哈瑞的科学实在论与科学方法论
魏屹东
内容提要
哈瑞的科学实在论思想包括本体实在论预设，“三个世界”理论和探询这“三个世界”的方法论。本体实在论认为科学依赖实在论的事实预设和概念预设，表达这两个预设的实在论是原子论和物力论，这两种实在论在科学的不同时期起的解释作用不同；“三个世界”为感知世界、仪器世界和想象世界，它们的边界是历史的、可变的，人们接近它们的方式不同；科学方法论为描述分类方法和模型解释方法，科学正是通过这两种方法认识世界的。
关键词：自然科学 本体实在论 三个世界
[中图分类号JB085[文献标识码】A[文章编号J0447—662X(2007)04—0033—06
罗姆·哈瑞(Harr6，Rom)是牛津大学Linacre学院的研究员和华盛顿特区乔治顿大学的心理学教授。在《科学的逻辑导论》(1965)、《科学思维的原则》(1970)和《科学哲学导论》(i985)中，形成了他的科学实在论，在《认知科学哲学导论》(2002)中，他把科学实在论及其方法应用于认知科学，形成了认知实在论。本文拟对他的科学实在论与科学方法论进行系统的梳理、分析与讨论。
一、科学及其本体实在论预设
哈瑞认为，科学哲学是对科学的各种预设进行反思的活动。他以实在论的规范方式思考科学活动的本体实在论预设，探讨超知觉的世界状态、类型、性质和过程，并提出探询物理现象和认知现象的方法。在他看来，科学领域中以为确实为真的一套范畴是本体论。在科学发展的每一时刻，本体论都将存在于一门科学的预设之中。因此，他坚持科学依赖的预设是本体实在论，科学正是建立在这种实在论基础之上。按照本体实在论，科学由以下因素构成：(1)一个规则的现象目录；(2)一个表征能产生可观察现象的不可观察机制的模型系统。科学家因此需要具有：(1)一个对现象进行分类的概念系统来定义类型和种类，并创建一个分类法；(2)一个已经接受的概念源，作为控制创建模型的一种方式，表征能产生现象的不可观察程序；(3)一个理想的分类系统和一个解释模型的指令系统，它们在一个连贯的完善系统中相连接。
科学的本体实在论预设是什么呢?哈瑞认为预设是关于哪类事物存在于研究领域中的假定，它们是构建科学研究的一个整体规划。他把预设分为两类：一类是事实预设，用观察和实验可以检验；另一类是概念预设，可通过讨论关于它们的似真性、公用性和一致性来检验。表达概念预设的方式有三种：
(1)里德的常识原则，即所有共享常识用来使经验产生意义；(2)康德的综合先验命题，即表达我们综合有序世界和简洁心智的图式，它们不是从经验获得的。综合先验命题表是有限的和可修正的；(3)维特根斯坦的语法，即正确使用符号的规定。语法通常可以在各种环境下以不同的速度变化。事实和概念预设之间没有严格的界限。随着知识和探询技术的发展，任何特殊命题可能从一类范畴转移到另一类范畴。
哈瑞声称，自牛顿以来自然科学中有两种本体实在论：一是原子论，另一是物力论。原子论把世界想象为一群坚硬的物质粒子，原子在空虚空间中任意运动，时而彼此碰撞连接在一起；不直接接触时，这些基本实体被认为是彼此相对独立地运动着。物力论几乎在每个方面都与原子实在论的立场相反。它主张每一事物都主动与其他事物发生作用。空间充满力场，每当一些合适的、敏感的物体被置于力场时，便能迅速产生效果。法拉第的“场”思想是有关力、电荷和场的思想的开始，是典型的物办论。物力论使科学家能够描绘一幅能动存在物在整个时间和空间相互作用的图景，开创了现代纪元。这样，不是原子在空虚中运动，而是电荷和场在整个宇宙中相互作用。
在研究认知现象时，应该把哪一种本体论作为解释模型呢?哈瑞认为行为主义不仅是实证论的，而且倾向于把人看作对刺激反应的被动场所，这在很大程度上同原子论没有什么区别。而且，它把刺激条件和反应分为类似原子的单位，这种类似原子的单位是行为主义心理学的独立变量和依赖变量。物力论对心理学有不断增长的影响力，心理学家着手进行并发展作为行动者的观点，积极地尝试实现科学的心理学，而不是简单消极地以优越条件方式对环境刺激做出回应。
在哈瑞看来，一个科学本体实在论研究纲领一定包含两个主要规划：一个识别和分类要研究现象的方式；一个关于产生并解释那些现象的思维方式。
分类工作需要在分类法概念中表达关于范畴和种类的一个系统；解释工作需要有关机制的图景或模型。在一个研究规划的开始，我们通常不能观察到真正的机制，但随着实验和观察技术的发展，这些真实机制可得到揭示。
二、“三个世界”理论
与波普的物理世界、精神世界和客观知识世界的“三个世界”理论有所不同，哈瑞从人类知觉能力出发，借用生物学“环境”(umwelt)这个术语把物质世界分为感知世界、仪器世界和想象世界。这三个世界的边界既清晰又模糊，是历史的可变的，人们接近它们的方式不仅不同，而且在特定历史时期通达这些世界。
哈瑞之所以用“环境”这个生物学术语，是因为在他看来，一个种类的“环境”是这个种类可利用的世界，是这个种类成员持有的知觉和动力资源。在“环境”的意义上，不是每个物种都居住于同一个世界，因为有些物种喜欢空气，有些喜欢水，有些喜欢树，有些喜欢腐烂植物。譬如，蠕虫没有视觉，它们的世界被局限在所听、所触和所尝的范围。绝大多数鱼的世界界限就是海洋、湖和河的表面。成年绦虫的“环境”是其寄生的肠子，等等。自然科学给予我们的“环境”是人类目前可利用的物质宇宙的那个部分。
哈瑞将人类正常感觉器官可直接感知的物质区域称为世界1。这个世界的边界在某些维度上是模糊的。比如，有些人拥有比其他人更大的“环境”，仅仅因为他们在所处环境的探险过程中更爱冒险。有些人占领一个更宽广的世界，因为他们利用仪器通达新的世界，例如利用轮船越过大海，利用太空船穿越太空，等等。有些人享受一个比较富有的世界，因为与其他人相比，他们拥有更精细的概念系统，用来认识和分类他们的感官可直接感知的事物、性质和关系。人们识别的种类越多，居住的世界就越丰富。
适合使用仪器去感知的区域，哈瑞称为世界2，即人们借仪器能看见的世界。17世纪以来，限制人类“环境”的边界——永久知觉局限，随着各种感觉延伸工具的发明被突破。这些发明揭示了视觉、听觉和其他感觉世界的新特征，扩展了人类的“环境”。譬如，自望远镜和显微镜发明以来，哲学家和科学家已经认真地对待超直接感觉范围的宇宙区域的思想。我们通达这个领域的手段是制造可用的适当感觉延伸工具。生活在显微镜时代的洛克曾评价说，要是我们具有显微镜式的眼睛，我们就会发现事物表面的精细结构。伽利略使用望远镜观察木星的卫星与哥白尼的“日心说”同“地心说”的决裂至少同样地重要。
世界2的范围不仅依靠实际可用的仪器，而且依靠我们想构造怎样的仪器。新仪器使得世界2的一些先前隐藏的内容成为可知觉的。历史地看，世界1和世界2之间的界限是可变的。它随着所使用的仪器而变化。既然世界2通过仪器延伸现有感觉感知事物，它一定被认为是世界1的延长。一般来说，首先被想象且由感觉延伸仪器显示的自然种类，必须与已经接受的种类一致。譬如，人们把细菌归入微生物，当细菌和病毒的属性为人们熟悉时，“有机体”的概念已经发生了变化。通过使用仪器使感官成为可用之物的作用是什么呢?比如，假设我们没有直接通达世界2的通道，不知道仪器观察的东西是否真实存在物，我们如何区别仪器观察物和真实观察物呢?哈瑞认为在把认知扩展到意识所不及的范围方面，认知科学的发展可能解决这些问题。
哈瑞把人们所想象的、超越我们通过仪器直接或间接感知能力的区域称为世界3。这个领域超过我们现有的知觉能力，甚至超过我们使用仪器观察的范围。有时，世界3被认为仅仅是世界1和世界2的延伸。然而，这种延伸把人类具有的普遍特征，比如我们有限的知觉能力永远排除在其之外。有时，世界3中的事物是借隐喻想象的。把我们的想象力推向不可察觉的范围，我们会发现与我们日常经验十分不同的东西。我们如何能够想象既不是波也不是粒子的实在呢?当物体自由下落接近一个行星表面时，如何想象似乎起作用的力呢?引力场是什么?当我们应用世界3解释物质世界的基本过程时，我们拥有力和能量的概念，它们使我们感觉到它们是我们所指的东西。
哈瑞论证说，人类的环境由来自整个宇宙不确定背景的这三个世界组成。在实际生活中我们居住于世界1。在想象中，我们确信自己也是世界2和世界3的居民。是否有通过使用属于世界1的仪器而通达世界2和世界3的间接方法呢?这或许通过对世界2和世界3的不可感知物，如分子和磁场的操作而获得。譬如，我们通过加热一种液体能够产生出不可感知的分子，分子的逃逸就是我们所察觉的沸腾现象。我们给线圈通电产生磁场，当我们把铁屑撒在邻近的纸上时，磁场结构变成可见的了。哈瑞认为我们的确有充足理由说人类有能力处理像世界1产生引人注目的结果一样，处理世界2和世界3中至少某些“居民”，借助我们的实验仪器可观察它们的状态。
世界3中的现象如何检验呢?哈瑞认为科学家可以运用想象的实验来确定是删除还是添加他们相信存在于与他们的解释相关的世界3中的东西。物理学发展出两种主要检验方法：波义耳型操作实验和伽利略型思想实验。波义耳提出机械原因产生机械结果的本体实在论预设。他认为真正的变化是不可感知部分的体积、形状、运动和构形方面的变化。他提出几十个实验来支持自己的观点。这个观点使他那个时期几乎所有物理学家和化学家相信世界3由结构化的全部微粒组成。当代实验物理学和化学也支持这一观点，譬如，在斯特恩一格兰奇(Stem—Gerlach)实验中，由于改变磁场而在荧屏上观察到图像形状的变化与不可观察的微粒量子状态相关。也就是说，电磁操作产生电磁效果。伽利略运用思想实验的技术讨论相对运动发生的情形。他设想在船舱中进行许多动物实验，得出结论说只要运动是匀速的，不论船是静止还是运动，你不会发现动物有任何变化。这是相对性思想的开端。伽利略证明，单独运用想象力决定我们是否处于绝对运动中是没有任何可能性的。我们只能比较不同事物之间的运动，绝对运动观念是不存在的。爱因斯坦抛弃长期存在于世界3的“以太”思想实验也说明，“以太”是可有可无的，如果一个实验不需要“以太”假设，另一个也不需要。“以太”概念可以从世界3本体论中抽掉。
总之，波义耳操作实验通过间接操作产生可感知效果，检验世界的不可感知状态的假设，这需要一个强假设把机械的(或电的)操作与机械的(或电的)效果联系起来。伽利略思想实验设想一个实验来检验有关世界3的实体和过程的假设，“实验”表明一些表面上重要的概念是可有可无的，而且它所指称的东西不必预先假定其存在。
三、解释“三个世界”的两个竞争范式
如何解释这三个世界及其相互关系呢?哈瑞认为科学家一直利用实证论和实在论对外部世界进行说明。实证论和实在论是回答以下问题的明确途径：(1)自然科学关于知识主张的内容和标准是什么?它们的普遍程度和深度如何?(2)科学揭示的词汇意义是如何确定的?有一个解释术语学获得其意义的明确方法吗?
在l8和l9世纪，知识陈述的内容是实证论迫切关注的焦点。譬如，怀疑主义哲学家休谟在论及因果关系概念时明显依赖实证论原则，他认为因果关系包括两个主要观念：一是存在着一个原因类型事件和结果类型事件之间相互关系的规则模式；二是在表示这种规律性的一对事件之间存在联系。在休谟看来，只有可察觉的才是真实的。我们如何解释我们关于原因是其结果所必须的信念呢?休谟回答说，我们获得了希望结果类型事件在原因类型事件发生后产生的习惯，仅仅是因为我们曾经历过去有规则地相似的序列。
2O世纪初，实证论与逻辑主义发生联系，在解释“覆盖律”说明方面走到了一起。逻辑主义的原则是：科学的合理性就是独自坚持逻辑法则。一种科学的解释似乎是一则故事，它描述能使一些现象成为现实的过程，不论这些现象是否能被感知。但是实证论取消与不可观察物的联系。逻辑主义提供了一个解释的理由，这个解释与实证论强加在解释内容上的严格限制保持一致。依照逻辑实证主义的说明，解释和预言具有相同的逻辑形式。为了解释某物，我们推论从自然法则及其应用条件解释什么的描述。两个过程之间的唯一不同是进行演绎的时间。如果它是在观察事件之前，则从规则推论的描述是一个预言。如果它是在事件被观察之后，那就是一种解释。从实证论来看，自然法则只是可观察事件状态相互关系的陈述。把解释当作不可感知因果机制工作方式的描述，是对它们真实意思的…个误会。譬如“重力场”这个表述只不过是指靠近行星表面的自由落体经历的加速度的概括。像“原子”或“场”这样的概念，充其量是心理上的发明物，帮助更形式化的思维过程，而思维处于科学的核心。
大多数科学解释讨论实体、性质和甚至原则上不可观察的过程。譬如，我们根据不能感知的病毒解释许多疾病，根据不能感知的电子光束解释电视图片，等等。因此，根据实证论关于不能感知的一般禁令，我们设想的实体要么必须被排除，要么必须有所指，而不是似乎有所指。用气体分子、遗传基因密码、磁场、光子能够做出什么样的解释呢?人们甚至用显微镜、望远镜和其他高科技仪器也不能感知这些“事物”。在实证论者看来，只有我们在世界1中发现的实在，才是认识论上可接受的。比如，马赫放弃在知识陈述和感知某人宣称所知道东西可能性之间的一个严格关系。然而，实证论不只是关于获得知识陈述界限和关于存在什么的陈述界限的学说。我们能拥有仅仅关于我们相信真实存在的真正知识。在世界2和3中，有关实体和过程的假设，只有通过想象的训练而获得，不能被用作真正的知识陈述。
实在论认为人不仅通过他们的感觉通达感知的世界，而且通过应用想象通达设想的世界。成熟自然科学在实验所及范围内尽可能地对想象的世界进行探究。人们已经产生一种环境的思想，它是这种或那种物种的可利用生活空间的物质世界的那一部分。限定环境范围的边界与生物学物种的知觉能力有关。蚯蚓的环境不同于麻雀的环境。科学技术的生长在某些方向上极大地扩大了人类的环境，向外到星系，向内到亚原子微粒王国。科学发展史表明，人们已经发展出不由自然提供通向物质世界的新模式，从而以不同的方式扩大他们的环境。
在实在论者看来，通过发展实验和观测技术可通达世界2，这些技术打开先前物质世界不能感知的方面。结合间接实验技术，通过想象的可控训练可通达世界3。科学家经常使用类比考虑所能感知东西的无法观察的原因。譬如，科学家建立电流的水动力模型来解释电表、安培计和电路中电阻的行为。这种模型建构是科学家用来思考存在的类别和人们预期在世界2中发现的过程类型的典型设计。这种本体论上保守的种类的模型也能在思考世界3的模式中被观察到。比如，气体分子可能永远存在于最精密的感觉延伸工具的范围之外，然而，物理学家在思考可观察极限之外的事物时，求助于一种更激进的本体论，诸如“潜在场”和“动能”这样的概念去实现。
概言之，在哈瑞看来，实证论的认识论认为只能拥有我们能感知的知识，其本体论坚持只存在那些我们能感知的实在。实在论的认识论认为我们拥有关于事物、结构、过程等我们不能感知的可靠知识，其本体论坚持存在不只是我们能感知觉东西，也存在理论科学方法允许的范围内我们能想象的东西。
四、科学方法论
我们如何探索我们不能够感知的世界呢?哈瑞认为可以通过对现象的描述和分类，模型的建构和操作，以简化我们对现象的表征和关于我们不能感知世界中所存在东西的想象表征。这就是哈瑞主张的描述分类方法和模型解释方法。
1、描述分类方法哈瑞认为分类是人们做事的基本原则。如果不把遇到的任何东西当作类型、种类的一个实例，我们就无法对付日常世界。把任何事物当作具有明确的某物去感知，人们的感觉一定可以应用概念系统来解释。在哈瑞看来，人的经验中任何可实现的概念都是有意义的。在科学研究中，“当作……感知”的过程是有意识的过程。譬如，你必须借助显微镜才能看到认为是微生物的东西。身体感觉不足以把我们带入一个自然现象的世界。我们通常所感知的东西是概念组织能力的一种产物。进行等级分类是概念系统的一个特征。每门自然科学发展出自己的分类法和概念系统，以一种秩序的方式对事物进行分类。比如，动物学的分类以林耐的“双名制法”为基础，他提出动物的六个纲：哺乳动物、鸟、爬行动物、鱼、昆虫和蠕虫。化学分类以元素和混合物的区别为基础，元素在周期表中按它们的物理和化学性质进行分类。在物理学中，基本粒子是根据它们的各种不同性质如电荷、质量、旋转等进行分类。这些分类系统全部以各种方式限定每一科学研究领域的范围，阐明了分类系统的等级结构。在每个领域，人们一定在关注个体的独特性和类型的一般特性之间保持平衡。比如，在微生物学中，个体细菌的独特属性几乎不起什么作用。在认知心理学中，当允许每个人所记的东西确信不同时，即使怀疑同一历史事件，我们设想大多数人以同样的方式记忆事件。
如何区分不同类型呢?哈瑞认为需要在一个类型的内涵与外延、真实和名义本质之间进行区别。一个等级的成员的一组普通特性是等级的内涵，成员数量是等级的外延，内涵随外延反比例变化。也就是说，一个等级的内涵愈详细，属于它的个体就愈少。根据可观察特点赋予一个类型细节的标准构成名义本质。解释支配名义本质属性的这个细节的真正性质是真实本质。在利用任何类型描述事物时，我们假定一些标准用来决定一个候选物是否属于那个种类。比如承认一种金属是黄金，就得承认该金属的样品一定是黄色的，有韧性的，易延展的，比重是19．6glee，等等。人们已经认识到，当构成名义本质的特性一定可观察时，构成真实本质的特性通常是理论上的和不可感知的。这样，如果黄金具有所有上述可观察特性，把某一块金属叫做“黄金”就是正确的。现代化学和物理学告诉我们，黄金是具有质子、中子和电子的某种原子结构，这个方面是不可感知的。
实证论倾向于承认只把名义本质作为分类系统的基础，而实在论倾向于既承认真实本质又承认名义本质，但真实本质优先。实在论者认为有确凿证据支持的假说是有关那些实在类型的真实本质的假说，而那些实在类型可以合理地宣称支配真实本质。这样，化学元素、动物和植物种属的分类，岩石的地质学分类，亚原子粒子的分类，是根据它们的可观察特性进行的，通过有关这些自然种类真实本质的和理论上有效的假说得到辩护与支持。
2、模型解释方法我们如何知道自然种类的真实本质是什么呢?哈瑞认为必须求助于科学思维的主要工具——模型。在他看来，模型是思维的工具，是人们对一些受制约事件的表征更利于我们对其进行思考的方式之一。由于在模型和其原型(主题)之间存在相似性和差异性的平衡，某物的一个模型是一个类比，表征它的原型。根据主题和来源之间的区别，哈瑞把模型分为两种：一是分析模型，二是说明模型。分析模型的来源和主题相同，说明模型的来源和主题通常不同。
分析模型在生物学、地质学和工程学非常普遍。模型作为一些复杂自然实体的一个版本，通过抽象化和理想化产生。也就是说，抽象化是忽略它的某些方面，理想化是过滤和简化其他方面。比如自然历史博物馆展现当地地形横断面的模型，展示地表下面的地质地层，它通过抽象化(不是地层中的每个细节都要在地质模型中复制)和理想化(不是地层边缘中的每个扭结和断层需要在模型中复制)使自然状态简单化。说明模型的运作图式为：(1)未知过程P产生某类可观察现象0；(2)P的一个图示模型M产生某类可观察现象0；(3)如果P是0好的相似物，而且M是本体论意义上似真实的可能存在，假如它在P的位置被认识，我们就可以说M或多或少如实表征了P。实证论者质疑说，人们何以曾经依靠观察和对实体本身的直接实验产生对不能通达世界的表征呢?我们能感觉温暖，但不能够观察到引起感觉的分子运动，即使用最强大的显微镜。我们充其量能观察到悬浮于液体中可见粒子的任意布朗运动。实在论者对这种现象令人信服的解释是不可见运动粒子撞击可见粒子的结果。虽然我们不能感知这种世界状态，但我们能想象它们。然而，不是任何想象对不可感知微粒都有效。想象必须受到科学似真性限制。
而限制想象比建构模型来表征我们还不能感知东西的更好方法是什么呢?科学家究竟如何能建立迄今未知事物的模型呢?哈瑞认为这可能遵循这样的方式，即未知主题的模型能够通过利用某些来源，而不是那个主题来建构。例如人们确实知道水通过管子，而且有记录流量的速度和压力表。人们发明一个电流动的模型，设计电流概念体系，不是根据电现象进行抽象概况，而是利用把电在导体中的流动类比为水在管子中的流动。这种想象运用“电是流体”这个隐喻来表达。这正是科学创造力的核心。
既然我们时常创造模型来表征我们不能感知的东西，我们如何评价这样的表征模型呢?用什么为这些模型辩护呢?哈瑞认为，模型是我们揭示世界的指南，支持我们所表征东西的展现。如果把理论当作构造模型的指令，那么理论的确是用来创造模型的指南。理论模型的类型等级结构是最有力的设计，运用它可以评价本体论的似真性。譬如，发现经过选择物种形成的自然过程的假设，能够在选择育种方式的类型等级结构中找到一个位置给予它直接似真性，充分保证它作为物种起源最新理论基础的作用。如果一个模型充分与其主题类似，而且根据模型设计出来的真实世界的类似物的操作是成功的，那么，模型更能使它作为某真实东西的表征。
总之，在哈瑞看来，科学思维是建造模型和使用模型。一个模型是真实系统的真实或想象的表征。模型的主题是它要模型化的对象，模型的来源是它要模仿的对象。一个解释模型能够用可观察到的东西表征尚未被观察的东西。分析模型允许以一种可理解的形式研究复杂细微过程和结构。说明模型允许建构有关能用来解释可观察现象的不可观察过程和结构的假说。
参考文献
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作者单位 ：山西大学哲学社 会学院
责任编辑 ：张 蓬
