí)行方案得到一系列數(shù)據(jù)，稱為“結(jié)果”，可作為“證據(jù)”支持“假設(shè)”。

結(jié)論 Conclusion：被驗(yàn)證的“假設(shè)”，即得到“證據(jù)”支持，則成為“結(jié)論”；顯然，“結(jié)論”從“結(jié)果”推演而來。

1 對象與方法

從 PNAS、Nature、Journal of Ethnopharmacology等國際知名期刊提取了 6 篇論文(表 1)。PNAS 和Nature 是自然科學(xué)領(lǐng)域公認(rèn)的世界名刊。Journal of Pharmacology 是傳統(tǒng)藥物學(xué)領(lǐng)域的知名期刊。Chinese Herbal Medicines 是中國第一份中藥專業(yè)的英文學(xué)術(shù)期刊，其文本構(gòu)造如表 2。PNAS 和 Nature摘要為報(bào)道式，Journal of Ethnopharmacology 和Chinese Herbal Medicines 摘要為條目式。

6 篇論文分別屬于藥學(xué)、植物學(xué)范疇。按照圖 1給出的模型進(jìn)行分析，觀察整體本文結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)分析題目、摘要、引言。分析步驟首先確定主題，其次尋找提問和解答，再次分析鑒別9 個(gè)組件。

表1 6份實(shí)證研究論文樣本Tab.1 Six text samples of empirical research

表2 4份期刊的文本結(jié)構(gòu)Tab.2 Text structures of four academic journals

2 結(jié) 果

例 1[7]來自 Journal of Ethnopharmacology。摘要屬于條目式摘要，分為“傳統(tǒng)藥物學(xué)相關(guān)背景”(Ethnopharmacological Relevance)、“研究目的”(Aim of the Study)、“材料與方法”(Materials and Methods)、“結(jié)果”(Results)和“結(jié)論”(Conclusion)。盡管如此，依然可按照圖分析文本，結(jié)果如表 3。本例的題目就是“結(jié)論”。其摘要是一個(gè)比較標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)證研究形式邏輯，除了“立論依據(jù)”之外，各組件清晰可現(xiàn)，雖然“疑問”隱含，但是可以從“沖突”中推理出來?！凹僭O(shè)”部分性地得到驗(yàn)證，因此“結(jié)論”限定性地表達(dá)為“部分治愈機(jī)理在于一定程度上”。全部組件均可在正文找到，而摘要中所缺的“立論依據(jù)”位于“引言”第 2 段第 6～10 句，形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的形式邏輯模型。

例 2[8]來自 Chinese Herbal Medicines(表 4)。該刊的摘要也屬于條目式摘要，分為“目的”(Objective)、“方法”(Methods)、“結(jié)果”(Results)和“結(jié)論”(Conclusion)。盡管如此，依然可按照圖1分析。本例的題目就是研究主題，其摘要是一個(gè)比較典型的實(shí)證研究形式邏輯，除了缺少“假設(shè)”和“立論依據(jù)”，其他各組件清晰可現(xiàn)。如同例 1，雖然“疑問”隱含，但是可以從“沖突”中推理出來。由于“假設(shè)”和“結(jié)論”是“有待驗(yàn)證”和“得到驗(yàn)證”的邏輯關(guān)系，因此在摘要部分，通過“結(jié)論”可以暗示關(guān)于“假設(shè)”的一些信息。全部組件均可在正文找到，而摘要中所缺的“立論依據(jù)”位于“引言”第2 段，也是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的形式邏輯模型。

表3 例1形式邏輯分析結(jié)果Tab.3 Analysis of formal logic of Sample 1

表4 例2形式邏輯分析結(jié)果Tab.4 Analysis of formal logic of Sample 2

例 4[10]也采自 PNAS(表 6)，如同例 1 和 3 題目就是“結(jié)論”。摘要各組件及其排列次序是“背景a—沖突 a—假設(shè)或立論依據(jù)—方案或方法 a—結(jié)果a—方法b—結(jié)果 b—結(jié)論a”。重要性各組件及其排序是“背景 b—沖突 b—方案或方法 c—結(jié)論 b—意義”?！氨尘?a”和“b”完全相同，“沖突 a”和“b”語義一致，“結(jié)論 a”和“b”一致，“方案”或“方法”得到的全部“結(jié)果”均支持“結(jié)論”(表6)。從這兩個(gè)例子看，PNAS 的摘要和重要性重在表述提問和重要發(fā)現(xiàn)，即“結(jié)果”和“結(jié)論”，點(diǎn)明“立論依據(jù)”，對方案和方法的表述極簡。對全文進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，雖然各組件表述次序有微調(diào)，但依然符合模型。

表5 例3形式邏輯分析結(jié)果Tab.5 Analysis of formal logic of Sample 3

表6 例4形式邏輯分析結(jié)果Tab.6 Analysis of formal logic of Sample 4

例 5[11]采自 Nature(表 7)，如同例 1、3 和 4 題目就是“結(jié)論”。摘要是報(bào)道式，各組件及其排列次序是“背景 a—沖突—假設(shè)或立論依據(jù)—結(jié)論—方法與結(jié)果 a—背景 b—方法與結(jié)果 b—意義”。與標(biāo)準(zhǔn)模型相比，本例也有所變異，表現(xiàn)在“背景 b”用于理解“結(jié)果 a”；“方法”與“結(jié)果”融合表述，即邊介紹方法，邊介紹由該方法得到的結(jié)果。本例的摘要重在表述“提問”和“重要發(fā)現(xiàn)”，即“結(jié)果”和“結(jié)論”，點(diǎn)出“立論依據(jù)”，然而對“方案”和“方法”的表述極簡。本例沒有引言，摘要相當(dāng)于引言，因?yàn)槠渲袠?biāo)引了參考文獻(xiàn)。雖然各組件表述次序有微調(diào)，缺乏引言，但是全文依然符合模型。

例 6[12]也采自 Nature(表 8)，如同例 1、3～5 題目就是結(jié)論。摘要各組件及其排列次序是“背景—沖突(疑問)—結(jié)論a—結(jié)果—結(jié)論b”。如同 例5，本例的摘要重在表述“提問”和“重要發(fā)現(xiàn)”，即“結(jié)果”和“結(jié)論”，省略了“假設(shè)”“立論依據(jù)”“方案”和“方法”?！敖Y(jié)論 b”是對“a”的重申與補(bǔ)充。本例沒有引言?？v觀全文，依然能找到各項(xiàng)組件，符合模型。

表7 例5形式邏輯分析結(jié)果Tab.7 Analysis of formal logic of Sample 5

表8 例6形式邏輯分析結(jié)果Tab.8 Analysis of formal logic of Sample 6

3 討 論

3.1 完善各組件的定義并重新整理其邏輯關(guān)系

事實(shí)上，人們很早就在使用該模型，例如《黃帝內(nèi)經(jīng)》[4]等經(jīng)典著作，集結(jié)了眾多先賢的智慧，單從思維工具的角度亦值得研習(xí)?？蒲泄ぷ髡咛焯煸谟茫皇菦]有系統(tǒng)整理出來。本模型以杜威思維五步法[5]為雛形，吸收了芭芭拉·明托《金字塔原理》[6]中的模型“背景-沖突-疑問-方案”，從人類基本思維程序出發(fā)，重新進(jìn)行系統(tǒng)分類，將“提問”與“解答”作為初級分層，再進(jìn)行二級分層，并賦予各組件定義?！氨尘啊焙汀皼_突”遵從《金字塔原理》基本涵義；“解答”吸收了胡適十字真言的涵義；“假設(shè)”吸收了貝弗里奇有關(guān)“假說”的內(nèi)涵和作用[14]，他在《科學(xué)的藝術(shù)》中寫道：“假說是研究工作者最重要的思維方法，其主要作用是提出新實(shí)驗(yàn)或者新觀測。確實(shí)，絕大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)以及許許多多的觀測都是以驗(yàn)證假說為明確目的來進(jìn)行的。假說的另一作用是幫助人們看清一個(gè)事物或事件的重要意義”[13]。這段論述隱含了這樣的觀點(diǎn)，即“假設(shè)”是有待驗(yàn)證的“結(jié)論”，反之，“結(jié)論”是有待驗(yàn)證的“假設(shè)”。本模型還吸收了期刊 Science 文本結(jié)構(gòu)中的Rationale[14]，補(bǔ)充在“假設(shè)”之后，從邏輯上避免了“假設(shè)”成為純思辨的“空想”。

本模型明確了“假設(shè)”和“結(jié)論”的關(guān)系，使得“解答”真正形成一個(gè)閉合通暢的環(huán)路。一個(gè)問題或者說一個(gè)“謎”，可能存在多個(gè)“解”或“解答”，由此可形成不同的研究論文。但是，每個(gè)“解”都必須自圓其說，從而使得論文自圓其說，“使人信用”。庫恩的《科學(xué)結(jié)構(gòu)的革命》[15]和杜威的“五步說”[5]都包含著一個(gè)問題存在多個(gè)解的觀點(diǎn)。但是如何理解論文的“自圓其說”“使人信用”，一直沒有明確的詮釋。本模型從邏輯角度界定了“假設(shè)”與“結(jié)論”的含義，即“假設(shè)”是有待驗(yàn)證的“結(jié)論”，“結(jié)論”是被驗(yàn)證的“假設(shè)”，從而使得論文“自圓其說”。

3.2 需要靈活使用

本模型賦予各組件的概念和內(nèi)涵是狹義的，不是廣義的。文字符號雖然相同，但是內(nèi)涵不一致，讀者使用本模型的時(shí)候要注意區(qū)分。比如，“背景”在本模型中的涵義是有關(guān)研究主題公認(rèn)的事實(shí)，而在不同情況下，文字符號雖然都是“背景”，但內(nèi)涵不同，容易混淆。有的“背景”用于引發(fā)“沖突”，正如模型所定義的(例 1 和例 2)；有的用于解釋“沖突”(例 3)；有的用于導(dǎo)出“結(jié)果”(例 5)。因此，使用中應(yīng)準(zhǔn)確區(qū)分。本模型的“結(jié)論”核心內(nèi)涵是“被驗(yàn)證的假設(shè)”，然而很多情況下，認(rèn)為“結(jié)論”就是“結(jié)語”或者“結(jié)束語”，不僅包含本模型所賦予的內(nèi)涵，還包括了對“結(jié)論”所做的分析和評價(jià)。例如梁福軍在《科技論文規(guī)范寫作與編輯》中認(rèn)為“結(jié)論”就是“結(jié)語或結(jié)束語”，包含對“結(jié)論”所做的分析和評價(jià)[16]。還有，內(nèi)涵的變化會帶來文字符號的變化。以“假設(shè)”為例，如果“假設(shè)”沒有“立論依據(jù)”，那么就是純思辨式的假設(shè)，屬于“空想”。如果說“空想”是“假設(shè)”的前身，那么“假設(shè)”就是“假說”或者“理論”的前身。這意味著在實(shí)際使用中，“假設(shè)”的身份有可能發(fā)生質(zhì)變。另外，各組件可能隱含，可能顯明，可能兩兩合一，也可能發(fā)生次序變更，如本文舉例，疑問往往隱含于沖突中；在出現(xiàn)次序上，除例 1 和 2 比較標(biāo)準(zhǔn)之外，其他例子均有或多或少的次序變換以及不同組件發(fā)生融合。文本構(gòu)造和摘要文本構(gòu)造，各期刊各論文均有自己的風(fēng)格，不論怎樣變化，一個(gè)組件都不缺，組件之間能相互推演，最終都能回歸標(biāo)準(zhǔn)模型。

3.3 本模型與模塊化摘要的關(guān)系

有關(guān)摘要的表述有兩種寫法：一是報(bào)道式，例如PNAS 和 Nature；二是條目式，例如，J of Ethnopharmacology 和 Chinese Herbal Medicines。被模塊化的條目式摘要在很多期刊中被使用，條目式摘要依然與本模型相吻合。J of Ethnopharmacology 的摘要模塊化為：Ethnopharmacological Relevance、Aim of the Study、Materials and Methods、Results 和 Conclusion。通過來自該刊的例 1 與模型比對發(fā)現(xiàn)，Ethnopharmacological Relevance 對應(yīng)“提問”，即“背景+沖突+隱含疑問”，Aim of the Study 對應(yīng)“假設(shè)+方案”，Materials and Methods 對應(yīng)“方法”，Results對應(yīng)“結(jié)果”，Conclusion 對應(yīng)“結(jié)論”。Chinese Herbal Medicines 的摘要模塊化為：Objective、Methods、Results、Conclusion。對來自該刊的例 2 與模型比對發(fā)現(xiàn)，Objective 對應(yīng)“提問”，即“背景+沖突+隱含疑問”，Methods 對應(yīng)“方案+方法”，Results 對應(yīng)“結(jié)果”，Conclusion 對應(yīng)“結(jié)論”。通常在摘要寫作中容易丟失“提問”，采用本模型撰寫摘要可避免缺失“提問”或者其他重要組件。

3.4 存在的局限性

在使用本模型之前，必須對自己的科學(xué)研究類型有一個(gè)明確判斷，是不是屬于實(shí)證研究。符合以下兩個(gè)基本特點(diǎn)的文章，基本可視為實(shí)證研究論文，即關(guān)注解決“世界是什么”的問題，只信任或者關(guān)注觀察實(shí)驗(yàn)和感知的證據(jù)，而不是純理論和邏輯的推演。當(dāng)然，實(shí)證研究論文中不排除理論和邏輯的推演，例如Rationale 是對前人研究成果進(jìn)行推理建立假定的“結(jié)論”。因此，應(yīng)當(dāng)注意本模型的適用范圍是實(shí)證研究。

本模型關(guān)注撰文的邏輯布局，不涉及研究的科學(xué)價(jià)值。雖然該模型有助于判斷科學(xué)價(jià)值，但不是衡量科學(xué)價(jià)值的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)榭茖W(xué)價(jià)值重在“發(fā)現(xiàn)”，發(fā)現(xiàn)“新迷”和“新解”，即新沖突、新疑問、新證據(jù)等。雖然這些都是本模型的基本組件，缺少了這些組件，必然嚴(yán)重影響科學(xué)價(jià)值，但實(shí)證研究的形式邏輯重在“驗(yàn)證”，而不是在“發(fā)現(xiàn)”。因此，本文有意選擇了科學(xué)價(jià)值不等但是形式邏輯較好的論文為例，以期幫助讀者理解如何區(qū)分形式邏輯和科學(xué)價(jià)值。

本模型的另一個(gè)局限是不涉及“解”的質(zhì)量。對于一個(gè)“解”來說，是否滿足了所有證據(jù)都被使用，并發(fā)生了效力，毫無勉強(qiáng)地相互扣緊，其間沒有空隙、沒有矛盾，達(dá)到高度地“使人信用”[17]，顯然本模型尚未涉及“證據(jù)”的效力以及與之密切相關(guān)的“討論”(研究論文的一個(gè)重要組成部分)，今后有待完善。

由于作者的學(xué)科背景限制，本文僅選取藥學(xué)和植物學(xué)科的范文為例，舉例數(shù)量有限，也未選擇其他學(xué)科，有待讀者嘗試在不同學(xué)科中使用、驗(yàn)證和完善。

4 結(jié) 語

在前人研究基礎(chǔ)上，我們?yōu)閷?shí)證研究的形式邏輯構(gòu)建了一個(gè)簡易的系統(tǒng)模型，呈現(xiàn)一個(gè)閉合通暢的環(huán)路，并從國際公認(rèn)的科技期刊上選擇了數(shù)篇實(shí)證研究論文加以驗(yàn)證，其中不乏中國學(xué)者。希望該模型成為科研工作者使用的有效工具之一，并在實(shí)踐中不斷完善。總之，一流的科研需要一流的思維工具。目前，各國科技競爭激烈，我們認(rèn)為，通過研究人類歷史上先賢留下的和當(dāng)前的優(yōu)秀作品，總結(jié)他們的思維工具，普及大眾，可以培育出更多優(yōu)秀的科研工作者，產(chǎn)出更多科技成果。