二 实验、理论和问题

我以普朗克黑体辐射公式的发现为案例研究科学发现的自组织性质

（见吴彤：“科学发现是自组织的吗？”《内蒙古大学学报》1996 年第1 期）时，曾指出，单纯的实验和理论的作用还不能导致科学发现，还必

须有问题提出，才能吸引科学家进入研究的特定范围，引导科学家从事相关研究，从而逼近科学发现。

在这里，实际上存在着实验、理论和问题三者间的相互作用。

首先，我们知道，科学家能否推动科学发展是受其研究对象的制约的。正如 R.K.默顿所说：“科学家的工作在每一点上受到他所探讨的现象的内在要求的影响⋯⋯”（见 R.K.默顿：《十七世纪英国的科学、技术与社会》，四川人民出版社 1986 年版，第 333 页）而这个现象的内在要求是以什么方式制约科学家的呢？我们发现，它就是以实验、理论和问题三者以及三者的相互作用制约科学家的研究的。

在三者中间，实验是最主动的，最活泼的。一般而言，科学实验常常不顾原有理论的预期结果，不顾原有理论的“安排”，而带来意想不到的结果。

说实验是最主动的、最活泼的，其意义就在于，第一，它可以相对独立地存在；第二，它可以自主地“试错”地发展，当它碰对了问题时， 它就可以使科学认识向前迈进一步。

假定在认识萌芽初期，那时还没有理论，实验还只是试验，然而， 试验毕竟仍然是实验的初级阶段，当试验结果解释了原有的问题时，从试验中获得的特殊性的认识就向前发展了。一开始，这种认识可能是零散的，但试验的次数多了，又总是获得相同的结果，那么这种特殊性认识就会上升为某种普遍性认识；尽管从科学哲学的角度看，这种从特殊到一般的认识飞跃是归纳的，而归纳是有问题的，但是在人的实际认识中，由于人天生具有一种先天归类（或抽象）能力，于是，认识过程就是这样展开的。科学认识也不例外。所以，我们认为，实验是推动科学认识进步的第一要素。即从认识产生的源泉上看，实验是第一性的第一位的。

然而，我们说单纯的实验还不能推动科学认识进步，这是因为，第一，实验要对科学进步有作用，必须碰对了问题，这表明是问题潜在地规定了实验的有效度；第二，实验离不开理论的指导，这里的理论是广义的理论，包括方法、观点和思维方式等信念性、解释性因素，也包括人类最初的先天期望等信念，这表明是理论限制了实验的范围。所以， 单纯的实验不能构成推动科学进步和演化的动力。

单纯的理论也不能构成推动科学演化的动力。首先，理论离不开实践，离开实践的理论就成了无源之水无本之木；离开了实践的理论对科学的实际研究和（以经验世界为对象的）理论毫无意义。理论的真理性要求凡科学理论必要与它的研究对象有符合关系。所以理论必须与研究对象去相对照对比。

理论一方面是实验的反映，是实验的思想升华和结晶；另一方面也是人类思维创造力的产物。后者表明理论也可以有相对的自主性。然而， 这种理论自主性与实验的自主性简直不可同日而语，无论科学家怎么异想天开，最后也不能离开实验这块土地。正如巴甫洛夫所说，事实是科学家的空气⋯⋯没有事实，你们的“理论”就是枉费心机。（参见巴甫洛夫：“给青年们的信”《巴甫洛夫全集》第 1 卷，第 16 页）

那么是不是理论和实验的相互作用就可以构成为推动科学演化进步的动力了呢？这样说，实际还差了一个中间环节，即问题。前文指出，

潜在的相互作用不能直接推动科学演化，而显在的相互作用才能起到这种动力作用。我们知道，当我们构造的理论不符合我们所研究的对象时或与所研究的对象有差距时，理论认识就存在着相互作用，不过此时的相互作用是潜在的，换句话说，无论你认识到还是认识不到，这个相互作用都是存在着的。然而当科学家没有把这个相互作用作为问题提出时，这个潜在的相互作用无论如何也不能直接地推动科学进步，它只能起到潜在地规范科学家的作用。换句话说，科学家在从事某项研究之时， 究竟这个研究是不是对路，他是不知道的，至少在开始时他是不知道的， 他被潜在的相互作用潜在地规范着。科学家从事的科学研究就像在一座迷宫中行路一样，迷宫中只有一条正确的道路，但科学家并不知道，他反复地走着，试着，不知碰了多少“钉子”，绕了多少弯路，找到正确道路的科学家是幸运儿，而没有找到正确道路的科学家又有多少？！这样说，是和我们在第一章中所论证的科学发现是自组织的过程完全一致的。科学家不是推动科学演化的直接动力，至少不是认识论上的直接动力。换句话说，在社会学意义上，科学家之间的竟争和合作即协同是科学（当作为一种社会化活动）演化的动力，但在认识论的意义上，这种社会学意义上的动力只是科学演化的认识论动力的社会学承担者，而非动力本身。

当然，作为只有科学家才能意识到的问题，是科学中实验和理论相互作用的主观形式，即它是以科学家意识到相互作用为前提的。自然界本身无所谓问题，问题总是人这一认识主体和被认识对象即认识客体之间关系的产物。从这点上看，又好像是科学家推动了问题，因为问题需要科学家来意识到才行。然而，科学家是可以自由地意识各种各样的问题的，这些问题只有当其是自然界中研究对象真正的矛盾时，才成为有效问题。所以是问题规定着科学家的发现，而不是相反。找不到真正意义的问题，再有本事的科学家也无法做出发现。所以问题仍然是“役使” 科学家的序参量。

在问题、实验和理论三者的关系中，问题的序参量作用恰恰在于它可以包容理论与实验的相互作用，它使得理论和实验的相互作用得以显现，得以展开。科学不就是通过不断解决问题又不断揭示出新问题的循环圈而进步的吗？！

当然，再进一步地看，问题的揭示也依赖于一定理论指导下的实验。这里出现了三个要素：问题、理论和实验。我们认为，正是这三个要素的相互作用成为科学发现的动力。理论和实验的不和谐或相互作用引发问题，问题又进一步推动对理论的研究、推动实验的发展。实验和理论的再次作用，又使问题进一步深化、细化，从而推动研究不断进步。这个三要素的循环作用圈（如图 0.01 所示）我们已作过阐述，现再把它用图表示如下：

通过考察普朗克发现辐射公式的基本研究过程，我们不难看出，一开始普朗克只是想要建立一个一般性的热力学的抽象理论，而后实验又揭示出了新问题，这新问题引发了新的思考，促使他思考经典理论的不足而弥补之。所以，真正推动他的，一个是先前的理论中的问题——它使他不满意从而引发他去寻找更抽象的理论，一个是实验揭示出的问题

——它揭示了先前理论的片面性（这种揭示是客观的、主动的、迟早会来到的），再一个是包容理论和实验之间的相互作用的更深刻的问题， 即这种相互作用所揭示的问题以它们之间的不和谐为内容，它提供了打开“发现”大门的钥匙。在这三种推动中，可以这样排列它们的作用： 第一种推动是“发现”前的一般性动力；第二种推动是把科学家引入“发现”的动力；而理论与实验的相互作用所引发的“矛盾性”问题，则是推动科学家进行发现的直接动力。其模式如下图（比较图 0.02，这里又有所改动）：

图 2.02 实验、理论和问题的相互作用

由以上分析，我们可以看出，在这里存在着一个问题从一般到特殊、从粗糙到精致的自组织过程，即问题在发现前到发现中逐渐形成为自组织理论所说的“序参量”的过程。在这里，问题的特殊性程度和精致化程度明显地成为度量发现是否临近的标志即成为发现有序化的量度，而这正是序参量的基本含义。所以我们认为，问题是科学研究的序参量。另外，这一点也很有实际意义，因为科学家可以根据这点去判断发现是否已经接近。

我们说问题是科学研究的序参量的另外的理由，是因为问题是在科学研究发展过程中自然而然地产生出来的，序参量产生于自组织过程发展演化之中，这也是自组织科学理论的基本结论。

下面让我们考察理论和实验之间的相互作用类型，以及理论和理论之间的相互作用类型。严格地说，后者的相互作用，实际上也是由实验和理论的相互作用引发的。

三 科学认识活动中的相互作用类型： 实验、理论和问题