科學進步是知識的積累嗎？

作者簡介：吳雪華（1995-），女，河南商丘人，武漢理工大學馬克思主義學院碩士生，主要從事科學技術(shù)哲學研究。

摘 要：關(guān)于科學進步是什么以及科學是如何進步的問題存在著許多重要解釋，伯德關(guān)于科學進步是知識積累的認識論觀點是其中最為典型的一種。伯德是在批評科學進步的語義學觀點和功能內(nèi)部觀點的過程中確立他的認識論觀點的，但是他將科學進步視作知識的積累本身也存在一些問題。羅巴頓通過一系列思維實驗反駁伯德，主張科學進步不在于知識的積累，而在于真信念的積累。通過分析與澄清伯德與羅巴頓的爭論，可知科學進步的知識積累觀點是得到辯護的真信念，是一個高度可靠的真理來源，但是它在區(qū)分科學中的進步與倒退上具有一定的局限性。

關(guān)鍵詞：科學進步;知識積累;真信念;得到辯護

中圖分類號：N03;N09 文獻標識碼：A DOI：10.3963/j.issn.1671-6477.2020.03.014

科學進步（scientific progress）是當代科學哲學研究的一個重要問題。科學家們不斷地做出觀察，進行實驗和分析經(jīng)驗數(shù)據(jù)，而科學理論也不斷被例行地采用、修正、放棄和替代，那么科學內(nèi)容的這種改變在什么時候是對之前內(nèi)容的提升呢？這就是科學進步的問題。對這個問題的回答不可避免地面臨巨大困難——一方面，我們不可否認科學正在取得進步，因為否認科學進步本身就是一件很奇怪的事情;另一方面，我們又很難確切地說明科學究竟是在什么意義上取得了進步，科學家如何比人類智力領(lǐng)域的其他人更好地實現(xiàn)了科學進步，因為“進步”本身屬于一個價值論或規(guī)范性的概念。關(guān)于什么是科學進步的問題，主要存在四種典型觀點：其一，科學進步在于增加科學理論的似真度（degree of truthlikeness），也即當科學理論“更接近真理”，那么進步就發(fā)生了;其二，科學進步在于增加科學理論解決科學問題的有效性;其三，科學進步在于科學知識存量的積累;其四，科學進步在于增加科學理解（scientific understanding），也即正確地解釋并可靠地預(yù)測相關(guān)現(xiàn)象的能力[1]。下面我們主要來考察關(guān)于科學進步的第三種觀點及其爭論。

一、知識積累的科學進步觀

將科學進步等同于科學知識的積累這種觀點具有很長的歷史，至少可以追溯到弗朗西斯·培根（Francis Bacon）、喬治·薩頓（George Sarton）和威廉·布拉格（William Bragg）。在培根看來，科學是一項集體事業(yè)，科學家們其實是在這一集體事業(yè)中為他們的同事和前輩們一直努力工作的大廈“添磚加瓦”。在《學術(shù)的進步》（The Advancement of Learning）（1605））與《新工具》（The New Organon）（1620））這兩部著作中，培根把知識的增長視作科學家的一個集體目標，他甚至認為知識的增長也會導(dǎo)致社會進步[2]。科學史家喬治·薩頓也認為，“積極知識的獲取和系統(tǒng)化是人類唯一積累和進步的活動”[3]。正如威廉·布拉格所言，“如果我們在科學上取得的進步是最簡單和最直接的，我們將認為它是指我們所生活的世界的知識的積累”[4]。盡管傳統(tǒng)上科學進步在很大程度上被哲學家和科學史家們看作知識的積累，但是在當今科學哲學中很少有人直接把科學進步與知識聯(lián)系在一起，正如基切爾（Philip Kitcher）指出的，“幾乎每個人都同意科學是人類知識中最豐富、最廣泛的一部分，科學家們也經(jīng)常談?wù)摗覀儸F(xiàn)在所知道的，然而在科學哲學中卻很少有關(guān)于科學知識的明確討論”[5]。

亞歷山大·伯德（Alexander Bird）重新復(fù)興了科學進步與知識之間聯(lián)系的觀點。他提出科學進步的知識系統(tǒng)辯護，也即認識論辯護，為科學進步的爭論注入新的活力。對于什么是科學進步，伯德認為，“科學（或某一特定科學領(lǐng)域或理論）在顯示科學知識的積累時才能準確地取得進步，當某個階段（episode）結(jié)束，知識比開始時更多，科學中的某一階段就是進步的”[2]。在這里，“知識”一詞是在認識論或知識論的意義上被使用的。在當代知識論中，JTB（Justified True Belief）理論提供了知識的一種經(jīng)典定義。按照這種理論，知識是得到辯護（justified）的真信念（ture belief）。也就是說，為了知道一件事情，一個人必須相信它，并且這個信念必須是真的，同時這種信念必須被科學證據(jù)或論證（例如觀察、實驗或計算）證明是正確的。盡管大多數(shù)對知識本質(zhì)感興趣的哲學家們都認為知識不能被定義為得到辯護的真信念，因為蓋提爾問題（Gettier's problem）表明真與得到辯護的信念在直覺上都不為人所知，但是幾乎所有的認識論家都認為，得到辯護、真和信念是知識的必要條件，這一點也被伯德所認同。

伯德區(qū)分了認識論（the epistemic）、語義學（the semantic）和功能-內(nèi)部主義（the functional-internalist）三種科學進步觀。認識論的科學進步觀是指，當某一階段顯示了科學知識的積累時，它就構(gòu)成科學進步;語義學的科學進步觀是指，當某一階段顯示了真的科學信念的積累或表明真的科學信念越來越接近時，它就構(gòu)成科學進步;功能-內(nèi)部主義觀點是指，當某一階段達到科學的一個特定目標，這個目標是科學家能夠決定它當時的成就（例如解決問題），它就構(gòu)成了科學進步[6]。伯德對歷史上的科學進步與科學知識之間的聯(lián)系進行了系統(tǒng)描述。在他看來，知識是科學進步的核心，其它關(guān)于科學進步的觀點都不如認識論的觀點有說服力。語義學觀點中的似真性概念不能擴大到簡單情況之外。例如，如果時間是八點零五分，那么說時間是八點零四分的人比說時間是八點零七分的人更似真。但是，當把這一單個命題集擴展到復(fù)合命題集時，我們就無法判斷相對似真的領(lǐng)域。假設(shè)溫度是20℃，那么“時間是八點零四分，溫度是15℃”與“時間是八點零七分，溫度是19℃”哪個更似真？如果從似真性角度考察科學進步，我們就必須回答這個問題，因為科學進步的概念不僅僅包括簡單的命題集，還包括復(fù)雜的命題、假設(shè)和理論的序列，顯然似真性不能解決這樣的問題。但是，伯德認為科學進步的認識論觀點可以做到這一點，因為它具有普遍的用途和明顯的解釋意義[2]。伯德通過進一步批評科學進步的功能-內(nèi)部主義觀點來辯護科學進步的認識論觀點。按照功能—內(nèi)部主義觀點，只要現(xiàn)在的科學比以前的科學解決更多的問題，科學就會取得進步，而且還不需要現(xiàn)在的科學解決以前科學解決的所有問題。例如，笛卡爾關(guān)于行星引力的漩渦假設(shè)解釋了已知行星的軌道是共面的，并且具有相同的旋轉(zhuǎn)感。但是，后來當牛頓理論取代了對引力的這一解釋時，牛頓并沒有解釋笛卡爾的問題。因此，采用牛頓理論需要放棄某些問題的解決方案，這一現(xiàn)象叫做“庫恩損失”（Kuhn-losses）[7]。那么，這一變化是否還能描述為科學進步呢？如果要使庫恩和勞丹都將這些變化描述為進步的，我們必須提高解決問題的能力來彌補損失，這就要求我們能夠量化解決問題的能力，而這是非常困難的事情[4]。根據(jù)伯德的觀點，認識論的觀點則不需要這樣的補充，因為笛卡爾的信念是不可靠的，是錯誤的，它不是知識。既然庫恩損失不是知識的損失，所以它對累積的知識的解釋沒有任何困難。

二、伯德與羅巴頓的爭論

伯德捍衛(wèi)科學進步的認識論觀點而反對科學進步的語義論觀點引起了大量爭論。根據(jù)伯德的觀點，在沒有得到任何辯護的情況下，偶然出現(xiàn)的真或者似真的信念并不構(gòu)成科學進步，因為科學家所接受或認真考慮的任何假設(shè)或理論總是有某種正當理由的或得到辯護的。但是，伯德的觀點所引發(fā)的一個重要問題是，得到辯護是科學進步的工具，還是科學進步所必要的條件？與此相關(guān)的另一個問題是，拒絕未得到辯護的但偶然的真信念是否是倒退的。羅巴頓（Rowbottom）認為，得到辯護僅僅是科學進步的工具，而伯德則把它看作科學進步的必要條件。在伯德看來，許多思維實驗的目的是“我們對是否有進步的直覺表明，進步與知識的變化相匹配，而不是在真信念或解決問題方面的變化相匹配”[5]。在反對科學進步的語義學觀點過程中，伯德訴諸如下兩個思維實驗：第一個思維實驗是，假設(shè)一個科學家用一些很弱甚至不合理的方法形成自己的信念b，比如占星術(shù)，但僥幸的是，信念b本身就是一系列真信念。這些真信念之所以被相信，完全是因為它們由M產(chǎn)生，并且它們沒有被獨立確認?，F(xiàn)在，想象在這個社會中，類似于阿基米德的科學家（archimedes-like scientist）意識到并逐漸認識到M是不可靠的并放棄信念b，這類科學家用不同的可靠方法說服他們的同事M是不可靠的。因此，科學共同體拒絕早期信念，認為它們不健全，完全是基于一種不可靠的方法形成的。在這種情形中，一個科學家偶然根據(jù)一種不可靠的方法形成真實的信念，一旦其他科學家認識到這種方法在認識論上是不充分的，科學家就會拒斥其先前持有的信念[8]。這樣一來，科學有進步嗎？根據(jù)語義學觀點，一系列幸運的猜測或非理性的信念，隨著真的科學信念的積累，就意味著進步。但是，對于需要充分得到辯護的認識論觀點來說，科學是在發(fā)現(xiàn)這種方法不足之后才取得進步，這似乎意味著科學進步所需的并不是真的科學信念的積累而是科學知識的積累。第二個思維實驗是，在德國科學家倫琴（W.K.R Rntgen）于1899年發(fā)現(xiàn)X射線后，法國物理學家布朗洛（R.Blondlot）在1903年發(fā)現(xiàn)了一種新的射線，它在法國物理學界引起了狂熱的追捧。在1903-1906年間，一百多名科學家發(fā)表了近300篇關(guān)于N射線方面的論文。但是，在法國之外，居然沒有人發(fā)現(xiàn)這種射線。后來，英國物理學家伍德（R.W.Wood）證明N射線其實并不存在，它只是布朗洛的一種強烈的主觀判斷，而其他法國科學家出于一種民族自豪感團結(jié)在布朗洛的周圍[9]。在這種情況下，我們可以看到，N射線的觀察是完全虛假和非理性的，因為布朗洛的科學信念似乎沒有得到辯護，他的信念在很大程度上是其自欺欺人的結(jié)果。即使我們假設(shè)布朗洛的信念是真，即N射線確實存在，在伯德看來，將科學進步歸因于布朗洛的“發(fā)現(xiàn)”，在直覺上仍然是錯誤的。因此，布朗洛對N射線的信念是真的，但卻是不可靠的，沒有達到知識的程度，語義學觀點將布朗洛的信念（在法國得到廣泛認同）視為一種進步，這顯然是錯誤的。

伯德的觀點遭到了羅巴頓的批評，羅巴頓試圖通過提供反例來反駁科學進步的認識論觀點。羅巴頓認為，既然知識意味著得到辯護，所以他試圖在沒有得到辯護的情況下提供一個科學進步的例子。在羅巴頓看來，“得到辯護對于科學進步只起到了次要作用而非主要作用，沒有得到辯護的科學信念也可能是進步的”[10]。羅巴頓同樣用一個思維實驗來捍衛(wèi)科學進步的語義學觀點：考慮兩個行星，第一個行星的居民沒有得到辯護的科學信念但有真實的信念，第二個行星的居民既有真實的信念又有得到辯護的科學信念。表面上看來，這兩個行星的文明都是同樣先進的——每個行星都有相似的技術(shù)和理論，都采用相似的社會制度，譬如它們正處于20世紀初技術(shù)發(fā)展的同一階段。現(xiàn)在我們假設(shè)每個行星上的人都是在類似的原始環(huán)境下開始的，沒有任何的外界干擾，換言之，這兩個群體都沒有最初的理論或技術(shù)優(yōu)勢，也沒有外部來源。按照羅巴頓的觀點，如果這樣的情景在形而上學上是可能的，并且每個星球上的人都取得科學進步這個觀點是正確的，那么科學進步的認識論觀點就被駁斥。也就是說，在知識需要得到辯護這一標準假設(shè)的基礎(chǔ)上，主張認識論觀點的人的選擇是：（1）指出這種情景在形而上學上是不可能的;或者（2）承認這種情景的形而上學可能性，但指出沒有得到辯護的信念者不會取得任何科學進步，盡管表面上相反。因此，科學進步不在于知識的積累而在于真的科學信念的積累。羅巴頓同樣反駁了伯德的第二個思維實驗的論證。他認為，即使布朗洛關(guān)于N射線的看法是錯誤的，也不能完全確定它反對了語義學觀點的相關(guān)優(yōu)勢，為此，羅巴頓給出了三個理由：首先，即使布朗洛關(guān)于N射線存在的理論是正確的，語義學觀點的支持者也不需要把布朗洛對N射線的整體信念看作是進步的，因為它會伴隨著大量的錯誤信念。其次，與科學進步有關(guān)的是科學家的集體信念，而不是單個科學家的信念，我們不能把兩者混為一談，也即是說，語義觀點的支持者不需要接受布朗洛關(guān)于N射線的信念是完全有用的，也不需要接受布朗洛關(guān)于N射線的信念比當代一些關(guān)于上帝的科學家的信念更重要。相反，我們只需要考慮那些得到大多數(shù)專業(yè)科學家贊同的理論（或理論實體），并且這些理論在教科書和大學講座中都有過討論。最后，我們要考慮信念的程度。如果科學家所持的信念程度很低，那么它們只能被視為低層次的信念，而語義觀點對信念的標準要求更高[9]。

對于上述羅巴頓的批評，伯德可能會回應(yīng)說，第一，錯誤的信念是否可能成為有效的激勵因素？同樣，錯誤的假設(shè)對高度進步的研究項目來說是否真的至關(guān)重要？第二，在修正的思維實驗中，難道不會覺得N射線的存在只對科學進步產(chǎn)生一定的作用但并不構(gòu)成進步嗎？在羅巴頓看來，伯德提出的這兩點回應(yīng)是合理的，但并不能真正解決問題。為了進一步表達其觀點，羅巴頓對伯德的思維實驗進行修正。假設(shè)不僅N射線存在，而且包括布朗洛在內(nèi)的科學界大多數(shù)人一夜之間被洗腦和催眠，使得他們強烈相信N射線的存在并且非常確信N射線的存在沒有得到辯護。再進一步假設(shè)它們記錄并描述了N射線及其影響，但沒有任何實驗文件來支持它們的存在，那么這是否構(gòu)成了進步呢？如果洗腦者和催眠者為科學家提供了大量的錯誤證據(jù)來證明N射線的存在。根據(jù)JTB理論對知識的簡單描述，現(xiàn)在N射線的存在已經(jīng)為科學家所熟知，難道這不應(yīng)該歸功于他們所獲得的錯誤證據(jù)嗎？雖然伯德沒有聲稱得到辯護和真對于科學進步是足夠的，相反他聲稱兩者都是必要的。但是，最終版本的思維實驗表明，相關(guān)真信念得到辯護是不可取的。如果我們有一個不合理的真信念即N射線存在，并且對是否存在這方面的正當理由持中立態(tài)度，而不是有得到辯護的真信念，那豈不是更好嗎？在羅巴頓看來，為什么我們要關(guān)心我們的信念是否在認識論上是合理的，我們獨特的認知目標是真理（truth），如果找到認識論上合理的信念并不能大幅度增加找到真信念的可能性，那么認識論的得到辯護（epistemic justification）與我們的主要認知目標和價值無關(guān)，因此認識論上的得到辯護說到底只是一種工具價值（instrumental value），

而不是內(nèi)在價值（intrinsic value）[11]。

三、對伯德的科學進步觀的評價

認識論的科學進步觀主張得到辯護對于科學進步是必要的，不是因為知識是一種真信念，而是因為知識意味著得到辯護。在試圖復(fù)興科學進步的知識積累模型過程中，伯德注意到，歷史上的科學理論序列中沒有一個是“完全正確的”。例如，在近代科學的早期發(fā)展過程中，托勒密的地心天文學在哥白尼革命中被推翻，中世紀的動力理論被伽利略的新力學所取代。兩個世紀以來，牛頓力學是最著名的科學成就，這被科學界的大多數(shù)成員認為是正確的，但在20世紀初它仍然被相對論和量子理論所取代。由于知識意味著真理，任何錯誤的理論不管有多么真實，它都不能算作知識，因此，伯德關(guān)于科學進步的知識積累觀點至少部分地符合科學史發(fā)展實際。

伯德試圖進一步通過將過去的錯誤理論轉(zhuǎn)化為真實的理論來拯救他的認識論。按照他的觀點，如果h近似為真，那么“近似h或者a（h）”的命題為真，即錯誤理論序列h1，h2，h3……也可被替換為完全真實的理論a（h1），a（h2），a（h3）……這就補充了它們前輩提供的真理，從而使提高近似精度可以成為知識的對象”[12]。換句話說，當理論的已知成分在變化過程中增加時，用另一個錯誤的理論取代虛假理論就構(gòu)成了進步。也即一個理論a在之前的知識解釋中是正確的，但隨著科學的發(fā)展，它逐漸吸收更多的觀點和證據(jù)，使得它的已知成分變大，盡管這時理論a不是完全正確的，但基于之前的知識我們知道它有一部分理論是正確的，而且它已經(jīng)解釋得足夠好。所以，即使另外一部分理論可能對于某種科學現(xiàn)象的解釋不太全面，不是完全對，甚至是錯誤的，但是相對于一個假的理論b來說，它也是進步的。一個理論可能并不是完全正確的，但是只要它能夠帶來更多真的東西，那它就是進步的，進步不一定需要一個東西完全對，它只需要它對的東西多一些。

尼尼魯托也提出類似的看法，在他看來，錯誤的理論，即使是已知的錯誤理論也能促進認識論的進步，因為這些錯誤的理論往往具有真實的內(nèi)容和科學家根據(jù)良好的證據(jù)、推理而相信的真實含義[13]。例如，理想氣體（ideal gas）的動力學理論顯然是錯誤的，因為它假定氣體分子沒有體積。因此，沒有人相信這個理論，但科學家卻相信這個理論的重要意義：氣體是由粒子構(gòu)成的，氣體的溫度在很大程度上是粒子動能的函數(shù)等。這就引發(fā)了許多問題。首先，a（h）認為h在客觀意義上近似為真，但我們真的知道這樣的說法嗎？如果我們不知道，這就引發(fā)了似真性或真的合理證明的問題。其次，a（h）并不是我們在科學史上能真正遇到的，許多過去的理論并不近似于真。例如，托勒密的地心說是在哥白尼革命中被否定，而不是以“近似托勒密”的形式保留下來。再次，許多過去的錯誤并不僅僅是一個數(shù)值近似問題。對于存在錯誤假定（如燃素說）或內(nèi)含反事實理想化（如理想氣體定律）的理論h，什么是a（h）？最后，伯德觀點最致命的問題是知識積累的認識論觀點無法區(qū)分科學中的進步與倒退[14]。假設(shè)h1，h2，…，hk是理論的遞減序列，與真理的距離越來越遠。根據(jù)伯德的論點，即使在這種情況下序列a（h1），a（h2），…，a（hk）也是由真理和已知的語句組成的，但是盡管有這些累積的知識，最初的順序也并不能表現(xiàn)為科學的進步。

羅巴頓對伯德的批評也有一定的道理。在羅巴頓看來，某些假設(shè)的或?qū)嶋H的錯誤信念促進科學進步的情形可以用這種方式來解釋。例如，開普勒定律似乎比以往任何關(guān)于行星軌道的理論都更真實，對這些定律的信念在一定程度上改變了長期以來根深蒂固的關(guān)于天體運動的形而上學觀點[12]。然而，羅巴頓認為，純粹的錯誤信念也能促進科學進步?？紤]一個真實的理論得到充實的錯誤科學信念是如何能夠促進進步。假如一個頂尖的科學家在做一個實驗來測試這個理論，但是由于他沒有足夠的資金去做這個實驗，而且如果他做了這個實驗，他大概能得到與他做了實驗一樣的結(jié)果?？茖W家證詞中的謊言和由此產(chǎn)生的錯誤信念，促進了科學共同體對這一理論的信念，然后我們再進行實驗來驗證這個理論，那就比之前要快得多。因此，這一理論得到了真正的證實[15]。再考慮一個被廣泛接受為正確的錯誤理論，因為它已經(jīng)多次被用來進行成功的預(yù)測。它被用來做一個錯誤的預(yù)測，這種預(yù)測是錯誤的僅僅因為假設(shè)。由于科學界對初始條件的信念，而這些初始條件是無法獲得的，所以這一理論被正確地歸類為假的，這難道不是一個錯誤信念所推動的進步嗎？例如，如果海王星不是根據(jù)勒·維里爾（Le Verrier）的計算確定的，那么它可能早于牛頓力學被證明之前就被發(fā)現(xiàn)了。按照羅巴頓的觀點，在知識不足的基礎(chǔ)上推廣知識是可能的，例如沒有得到辯護的真信念或得到辯護的錯誤信念。羅巴頓注意到，克萊茵（Klein）大約在同一時間獨立地捍衛(wèi)了一個類似的想法，即存在“有用的錯誤信念”[9]。試考慮這個例子：在A早年的中學時代，A被要求計算適當?shù)慕嵌仍诘厍蛏蠏伾?，而在平面上以最大限度地使其水平位移，A成功地完成了計算，發(fā)現(xiàn)它是45度，并且在日常生活中很好地利用了這些信息。但嚴格地說，牛頓力學是錯誤的。從伯德的觀點來看，A大概不可能真的知道這個角度是45度。事實上，在A活著的那個時候，A對相對論一無所知，A只是接受了A被教導(dǎo)為真實的東西，A的觀點很簡單。如果你不像A那樣持懷疑態(tài)度，你很可能會認為A已經(jīng)知道45度是答案，因為A已經(jīng)形成了信念，并且這種信念是通過一種可靠的程序來實現(xiàn)的，但這樣就有可能用錯誤信念來“促進知識的增長”。現(xiàn)實生活中有很多這樣的例子，從托勒密的地心體系到哥白尼的日心體系，從中世紀的動力理論到伽利略的新力學，從牛頓的一系列運動理論到相對論和量子理論。盡管這些理論嚴格來說都是錯誤的，但是我們不可能說牛頓力學沒有對科學進步作出貢獻。因此，伯德無法否認過去的一些理論對牛頓力學的錯誤信念與科學進步之間的關(guān)聯(lián)。

四、結(jié) 語

什么是科學進步？伯德和羅巴頓通過一系列的思維實驗來表達他們各自的看法。羅巴頓認為科學進步的本質(zhì)是真信念的積累，得到辯護對于科學進步來說只起到了次要作用而非主要作用，沒有得到辯護的科學信念也可能是進步的;伯德卻認為科學進步的本質(zhì)是知識的積累，得到辯護和真信念是知識的必要條件，但是歷史上的科學理論序列中沒有一個是完全正確的，伯德試圖通過將過去的錯誤理論轉(zhuǎn)化為真實的理論來拯救他的認識論的想法也失敗了，因為知識意味著真理，任何錯誤的理論不管有多么真實，它都不能算作知識。進而真理和謬誤的辯證轉(zhuǎn)化也沒有得到解決，因為根據(jù)伯德的觀點來看，真理的一部分轉(zhuǎn)化為謬誤與知識的必要條件相沖突?？茖W進步不僅是科學哲學中一個非常重要的問題，更是我們梳理科學哲學的一條關(guān)鍵的線索，它有著非常悠久的歷史，這值得我們進行深層次的研究。

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