科学研究纲领方法论   第四章 为什么哥白尼的研究纲领取代了托勒密的研究纲领?   导言   首先,我很抱歉在哥白尼诞生五百周年之际,强求诸位听一个哲学发言。我之所以作此发言,是因为几年前我提出了一个专门的方法,当进行科学哲学的辩论时,以科学史予以裁夺。当时我认为,在一些当代科学哲学中,哥白尼革命尤其可能成为一个重要的验例。   我想首先我必须非常概略地说明一下,我目前考虑的是哪些哲学上的争论,以及编史学批评如何可能有助于判定其中的一些争论。   科学哲学的中心问题是对科学理论进行规范评价的问题,尤其是阐明一个理论之具有科学性所依赖的普遍条件的问题。后面这个评价问题的特例在哲学中称为分界问题。维也纳学派、尤其是波普尔使分界问题受到广泛注意。波普尔想要证明,某些所谓的科学理论,如马克思主义和弗洛伊德主义,其实是伪科学的,因此,这些理论并不比占星术好。分界问题并非一个不重要的问题,要想解决分界问题,还要进行大量研究。在此举一个小小的例子,维利科夫斯基事件说明,科学家无法轻易地明确表达出可被外行(或如我的朋友保罗。费耶阿本德所提醒我的那样,可被科学家自己)所理解的标准,以便根据这些标准把对一个自称构成了革命性科学成就的理论的拒斥辩护为合理的。   评价的问题与新理论为什么出现和怎样出现的问题完全不同。对变化的评价是一个规范问题,因而是一个哲学问题;对变化的说明(对理论的实际接受和拒斥的说明)则是一个心理学问题。我认为康德对“评价的逻辑”和“发现的心理学”所作的分界是完全正确的,想混淆这一分界只能产生一派空谈。   普遍化的分界问题与科学的合理性问题密切相关。这个问题的解决应给予我们这样的指导即什么时候接受一个科学理论是合理的,什么时候是非理性的。目前还没有公认的普通标准使我们能够根据该标准断定1616年教会对哥白尼理论的拒斥是不是合理的,或者断定1949年苏联共产党对孟德尔遗传学的拒斥是否合理。(当然,我们可能一致认为禁读《天体运行论》和杀害孟德尔论者都是很可惋惜的。)再举一个当今的例子,现在所谓的美国自由派拒斥詹森及其他人将遗传学应用到智力上,这种拒斥是否合理是一个极有争议的问题。(不过我们可能都同意,即使决定拒斥一个理论是应该的,也不应给该理论的顽固支持者以人身威胁;而且,“如果对[一件事情]不懂、不会、甚至不闻,就不应对该事情进行任何指责。”)   1 “哥白尼革命”的经验主义的论述   首先让我对“哥白尼革命”这一术语下一个定义。即使在描述的意义上说,这个术语的应用也是含糊不清的。人们经常把它解释为“一般公众”对于我们行星系的中心是太阳而非地球这一信念的接受,但无论哥白尼还是牛顿都不坚持这一信念。无论如何,由一种流行的信念转向它种信念,并不属于科学史本身的范围。让我们暂时不管各种信念及心理状态,而只考虑陈述及其客观的(即弗雷格和波普尔意义上的“第三世界”的)内   容。尤其是,让我们把哥白尼革命看成这样一种假说,即地球绕太阳运转,而不是太阳绕地球运转,或更确切地说,行星运动的固定参考系是固定的恒星,而不是地球。这种解释主要被那些认为孤立的假说(而不是研究纲领或“范式”)是恰当的评价单位的人所持有。让我们依次看看这一方法的不同说法,并指出这些说法是如何失败的。   我先来讨论这样一些人的观点,他们将哥白尼假说的优越性归之于直接的经验的考虑。这些“实证主义者”不是归纳主义者,就是概率主义者或证伪主义者。   严格的归纳主义者认为,如果一个理论是由事实推论而来,而另一理论不是由事实推论而来,那么,此理论便优于其竞争理论(否则两个理论都是臆测,便无所谓优劣了)。但是,即使最彻底的归纳主义者也已避免将这一标准用于哥白尼革命,人们很难坚持说哥白尼的日心说是由事实推论出来的。实际上,现在人们承认托勒密和哥白尼的理论都与当时已知的观察结果相冲突。然而,许多杰出的学者,如开普勒,声称哥白尼“象一个借助于拐棍走路的盲人一样,由现象、外观、结果”导出了他的成果。   尽管一些科学家和科学哲学家,如玻思、阿钦斯坦、多林等,仍然相信有可能由(业经选择的?)事实演绎出或正确地归纳出理论。但从贝拉明到休厄尔,许多人严厉地攻击和批评了严格的归纳主义,而迪昂和波普尔最终推翻了归纳主义。但是,笛卡儿派的破产以及一般来说心理主义逻辑的破产和博尔扎诺-塔尔斯基逻辑的兴起,决定了“由现象演绎”的命运。如果科学革命在于发现新事实并由新事实作出正确的概括,那就不会有哥白尼(科学)革命了。   然后,我们来看一下概率主义的归纳主义者们。他们能说明为什么哥白尼的天体运动理论优于托勒密的理论吗?概率主义的归纳主义者认为,如果在同一时间相对于全部可资利用的证据,一个理论比另一个理论具有更高的概率,则该理论使优于另一个理论。我知道几项用十六世纪时可资利用的材料来计算日心论和地心论这两种理论的概率,以证明哥白尼理论的或然性更大的(未经发表的)努力。所有这些努力都失败了。我听说乔恩。多林正在试因精心阐明一个关于日心论革命的新贝耶斯理论,他是不会成功的。如果科学革命在于提出一个理论,该理论根据可资利用的证据,比其先行理论具有更高的或然性,那就不会有哥白尼(科学)革命。   证伪主义的哲学可以提供两个独立的根据以确立哥白尼天体运动理论的优越性。按照一种观点,托勒密的理论是不可反驳的(即伪科学的),而哥白尼的理论是可反驳的(即科学的)。果真如此,我们就的确有了一个将哥白尼革命视为伟大的科学革命的实例,它构成了从不可反驳的臆测到可反驳的科学的转变。按这种解释,他心论启发法天生就是特设的:只要增添一些毫无关联的本轮和偏心等距点(equants),地心论就能适应任何新事实。另一方面,日心论则被解释为(至少“原则上”)在经验上是可反驳的。这就多少有点含混地重建了历史:日心论本来也可以毫无困难地利用任何数量的本轮。地心论包括不定数目的本轮,这些本轮可用来迎合任何行星观察,这一神话毕竟是在发现傅立叶级数之后编造出来的。但是,正如金格利希最近发现的那样,不论托勒密或是他的信徒都未曾看到复本轮同傅立叶分析之间的这种平行。实际上,金格利希对阿尔芳梭表的重新计算证明,阿尔芳梭的犹太天文学家们只是用单本轮理论来进行实际计算的。   证伪主义的另一种观点声称,在很长一段时期内,两种理论都是同样可以反驳的,它们是两个互不相容的竞争理论,都未被反驳。然而,后来的某个判决性实验最终反驳了托勒密,证认了哥白尼。按波普尔的话讲:“当哥白尼提出自己的体系时,托勒密的体系未被反驳……正是在这种情况下,判决性实验变得至关重要。”但远在哥白尼之前,人们一般就认为托勒密的体系(不论是该体系的哪种说法)已被反驳并且充满反常了。波普尔编造了这段历史以迎合他的朴素证伪主义。(当然,今天[1974年]他也许能区分并不反驳理论的纯反常和反驳理论的判决性实验。但他为了回答我的批评而提出的这—一般的特设策略并不会帮助他以一般的术语详细说明所谓的“判决性实验”。)正如我们已经看到的那样,据说赖因霍尔德的普鲁士表比阿尔芳梭表具有较高的优越性。这并未能提供判决性的实验。那么伽利略1616年所发现的金星盈亏又如何呢?这构成证明哥白尼的优越性的判决性实验了吗?我认为,如果不考虑两个竞争理论同样摆脱不掉的大量的反常,这倒可能是一个相当合理的答案。金星的盈亏当时有可能确立哥白尼理论对托勒密理论的优越性。如果真是这样,那么教会在哥白尼理论胜利之际将他的书定为禁书就会更加骇人听闻了。但是,如果我们把证伪主义的标准用于什么时候哥白尼的理论不仅取代了托勒密理论而且取代了(1616年非常著名的)第谷。布拉赫的理论这一问题,那么证伪主义就只能作出一个可笑的回答:哥白尼理论只是到了1838年才取代了托勒密和第谷。布拉赫的理论。贝塞尔所发现的恒星视差是两个理论之间的判决性实验。但是,我们当然不能坚持这种观点,即只有到了1838年以后,才能对整个科学团体放弃地心论天文学进行合理的辩护。这种说法需要很强的和令人难以相信的社会-心理学前提来说明对托勒密的轻率放弃:实际上,后来发现的恒星视差几乎没起什么作用。终于哥白尼的理论已被证明为真,《禁书录》删去了哥白尼的著作,数年之后,才发现了恒星视差。当约翰逊作如下著述时,他无疑是错了:   应该再三强调这样一个事实,即将近三个世纪后,才发展了能够测量距离最近的恒星视差的仪器。在这之前,无法通过观察来证实哥白尼行星系的正确性。   在这段时间内,哥白尼假说的真伪不得不作为一个科学悬案而保留下来。   这段证伪主义的叙述无疑是有错误的。科学史如何能够损害科学哲学,这便是一个典型的例子:如果科学的合理性是证伪主义的合理性,那么科学的实际历史中就有颇大一部分是非理性的。如果科学革命在于反驳一个重要的理论,并以一个未被反驳的竞争理论来取代它,那么哥白尼革命(最早)发生在1838年。   2 简单主义   约定主义认为,理论是根据约定而接受的。实际上,如果足智多谋,我们就能强迫事实进入任何概念框框。这种柏格森式的主张在逻辑上是无懈可击的,但这种主张若不增加一条标准以确定什么时候一个理论优于另一个理论(即使这两个理论在观察上可能是等值的),就会导致文化相对主义(柏格森和费耶阿本德共有的一种主张)。多数约定主义者采取了某种形式的简单主义,以图避免相对主义。我用简单主义这一难听的字眼来称呼一些方法论,这些方法论认为不能以经验为根据在理论之间作出选择:如果一个理论比它的对手更为简单,更为“连贯”,更为“经济”,那么这个理论就优于与其竞争的理论。   当然,第一个声称哥白尼成就的主要优点就在于提出了一个比托勒密更为简单、因而也就更好的体系的人,就是哥白尼本人。如果哥白尼的理论当时在观察上等值于托勒密的理论(如果只限于天体运动学的话),这样声称或许是可以理解的。在哥白尼之后,雷蒂修斯和奥西安德都讲过同样的话;布拉赫也断定哥白尼这样声称是有道理的。在科学史中,从伽利略到迪昂,哥白尼天“球”理论优越的简单性成了一个无可辩驳的事实;贝拉明所提出的所有质疑只是如何由深刻的简单性进而推出真理。例如,亚当。史密斯在他的文笔优美的《天文学史》一书中,以哥白尼假说的无上的“简单性之美”为根据,论证了该假说的优越性。他否认归纳主义的观点即哥白尼表较先前的地心论表更准确,因而哥白尼理论就更优越的观点。亚当。史密斯认为,新的准确的观察同样符合托勒密的体系,哥白尼体系的优点在于“它给天体现象以高度的连贯性,在于它给行星运动的真实方向和速度带来的简单性和一致性。”   但日心论优越的简单性同它的优越的准确性一样,不过是神话而已。现代历史学家经过认真的专门的研究,破除了这个优越的简单性的神话。他们提醒我们,日心论用比地心论简单的方式解决了某些问题,但为这简单性付出的代价却是给解决其他问题造成了意想不到的复杂性。哥白尼体系无疑是简单了一些,因为它摆脱了偏心等距点及一些偏心圆。但每摆脱一个偏心等距点和偏心圆,就不得不代之以新的本轮和小本轮。只是在使恒星第八天球静止及去掉了它的两种地心论运动方面,哥白尼体系简单了一些;但要使第八天球不动,哥白尼就不得不把第八天球的不规则的地心论运动移到已经满是讹误的地球身上,哥白尼使得地球带着扑朔迷离的摆动转动了起来。还有,他不得不把宇宙的中心摆在一个离太阳不远的空点上,而不是象他最初打算的那样,摆在太阳的位置上。   托勒密体系与哥白尼体系在“简单性的天平”上大致相等,我认为这种说法是公平的。德。索拉。曾赖斯评论说,哥白尼体系“更为复杂,但较为经济”,他的话使反映了这一见解。潘尼凯克的看法也反映了这一见解,他认为,“新的世界结构,尽管概略地看很简单,但详细看仍是异常复杂的”。库恩认为,哥白尼对行星运动(如逆行运动)的主要问题的质的方面的论述,比托勒密的论述要简洁得多、“经济”得多,“但是,这表面上的经济……[不过]是一个宣传上的胜利……[而且事实上]在很大程度上是一个虚构”。一涉及到细节,“[哥白尼的]整个体系,如果有任何简单之处的话,也不比托勒密体系省事多少”。正如他简洁地指出的那样:哥白尼引起了一个“巨大、然而又小得令人奇怪的”变化。日心论具有较多的“美学上的和谐”,对天体的基本特征作了较为“自然”的论述,“特设的假定较少”,但它终究是“不成功的……同先前的地心论理论相比,既不更准确些,又不见得简单多少”。雷维茨认为,在托勒密体系中,“不规则运动的恒星由于沿不规则的轨道运行”,带来了“根本性的时间测量”。雷维茨断定这是“绝对不连贯的”,但是,如果将恒星运动的这种不规则性转移到地球运动上去,就会象哥白尼体系所说的那样,我们就有了一个“连贯的”天文学。但如果是这样的话,连贯性似乎就取决于观察者的眼睛,简单性似乎就取决于人的主观兴趣了。如果观察上等值的理论的简单性的戏剧性增长是科学革命的标志,那就不能认为哥白尼革命是一场革命(即使有些人,如开普勒,认为日心论的优越性在于它带来的美的和谐)。   让我们再来看看波普尔的证伪主义。波普尔竭力强调判决性实验的重要性,按我的说法,他在这方面是一个经验论者。谋事在人,成事在天。但同时他又提出了一种新的简单主义:他声称,如果一个理论比其对手有更多的可证伪的内容,有更多的潜在证伪者,那么即使在天意成事之前我们也应认为该理论更加优越。由于波普尔在1934年提出了可证伪性标准作为对“简单性”的诠释,他的《科学发现的逻辑》一书就应被认为是一种新型的、独创的简单主义。那么,就这一意义来讲,尤其是按其实在论的解释,日心论在1543年就已优于地心论了,即使两种理论当时在观察上是等值的。   但这两种理论当时在观察上并不等值。简单主义者通常过于轻率地假定他们所评价的竞争理论是逻辑地等值的,或者在某种其他的严格意义上是等值的,这样,决定的因素只能是简单性而不能是事实这一声称听起来就较可信了。约定主义者认为,地心论和地动论必然在某种强意义上是等值的,这种观点在“简单主义者”中间非常流行:说到底,他们接受约定主义,不过是想找到一条出路以摆脱它所包含的相对主义。德雷尔、霍尔夫妇、普赖斯、库恩,还有其他一些人,提出了这一观点。汉森在批评他们的观点时说得对:“在‘简单性’一词的任何通常意义上,日心论都不比地心论简单。”但他还是保留了他们的“视线的等值”。   3 波拉尼派和费耶阿本德派对哥白尼革命的论述   以上所讨论的各种哲学都是以普遍分界标准为基础的。它们认为,可用同一个衡量科学成就的标准说明一切重大科学变化。但是,这些哲学没有一个能清楚地可令人接受地说明哥白尼的《天体运行论》之所以优于地心论的任何合理根据。“分界主义者”在这个问题(以及其他一些类似的问题)上的失败导致了这样一种情形,即一些(如果不是大多数的话)科学家及为数不少的科学哲学家否认会有一种正确的、普遍的分界标准或评价体系来判定科学理论。当代持有这种观点的最有影响的人是波拉尼,他认为寻找普遍的合理性标准是乌托邦。要断定什么是科学的,什么是伪科学的;什么理论较好,什么理论较差,只能有判例法,不能有成文法。裁决每一独立案子的是科学家们的陪审团,只要坚持科学自主和科学家陪审团自身的独立性,就不致铸成大错。如果波拉尼是正确的,那么皇家协会拒绝资助科学哲学就很有道理了:不应允许愚昧的科学哲学家来判定科学理论,判定科学理论是科学家自己的事。当然皇家协会很乐意资助科学史家,这些科学史家把他们的工作说成是构成了成功的进步。   波拉尼的观点认为,在两种科学理论相竞争的每一单独案子中,必须由大科学家们的无法言传的鉴赏力(霍尔顿喜欢的说法)来决定哪个理论更好。大科学家即那些对将要发生的情况具有“不可言喻的知识”的科学家。波拉尼写道:   在牛顿证明日心论不仅是一种计算行星轨道的简便方式,而且实际上是正确的观点之前的一百四十年中,当哥白尼派项着巨大的压力热心地坚持日心论时,他们一定预先肯定了这种先见之明。   但是,这种“先见之明”不同于单纯的猜测,当然是无法言传、无法让外行获得的。图尔明似乎对哥白尼革命抱有相同的观点。库恩也同样,他宣称说:   对天文学家来说,在哥白尼体系和托勒密体系之间做最初的选择,只能是一个兴趣的问题,而要定义或辩论兴趣问题是再难不过的了。然而正如哥白尼革命本身所示,兴趣问题不是无关紧要的。用来分辨几何学之和谐的耳朵,能够在哥白尼的日心说天文学中觉察出新的简洁性和连贯性。如果不曾辨认出这种简洁性和连贯性,就不会有哥白尼革命了。   按照库恩后来的说法,到了1543年,地心论天文学陷入了一场“范式危机”,这种危机是任何一场科学“革命”即群众皈依的不可避免的前奏曲:“在哥白尼提出天文学理论的根本变革之前,人们已公认托勒密天文学名声扫地了,而哥白尼在阐明他革新理由的那篇序言里对这一危机状况作了经典性的描述。”但除了哥白尼。还有多少人感觉到了这一共同的“危机”呢?在哥白尼时代,毕竟不存在什么“科学共同体”。而且,如果库恩认为他对科学革命所作的详尽分析适用于哥白尼的例子,为什么在开普勒和伽利略之前几乎没有人加入这一日心论的“时髦潮流”呢?   库恩断定绝没有明确的标准能判定哥白尼体系比托勒密体系优越,但科学名流们有着无法言传的“几何学和谐之耳”和对危机特别敏感的心灵,他们能区分出哪一种理论更好。然而,一涉及细节,看来库恩的论述跟分界主义者的论述一样摆脱不了困难。他不得不编造说,十六世纪时,按地心论的范式进行研究的科学名流中间出现了一场社会-知识。“危机”,然后人们便突然转向日心论了。如果这些是科学革命的必要条件,那么哥白尼革命就不是一场科学革命。   费耶阿本德认为,分界主义者和权威决定论者的失败都是预料之中的。在我们这位出色的文化相对主义的领袖人物看来,托勒密体系只是一种信仰体系,哥白尼体系是另一种信仰体系。地心论者和日心论者各行其事,最后,日心论者赢得了一个宣传上的胜利。这里让我们引用韦斯特曼对费耶阿本德的观点所作的总结:   我们有两种理论:日心论和地心论,二者都提供了可信的预测,但前者与当时地球物理学公认的定律和事实相矛盾。不能根据方法论的假定来相信新理论的胜利,因为任何这样的原则都不能在一个理论的初始阶段就保证它的正确性;在一开始的时候,也不存在任何新事实的支持。因此,对日心论的接受成了一个形而上学的信仰问题。   费耶阿本德认为这个问题再无可多谈了。费耶阿本德的论述比任何其他人的论述都难以反驳得多。实际上,我们也许到头来不得不承认哥白尼、开普勒及伽利略对日心论的接受以及日心论的胜利是无法合理地加以解释的,它在很大程度上是一个兴趣的问题,是一个格式塔转换,或者是一个宣传上的胜利。但即使如此,我们也不应被费耶阿本德卷入一般文化相对主义,或被库恩卷入一般权威决定论。例如,按明显的客观标准,菲涅尔的光的波动论在1830年时显然比牛顿的微粒论优越,但菲涅尔最初采纳陈旧的波动观点显然是一个兴趣问题。如果根据一个其优越性尚无定论的理论进行研究是非理性的,那么几乎全部科学史就的确是无法合理地予以说明了。不过,巧得很,按照科学研究纲领方法论,可将哥白尼革命说成是合理的。   4 科学研究纲领方法论对哥白尼革命的论述   科学研究纲领方法论是一种新的分界主义的方法论(即关于进步的普遍定义),我倡导这一方法论迄今已有数年。我认为   这一方法论改进了先前分界主义的方法论,同时至少避免了权威决定论者和相对主义者对归纳主义、证伪主义等等提出的一些批评。   首先让我大概地说明一下这一方法论的主要特点。   首先,我的评价单位不是孤立的假说(或几个假说的合取):研究纲领是一种特殊的“问题转换”。它包括一系列发展着的理论,而且,这一发展着的理论系列有其结构。它有一个象牛顿研究纲领中的运动三定律和万有引力定律那样的坚韧的硬核,它还有一个启发法,启发法包括一套解题的方法。(在牛顿的研究纲领中,这一启发法由纲领的数学工具组成,包括微分学、收敛论、微分方程和积分方程。)最后,研究纲领有一个广阔的辅助假说保护带,我们根据这些辅助假说确立初始条件。牛顿纲领的保护带包括几何光学、牛顿的大气折射理论等等。我把它称之为保护带是因为它保护硬核不受反驳:我们不认为反常反驳了硬核,而是认为反驳了保护带中的某个假说。硬核保持不变,而保护带却要不断地修正、增加并复杂化,这在一定程度上是由于经验的压力(但在一定程度上也是根据纲领启发法规划的)。   说明了成熟科学的单位是研究纲领之后,现在我来规定评价纲领的规则。一个研究纲领或者是进步的,或者是退化的。如果每次修正都导致了新的出乎意料的预测,那么这个纲领在理论上就是进步的;如果这些新颖的预测中至少有一些得到了证认,那么这个纲领在经验上就是进步的。通过适当调整纲领(比如增加一个新的本轮),科学家要应付一个特定的反常总是很容易的。如果科学家的这些做法只能说明他们打算要说明的那些既定事实,而不能预测某个新的事实,那么,这种做法就是特设的,而这个纲领也就在退化。牛顿纲领是进步纲领的最好的例子。它成功地预测了一些新颖的事实,如哈雷慧星的回归、海王星的存在及其轨道,及地球的凸处。   一个研究纲领不可能解决自己所有的反常,“反驳”总是少不了的。重要的是要能出现几个戏剧性的标志表示出经验的进步。该方法论还包括一个启发法进步的概念:保护带的不断修正必须以启发法为根据。科学家们不喜欢用人为的特设的方法来对付反常,这是很正确的。   如果一个研究纲领比它的竞争对手具有更多的真理内容,即不仅进步地预测了其竞争对手真实地预测到的东西,而且还能预测其竞争纲领未能预测的某些东西,在这一意义上,这个研究纲领就取代了其竞争纲领。   在我们用这个新的、或许阐述得有些过细的哲学框框来评价托勒密和哥白尼的两个竞争理论或竞争纲领之前,必须再强调一下很重要的一点。   借助于适当的特设性辅助假说对两个纲领提出观察上等值的、可证伪的变体,任何两个竞争的研究纲领都可以成为观察上等值的。但这种等值是没有意思的。只有在两个竞争的研究纲领完全相同的情况下,它们才是等值的,否则两个不同的启发法的发展速度是不同的。即使两个竞争纲领说明的是相同的证据,同一证据也不会给两个纲领以同样的支持,可以说,这要看该证据是由理论“产生”的,还是以“特设的”方式来说明的。证据的权[the weight of evidence]不仅是一个可证伪的假说和证据的函数,它还是时间因素和启发法因素的函数。科学研究纲领方法论的起点是“革命约定主义”所提出的规范问题。但如果革命约定主义是正确的,两个竞争理论之间就总能产生观察上的等位。简单主义断定经验证据失去了自己的权:只有简单性程度才起作用,波普尔的可证伪性及拉卡托斯和扎哈尔的进步性程度摆脱了这种含混之词及连贯性程度的陷阱,并以激进的新方式,恢复了对事实的“实证主义的”尊重。   科学研究纲领方法论的描述性方面显然比先前所讨论过的那些方法论的描述性方面更优越。托勒密和哥白尼都根据研究纲领进行研究:他们并不单纯地检验猜测或努力协调众多的观察结果,他们也不委身于任何以“范式”为基础的团体。我将对这两个研究纲领进行描述(我想这一描述不会引起什么争议),我还要对两个纲领各自的进步与退化加以评价。   两个纲领都产生于毕达哥拉斯-柏拉图纲领,这个纲领的基本原则是:既然天体是尽善尽美的,那么通过一组尽可能少的匀速圆周运动(或天球的匀速绕轴旋转)就应该能够说明一切天文现象,这个原则一直是两个纲领启发法的基石。这个原始纲领并未指出宇宙的中心在哪里。在这个情况下,启发法是首要 的,“硬核”是次要的。有些人,如毕达哥拉斯,相信宇宙中心是一个从地球的居住地区看不到的火球;其他人,如一些柏拉图主义者,认为宇宙中心是太阳,还有一些人,如欧多克斯,认为宇宙中心是地球本身。只是由于亚里士多德的细致的地球物理学的发展,由于该物理学的自然运动和非自然运动,由于它将地球的或尘世的四元素的物质组成与化学性质同纯粹的永恒的天体第五元素分离开来,地心论假说才“硬化”为一个真正的硬核假设。   最初的尚不完备的以地球为太空中心的理论包括一些围绕地球的同轴轨道,一个为恒星轨道,每一个其他的天体也有一个轨道。但人们知道这是一个不真实的“理想模型”,而且,正如欧多克斯所意识到的那样,即使这个初步的体系可以说明恒星,却绝对说明不了行星。众所周知,欧多克斯为了说明行星运动,发明了一个自转天体体系。为了说明、确切地说是保全行星的停顿和逆行现象,他引进了二十六个这样的天体。这个模型未预测任何新颖的事实,而且也没能解决一些严重的反常,如行星亮度的变化。放弃了这一自转天体体系后,地静论纲领步步背离了柏拉图启发法。偏心圆之说使地球不再是圆圈的中心。阿波罗尼和希帕克的本轮意味着行星围绕地球的真正轨道不是圆的。最后,托勒密的偏心等距点使得甚至本轮的空心运动也不同时为匀速运动和圆周运动了——从偏心等距点来看,是匀速运动但不是圆周运动;从均轮中心来看,是圆周运动但不是匀速运动;匀速圆周运动被准匀速准圆周运动取代了。   利用了偏心等距点无异于放弃了柏拉图启发法。无怪乎在这一发展的早期阶段,天文学家如赫拉克利德和阿里斯塔克就开始部分地或全部地试验日心论体系了。地心论纲领的每一步都应付了某些反常,但都是以特设的方式应付的,没有作出任何新颖的预测,反常仍然很多,无疑是步步背离了最初的柏拉图启发法。   哥白尼意识到柏拉图纲领的启发法在托勒密及其后人的手中退化了。他设想行星运动的周期性与一系列匀速圆周运动有关,甚至用一系列匀速圆周运动就可以详尽无遗地描述行星运动的周期性。哥白尼指控托勒密在三个问题上是特设的。   (a)偏心等距点的提出违反了托勒密自己纲领的启发法,它在启发法上是特设性的(特设a)。这项异议出现在《浅谈》一书的第三段里。在第二段中,哥白尼提到了卡利普斯和欧多克斯以同轴天体体系来保全现象的徒劳之举。   (b)由于太阳年和恒星年的不同,托勒密使恒星天球作两种截然不同的运动:周日运转和绕黄道轴的运转。这已经是托勒密体系的一个重大缺陷,因为恒星作为最完美的天体应该只作单一的匀速运动。   在《浅谈》一书中,哥白尼指出恒星年比太阳年提供了更准确的时间单位。雷维茨认为,哥白尼一定是由错误的材料着手,并断定太阳年与恒星年之差是不规则地变化的,因而恒星天球应绕黄道轴作不规则旋转。这样,太阳就绕地球作非匀速运动了。这就又一次违反了柏拉图启发法,构成了启发法的进一步退化。   (c)且不说所有这些对柏拉图启发法的违背,地静论纲领在经验上一直是特设的,也就是说,它一贯落后于事实。   哥白尼并未创立一个全新的纲领,他复活了阿里斯塔克式的柏拉图纲领。这个纲领的硬核认为恒星为物理学提供了基本的参考系。哥白尼没有发明一个新启发法,而是试图恢复柏拉图的启发法并使之再具活力。   哥白尼比托勒密更为成功地创立了一个真正柏拉图式的理论吗?是的。柏拉图启发法认为,恒星作为最完美的天体,应该只作理想的、最完美的运动,即只作单一的匀速绕轴运动。注意,匀速圆周运动之所以是完美的,因为可以把它看作一种静止状态:圆的各点完全相等,匀速圆周运动无异于静止或无变化状态。我们已看到,在哥白尼的时代,地心论天文学家们赋予恒星(至少)两种不同的运动:周日运转和绕黄道轴的运转。还有,由于错误的材料,他们使第二种运转作不规则运转。   然而哥白尼使恒星固定,这就真正使恒星永无变化了。诚然,他只好将恒星的运动移到地球上来;但在他的体系中地球是一个行星,而仅鉴于行星的多重本轮运动,它们也不象恒星那样完美。(托勒密派和哥白尼派都接受了这些多重本轮运动。)   哥白尼摆脱了偏心等距点,并提出了一个体系。该体系尽管摆脱了偏心等距点,它所包含的圆却与托勒密体系一样多。   哥白尼天文学除了在启发法上要优越于《大综合论》之外,它在保全现象方面也决不比托勒密天文学差。实际上,哥白尼的月球理论比托勒密的月球理论有了明确的进步。托勒密以地球作为一个偏心等距点,成功地描述了月亮的角运动;但月亮在其轨道的某些点上,其(可观察的)视直径就会大一倍。哥白尼不仅摆脱了偏心等距点,而且通过以本轮取代偏心等距点,他还碰巧改进了理论与观察之间的一致。   哥白尼纲领在理论上无疑是进步的,它预测了过去从未观察到的新颖事实。它预测了金星的盈亏,它还预测了恒星视差,尽管这在颇大程度上是一个质的预测,因为哥白尼对行星系的大小毫无概念。正如诺伊杰鲍尔所说,这不是由托勒密“错误的方向迈出的一步”。   但是,对金星盈亏的预测一直到1616年才被证认。这样,科学研究纲领方法论就在一定程度上符合了证伪主义的观点,即只是到了伽利略时代、甚至到了牛顿时代,哥白尼的硬核并入了全然不同的牛顿的高度进步的研究纲领,哥白尼的体系才成为完全进步的。哥白尼体系在柏拉图传统内或许构成了启发法进步,或许在理论上是进步的,但到1616年为止。并无任何新颖的事实为哥白尼体系增光。这样一来,似乎只是到了1616年哥白尼体系几乎立即被新的着重于动力学的物理学所取代的时候,哥白尼革命才成为一个完全成熟的科学革命。   从科学研究纲领方法论的观点来看,哥白尼纲领并未得到进一步的发展,而是被开普勒、伽利略和牛顿放弃了。这是由强调“硬核”假说转向强调启发法所带来的一个直接结果。   只要我们把预测一时新颖的事实作为进步的标准,这个不受欢迎的结论似乎就是不可避免的。然而,扎哈尔出于与哥白尼革命史无甚关系的考虑,提出了一个新的科学进步的标准,这一标准对于科学研究纲领方法论所提出的标准是一个非常重要的改进。   5 扎哈尔的新科学研究纲领方法论对哥白尼革命的论述   我本来是这样解释的:如果一个预测与先前的预料、未受挑战的背景知识相冲突,尤其是,如果这个被预测的事实是竞争纲领所禁止的,我便将其定义为“新颖的”、“惊人的”或“戏剧性的”。最为出色的新颖事实是那些若没有预测到它们的理论,可能就永远不会观察到的事实。我所喜欢的这类预测的例子是哈雷慧星的回归、海王星的发现、爱因斯坦的光线弯曲和戴维森-革末实验。这些预测都得到了证认(并因而戏剧性地支持了这些预测所根据的理论)。但根据这种看法,哥白尼纲领只是到了1616年才在经验上成为进步的!假如是这样,就很容易理解为什么哥白尼纲领的早期倡导者们,因为缺少业经证认的超余内容,便一味地强调其优越的“简单性”。   有趣的是,伊利。扎哈尔改进了科学研究纲领方法论,它展示了一幅很不相同的画面。扎哈尔的改进主要在于他关于“新颖,事实”的新概念。他认为,尽管对水星近日点的说明作为一个低层经验命题是近百年来众所周知的,但却给了爱因斯坦的理论以判决性的经验支持、“戏剧性的证认”。按我原先的意义,这不是什么新颖事实,然而却是“戏剧性的”。但在什么意义上是“戏剧性的”呢?水星反常的近日点在爱因斯坦最初的设想中无关紧要,在这一意义上是戏剧性的。水星近日点的确切解决可以说是施瓦兹希尔德馈赠的一件出乎意料的礼物,这一结果是爱因斯坦纲领无意中产生的一个副产品。巴耳末公式在玻尔纲领中所起的作用跟这是一样的。玻尔最初的问题不是要揭示氢光谱的秘密,而是要解决核型原子的稳定性问题。因此,让我们暂且这样说,尽管巴耳末公式不是什么新颖事实,却给了玻尔的理论以“戏剧性的”证据支持。   现在让我们看一下1543年时的情形,看看哥白尼纲领是否立即获得了扎哈尔意义上的新颖事实的支持。   哥白尼的原始假说是,行星围绕太阳作匀速同心圆运动,月亮以地球为中心作本轮运动。扎哈尔声称有关行星运动的好几个重要事实是独到的哥白尼假设的直接推断。尽管这些事实先前就知道,但它们对哥白尼的支持多于对托勒密的支持。在托勒密体系中,只是以特设的方式通过修正参数,才应付了这些事实。   哥白尼的基本模型和假设是,内行星的周期比地球的周期短,外行星的周期比地球周期长,据此可以先于任何观察地预测下列事实:   (i)行星有停顿和逆行现象。   让我们牢记,为了说明仔细观察到的停顿和逆行,欧多克斯的二十六个同轴天体都已被篡改了。而在哥白尼的纲领中,停顿和逆行完全是他的粗略模型的逻辑推断。而且,在哥白尼的纲领中,这还说明了从前令人迷惑而未被解决的行星亮度的变化。   (ii)正如从地球上所见,外行星的周期是变化的。   对托勒密来说,这一观察前提是很难说明的;而对哥白尼来说,这不过是一个理论上的小问题。   (iii)如果天文学家以地球作为他的固定参考系的原点,他就要赋予每个行星以一种复合运动,而太阳的运动就是行星复合运动中的一部分。   这是哥白尼模型的一个直接推断:原点的变更将太阳的视运动加到每一个其他运动天体的运动上了。   对托勒密来说,这是仔细研究过事实之后非接受不可的一个宇宙偶然巧合。这样,哥白尼就说明了对托勒密来说不过是偶然结果的事情,就象爱因斯坦说明了惯性质量等于引力质量这个牛顿理论中的偶然巧合一样。   (iv)内行星的距角是受限的,行星的(被计算出的)周期严格地随着它们与太阳的(可计算的)距离的增加而增加。   为了说明金星离太阳的距角受限这一事实,托勒密不得不武断地假定地球、太阳和金星本轮的中心保持在同一直线上。按照扎哈尔的经验支持标准,金星的受限距角几乎没有或全然没有给托勒密体系什么支持。对哥白尼来说,他不需要任何特设的假设,他的理论蕴涵着:当且仅当一个行星的距角受限时,这个行星才是内行星。所以金星是一颗内行星。同样,火星是一颗外行星,因为它的距角是不受限的。如下所示,这一假说可独立地予以检验。令P为任一行星(外行星或内行星),令Tp为P的周期,TE为地地球的周期(即一年),tp为P的两次逆行的间隔时间。那么,简单的计算就可证明,既然行星P经过地球时发生逆行,Tp,TE和tp之间的下列关系便是成立的:   如果P是一颗内行星,则:   1/TP-1/Te=1/tP   如果P是一颗外行星,则:   1/Te -1/TP =1/tP   注意:tp是可测量的;TE是已知的,等于一年。因此上述方程使我们能够计算出Tp.   就外行星来说,由第二个方程可得出1/TE>1/tp,也就是说TE<tp.这样我们就能预测,如果一颗行星的距角是不受限的,那么该行星两次逆行的间隔时间就大于一年。这一事实尽管是众所周知的,却又是哥白尼纲领预测的一个新颖事实,因而也是被哥白尼纲领所“说明”的一个新颖事实。它支持了哥白尼纲领,而未支持托勒密纲领。诺伊杰鲍尔声称:“哥白尼对天文学的主要页献[是]确定了我们行星系的绝对尺寸。”这话是有道理的。   一旦获得了行星的周期,哥白尼便继续计算这些行星与太阳的距离。库恩描述了一种这样的计算方法。行星的周期严格地随着它与太阳即哥白尼参考系的原点的距离的增加而增加。这是符合业经接受的背景知识的。托勒密纲领本身没有考虑到行星的距离,而只考虑到了行星的角运动。因此,确定行星的距离体现了哥白尼理论具有多于托勒密理论的超余内容。   通过武断地作出下列规定,托勒密天文学也可能计算出行星的距离:   r/R= 本轮的半径/均轮的半径=内行星与太阳的距离(以地球的距离为单位)   R/r=外行星的距离。   这样就可以利用这些方程来计算行星与地球的平均距离。但这些方程是以特设的方式嫁接到托勒密纲领上的。人们发现,尽管水星、金星、太阳的周期大致一样,但它们距托勒密的原点即地球的距离却相差太远,这就违背了当时广泛持有的背景假说,即距离运动参考系的固定中心的距离愈远,周期也愈长。   用一个历史的思想实验可能说明这些事实的证认力。让我们设想在1520年或更早的时候,我们对太空的所有知识是太阳行星相对于地球作周期性的运动;但,比方说,由于波兰的阴云天气,我们的观察记录寥寥无几,以致于我们从未从经验上搞清停顿和逆行。天文学家X由于崇拜太阳并相信柏拉图启发法,提出了哥白尼式的基本模型。天文学家Y遵循柏拉图启发法,但也遵循亚里士多德动力学,提出了相应的地心论模型:太阳和行星以地球为中心作匀速圆周运动。如果这样,后来在地中海沿岸所作的观察就会戏剧性地确认X的理论。相同的观察就会反驳Y的假说,并迫使Y采取一系列特设的策略(假如Y没有灰心到立即放弃自己的纲领的话)。   这样,扎哈尔的论述就说明了哥白尼的成就与托勒密相比构成了真正的进步。哥白尼革命成为一场伟大的科学革命,不是由于它改变了欧洲的世界观,也不是(如保罗。费耶阿本德所说的那样)由于它革命性地改变了人对自己在宇宙中的位置的看法,而只是由于它具有科学上的优越性。它还证明开普勒和伽利略接受日静论假设是有恰当的客观理由的,因为哥白尼的(甚至阿里斯塔克的)粗略模型已经比托勒密的竞争模型具有了超余的预测力。   那么,哥白尼为什么不满足于他的《浅谈》一书呢?为什么他用了几十年的时间来完善他的体系,然后才发表呢?因为他不满足于仅仅使他的纲领进步,而想真正地取代托勒密纲领,也就是说,他不仅要预测托勒密体系没有“预测”到的“新颖”事实,他还想说明托勒密理论的一切真实推断。这就是他一定要写《天体运行论》的原因。但后来证明,除了他最初的成功之外,哥白尼只能用特设的方式,而且在其动力学方面,只能用极不令人满意的方式,来说明所有的地心论现象。所以,开普勒和伽利略起步于《浅谈》,而不是《天体运行论》。他们起步于哥白尼纲领活力耗尽之处。由于这一粗略模型的初始胜利及整个纲领的退化,开普勒放弃了它的旧启发法,并引进了一个以日心论动力学概念为基础的革命性的新启发法。   让我以上述论述的一个小小的推断来结束本节,我预计你们当中至少有一些人会发现这一推断是不能接受的。我们的论述是严格内部主义的论述,没有提到库恩所珍视的文艺复兴精神;没有提到宗教改革和反改革的动乱;没有提到教士的影响;没有写明十六世纪资本主义的所谓兴起或真正兴起的任何影响;也没有涉及贝尔纳念念不忘的航海需要所产生的动机。整个哥白尼纲领的发展是严格内部的发展;有了哥白尼这样的天才,其纲领的进步部分在亚里士多德到托勒密之间的任何时间都可能出现,比如,在《大综合论》1175年译成拉丁文后的任何一年里都可能出现,或者,由于读了《大综合论》,九世纪中就可能由阿拉伯天文学家作出哥白尼的贡献。在哥白尼革命中,外部历史不仅是次要的,而且几乎是多余的。当然,教会闲职资助天文学的制度发挥了作用,但研究这个丝毫无助于我们对哥白尼科学革命的理解。   6 关于科学史及其合理重建的附录   上面几节对于为什么哥白尼纲领(客观上)取代了托勒密纲领这一问题揭出了一个新的解答。根据评价研究纲领的所有三个标准:理论进步标准、经验进步标准和启发法进步标准,哥白尼纲领都优越于托勒密纲领。哥白尼纲领预测了更广泛的现象,得到了新颖事实的证认,尽管《天体运行论》中有退化成分,但它的启发法比《大综合论》更有统一性。我们还证明了,伽利略和开普勒拒斥了哥白尼纲领,但接受了它的阿里斯塔克硬核。与其说哥白尼发起了一场革命,还不如说他充当了一个他从未梦想过的纲领即一个反托勒密的纲领的助产婆。这一纲领将天文学拉回到阿里斯塔克,同时又将天文学推向一门新的动力学。   客观地评价了哥白尼的成就之后,历史学家才可能进入第二类问题。为什么开普勒和伽利略接受了哥白尼的硬核?为什么他们拒斥了哥白尼的柏拉图启发法?为什么人们那样对待他的理论?还有,哥白尼当时面对的问题状况以及他提出一个新纲领的动机是什么?   哥白尼成就的动机问题以及对哥白尼成就的接受问题是一个很重要的问题,用严格的“内部”术语是无法回答的。本文并不关心这种回答。但我想争辩的是:(1)不涉及第二个问题,独立于第二个问题,也可以圆满地回答第一个问题。(2)只有明确地或隐蔽地对第一个问题假定了一个答案,才能回答第二个问题。这便暗示了在撰写科学史时,科学哲学是第一位的,而社会学和心理学是第二位的。不论对第一个问题怎样回答,哲学问题都构成了历史的“内部的”、“合理重建”的支柱,没有这一支柱,全部历史就无法写。   我在“科学史及其合理重建”一文中已为这一论点作了论证,但现在我想进一步澄清几点。   历史学家的问题是由他的方法论(即评价理论)决定的。归纳主义者想找到哥白尼理论的事实基础,而失望之余编造了一个事实基础之后,他的主要外部问题便是为什么人们在欧洲观察到了某种事件而在中国却没有观察到。为什么是在十六世纪观察到的而不是在十世纪观察到的。证伪主义者想找到哥白尼、托勒密和第谷之间的判决性实验,并不得不(用外部神话来)说明为什么不等发现恒星视差,甚至不等发现光行差,科学家们便(当然是“非理性地”)接受了哥白尼理论。简单主义者至少想掩盖《天体运行论》中的几个复杂之处,然后便不得不说明为什么这一压倒性的简单性没有使第谷满意,第谷毕竟以“非理性的”方式破坏了某些简单之处。库恩派想杜撰一个故事,说到十六世纪初为止,托勒密理论垄断了一切,并编造了一场“危机”和随之而来的“即时皈依”。接受科学研究纲领方法论的人如不提出进一步的心理学假说,也不能说明对一个理论的接受或拒斥。评价本身并不逻辑地蕴涵接受或拒斥,但规范的评价理论不同,根据它而提出的心理学辅助假说也会不同;这就是我关于方法论的内部/外部区分相对化的基本原理。   让我有点学究式地详细地说明为什么仅有评价标准还不可能说明实际的科学史。我们试以命题P3为例:“理论(或研究纲领)T1在时间t时比理论T2优越。”由这一命题并不能推出“所有的(或一些)科学家在时间t时都承认T1比T2优越”。我称这一命题为命题P2.1.第一个命题很可能是真实的,而第二个命题却可能是虚假的。但让我们给P3加上一个心理学前提,如P2.2:“如果在时间t时,T1比T2优越,那么,(所有的)科学家将会(在假定其他情况都相同的条件下)在时间t时承认T1而拒斥T2.”给定某些很弱的进一步的心理学假设,便可由P3和P2.2推出P2.1.如果T1和T2是研究纲领,那么只有加上进一步的重要的心理学假设,才能由承认T1更优越(P2.1)推出根据T1进行研究而不是根据T2进行研究的决定。   我们发现在这一说明科学变化的演绎格中,既有“第三世界”前提,也有心理学前提。而且,根据“第三世界”前提的不同,心理学前提也必然不同。如果我们是(或假定科学家们是)证伪主义者,我们就需要一种心理学理论以说明为什么在观测到恒星视差之前,科学家们就接受了与第谷理论迥然不同的哥白尼主义。但如果我们是(或假定科学家们是)归纳主义者,为了说明他们在上述情况下对哥白尼理论的接受,我们就需要另一种心理学理论。如果我们认为关于接受或拒斥研究纲领的合理决定是以下意识或半意识地应用拉卡托斯或扎哈尔的方法论为根据的,但伴有错觉现象,那么我们可能需要复杂的社会-心理学的外部理论来说明由一个纲领到另一个纲领的转变。   事实上,我们的决定性的(“内部的”)“第三世界”前提决定了“外部主义者”的问题状况。合理性的历史的内部框架决定了外部问题。例如,正如我所指出的,在归纳主义者看来,一切领先权问题似乎都显得混乱不堪,而在科学研究纲领方法论的信奉者看来,有一些领先权问题可能是十分合理的。某些领先权争论的各自的心理学/社会学的说明格可能大不相同。还有,如果只是由于一个反常就拒斥了一个理论,证伪主义者只需要一个很弱的心理学前提(一种证伪主义的合理性原则)就可以说明这是一个合理的拒斥;而在这种情况下,认为科学研究纲领方法是有效原则的人却不得不发明一个可能非常复杂的错觉理论,才能说明这种拒斥是合理的。   一切区分了进步与退化、科学与伪科学的科学史家在说明科学变革时,都必然要运用“第三世界”的评价前提。我所说的“科学史的合理重建”正是这种前提在描述科学变化的说明格中的应用。对任何历史变化都有不同的竞争的合理重建,如果一种重建比另一种重建说明了更多的实际科学史,那么这一重建就优于另一重建,也就是说,历史的合理重建是研究纲领,规范评价为其硬核,心理学假说(以及初始条件)为其保护带的组成部分。这些编史学研究纲领象任何其他研究纲领一样,应受到进步和退化的评价。检验哪一种编史学研究纲领更优越,可视其说明科学进步的成功程度而定。就哥白尼革命来说,我的发言不过是纲要性的:只有对该评价补充以详细的说明,才算得上是真正的检验。   最后,我想对早先讨论我的理论时出现的几个问题加以澄清。   第一,我并不提倡把历史的合理重建与描述历史和说明历史对立起来。相反,我坚持一切认为科学进步即客观知识进步的科学史家,无论愿意与否,都运用了某种合理重建。   第二,在我将有的合理重建纲领(现在我接受扎哈尔对该纲领的重要改进)中,我决没有“企图回避历史真象”。库恩的这一指控可能是由于我的一句很不成功的玩笑造成的。几年前我写道:“指出历史与其合理重建之间不符的一个方法是在本文中叙述内部历史,而在脚注中按历史合理重建的观点指出实际历史是怎样‘举止不端的’。”无疑,这样开玩笑是可以的,甚至可能有些教益,但我从未说过历史真的应该这样来写,而且实际上我从未这样写历史,只有一次例外。   库恩指控说我对历史的看法“根本就不是历史,而是编造实例的哲学”。这是对我的误解。我认为,一切科学史永远都是编造实例的哲学。在很大程度上,科学哲学决定了历史的说明,库恩给我们提供了一种也许是最丰富多彩的编造实例的哲学。不过,所有物理学,或任何种类的经验断言(即理论)同样都是“编造实例的哲学‘。自康德和柏格森以来,这无疑是司空见惯的。不过,当然,某些物理学编造比另一些强,某些历史编造也比另一些强。而我提出了明确的标准,根据这些标准,能对物理学和物理学史中相互竞争的编造进行比较。我敢说,我的编造比库恩的编造包含着更多的真理。   科学研究纲领方法论