哲學動態征稿規范場論的科學方法

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　　摘　要：狹義的科學哲學主要討論一般科學方法論，科學方法論中最為基礎的問題是科學理論的結構問題，繼邏輯經驗主義關于理論結構的“公認觀點”之后，又出現過語義學的理論觀、結構主義的理論觀和科學理論的模型觀，這種發展趨勢，從語言哲學的觀點看，有一種從語形學到語義學和語用學轉向的趨勢(因為自然化認識論更多的要涉及到研究者);從具體方法上看，“公認觀點”強調科學理論是由命題集組成，而語義學的理論觀和結構主義的理論觀則強調科學理論是由數學結構組成，科學理論的模型觀最終是強調數學建模，也試圖直接以其中數學為其研究的主要內容。規范場論的理論結構明顯地比它之前的科學理論更好地體現了科學理論的結構觀的這種發展趨勢，甚至進一步促使人們認為，分析科學理論的結構最好直接分析科學理論中的數學。

　　關鍵詞：規范場論 理論結構 數學結構

　　正如江天驥先生總結的，“狹義的科學哲學(即一般科學方法論)主要研究以下三大問題：(1)經驗科學理論的性質與結構，(2)經驗科學理論的語義學，(3)理論之間的關系與理論變化。過去往往把科學理論簡單地看作一個全稱陳述(或幾個全稱陳述的合取)，第一個問題便不需要加以專門研究……但是，要能夠很好地解決理論評價問題也好，理論選擇問題也好，都必須首先弄清楚什么是科學理論。以往歸納邏輯或科學方法論教科書所舉的簡單的科學理論的例子(例如：‘一切天鵝都是白的’或‘所有行星都按橢圓形軌道運動’)作為說明某一邏輯要點的例子是可以的，作為說明科學家如何評價，選擇理論的例子，就完全失真。”[1](P1-2)可見，科學理論的結構問題是科學方法論中其它問題的基礎 ，科學理論結構問題的研究一定要結合具體的科學理論進行。那么，作為最能體現本義上的自然科學的純粹部分的規范場論[2]，對科學理論的結構和性質問題一定有重要的科學方法論意義。

　　一、 科學哲學中的科學理論結構觀

　　在現代西方科學哲學中，隨著相對論和量子力學的建立，特別是用分析哲學的方法，加上現代數理邏輯的工具，在經驗論的基礎上，先后發展了四種關于科學理論結構的主要觀點：理論結構的“公認觀點”、語義學的理論觀、結構主義的理論觀和科學理論的模型。

　　1、理論結構的“公認觀點”

　　理論結構的“公認觀點”(the received view)是邏輯經驗主義對科學理論結構的形式化構造，正如薩普介紹的“出于對物理學進展的回應，到二十世紀二十年代科學哲學界已熟知，把科學理論構造成公理運算就可通過對應規則給出部分可觀察的解釋，這種分析通常被稱為關于理論的公認觀點，(‘公認觀點’這個名稱最初由Putnam[1962]引入)。”[3](PⅤ)事實上，坎貝爾在1920年出版的《物理學原理》一書中，為了把所謂的科學理論同日常語言中對理論一詞的各種用法區別開，他指出“一個科學理論就是命題的一個連通集(a connected set of propositions)，它包括兩組命題：一組由關于這個理論所持有的一類觀念的陳述組成，即后來哲學家所謂的‘理論陳述’;另一組由關于這些觀念和其它性質不同的觀念之間關系的陳述組成，就是所謂‘對應定義’(賴興巴赫)或“符合規則”(對應規則)(卡爾納普)。”[1](P3)坎貝爾當時把前一組命題總稱為假說，把后一組命題稱為“詞典”，并強調“類比”在理論應用時的重要性。坎貝爾對理論結構的看法，被卡爾納普，賴欣巴哈，內格爾和享佩爾等邏輯經驗主義者授受并發展成所謂理論結構的“公認觀點”(或標準觀點)。按照內格爾的區分，科學理論有三個主要部分：(1)一種抽象的演算，(2)一套規則，(3)對抽象演算的解釋或模型。這套理論后來被享佩爾精致化為內在原理、橋接原理和導出原理三部分，并由于科學理論只是被部分地解釋，而稱之為科學理論的部分解釋觀。

　　這種“公認觀點”最大的問題是，把科學理論中的名詞嚴格地分為“理論名詞”和“觀察名詞”不能截然分開，并且“因為它對觀察和理論區別的依賴使得它模糊了科學理論結構的一些認識論上重要并且具有啟示性的特征。”[1](P108)另外，公認觀點“困難的一個來源是這個可疑的假設：科學理論在其對象語言中含有一類語法對象(符合規則)，它們具有特殊的語義學的和方法論的功能(給予理論名詞的解釋)。” [1](P5)還有就是，“存在由漢森、庫恩、費伊阿本德和其它馬上起來反對‘公認觀點’的人所提出的科學哲學理論替代品，以及為其它理論觀和科學知識觀所作的爭辯。” [3](P4)而使這種觀點一蹶不振。

　　2、語義學的理論觀和結構主義理論觀

　　語義學的理論觀和結構主義理論觀都可統稱為語義學的理論觀(the semantic conception of theories)，相比之下，“公認觀點”由于主要集中于理論的語法分析，又稱為語法學(語形學或句法學)的理論觀。貝斯、范•弗拉森和薩普的語義學理論觀(這是他們對自己觀點的稱謂)和蘇佩斯，史尼德，施太格繆勒的結構主義(這也是他們對自己觀點的稱謂)都有一個共同的中心思想：“理論并不是演繹地相連通的語句或命題的集合，而是由數學結構(‘理論結構’)組成的，這些結構作為同實在的或物理地可能的現象處于某種表象關系而被提出來。” [1](P6)

　　在對“公認觀點”的批判過程中，語義學理論觀和結構主義理論觀逐漸明確“理論并不是命題或陳述集，而是可被大量不同語言形式描述或刻畫的超語言實體。” [3](P77)范•弗拉森把理論結構看作構形相空間(confabulated state space)，認為理論結構的語義學理論觀中，重點應討論諸模型及它們的邏輯空間，以及理論結構與世界關系。[1](P173-P187)也就是說，理論結構與經驗結構之間的關系是同構關系，這是通過把理論看作一簇模型，模型又是與世界結構同構而達到的。正如薩普后來總結的，“語義學觀點把理論等同于某種抽象的理論結構(比如構形相空間)，這種理論結構是建立在與現象的映射關系之中，理論結構和現象的關系是理論的語言形式系統的所指。其基本思想就是理論結構與合適地連通的模型簇等同。”[4]( PP: S105)

　　受布爾巴基數學結構主義思想的啟迪，在亞當斯(E.Adams)尤其是蘇佩斯(P.suppes)的二十世紀五十年代集合論公理化思想的影響下，史尼德在1971年出版的《數學物理學的邏輯結構》標志著結構主義理論觀的建立，后來施太格繆勒和巴澤爾(Bazler, W)等人作了很大的修改和應用，并與庫恩合作用以解釋科學理論之間的發展問題。這種觀點試圖用集合論謂詞作為公理化的形式，將科學理論中多種函項，各種關系用謂詞表達出來，先展示出理論的內在數學結構，由核心(core)K和期望應用(intended application)I所組成的對偶(K•I) 理論元素(theory element)，在此基礎上形成理論網絡(theory-nets)，理論網絡又連成理論整體(theory-holon)[5]( P13)。結構主義理論觀和范•弗拉森、薩普的語義學理論觀一樣，認為理論并不等同于提出理論時的命題集，而是語言外的理論結構，不過結構主義認為理論結構是可以用一個集合論謂詞來加以公理化的集合論對象，也就是說，結構主義所使用“模型”是一個集合論的謂詞。

　　3、科學理論的模型

　　從邏輯經驗主義到語義學的理論觀和結構主義的理論觀，都涉及到“模型”，但它們中的“模型”互相不同，與“科學理論的模型”也有差異。在邏輯經驗主義中，也常為了直觀起見，建立一個已被完全解釋了的體系(也可稱為模型)，用來說明通過對應規則而被完全解釋了的形式體系，它與部分解釋了的形式體系的區別在于認識論結構方面，前者是邏輯上居先的命題決定出現在它下面的層次中的術語(或命題)的意義，也正因如此而有解釋作用。而語義學的理論觀和結構主義的理論觀中的“模型”主要是指理論的一種邏輯演算的形式，正如“范•弗拉森認為的，‘模型’一詞的用法是從邏輯與元數學中派生出來的，模型一詞指的是‘模型類型’”。[6] (P91)事實上，邏輯經驗主義時代之前的模型一直處于被漠視的地位，直到語義學理論觀那里，模型才開始得到應有的重視。R.B.Braithwaite 在《經驗科學中的模型》開始認為模型具有與理論不同的認識論結構，而語義學理論觀和結構主義理論觀中的“模型”也得到重視，幾乎達到與理論同等地位看待。到語義學理論觀階段，已有“理論是模型集”的口號[4]( PPS111)。但是總體上來說，模型在科學哲學仍然被看作“是邏輯經驗主義者的傳統”[7]( P34)。

　　近年來，在科學哲學中研究科學模型是為了“評定科學事業中模型的實際作用、功能。” [7](P34)當然，人們是逐漸認識到模型在具體科學中的作用的，“功能不同的模型都能發揮出一個突出作用就是：解釋(例如,Harre,1960;Hesse,1966; Achinstein,,1968)，理論模型的解釋優勢經常與類比的應用相聯系。” [7](P348)最后，人們認識到適合描述科學理論的模型，所具有的說明能力和創造性功能，這基本上體現在常說的“建模”活動中。而對模型的科學哲學研究，也進入到“從模型在科學中的作用到它們在人類認知中的作用”的階段，也促使對科學模型的研究轉向為自然化認識論的一部分。

　　二、規范場論的科學方法論意義

　　1、對現有科學理論觀的分析

　　從上節對已有科學理論觀的介紹，我們就知道各種已有科學理論觀是有其優點和缺點的。從理論結構的“公認觀點”到語義學的理論觀和結構主義理論觀，由于“公認觀點”強調科學理論是由命題(或陳述)集組成，對科學理論的分析也就是利用現代邏輯對其中的科學語言進行句法學(語形學)的分析，其中雖有語義方面的分析，但只表現為一種經驗語義學。相反，不論是語義學的理論觀還是結構主義的理論觀，都否認理論是命題的集合，而認為理論是由數學結構組成的，考察科學理論的結構重點是看這些數學結構與現象之間的一種語義關系。而科學理論的模型，則從語義學理論觀中逐漸對模型的重視，試圖轉變為直接研究科學模型，尤其是突出科學模型的自然化認識論作用。可見，科學理論結構觀的這種發展趨勢，從語言哲學的角度看，只是一種從語形學到語義學和語用學轉向的趨勢(因為自然化認識論更多的要涉及到研究者。)

　　另外一個重要的角度，從數學的觀點看，“公認觀點”強調科學理論是由命題集組成，而語義學的理論觀和結構主義的理論觀則強調科學理論是由數學結構組成，科學理論的模型最終是強調數學建模，也試圖直接以數學為其研究的主要內容。可見，這里有一種趨勢，就是認為科學理論由命題集組成向科學理論是由數學結構組成轉向的趨勢。

　　閱讀期刊：《哲學動態》

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