第五章 理论与图象式模型

过去，理论与实在之间的联系总是被想象为：出现于自然律中的那些符号似乎就代表简单的量或值，它们或者是可以被直接感知的，或者至少是可以被认为与这类量或值具有相同的性质（例如 1/100 毫米的长度）。因此， 在牛顿力学中，由空间中的线、时间和质量所代表的三个基本概念，是三个其意义好象是直接从感觉印象中得来的名词。这三者都结合于运动的概念之中，运动就等同于质量的空间位置之时间性的变化。运动是这样一种过程， 在这过程中，知识的基本要求看来好象是以图象化的方式——即对于在变化中恒定的要素的知觉——来满足的。那个运动着的东西——质量——充当了实体这一角色并在感宫知觉中保持不变。可是，有一些东西确实发生了变化

——那就是位置。这整个过程看来是完全清楚而且在视觉上可以想象的，而这就是机械说明受到偏爱以及早期物理学家们希望把他们的科学还原为力学的唯一理由。也因此，“机械论”一词的意义被特别扩大了。

在自然的机械说明中，必须假定不可见运动的存在，以使所观察到的过程能还原为这类不可见运动。这种做法在声学和热的分子运动论上都是很成功的。但为了说明电磁现象及辐射，则必须引入所谓空间以大的假设。起初， 人们认为这空间以太和日常知觉所及的物质具有相同的性质。于是，以太曾交替地被设想成是气体、液体或固体。但是，之后发现，这样做将不得不把某些自相矛盾的性质赋予以太；因此，这一以模型为基础的、类型十分粗糙的知识就被归之于谬误了。实际上，认为以太一定要具有和可以秤量的实物相同的特性，而实物的性质又需借助于以太才呈现为可理解的，这乃是一个其正当性未经表证的假定（彭加莱）。对于那些被假定为是发生于非感觉所及的微观宇宙中的过程，只需要满足下述条件也就够了，那就是由于它们的相互作用，它们引起那些在可感知的领域内实际上可以观察到的过程。我们把支配这些不可见过程的定律称为小尺度定律或微观定律，把支配可感知过程的定律称为大尺度定律或宏观定律。这种差别在任何理论中一定都会遇到，因为在一切理论中，所观察到的各种事物的行为都被归因于小尺度定律， 而自然科学最普遍的假设也都涉及到它。

微观定律与宏观定律二者等同的机会几乎是不可能有的。对于二者可能等同的假定，不存在先天的正当性表证，而这个假定对于以模型为基础的最原始类型的知识则是必不可少的。

德谟克利特、博斯科维奇和赫兹的原子理论和涡环原子论都是以模型为基础的知识的例子（见石里克《自然哲学》，载德索尔编《哲学读本》）①。

彭加莱曾证明，对于任何已发现的机械模型，总还存在能达到同样效果的另一些机械模型。一般说来下列说法总是正确的：微观过程永远不可能毫不含糊地从所观察的大尺度过程中演绎出来——总是存在着极大数量的各种可能性。在科学发展的较高阶段，就象在本世纪前四分之一时期的物理学那样，原则上已经放弃了那种认为微观过程和大尺度过程相类似的主张。但是， 只要人们保持下述假定，即使仅仅是部分地保持这一假定，即微观过程要通过感性术语来理解，那么，模型的方法就还没有完全被抛弃。因此，例如在玻尔的原子模型中还是假定：谈论时空量值任意放大或缩小之后的任意物理

① 见附录“原子的概念”，第 73 页起。

事件，还是有一定意义的。仅仅只是在物理学发展的最近阶段中，那种把直接测量范围内常见的时空条件推广到不可见的细微领域中去的方法，才被认为是不能允许的。相应地，用形象化的方式来设想微观过程以及用模型来作表述的方法就部被放弃了。