理论是什么——科学哲学的回答

有朋友让聊点其他内容，作为文债先欠着。按照预告的思路，我们今天聊聊科学哲学是怎么回答科学理论是什么的。

科学理论的本质与结构一直是科学哲学中的核心问题(Suppe,1979:p.4)。有关科学理论结构的认识大体可以分为两种(Hendry & Psillos, 2007)：一种是句法观(Syntactic View)，另一种是语义观(Semantic View)。现在又有学者提出语用观。

01

句法观

句法观认为，理论的语句集合与现实世界有直接的对应关系(Correspondence) (Giere, 1988: p. 82; Lutz, 2012)，因此，对构成理论的语句集合进行句法的逻辑分析成为句法观的研究重心。根据句法观，科学理论是一组构成演绎关系的语句的集合，或者说是基于特殊形式语言的公理系统。它由两个核心要素构成：(1)一个抽象运算逻辑框架；(2)一套为抽象运算指明经验内容的对应规则。

图1 句法观示意图

在齐磊磊和张华夏(2013b)的原图上

进行了修改

什么是一个抽象运算逻辑框架呢？你来看，图2就是一个，如果觉得排版太乱就看图3，两个图内容是一样的（图3被The Arch of Knowledge这本书借用了，图2是对应的中文翻译）。能看懂吗？应该看不懂。这就对了，你看到的是一堆符号和符号运算，里面包括各种字母、数字、加减乘除运算符、逻辑词项（并且、如果…那么、当且仅当等）、前提、公理、定理。这就是一个抽象运算逻辑框架。此时，仅仅有句法可言，也就是说根据逻辑语法规则来判断句子7、8、9是对还是错。但是它们是什么意思，谁也不知道。

图2 一个抽象运算逻辑框架

(戴维·罗杰·奥尔德罗伊德, 2008:pp.404-405)

图3 图2对应的英文内容

(Carnap, 1939:p.59)

如果现在我说：

c指的是某种具体的物体；

x指的是某种物体；

t指的是时间；

l指的是物体的长度；

T指的是温度；

α指的是热膨胀系数；

Sol指的是固体；

Fe指的是铁；

lg（x，t）指的是x在t时刻（从2020年7月1日晚上8点开始数，以秒为单位）的长度；同上，te（x，t）指的是…的温度；

th（x）指的是x的系数；

1000指的是1000厘米。

那么此刻，我们至少能大致明白上面的抽象运算框架所传达的意思了，铁棒受热膨胀边长。刚才说的这些大体上属于对应规则了。

但是这与图1中展示的不太契合。为了说明什么是对应规则，我们再换另外一个例子。齐磊磊和张华夏给的例子：在气体分子运动论中，分子的微观运动不可观察，于是通过将分子运动的平均动能(V_T)对应于可观察测量的气体温度(V_O)，将分子运动对容器壁的冲量(V_T)对应于宏观世界的容器壁受到的压力(V_O)，从而推出波义耳定律等经验定律来说明经验现象，使其为人们所理解。在社会科学研究中，对应规则其实大体上就相当于用什么测量指标(V_O)来测某个构念(V_T)。为什么说“大体上”呢？因为①对应规则不仅仅包含测量关系，还包含其他关系，只要是一条语句合理地包含了一个理论词和一个观察词，就可以称之为对应规则；②就是在句法观内部，各个学者对对应规则的界定也不一样。更糟糕的是，大家对句法观本身的理解也不一致。图4到图11是一部分学者对句法观的理解（图1-9来自于戴维·罗杰·奥尔德罗伊德, 2008: pp. 480-481）。

图 4

图 5

图 6

图 7

图 8

图 9

图 10  来自于(林定夷, 2009: p.167)

图 11 取自(Feigl, 1970: p.6)

02

语义观

有了句法观，为什么又来了语义观呢？那是因为句法观有几个无法弥补的逻辑漏洞。比如，理论词项与观察词项的二分；对应规则到底是什么等等。由于公认观点对它的局限性一直得不到真正的弥补，在1969年关于科学理论结构的伊利诺斯州会议上，被它的一个创始人亨佩尔宣告失败了。

科学哲学家们继续探索，他们从模型论中获得了灵感，逐步形成了理论结构的语义观，避免了句法观的一些逻辑缺陷。语义观与句法观的主要区别在于，对用于描述理论的语言集合与现实世界的关系有不同的理解。

与句法观不同，语义观认为语言集合是通过模型与现实世界发生作用的(Giere, 1988: p. 82; Van de Ven, 2007: p. 66)。语句集合与模型相比，模型更为根本，语句集合仅仅为模型提供定义和说明。因此，对模型的探讨成为语义观的研究重心。相应地，根据语义观，确定一个科学理论就是将它所对应的模型的类或者簇(class of models)找出来(张华夏, 2010)。

图12 语义观示意图

在(齐磊磊 & 张华夏, 2013b)原图上

进行了修改

语义观不好理解，原因在于“模型”这个概念太难懂了。语义观下的“模型”是模型论中模型的含义（也不全是），与我们通常意义上理解的模型不太一样。在房屋销售中心看到的楼盘沙盘，我们知道那是模型，沙盘模拟的是实际的楼盘；我们知道社科研究中用椭圆和直线组成的模型模拟的是我们关注的现象和现象之间的关系。

但是在模型论中，塔斯基说，使一个理论T的所有有效语句都得到满足的一个可能实现叫做T的一个模型 (A possible realization in which all valid sentences of a theory T are satisfied is called a model of T) (Tarski, 1953:p. 11)。啥意思？太难懂了，背后要有公理化、形式化等逻辑基础知识才好理解。即使有了这些知识，还得把这些知识应用到分析科学理论结构的过程中，特别是要小心翼翼避免犯句法观的逻辑毛病。

由于大家用的路子不一样，语义观形成了三条主要的进路(齐磊磊 & 张华夏, 2013a)：萨普和范·弗拉森的状态空间模型进路、苏佩斯的集合论语义模型进路和史纳德的模型论进路。其实还不止这三条路径， Krause和Becker Arenhart(2016: p.10)说：“depending on how 'models’ are understood, the view takes on distinct versions, which vary also as to how models are related to reality and what role language plays in characterizing a scientific theory”。意思是由于大家对“模型”有不同的理解，对模型与现实世界关系的理解也不同，甚至是理论语言集在语义观中处于什么地位也众说不一，因此，语义观实际上是一个大杂烩。

虽然大家对模型的含义有不同界定，我们这里还是要简单地介绍一下。在句法观下，理论就是一个由语句集合组成的语言实体(Linguistic Entity)，而语义观中的模型不是语言实体，是超语言实体或者非语言实体，是人构造的满足一定标准（表达为语句）的抽象事物(Giere, 2004)。有学者说它是定义在集合论上的一种结构，可以用<D, R>表示。D是一个集合，也叫论域，里面有若干元素；R是定义在D上的关系，因此也可以说模型是一个集合论实体(Set-theoretical Entity) (Suppes, 2002: p. 21)。图 13展示了一个具体的例子，要说的事情很简单：郑州东站在郑州火车站东边。我们怎么用语义观来说这个简单的事情呢？

图13 模型示例

①、②和③都可以叫模型，是谁的模型呢？是“X在Y东边”这个语句的模型。①、②和③本质上是一种定义在集合上的非语言实体。有人可能说，你这是在鬼扯，③明明是物理模型怎么是定义在集合上的非语言实体呢？这个问题让Suppes（2002: p. 21）回答吧，他说“The physical model may be simply taken to define the set of objects in the set-theoretic model.”啥意思？就是说虽然③是物理模型，但是在这里我们可以把它看作是①的定义或说明，本质上仍然是一个集合论实体。

需要说明的一点是， Suppes(1960) 认为“模型”这个词表面上的种种不同含义仅仅是由用法不同所引起的，它们可以统一于语义观中的模型含义。但是有学者不认同这一点。齐磊磊和张华夏（2013b）说，“语义模型进路……在一个相当长的时间里，它只从集合论和模型论的数理逻辑概念来分析理论的语义，局限在'模型类’和'结构种’以及比它直观一些的状态空间概念来讨论科学模型。……与我们在科学理论和科学实践中广泛应用的模型概念有一定的距离：它未能恰如其分地将科学中常用的模型概念，即前面所说的表征模型，适当地联系到科学理论的语义模型中进行分析。”

科学理论的句法观与语义观不断地进行着论战，但遵循逻辑经验主义的科学研究实践并没有停止，特别是在社会学领域(Gartrell & Gartrell, 1996)。在管理学领域仍然有学者在对公认观点做修正(Bagozzi, 1984, 2011; Bagozzi & Phillips, 1982)。也有学者倡导语义观的运用(Mckelvey等 2000;Harris, Johnson, & Souder, 2013)，但当前的管理学研究主流仍然秉持着公认观点的精神。相比而言，语义观的研究并没有取得实质的进展，仍然停留在上世纪70年代的水平(Suppe, 2000)。我们认为可能的原因是句法观与语义观各有各的优势，它们并不是水火不容，无休止的论争孰优孰劣是可笑的(Suppe, 2000)。Lutz, (2010;2012)澄清了公认观点仅仅是一种极端化的句法观，犹如实证主义是一种极端化的经验主义一样(黄光国,2013)。公认观点的失败不能说明句法观的失败，Lutz(2012)论述了面对句法观所受到的六大批评，语义观也是无能为力的。不管是句法观还是语义观，它们都是心灵呈现客体和知识的方式，即表征。我们需要许多类的表征来说明心灵是如何工作的(魏屹东, 2012)。基于这种考虑， Hendry & Psillos(2007)提出了科学理论的交互观(Interactive View)，指出句法观和语义观仅仅是所用工具不同而已，它们可以共存。

03

语用观

语用学主要研究语言在不同情境下的运用及其传达的不同意义。齐磊磊和张华夏（2013b）说：“由于语义是语言的一种理论模型结构形式，而语用是语言的一种实践的活动，这种活动方式的结果确定了它此时此地的语义。因此，我们不可能用一个静态的图式将语义和语用的区分和联系表达出来”。啥意思？他们的意思是说，语义观考虑的因素还是少，还得多考虑些因素。哪些因素呢？语用因素。这就形成了科学理论的语用观。语用观把科学理论大体上看成是“由语句、模型、问题、标准、技巧、实践等因素共同构成的一个无形实体” (成素梅, 2011)。到底语用观有哪些干货，还处于探讨阶段。当前语义观在科学哲学界还没有到像句法观那样的溃败地步，大家都在努力往前赶。

04

我的看法

为什么要看看科学哲学是怎么回答理论是什么这一问题呢？因为科学哲学的目的是要为科研人员服务的。有了困惑，向科学哲学求助是很自然的事情。事实上，上世纪有好多牛人，包括诺贝尔奖获得者，坦言从科学哲学中获益匪浅。可是，科学哲学越来越让我们失望。似乎上世纪七八十年代达到辉煌的顶点以后就再也没有复兴过。赵敦华写过一篇简短的文章（题名为：成也科学，败也科学）解释过这个问题，附在文末。

我认为一个关键的原因是科学哲学离科学家的研究实践越来越远了。那科学哲学家的工作向谁靠近呢？正在向纯粹为了批判而批判，为了论证而论证。拼命地找前人的逻辑漏洞去修补或者改弦更张，不是去想科学家有哪些困惑是用纯粹实验或数据分析解决不了的。我们讨论的问题“理论是什么”就是一个很好例子。说了这么多，其实科学哲学对科学理论的理解，我们能用的很少，并且用到的还是已经溃败了的句法观的思想居多。例如，理论词与观察词的区分等。科学哲学家对科学理论的探索可能已经走上了歧途。不只是我这么想， Krause & Becker Arenhart(2016:p.18)说，句法观与语义观探索科学理论的路子可能有问题，不应该总想着科学理论应该等同于什么东西（identify a theory with something）。可能这个问题根本就不重要。那什么问题才是重要的呢？我认为科学理论是怎么来的、怎么发展的、怎么使用的、怎么死亡的等问题是更重要的问题。尤其是科学理论是怎么来的，也称之为科学的发现问题，近年来得到了越来越多的关注。

一句话总结：科学哲学对理论是什么的回答，对我们而言参考意义不大！

说明：我并非科学哲学科班出身，对句法观、语义观和语用观的梳理，对当前科学哲学工作的批评是站在一个科学哲学成果使用者的角度进行的，肯定有不当之处，尚乞原谅。大家都在做研究，都不容易，都是有贡献的。如果捎带着做点更有用的成果就更能体现出研究人员的价值了！

参考文献

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成也科学，败也科学

来源：《中国社会科学报》

2013年10月28日

作者：北京大学哲学系 赵敦华

自从17世纪哲学与自然科学结盟，哲学的命运可谓“成也科学，败也科学”，成者如笛卡尔、康德，败者如黑格尔。黑格尔哲学体系的“软肋”是自然哲学，他对自然现象的很多解释和预言，如鄙薄牛顿的光学是“粗野的反思方式”、说“声音是观念的东西在它物的暴力下发出的控诉”、“元素的抽象普遍观念性永远是在颜色中实现了个体化”等等，令科学家们大跌眼镜。黑格尔的辩证法体系与自然科学脱节是黑格尔学派瓦解的重要原因。黑格尔之后的德国学术分化为“精神科学”与“自然科学”，常规哲学家主动与精神科学结盟，积极抵制自然科学的主导地位。

20世纪科学哲学的兴起是为了提倡自然科学的方法。维特根斯坦早年认为，哲学应该“除了自然科学的命题外什么也别说”，维也纳学派基本上接受了这个说法。逻辑经验主义是20世纪科学哲学的开创者，但他们把自然科学基础和方法归结为分析语言、澄清意义的问题。波普尔与逻辑经验主义的根本分歧不在于“证伪”还是“证实”，而在于科学哲学的实质性问题是科学增长的方法还是语言分析的方法。波普尔提出的科学增长模式得到科学家的普遍认同，波普尔60寿辰之际，有29位著名科学家和科学哲学家，包括诺贝尔奖获得者撰文庆祝，足见影响之大。

为了研究科学增长的途径，科学哲学回归科学史事实本身，社会历史学派在科学哲学领域取得主导地位。库恩的科学革命的“范式论”，拉卡托斯研究科学渐进发展的“科学研究纲领论”，在20世纪六七十年代把科学哲学推向辉煌。

可惜好景不长，费耶阿本德的“反对方法”导致了社会历史学派的衰落。费耶阿本德“二战”期间参加党卫军，战后虽然获得博士学位，在波普尔指导下作博士后研究，但他的极端思维方式始终不改。费耶阿本德“反对方法”的主张有两层意思：首先是科学研究没有任何方法，“一切都行”；其次是提出与科学界主流的相反规则，他说：“反归纳法总是合理的，总有成功的机会”，“任何思想，不管多么古老和荒谬，都有可能改善我们的知识”。他认为西方科学不是靠理论的说服力，而是靠非科学的力量，如商业的诱惑、传教士的宣传和武力征服，取代其他地区的文化。他毫不掩饰地宣称自己是无政府主义者，他从事科学哲学是“为了挖'理性’权威（'真理’、'诚实’、'正义’，如此等等）的墙脚而玩弄'理性’”。他耸人听闻地说：“科学是最新、最富有侵略性、最教条的宗教机构”，科学家已经成为特权阶层，“他们在金钱、权威和吸引力上都得到非分的报偿，他们领域中最无聊的程序和最可笑的结果被罩上卓越的光辉”。

费耶阿本德的极端论调在无政府主义泛滥的时代受到科学门外汉们的热捧，结果使科学哲学由盛变衰，同时为后现代的消极、负面的科学哲学铺平了道路。从根本上说，后现代的科学哲学是不折不扣的“反科学的哲学”。1996年出版的《劳特里奇哲学史》第9卷第7章题为“当今科学哲学”，其中反复用“科学的公关关系发言人”和“科学俱乐部的守门人”两个名衔指称科学哲学。作者阿加西攻击说：“官方的科学哲学，被科学建制所支持的科学哲学，远不如电视上推销肥皂和化妆品的商业广告显得宽容。他们远离独创者疯狂地寻求宇宙秘密，犹如色情狂远离对上帝的理智之爱。”他还说：“自以为是的半官方的科学公共关系发言人是排他的科学俱乐部里的吹牛者，而头号科学社会学家罗伯特·默顿所说的'守门人’……在科学哲学的中心问题上引导着这些吹牛者。”这些论调反映了后现代科学观的特点：一是把批判科学主义的哲学与科学研究的实际工作混为一谈，二是对科学理论与文化话语不作任何区分。

具有讽刺意义的是，就在这篇“后现代的科学哲学”的代表作发表的当年，发生了“索克尔事件”。1996年，对后现代的科学观极为反感的美国理论物理学教授艾伦·索克尔以恶作剧方式，给后现代思潮研究的主要期刊《社会文本》投了一篇名为《超越界线：走向量子引力的超形式的解释学》的论文，他自称该文讨论“后现代哲学和20世纪物理学的政治蕴涵”。这一话题符合后现代主义对科学的政治批判话语，而且形式上符合学术规范，109个注释和217篇参考文献准确无误。《社会文本》5位副主编一致同意将其发表在名为“科学之战”的特刊上。不料索克尔3周后在《交流》（Lingua Franca）杂志上发表《曝光：一个物理学家的文化研究实验》一文，坦言他的那篇“诈文”不过是“把有意编造的谬误、语言的滥用以及各种毫无根据的结论捏合在一起的大杂烩”，他有意识地捏造编辑们所信奉的后现代主义与当代科学之间的“联系”，甚至加入常识性的科学错误，后现代的文化精英却无力辨识。索克尔认为，“诈文”之所以被接受，是因为它“听上去很有趣”，并且“迎合了《社会文本》编辑们在意识形态上的偏见”。“索克尔事件”是后现代主义的丑闻，但未能阻止后现代的科学哲学继续在人文领域大行其道。西方的文化学者与科技专家之间存在难以沟通的鸿沟，使得当今西方科学哲学陷入窘境。那些热衷于引进西方科学哲学最新动态的人应引以为戒。