哲学动态征稿规范场论的科学方法

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　　摘　要：狭义的科学哲学主要讨论一般科学方法论，科学方法论中最为基础的问题是科学理论的结构问题，继逻辑经验主义关于理论结构的“公认观点”之后，又出现过语义学的理论观、结构主义的理论观和科学理论的模型观，这种发展趋势，从语言哲学的观点看，有一种从语形学到语义学和语用学转向的趋势(因为自然化认识论更多的要涉及到研究者);从具体方法上看，“公认观点”强调科学理论是由命题集组成，而语义学的理论观和结构主义的理论观则强调科学理论是由数学结构组成，科学理论的模型观最终是强调数学建模，也试图直接以其中数学为其研究的主要内容。规范场论的理论结构明显地比它之前的科学理论更好地体现了科学理论的结构观的这种发展趋势，甚至进一步促使人们认为，分析科学理论的结构最好直接分析科学理论中的数学。

　　关键词：规范场论 理论结构 数学结构

　　正如江天骥先生总结的，“狭义的科学哲学(即一般科学方法论)主要研究以下三大问题：(1)经验科学理论的性质与结构，(2)经验科学理论的语义学，(3)理论之间的关系与理论变化。过去往往把科学理论简单地看作一个全称陈述(或几个全称陈述的合取)，第一个问题便不需要加以专门研究……但是，要能够很好地解决理论评价问题也好，理论选择问题也好，都必须首先弄清楚什么是科学理论。以往归纳逻辑或科学方法论教科书所举的简单的科学理论的例子(例如：‘一切天鹅都是白的’或‘所有行星都按椭圆形轨道运动’)作为说明某一逻辑要点的例子是可以的，作为说明科学家如何评价，选择理论的例子，就完全失真。”[1](P1-2)可见，科学理论的结构问题是科学方法论中其它问题的基础 ，科学理论结构问题的研究一定要结合具体的科学理论进行。那么，作为最能体现本义上的自然科学的纯粹部分的规范场论[2]，对科学理论的结构和性质问题一定有重要的科学方法论意义。

　　一、 科学哲学中的科学理论结构观

　　在现代西方科学哲学中，随着相对论和量子力学的建立，特别是用分析哲学的方法，加上现代数理逻辑的工具，在经验论的基础上，先后发展了四种关于科学理论结构的主要观点：理论结构的“公认观点”、语义学的理论观、结构主义的理论观和科学理论的模型。

　　1、理论结构的“公认观点”

　　理论结构的“公认观点”(the received view)是逻辑经验主义对科学理论结构的形式化构造，正如萨普介绍的“出于对物理学进展的回应，到二十世纪二十年代科学哲学界已熟知，把科学理论构造成公理运算就可通过对应规则给出部分可观察的解释，这种分析通常被称为关于理论的公认观点，(‘公认观点’这个名称最初由Putnam[1962]引入)。”[3](PⅤ)事实上，坎贝尔在1920年出版的《物理学原理》一书中，为了把所谓的科学理论同日常语言中对理论一词的各种用法区别开，他指出“一个科学理论就是命题的一个连通集(a connected set of propositions)，它包括两组命题：一组由关于这个理论所持有的一类观念的陈述组成，即后来哲学家所谓的‘理论陈述’;另一组由关于这些观念和其它性质不同的观念之间关系的陈述组成，就是所谓‘对应定义’(赖兴巴赫)或“符合规则”(对应规则)(卡尔纳普)。”[1](P3)坎贝尔当时把前一组命题总称为假说，把后一组命题称为“词典”，并强调“类比”在理论应用时的重要性。坎贝尔对理论结构的看法，被卡尔纳普，赖欣巴哈，内格尔和享佩尔等逻辑经验主义者授受并发展成所谓理论结构的“公认观点”(或标准观点)。按照内格尔的区分，科学理论有三个主要部分：(1)一种抽象的演算，(2)一套规则，(3)对抽象演算的解释或模型。这套理论后来被享佩尔精致化为内在原理、桥接原理和导出原理三部分，并由于科学理论只是被部分地解释，而称之为科学理论的部分解释观。

　　这种“公认观点”最大的问题是，把科学理论中的名词严格地分为“理论名词”和“观察名词”不能截然分开，并且“因为它对观察和理论区别的依赖使得它模糊了科学理论结构的一些认识论上重要并且具有启示性的特征。”[1](P108)另外，公认观点“困难的一个来源是这个可疑的假设：科学理论在其对象语言中含有一类语法对象(符合规则)，它们具有特殊的语义学的和方法论的功能(给予理论名词的解释)。” [1](P5)还有就是，“存在由汉森、库恩、费伊阿本德和其它马上起来反对‘公认观点’的人所提出的科学哲学理论替代品，以及为其它理论观和科学知识观所作的争辩。” [3](P4)而使这种观点一蹶不振。

　　2、语义学的理论观和结构主义理论观

　　语义学的理论观和结构主义理论观都可统称为语义学的理论观(the semantic conception of theories)，相比之下，“公认观点”由于主要集中于理论的语法分析，又称为语法学(语形学或句法学)的理论观。贝斯、范•弗拉森和萨普的语义学理论观(这是他们对自己观点的称谓)和苏佩斯，史尼德，施太格缪勒的结构主义(这也是他们对自己观点的称谓)都有一个共同的中心思想：“理论并不是演绎地相连通的语句或命题的集合，而是由数学结构(‘理论结构’)组成的，这些结构作为同实在的或物理地可能的现象处于某种表象关系而被提出来。” [1](P6)

　　在对“公认观点”的批判过程中，语义学理论观和结构主义理论观逐渐明确“理论并不是命题或陈述集，而是可被大量不同语言形式描述或刻画的超语言实体。” [3](P77)范•弗拉森把理论结构看作构形相空间(confabulated state space)，认为理论结构的语义学理论观中，重点应讨论诸模型及它们的逻辑空间，以及理论结构与世界关系。[1](P173-P187)也就是说，理论结构与经验结构之间的关系是同构关系，这是通过把理论看作一簇模型，模型又是与世界结构同构而达到的。正如萨普后来总结的，“语义学观点把理论等同于某种抽象的理论结构(比如构形相空间)，这种理论结构是建立在与现象的映射关系之中，理论结构和现象的关系是理论的语言形式系统的所指。其基本思想就是理论结构与合适地连通的模型簇等同。”[4]( PP: S105)

　　受布尔巴基数学结构主义思想的启迪，在亚当斯(E.Adams)尤其是苏佩斯(P.suppes)的二十世纪五十年代集合论公理化思想的影响下，史尼德在1971年出版的《数学物理学的逻辑结构》标志着结构主义理论观的建立，后来施太格缪勒和巴泽尔(Bazler, W)等人作了很大的修改和应用，并与库恩合作用以解释科学理论之间的发展问题。这种观点试图用集合论谓词作为公理化的形式，将科学理论中多种函项，各种关系用谓词表达出来，先展示出理论的内在数学结构，由核心(core)K和期望应用(intended application)I所组成的对偶(K•I) 理论元素(theory element)，在此基础上形成理论网络(theory-nets)，理论网络又连成理论整体(theory-holon)[5]( P13)。结构主义理论观和范•弗拉森、萨普的语义学理论观一样，认为理论并不等同于提出理论时的命题集，而是语言外的理论结构，不过结构主义认为理论结构是可以用一个集合论谓词来加以公理化的集合论对象，也就是说，结构主义所使用“模型”是一个集合论的谓词。

　　3、科学理论的模型

　　从逻辑经验主义到语义学的理论观和结构主义的理论观，都涉及到“模型”，但它们中的“模型”互相不同，与“科学理论的模型”也有差异。在逻辑经验主义中，也常为了直观起见，建立一个已被完全解释了的体系(也可称为模型)，用来说明通过对应规则而被完全解释了的形式体系，它与部分解释了的形式体系的区别在于认识论结构方面，前者是逻辑上居先的命题决定出现在它下面的层次中的术语(或命题)的意义，也正因如此而有解释作用。而语义学的理论观和结构主义的理论观中的“模型”主要是指理论的一种逻辑演算的形式，正如“范•弗拉森认为的，‘模型’一词的用法是从逻辑与元数学中派生出来的，模型一词指的是‘模型类型’”。[6] (P91)事实上，逻辑经验主义时代之前的模型一直处于被漠视的地位，直到语义学理论观那里，模型才开始得到应有的重视。R.B.Braithwaite 在《经验科学中的模型》开始认为模型具有与理论不同的认识论结构，而语义学理论观和结构主义理论观中的“模型”也得到重视，几乎达到与理论同等地位看待。到语义学理论观阶段，已有“理论是模型集”的口号[4]( PPS111)。但是总体上来说，模型在科学哲学仍然被看作“是逻辑经验主义者的传统”[7]( P34)。

　　近年来，在科学哲学中研究科学模型是为了“评定科学事业中模型的实际作用、功能。” [7](P34)当然，人们是逐渐认识到模型在具体科学中的作用的，“功能不同的模型都能发挥出一个突出作用就是：解释(例如,Harre,1960;Hesse,1966; Achinstein,,1968)，理论模型的解释优势经常与类比的应用相联系。” [7](P348)最后，人们认识到适合描述科学理论的模型，所具有的说明能力和创造性功能，这基本上体现在常说的“建模”活动中。而对模型的科学哲学研究，也进入到“从模型在科学中的作用到它们在人类认知中的作用”的阶段，也促使对科学模型的研究转向为自然化认识论的一部分。

　　二、规范场论的科学方法论意义

　　1、对现有科学理论观的分析

　　从上节对已有科学理论观的介绍，我们就知道各种已有科学理论观是有其优点和缺点的。从理论结构的“公认观点”到语义学的理论观和结构主义理论观，由于“公认观点”强调科学理论是由命题(或陈述)集组成，对科学理论的分析也就是利用现代逻辑对其中的科学语言进行句法学(语形学)的分析，其中虽有语义方面的分析，但只表现为一种经验语义学。相反，不论是语义学的理论观还是结构主义的理论观，都否认理论是命题的集合，而认为理论是由数学结构组成的，考察科学理论的结构重点是看这些数学结构与现象之间的一种语义关系。而科学理论的模型，则从语义学理论观中逐渐对模型的重视，试图转变为直接研究科学模型，尤其是突出科学模型的自然化认识论作用。可见，科学理论结构观的这种发展趋势，从语言哲学的角度看，只是一种从语形学到语义学和语用学转向的趋势(因为自然化认识论更多的要涉及到研究者。)

　　另外一个重要的角度，从数学的观点看，“公认观点”强调科学理论是由命题集组成，而语义学的理论观和结构主义的理论观则强调科学理论是由数学结构组成，科学理论的模型最终是强调数学建模，也试图直接以数学为其研究的主要内容。可见，这里有一种趋势，就是认为科学理论由命题集组成向科学理论是由数学结构组成转向的趋势。

　　阅读期刊：《哲学动态》

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