科学史上的一场方法论之争

弗朗西斯·培根（Francis Bacon，1561一1626年），经验主义的奠基人

“知识就是力量”这句口号的提出者、现代实验科学的鼻祖弗兰西斯·培根于1561年出生于英国。他提出的“归纳法”和“实验法”，强调了实验方法在科学中的重要地位，并为近代科学找到了有力的方法论。

自现代科学的先驱伽利略以来，自然科学就像安装了加速引擎，开始以一种势不可挡的势态突飞猛进。相比于伽利略之前几乎停滞的一千年，近四百年间科学的发展速度变得越来越快，理论更新的周期越来越短，对自然的认识也越来越深入。新的发现，新的成果层出不穷，科学看似具有无限进步的可能性。这种乐观信念从牛顿时代起就已深入人心。

这种转变源自一场科学方法的革命。16与17世纪之交是现代科学的起点。培根【1561—1626】、伽利略【1564-1642】、笛卡尔【1596～1650】是现代科学起飞时期最重要的三位思想家。他们确立了现代科学的基本方法，其中培根与伽利略两位实验科学的鼻祖，提出了实验科学的经验主义原则，强调实验观察的重要性。而唯理主义的奠基人笛卡尔提出了唯理主义的方法论，强调逻辑推导的重要性。四百年来奠基于两种方法论的坚实基础之上，科学才高歌猛进，飞速前进。

不过对于他们生活的启蒙运动时期来说，实验科学的经验主义原则在科学方法论上更有革命性的意义。在培根与伽利略之前的一千年中，亚里士多德的形而上学（主要是形式逻辑）方法一直是科学的圭臬。与笛卡尔的唯理主义一样，形而上学也轻视经验和实证（柏拉图主义更加极端）。对于科学的进步，尽管重视逻辑推导的唯理主义对后来的科学来说至关重要，但在现代科学始创的17世纪之初，唯理主义的极端反经验研究，反倒是科学进步的思想障碍。

笛卡尔有句名言“我思故我在”。按照他的方法论，“科学家只需要逻辑规则并相信上帝存在“，也就是说，他认为科学家只需呆在家中，通过理性思考就可以推导出自然规律。显然这一信条与实验科学的基本原则相悖。与之形成鲜明对照，经验主义者培根则重视经验事实和归纳逻辑，他说：所有一切都基于对自然现象的无尽观察。按照培根的经验主义原则，科学家应该尽力去收集大自然的事实，然后根据事实推导出自然定律。显然这更符合现代科学的特征。培根这一思想在17世纪具有划时代的革命性。罗素尊称培根为“给科学研究程序进行逻辑组织化的先驱”。

17世纪的玻意耳【1627一1691】与霍布斯【1588～1679】之争，可以说明当时唯理主义方法论在科学上的反进步特征。近代化学的始创者玻意耳是当时英国著名的化学家，马克思有言曰：“玻意耳把化学确立为科学”，而霍布斯则是位影响深远的哲学家。当时玻意耳研究了气体的体积与压强之间的关系，从他的数据得出了我们现在熟知的玻尔意耳定律。他所用的方法正是实验法。

在他的实验室中，玻意耳用空气泵产生得以进行气体实验的真空，从而允许他在不同的压强下进行实验。这种实验遵照一定的步骤和程序，可以被其他任何人所观察，同时其他人只要有他那样的仪器，也可以重复玻意耳的实验。正如现在我们所熟知的，这正是现代科学所遵循的可检验性与可重复性原则，有效地排除了个人主观价值偏好的影响，为科学研究建立起客观基础。

诉诸经验事实来确立自然规律，并且实验是检验真理的唯一标准，这种经验主义的方法论在当时却遭到了哲学家霍布斯的猛烈抨击。

在此有必要指出，我们今天称之为科学的东西在启蒙运动时期（17世纪）仍属于哲学的范畴，科学在当时也称作自然哲学。所以毫不奇怪，诸如灵魂的存在，意志的自由，上帝的存在之类的哲学问题，在17世纪也是科学家所关注的领域。而物体的运动，宇宙的构成，生命的本质这些科学问题，在当时也是哲学家研究的主题。哲学家霍布斯把自己的方法论应用到自然科学上，也就不难理解了。事实上，霍布斯对物体的运动很有兴趣，他确实曾构想出一套物理运行的原理。

但霍布斯的方法论却像亚里士多德的形式逻辑一样古老，与玻意耳的实验原则截然不同，在霍布斯看来，“真空”是一个形而上学概念，玻意耳确立自然定律的做法（经验主义方法论即实验法）没有哲学上的合理性，并且指责玻意耳的实验依赖精心构造的仪器和其他人的见证，而不是合理的思考。霍布斯在这点上与笛卡尔一样，认为只有合理的推理才是重要的，经验事实不可靠而且瞬息万变，不能从它们之中得出自然真理。科学方法论上的这种唯理主义观念继承自古希腊哲学，尤其是柏拉图。而经验主义，实验方法在启蒙运动早期则是新生事物。

经验现象确实给人一种瞬息万变的印象。针对于此，唯理主义方法论认为要想发现自然真理，只能依靠理性思考，而不能依靠不可靠的经验。而经验主义方法论则认为，自然的真理藏于经验现象的深处，只靠逻辑推导不能发现自然规律。唯理主义彻底排斥经验，而经验主义则为了克服经验现象的多变性，借助了适当的观察程序，比如要求实验的可检验性和可重复性，从而最大可能地排除干扰变量，发现背后的因果规律。由此可见，在科学方法论上，唯理主义与经验主义的根本分歧在于：前者认为科学发现来自于理性推导，而后者认为科学发现来自于对自然现象的客观观察。

经验主义也绝不会反对理性推导、数学方法是科学研究最重要的工具，但就像唯理主义所主张的那样，单凭数学推导就能发现自然定律这却不是科学研究的事实。绝大多数的科学研究都是建立在实验观察的基础之上。关于此，物理学家杨振宁有这样一个模型【见下图】。他认为物理发现通常自实验（1）开始，即自研究现象开始，经过唯象理论（2），再到理论架构（3）。虽然从数学（4）直接到理论架构（3）的情况也存在，最著名的恐怕就是狄拉克方程（在其构造电子波动方程中，几乎完全是从数学出发最终导出了惊人的物理结论）与麦克斯韦方程了，但这却是科学研究中极少的特例。

图转自杨振宁《美与物理学》

16与17世纪之交的这场方法论之争，最终的结果是确立了实验观察在科学研究中的重要地位。培根，这位与腊肉同名的科学思想先驱在这次科学思想的革命中，起到了至关重要的作用。最后，让我用一个经验主义式的名言结束本文：真理从错误中比从混乱中更容易出现。