科学网科学与范式

    科学与范式

            ----赵明大

逻辑学告诉我们，要弄请“什么是科学？”，首先要弄清科学这个概念的外延和内涵，也就是要知道哪些学科曾被“科学共同体”(即专门从事科学工作的人和团体)看作科学的样板，即判断一个理论是否是科学的标准，在科学哲学中把这些公认的科学样板称为“科学范式”，科学范式是变化和发展的，遀科学研究对象的变化而变化，科学范式构成科学概念的外延，科学范式的特点即构成科学概念的内涵。

第一个成为科学范式的是牛顿力学，牛顿《自然哲学的数学原理》(1687年首次出版)。之所以成为科学范式是因为它具有如下特点：第一，它有明确的真实存在的研究对象(即物走简称为研究对象的“真实性”。第二，科学理论以实验为基础。实验要满足规定的条件，要用仪器(尺子和钟表)定量地测定对象特性的大小(位置和时间)，要用数学表示实验的结果。此结果可以重复，简称为“实验性”。第三，力学量和力学规律(力学量间的相互关系)。不仅定性而且要定量。简称为“定量化”。第四，所有的概念、规律和推理都必须符合形式逻辑的规则，应用数学和逻辑推理，能从数量很少的几个公理演绎出全部的定义、定理和推论，《自然哲学的数学原理》就是用牛顿命名的三个定律作为公理演绎出其他定义、定理和推论，解释所有的机械运动的运动和变化过程。简称为“公理化”。第五，所有物体都可以分解为最基本的最简单的元素：“质点”。物体可以用“质点组”的合成来代替，所有复杂的相互作用都可以用最基本最简单的元素：“作用力”表示，这种理论方法简称为“还原法”，能用还原法建立的理论称为具有“可还原性”。第六，物体在受力情况不变的条件下，由初态(速度和位置)可以决定和预知今后任意时刻的状态(速度和位置)，用现在可以预见未来的理论称为具有“可预见性”。第七，牛顿力学的实验和理论结果具有可重复性，与时间地点，与任何人的观点、看法无关，即“不以任何人的意志为转移，放之四海而皆准”。这样的理论称为具有“客观性”。第八，牛顿力学的理论的正确与错误，可以通过实例(“实例”就是可观测可操作的具体例子，如用气垫导轨上的滑块运动验证牛顿惯性定律，气垫导轨上的滑块运动就是一个证实惯性定律的实例)。来“证实”或“证伪”，只要有一个实例与理论不符就可以证伪一个理论，但要证实一个理论则需要所有的实例都与理论相符。我们称这样的理论具有“可实证性”。请大家注意，“实证”必须定量化，理论的计算结果与实例的测量结果，在误差范围内数量相同即为证实，否则就是证伪。北京时间2015年9月14日17点50分45秒，相距3000多千米，位于美国路易斯安那州和华盛顿州的两个激光干涉仪引力波天文台的探测器，先后接收到一个引力波信号，通过超级计算机比对两者采集到的数据，前后相差7毫秒——该时间差与引力波在两个探测器之间传播的时间一致，此实例证实了引力波的存在。理论是一般规律适用于所有实例，但人类永远不可能对所有实例进行证实，所以“证实”是一个永不终止的过程。但要“证伪”只要有一个实例即可，一个实例不符就说明该理论不是一般规律。

上面所述的“真实性”、“实验性”、“定量化”、“公理化”、“可还原性”、“可预见性”、“客观性”、“可实证性”。这八个特性就是牛顿范式的内涵。大科学家爱因斯坦非常推崇牛顿范式，相对论否定了牛顿的时空观，但遵守了牛顿范式的全部要求。此外，爱因斯坦还提出了科学范式应具有“简洁性”的特点，并获得了科学界的广泛赞同。在上面总计九条内涵中，最重要的是第八条：“可实证性”。即是其他各条不能全部满足，但只要满足了这一条仍可视为科学理论，因此:满足牛顿范式的科学理论又称为“实证科学”。在许多文章中讲到“科学”时，如果没加说明实际上就是指实证科学。

有一种观点认为只有实证科学才能称为科学，这种观点是一种“狭义科学观”，牛顿范式仅仅适用于无机(无生命)的自然界。