「22」第一章 “指南针”和“模板”(12)

十一、对于理论盲点的探讨

一个科学领域,对应着某一个有限范围的客观世界,应该这么说,在此中仅存在一种确定的运动形式。对之认识结晶——理论体系,它既包括感性认识也包括理性认识,逻辑地说,也应该仅仅存在一个。

但是,一个科学领域,往往存在着数个理论体系。数个理论体系之间的关系,在某种意义上看,如同生物进化一般存在着生存竞争。

一般人们对已经存在的理论无非是这样几种态度:一是判定其中一种更正确、更合理,从而接受它并抛弃其他诸种;二是认为几种解释都有道理,但又都有不足,所以便各取所长,综合出一种新的理论;三是认为任何一种,既无法舍弃,但又难以综合,所以只能让它们同时存在。但在这种情况下,人们自然地认为在对客观存在事物的这些解释当中,众多现存理论都没有对之作出正确、完整的认识,必然还隐藏着一种更为正确、更加深刻的认识,从而人们对之尽力探索。这样探索出的新的认识,显然就比原有的认识更抽象,更具一般化,更能包括对于客观事实的解释,从而更接近事物的本来面目。

于是,我们很有必要对于几种理论共存的状态作一番理论上的探讨。在理论探讨之前,先看一看科学史提供的“质料”。

牛顿之前,开普勒的物理学分管天上的行星运动,而伽利略的物理学分管地上的落体运动。这种理论的分裂表达了研究领域的分裂。如果客观领域确实就如同研究领域可以分割的那样分裂的话,则我们完全可以采用两个不同的理论体系,分别对分裂的客观领域进行研究。这样研究得到的理论体系就如同图1-10内的实线框所示。

图1-10

遗憾的是,客观领域并不随我们主观愿望的摆布而呈现分割。当运用分裂的理论解释统一客观领域,在交接处就会出现困难。例如,不妨,让我们想像这样一个问题:如果一个物体由地升空,逐渐远离地球,那么,是否存在一个临界点,在这之前物体遵循着的是地上运动的伽利略定律;而在其后,遵循的是天体运动的开普勒的定律。对于这样的一个横跨两个分割理论体系的问题,开普勒理论和伽利略理论都不能回答。这说明,两个理论有了各自的“盲点”。

有理由猜测,牛顿创立牛顿力学就是以这样一个思维开始的:牛顿看到苹果受风摇曳垂直落地;他将苹果朝天扔,苹果仍垂直落地;将苹果倾斜地向上抛,苹果划了一条优美的抛物线后,仍会落地,但落点与抛点就有一些水平距离;如果,倾斜向上抛的力逐渐增大,落点的距离就逐渐变远,直至远隔重山大洋;当抛力非常之大,苹果划出的抛物线就会成为绕地球的圆周运动线。这样,苹果的运动规律就以符合伽利略地面物体运动定律为始点,以符合开普勒天体物体运动定律为终点,得到始终如一、首尾相贯的解释。牛顿力学就是一个包容了伽利略定律和开普勒定律的新的理论体系,它将天上的行星运动与地上的落体运动划入了同一领域。

而我们知道,爱因斯坦创立狭义相对论的契机,就是考虑到牛顿的绝对坐标系与着麦克斯韦的相对坐标系之间的矛盾。他的最著名思维实验就是,当他以光速奔跑时,所能够看到的振荡电磁波形状是不是一个在空间振荡着而相对于他上下摆动而停滞不前的点。这就是另一个横跨两个分割理论体系的问题。对于这个问题的解释就是爱因斯坦的狭义相对论。

多种理论同时分管同一个研究领域的不同现象,但现象的交接处均得不到各种理论的合理解释。理论上的这种分裂局面总是给人一种深度不够的感觉,人们总是不懈地探索,希望在一个领域中追求一个可以囊括所有现象的理论。

为之,更深一步的抽象思维,要求人们舍弃了各个具体理论的“质料”,仅概括出了理论的“结构”,从元理论的高度对理论的“结构”予以概括与探讨。

贯彻欧几里德理论构造原则最为彻底的是数学。从长期对数学理论体系的研究中,人们总结出来一个数学理论体系成立的条件是:无矛盾性和完备性。从而归纳提出,无矛盾性和完备性也应该是任何领域内任何一个科学理论成立的条件。

理论的无矛盾性就是理论内部的一致性。一个自相矛盾的理论,是指在相同前提之下,经由不同的推导途径,推导出不同的结果。因为互有差异或自相矛盾的结论,使得我们无所适从。而以实践对理论进行检验,即对推导中途的结论进行实践的检验,就会发现具有矛盾的理论体系是无法成立的。所以,对于夸口矛和盾都是极品的人,一戳就破。

理论的完备性,是指理论体系由前提出发,推导出的定理能够完全涵盖所有的结论。在认识论中,这就是说,一个领域中能够被实践检验的所有现象,都要能够从一个理论体系中推导出来。理论追求的这种完备性,就不能允许任何现象处在理论的盲点上。上述的苹果从伽利略始点向着开普勒终点运动的过程,始终处于牛顿力学的视野之内。但是,它的某些阶段,却处于伽利略理论或者开普勒理论的盲点上。爱因斯坦追逐的光波运动,始终处于狭义相对论的视野之中,但是,它在某些阶段,却处于牛顿力学和经典电动力学的盲点上。

看起来,理论追求自身的无矛盾性和完备性兼容是一种简单而又自然的事。这个原则首先被贯彻于数学理论体系的完善上。但是,哥德尔定理却摧毁了人们这种善良幼稚的愿望。哥德尔定理证明了,一个理论体系如果具备无矛盾性,则必然不具备完备性。而一个理论体系如果具备完备性,则必须不具备无矛盾性。“鱼与熊掌不可兼得”。

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