论不确定性与理论定律适用性的理解问题

・科学哲学・论不确定性与理论定律适用性的理解问题

郑　祥　福

自从科学哲学家埃弗瑞特(Everet )提出“多个世界”(multi 2worlds )概念以来,不确定性问题引起科学家和哲学家们的重视和探讨,这不仅加深了人们对客观规律的理解,也推进了科学认识的发展。既然存在不确定性问题,那么客观规律究竟有多大程度的确定性呢?根据不确定的程度,我们又可以把规律区分为哪几种类型呢?本文将就这些问题做一些粗浅的探讨。

一、爱丁顿的“鱼网”与“理论之床”

爱丁顿认为他的理论是“主体选择论”。他用鱼网理论说明:如果鱼网的网眼是两英寸,那么小于两英寸的鱼就会逃脱,而捕鱼者则会认为所有的鱼都是两英寸以上的。爱丁顿的观点与歌德十分相似。歌德说,我们仅仅看到我们所知道的东西:无论是自然规律还是自然现象,当人们发现它时,并没有从各个不同侧面对之加以分析,而是像一个旅行者,在外出旅行时不得不去适应各个旅馆中的床。自然现象在被人们观察时,也往往会被调整到适合于各个理论之床。因此图尔敏说,物理学家“做的最多的事情是推断存在的理论会满足于每一种他所选择研究的新物质体系,而任何他考虑的物质体系,都将使那些其结构最为相似的物质体系在行为、运动上也十分类似”(Toul m in,p.79)。

爱丁顿与图尔敏似乎都是从主体选择的角度出发,试图论述科学理论的主观性的一面,从而主张理论之不确定性。然而,20世纪自然科学的发展告诉我们,客观世界本身就存在着各种不确定性。

首先,在自然科学中,经典力学具有严格的决定性。按照这种严格决定论,只要我们知道了组成宇宙的每一个质点在某一瞬间的速度与位置,同时知道动力学方程,那么我们就可以推算出宇宙的过去与未来。但是,随着19世纪末20世纪初概率统计概念进入物理学,量子力学揭示了大量微观粒子随机运动的规律性,人们开始意识到了埃弗瑞特“多个世界”概念的实在论意义:严格决定论定律只能适用于较单纯的宏观世界、适用于简单现象,而一旦涉及复杂的、多元素或多自由度的系统时,严格决定论的解释就会变得无能为力。量子力学揭示的是一个迥异于我们肉眼所见的世界,它表明量子世界的规律性与宏观世界的规律性无法互换适用。有人称量子世界为非充分决定论的世界,所揭示的是粒子的非连续性、非局部联系等特征,同时,量子世界的生存状态如何,更依赖于实验室观察者的眼光与视力,更离不开人的主体选择性。

其次,现代科学认识表明,在科学中存在大量“反事实”情形,我们每时每刻都有可能发现反例的存在。科学认识中的反事实分析有可能揭示出科学理论的不完善性,从而使科学理论的确定性方面受到质疑。之所以如此,是因为“科学理论并不以其全部复杂性来描述现象系统的运动,而是企图按照少量的参数来描述现象”(Suppe,p.94)。因此,现代西方科学哲学家主张采取语义学的理论观,把自然定律看作是一个模型,这个模型可以用来说明世界,但它只存在于语义学领域,并不关乎

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与实际现象是否一致。“经验论关于什么是一个好的模型的观点,并不包含这个模型的每一方面都要符合实在的因素。”(Fraassen,p.344)因此,“存在着许多个可能世界,其中有两个当它们沿着时间t 上溯到具有同样历史时,我们可称为t 2等价的可能世界。因此,如果t =现在,那么t 2等价于我们实际世界的那些可能世界,实际上就是把我们的过去与我们所有的将来联系起来。因此,我们能以树状图形来描述,而在t 之前,这棵树是没有分支的。”(同上,p.341)范・弗拉森的这一观点,是许多科学家都承认的见解,它表明了世界在运动变化发展过程中不是走唯一确定的道路,而是存在着多种不同的可能性。

最后,在复杂的世界中,一个结果出现的概率不仅依赖于自然状态,还依赖于人的行为。而人的行为所接触的总是个别的事件,然后对个别事件作出推理,得出总体结论。这种决定性逻辑实际上是“把人作为进行实际考虑的生物与之打交道。……‘实际考虑’则包括考虑总是只与个别事件打交道。在冒风险情形下作决定和在不确定情形下作决定不同,后者的特征是行为者能通观他可能在其中选择的诸可能行为的后果。在冒风险情况下作决定时,行为者对于他必须从中作选择的诸可能行为的后果只能以某种或然性去预言。在确定情况下作决定时,甚至连这种‘对的或然判断’也不可能。最令人感兴趣而且最重要的研究(这也可能是人们最经常遇到的情况),是对于在冒风险情况下作决定的研究”(施太格缪勒,第185页)。因此,科学哲学家们认为,“自然定律不可能是逻辑上必然的”。

二、不确定性是一个普遍的哲学范畴

在科学认识的历史中,确定性与不确定性是一对矛盾。科学认识总是从不确定性中寻求确定性,又从确定性中寻求不确定性,以推动科学认识的发展。从不确定性中寻求确定性是科学认识的目的。科学自古以探求自然规律为己任,对现象进行因果必然性的解释,从无数多样可变的现象中揭示其背后的稳定的本质。然而从理论发展来看,其基础的动摇起源于两个方面:一方面,客观世界在运动、变化、发展过程中出现的一些与理论不相一致的事件迫使科学家对理论进行调整,以使理论尽可能地解释对象;另一方面,科学家对理论本身提出疑义,揭示其不确定性的因素。弗拉森认为,科学理论就如同一部巨著,永远也写不完,每一个科学家都在写自己的一章;科学理论本身是一个开放的文本,是有分歧的解释。“我们的概念框架是变化的,因此,我们概念框架的内涵关系也是变化的,而真实世界则是同一个世界。”(Fraassen,1980,p.81)可以说,从不确定性中寻求确定性是科学的进步,而在确定的科学理论中寻找不确定性也是科学进步的必不可少的环节,是科学发展的推动力。

关于理论的确定性与证实问题,20世纪初的逻辑经验主义内部曾有过不少争论,卡尔纳普、亨普尔等人在这个问题上曾不断地退却,趋向于赖欣巴哈的概率证实观点,自此开始,概率主义在科学哲学中盛行,成为科学认识论的一个小小的主流。提出概率证实、概率真理的观点,由于不必冒被证伪的风险而比确定性理论更为安全可靠。但是有人认为,如果这样,对科学理论的解释就只好是:“理论是高度可能的”。例如苏佩指出,在经验基础上概括得出的理论是高度可能的:“如果观察表明,许多有Y 起作用的例子将比任何没有Y 起作用的情形更可能产生X,那么下一个有Y 起作用的例子将比任何没有Y 起作用的例子更可能产生X 是十分可能的”(Suppe,p.404)。

科学理论与定律之所以是确定性与不确定性的统一,是由理论定律本身的特点之复杂性和客观世界相互作用的条件的复杂性决定的。具体地说:

第一,理论对客观世界反映的程度是不同的。造成这种反映程度不同的根本原因在于理论本身的相对独立性。从辩证唯物主义的认识论观点看,理论和实践之间是相互制约、互相推进的。但是,由

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