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浅议科学哲学中的几种定律观

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摘要:自然定律一贯是研究科学哲学的核心内容。在学习自然科学的过程中,我们知道了许多诸如万有引力定律、热力学定律、开普勒定律等。可我们似乎从没有关心过这些定律本身是什么。作为哲学研究,追问一个事物的存在前提才是在哲学研究真正思考的问题。所以,本文力求能从对三种主流的自然定律观给出确切说明的过程中回答“定律是什么?”

关键词:科学定律;规则观;倾向

当我们讨论自然定律时,我们首先要了解的是自然定律的定义与特征。在国内外文献中有三种对自然定律的本性说明。而定律的特征是什么?著名科学哲学家罗姆•哈瑞认为,定律首先需要有普遍性。就是说,只要发生的事件涵盖在定律的范围中,事件一定会按照定律描述的那样发生。再者,自然定律还具有必然性,即在其他条件均同的情况下,事件必定会发生。

一、作为概念关系之表达的自然定律

古希腊哲学自诞生之日起就以能认识自然知识为最高目标。而自然哲学却做不到这一点,因为我们无法从始终处在流变中的感性事物中获得知识。认识到这一点的是巴门尼德。巴门尼德认为,能认识、把握的是关于永恒不变的“存在”的思想。之后苏格拉底在巴门尼德的原则上提出了一个具体的问题:什么样的知识才是真正的知识?苏格拉底认为,认识的目的在于认识事物的定义或概念,就是说认识事物的“本质规定”。所以,在苏格拉底的对话中,他追问过许多诸如“什么是正义”“什么是勇敢”“什么是美”等问题。他并不是想指出关于“正义”“勇敢”“美”的具体事物,而是想找出这一类事物的“本质规定”。因为,我们可以看出,苏格拉底所理解的知识乃是对事物普遍的本质认识,只有这样才能达到具有普遍必然性的知识。亚里士多德是历史上对自然定律做出哲学解释的重要人物。亚里士多德的形而上学,虽然没有直接对自然定律进行讨论,但他对定义进行了探讨。一个定义就是对事物的本质性质的陈述。如打雷的本质是“火熄灭之后产生的声音”,那么我们可以对打雷作出的定义就是“火熄灭之后产生的声音”。在这之中,“本质”一词又是一个非常重要的概念。“本质”是指这样一些性质,这些性质一旦变化就会丧失自身的同一性。你的“本质”就是规定你所以为你的那些东西。如苏格拉底有时心情愉悦,有时心情低落。这时候愉悦和低落的心情是变化的,心情的变化不会影响苏格拉格之为苏格拉底,所以这就不是苏格拉底的本质。而“人”才是苏格拉底的本质。进一步说,我们谈论的科学知识只与类型、种类有关,与个体无关。当我们就一个个体作出判断时,我们实际上是对个体从属的种类作出判断。具体来说,亚里士多德对事物的定义采取了一种叫做属加种差的方法。比如,如何对“人”作出定义,亚里士多德认为,人是有理性的动物。我们来分析他是如何做出这一定义的。首先,我们考察人属于哪一种类。众所周知,人属于动物这一类。然后,我们要问,在动物这一种类里面,人与其他动物有什么区别,亚里士多德认为区别在于人是有理性的。在“动物”这一概念里,人被划分在“有理性的东西”这一区域以示与其他动物的区别。所以人的定义是有理性的动物。用一句话简单概括,定义就是表达了那些界定物质实体之本质的概念间的关系。

二、作为一种规则的定律观

在哲学史上,另一个讨论自然定律的重要人物是休谟。他对自然定律的讨论是基于因果性展开的。休谟认为事物之间的因果关联涉及三个重要概念:(1)有某种恒常的伴随性存在于原因事件与结果事件中;(2)原因事件与结果事件在时间上是连续的;(3)原因事件必然导致结果事件。休谟相信(1)(2)是正确的。他相信人有某种心灵的感觉印象与事件的伴随性和连续性相关联。但休谟不承认必然性的存在,理由是无论多么仔细地观察一个因果事件,我们也无法观察到与必然性有关的东西。我们的感觉印象中没有必然性这一概念。当一个因果事件发生,我们观察到的是一个事件紧紧跟随另一个事件。举个例子,太阳升起之后,石头变热了。我们不能说太阳升起之后必然导致石头变热。而是说太阳升起之后,石头紧接着变热了。并且,结果事件在逻辑上是独立存在的,也就是说,我们可以在不导致矛盾的情况下,断言原因事件存在和否定的结果事件存在。如上述例子,我们完全可以在大脑中想象太阳升起之后,石头结冰了。所以,休谟将必然性这一概念诉诸为心理学现象:当我们观察一个原因事件时,由于我们的大脑之前对类似因果事件的伴随性有了重复性经验而产生了心灵习惯,于是我们预期正被观察的事件与大脑中的因果事件一致,所以我们断言结果事件会发生。就是说,由于我们日复一日地看见太阳升起之后石头会变热。这一因果事件在我们大脑里重复出现而产生了心灵习惯,所以,当太阳升起之后,我们断言石头会变热。简言之,休谟认为自然定律没有必然性,只有恒常伴随性存在,自然定律不过是断言了一些恒常伴随性存在罢了。我们将这种观点称为定律的规则观,它认为世界上没有哪一种事物是按照定律去运动的,有的只是被人们经验到的对事物间恒常伴随的实际规则。有人反对这种观点,具体可概括为两点。(1)它没有区分偶然的规则和规律规则。什么是偶然的规则?比如说,世界上所有黄金做的球直径都不超过1000米。在经验世界中,这确实是一条没有例外的规则。但是,我们假设,如果条件允许,有人真的造出了一个直径超过1000米的金球,这就推翻了这样一条规则。所以我们不会相信这是一条规律的规则观,它对世界只是偶然成真的。(2)规则并不是构成定律的充分必要条件。首先,因为要构成定律,需要的不仅是有规则的关联,还需要反事实条件句的支持,所以它不是构成定律的充分条件。其次,规则也并不是构成定律的必要条件。如果能成立,那就是说定律描述了事件之间毫无例外的规则。我们真的可以这样判断?可以参考伽利略的落体定律,然后再拿一片树叶做自由落体运动,我们会发现,树叶下落的过程是违背落体定律的。我们可以说,就算是最具科学性的物理学也不能说规律就是毫无例外的规则。依靠常识观我们可以知道,树叶下落之所以不会做匀加速运动是因为它除受重力之外,还受气流和空气阻力的影响。科学定律受到了干扰,所以观测到的现象没有符合规律。规律规则观的捍卫者提出可以用条件句的形式重申定律的表达,即假如其他干扰性因素没有发生,B事件总会伴随着A事件发生。这样看似解决了这个问题,但却面临着两个基本问题。其一,对于“其他干扰项”,我们如何才能精确地阐明一个必须满足所有干扰项的定律,难道要将所有的干扰项都一一列举出来?显然这是不可能的。其二,如果我们必须用条件句去阐述一条规律,是不是就是承认了这些规律只有在这些条件满足的情况下才能成立?这似乎违背了定律的普遍必然性。是不是也就是说,这些规律只有在实验环境中才适用,实验环境外就不适用?我们用修正后的规则观来解释落体定律,只有当物体消除了空气阻力等干扰性因素之后,物体自由下落才会做匀加速运动。也就是说,规律的适用性限制在了那些满足于特殊条件的实验环境中。因此,对那些发生在实验环境以外的情况,定律就无能为力了。这个结论与我们的常识产生了极大的冲突,如果定律只在实验环境以内适用,那我们如何才能解释建筑师对物理学的应用、牛顿定律对彗星运动的应用以及所有科学家所从事的一切科学事业。显然,规律的规则观不能作出说明。

三、作为自然倾向之表征的定律

定律的规则观无法解释定律是如何在实验环境条件之外被应用的。而倾向论很好地解释了这一点。倾向论的观点认为,物质世界的运动是自发的,之所以会发生运动,是因为事物有倾向或能力按照自己的方式运动。自然定律就是对这些倾向或能力的表征。倾向论者认为,在现实世界中,有许多的能力或倾向在开放的系统中运行,他们相互作用着,其结果就是呈现给我们看到的一切。伽利略的落体定律描述的是物体具有以匀加速落向地面的倾向,牛顿的万有引力定律描述的是具有一定质量的物体具有相互作用的倾向。由此看来,我们就不会像以往一样简单地用定律去解释事物所呈现的现象、结果。因为我们看到的现象是由事物的许多倾向或能力所共同作用的结果。树叶下落并没有呈匀加速状态,这是因为树叶下落是由匀加速、空气阻力等许多倾向以一种复杂的方式共同作用的结果。这也能说明科学实验的重要作用了。在我们进行科学实验时,我们将不同的能力或倾向单独隔离开来,放到创造出的封闭系统中加以观察、研究,为的是把正在研究的、对应于规律的倾向与其他倾向区分开来。这样,只有通过实验干预才能达到目的。休谟在处理定律必然性时认为必然性不存在,存在的只是人们对于伴随事件的重复性经验而产生的心灵习惯。而倾向论者认为,在讨论定律时,我们处理的并不是一个个事件,而是性质。定律说的是性质与性质之间的关联。如一块铁这一性质与是一个导体这一性质就恒常存在关联。我们可以做实验观察到铁是导电的。所以,铁是导体这一定律是关于性质的,而与具体事件无关。性质分为两类,偶发性性质与倾向性性质。比如笔者在家里不小心把玻璃杯打碎了,这里的玻璃杯呈现出易碎的性质,这种性质就是偶发性性质。因为这是玻璃杯在特定的时间,特定的场合表现出来的性质。当说玻璃杯具有易碎的性质时,这里指的性质就是倾向性的性质。因为,即便不用去做实验观察,也知道玻璃杯易碎。而倾向论者认定的性质类型就是倾向性性质。倾向论的定律观有这样一个优点,即它捍卫了一种科学的实在论观点,所有科学家所一致努力的科学事业是有意义的。它阐明了正是自然本身使得物质系统按照规律活动。它还说明了科学实验的作用与意义,以及回答了科学定律如何把在实验室中获得的定律应用在实验室之外。

参考文献:

[1]张志林.当代哲学经典(科学哲学卷)[M].北京:北京师范大学出版社,2014.

[2]A.F查尔默斯.科学究竟是什么[M].北京:商务印书馆,2007.

作者:何林峰 单位:上海大学社会科学学院

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