科研方法論講座：
第三講 科學(xué)假說的提出和論證
任殿雷 原創(chuàng) | 2008-03-24 07:02 | 投票
一、假說的提出
假說的提出是指研究者依據(jù)為數(shù)不多的事實材料和已有的理論原理，通過一系列的思維過程，對所遇到的現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和發(fā)展的規(guī)律性，作出初步的假定。例如，人們稍微仔細(xì)地觀看一下世界地圖，就不難發(fā)現(xiàn)，非洲西部的海岸線和南美洲東部的海岸線彼此正好相吻合。進(jìn)一步觀察還可以看出不僅南美洲和非洲，而且北美洲與歐洲也可以拼合，印度、澳大利亞、南極洲也可以拼合。為什么這樣巧合呢？奧地利學(xué)者魏格納聯(lián)想到冰山飄移的情景，并由此受到啟發(fā)，設(shè)想出較輕的剛性大陸塊是漂浮在地殼內(nèi)較重的粘性流體——巖漿之上的，于是，“它們就象漂浮的冰塊一樣逐步遠(yuǎn)離開來?！边@就是關(guān)于大陸飄移的初步設(shè)想。
那么怎樣提出初步設(shè)想呢？在提出假說的初步設(shè)想時，一般不應(yīng)過于強(qiáng)調(diào)思維的邏輯可靠性，而應(yīng)多發(fā)揮思維的創(chuàng)造性。所謂直覺這類非邏輯思維形式，往往被稱之為創(chuàng)造性的思維，在假說初步設(shè)想的提出中起著重要的作用。
直覺思維是指不受某種固定的邏輯規(guī)則約束而直接領(lǐng)悟事物本質(zhì)的一種思維形式。直覺思維有時還伴隨著被稱為“靈感”的特殊心理體驗和心理過程，它是認(rèn)識主體的創(chuàng)造力突然達(dá)到超水平發(fā)揮的一種特定心理狀態(tài)。在直覺和靈感中還都包含著使一下子澄清的頓悟?？茖W(xué)技術(shù)史上的許多重大的難題，往往就是在這種直覺和靈感的頓悟中，奇跡般地得到解決的。
直覺和靈感具有以下基本特征：（1）認(rèn)識發(fā)生的突發(fā)性。直覺和靈感都是認(rèn)識主體偶然受到某種外來信息的刺激而突然產(chǎn)生的隨機(jī)過程。正如費(fèi)爾巴哈所指出的靈感“是不會為意志所左右的，……是不會依照預(yù)定的日子和鐘點迸發(fā)出來的?！保?）認(rèn)識過程的突變性。質(zhì)變的實現(xiàn)可以采取漸變的形式，也可以采取突變的形式。直覺和靈感就是思維過程中實現(xiàn)質(zhì)變的、表現(xiàn)為邏輯上跳躍的突變形式。它可以一下子使感性認(rèn)識上升為理性認(rèn)識，使不知轉(zhuǎn)化為知。（3）認(rèn)識成果的突破性。直覺和靈感能打破常規(guī)的思路，突破思維定勢和邏輯規(guī)則的束縛，從而成為突破性創(chuàng)造的催生婆。它是認(rèn)識主體的意識和潛意識與客觀對象在特定條件下的一種突然溝通。當(dāng)然，直覺和靈感所直接產(chǎn)生的新線索、新結(jié)果、新結(jié)論，往往還具有一定的模糊性，尚有待于用邏輯方法等手段進(jìn)一步改造、制作、加工。
直覺思維的方法論意義，在于它們是創(chuàng)造性思維的重要形式，發(fā)揮科學(xué)認(rèn)識主體思維能動性的突出表現(xiàn)。直覺和靈感都是創(chuàng)造性主體長期從事科學(xué)研究活動的實踐經(jīng)驗和知識儲備得以集中利用的結(jié)果，是創(chuàng)造者日積月累地針對要解決的問題所思考的各種線索凝聚于一點時的集中突破，是創(chuàng)造者顯意識與潛意識的豁然貫通。靈感還包含著豐富的情感因素，實現(xiàn)了創(chuàng)造主體全身心的總動員。因此，直覺和靈感是創(chuàng)造性思維的重要形式，是在科學(xué)發(fā)現(xiàn)發(fā)明過程中產(chǎn)生新思想、新概念和形成新假說、提出新模型的基本途徑之一。愛因斯坦（A.Einstein）認(rèn)為，物理學(xué)家的最高使命是要得到那些普遍的基本規(guī)律，然而要通向這些定律并沒有邏輯的道路，“只有通過那種以對經(jīng)驗的共鳴的理解為依據(jù)的直覺，才能得到這些定律”。
想象也是一種創(chuàng)造性思維形式,對提出假說起有重要作用。例如，德國化學(xué)家凱庫勒提出苯環(huán)結(jié)構(gòu)的猜想，就是通過想象提出來的。我們的建筑設(shè)計者也往往是以已有的各種精美的建筑物為引發(fā)物，而想象出基本類似而又有所創(chuàng)新的更精美的建筑。列寧曾指出：“有人認(rèn)為，只有詩人才需要幻想，這是沒有理由的，這是愚蠢的偏見！甚至在數(shù)學(xué)上也需要幻想的，甚至沒有它就不可能發(fā)明微積分”。愛因斯坦也說過：“想象力比知識更重要，因為知識是有限的，而想象力概括著世界上的一切，推動著進(jìn)步，并且是知識進(jìn)化的源泉。嚴(yán)格地說，想象力是科學(xué)研究中的實在因素?！?BR>
當(dāng)然,除了想象、靈感和直覺之類的非邏輯思維,邏輯思維在假說的提出過程中也起作用，但在邏輯思維中，也往往是那些不具邏輯必然性的邏輯形式如簡單的歸納、類比在假說的提出中起著主要的作用。一般來說，觀察、歸納在確認(rèn)某一類現(xiàn)象，并概括形成經(jīng)驗定律（公式、模型）時起著主導(dǎo)作用。而對這類現(xiàn)象的理論設(shè)想，則類比以至想象在這里起主要作用。
任何一種科學(xué)假說初步設(shè)想都不可能是通過嚴(yán)密的邏輯提出的，只是在提出后才通過嚴(yán)密的邏輯方法來加以論證。愛因斯坦在創(chuàng)立相對論的科學(xué)實踐中正是這樣作的，他所運(yùn)用的探索性的演繹法就是在對立的認(rèn)識論和方法論的兩極中保持了必要的張力。與傳統(tǒng)的歸納法和演繹法相比，這種方法認(rèn)為基本概念和基本假設(shè)構(gòu)成科學(xué)理論的基礎(chǔ)，它們不能從經(jīng)驗事實歸納出來，而是以經(jīng)驗事實為指導(dǎo)，通過思維的自由創(chuàng)造和理智的自由發(fā)明而得到；……………愛因斯坦認(rèn)為，從個別的經(jīng)驗事實到基本概念和基本假設(shè)的道路是直覺的，而從基本概念和基本假設(shè)到導(dǎo)出命題的道路則是邏輯的。
二、假說的論證
從個別的經(jīng)驗事實到基本概念和基本假設(shè)的道路是直覺的，而從基本概念和基本假設(shè)到導(dǎo)出命題的道路則是邏輯的。這是因為，假說所賴以提出的想象、靈感、直覺這類創(chuàng)造性思維，是非邏輯的，就是簡單的歸納和類比這類邏輯方法的根據(jù)也是不充分的，所得出的結(jié)論也是或然的，它可能是真的，也可能是假的。
事實上，對主要是通過直覺思維和簡單歸納、類比所提出的假說的初步假定是否合理，還要涉及到它與更廣泛的事實和理論的關(guān)系問題。一個合理的科學(xué)假說，不僅要能回答某個具體的問題，解釋新發(fā)現(xiàn)的事實，而且要能夠說明和解釋已知的全部事實，即包括科學(xué)事實的全部總和。這是科學(xué)假說的解釋原則?？茖W(xué)假說不僅要能用它來解釋其他事實，而且它本身也要用更深層次的理論解釋，并且同其他科學(xué)理論相協(xié)調(diào)。這是科學(xué)假說的理性原則或者說對應(yīng)原則。另外，假說還應(yīng)當(dāng)滿足自洽性與邏輯簡單性的要求，一個假說不應(yīng)存在自身邏輯矛盾，并應(yīng)用盡可能少的假定去說明盡可能多的現(xiàn)象。這是科學(xué)假說的簡單性（或合理性）原則。為了說明科學(xué)假說是否合理，是否合乎這些原則，就要通過論證，以取得嚴(yán)格的邏輯可靠性。
所謂論證，也稱邏輯論證，就是用已經(jīng)實踐檢驗為真的理論或事實作為根據(jù)，通過合乎邏輯的推理來證明或者反駁某個判斷正確性的一種思維過程?！ ∽C明，可分為歸納證明和演繹證明。如果通過廣泛搜集事實資料來證明某種觀點的正確性，這是歸納證明。由于簡單的或說純粹的歸納無邏輯必然性，因此，在運(yùn)用歸納證明時，一般總應(yīng)結(jié)合分析，運(yùn)用完全歸納、科學(xué)歸納或者概率統(tǒng)計等方法來進(jìn)行，并且要能通過分析，確切了解其可靠程度。如果是運(yùn)用各種理論原理來證明某種觀點的正確性，那是演繹證明。一個假說的建立，既要尋求盡可能多的經(jīng)驗證據(jù)的支持，進(jìn)行歸納證明，又要應(yīng)用更普遍或更深層次以及其他科學(xué)理論進(jìn)行演繹證明。因為一個假說如要成立，就不僅要能夠解釋各種相關(guān)的事實，合乎解釋原則的要求，更要能說明它同其他經(jīng)檢驗為真的科學(xué)理論并不相沖突以至協(xié)調(diào)可以互相導(dǎo)出，合乎理性原則或?qū)?yīng)原則的要求。因此，在一定意義上，對假說的建立或確認(rèn)來說，尋找更普遍、更深層的理論依據(jù)，進(jìn)行嚴(yán)格的演繹證明往往是更為重要的。例如，1912年，魏格納提出大陸飄移的假說，從地質(zhì)構(gòu)造、古生物、古氣候等各個方面取得了大量經(jīng)驗證據(jù)的支持，但由于有關(guān)大陸飄移的原動力和飄移方式等大陸飄移本身問題得不到更深層理論的解釋，因此，這種假說，在本世紀(jì)30—40年代，一度消聲匿跡，未能得到科學(xué)家們的廣泛承認(rèn)。只是到了60年代，由于海底擴(kuò)張說、板塊構(gòu)造說的崛起，解決了大陸飄移的原動力和飄移方式的問題，也就是大陸飄移的問題得到了更深層次的理論解釋或說明，才又衰而復(fù)興，被人們所普遍接受。
對同一問題，同一現(xiàn)象的假說往往不只是有一個，而是存在著多個。因此，為了證明自己假說的正確性，就要說明與自己假說對立的觀點的不正確性、虛假性。這就是要運(yùn)用反駁的方法。所以，反駁是一種與證明相聯(lián)系的，通過引用已知為真的判斷來確定某一判斷虛假性的思維過程。
反駁的方法很多。舉出事實，證明論題與事實不符，就是一種最直接、最有力的反駁。所謂“事實勝于雄辯”，說的就是這種反駁的優(yōu)點。另一種反駁的方法叫歸謬法，即由對方的論題推導(dǎo)或引伸出荒謬的結(jié)論，從而證明論題不能成立。恩格斯揭露宇宙熱寂說的荒謬時用的就是這種方法?？茖W(xué)上的所謂悖論或佯謬，即從某一前提出發(fā)推出兩個在邏輯上自相矛盾的命題或從某一理論觀點中推出的命題與已知的科學(xué)原理產(chǎn)生邏輯矛盾，是一種同歸謬法相類似的反駁形式?？茖W(xué)史上，伽利略反駁亞里士多德重物先落地的觀點就用了這種方法。當(dāng)然，在推理過程中，悖論與佯謬的出現(xiàn)并非僅僅反映邏輯思維的不嚴(yán)密性，同時它還揭示了這些悖論和佯謬背后隱蔽著客觀事物本身的矛盾。在這種情況下，通過悖論或佯謬引出的邏輯矛盾，有助于揭露推理前提中隱含的客觀矛盾，從而推動認(rèn)識的深入發(fā)展。
證明和反駁兩者是相互聯(lián)系的，越是有力地證明自身命題的正確性就越是證明與此相矛盾的對方論點的虛假性，反之，越是有力地證明與此相矛盾的對方論點的虛假性，就越是證明自身命題的正確性。通過邏輯論證，揭露矛盾，認(rèn)識真理，并由此逐步建立起全面系統(tǒng)嚴(yán)密的邏輯體系，使假說得以發(fā)展。
三、邏輯和非邏輯的統(tǒng)一
直覺、靈感和想象這類思維是非邏輯的，它在假說初步假定的提出中起有重要作用。但是不能認(rèn)為這類思維就跟邏輯無關(guān)，完全是一種憑空想象。
想象、靈感和直覺作為非邏輯的思維形式，同根據(jù)一定的邏輯規(guī)則進(jìn)行的邏輯思維不同，具有非邏輯性、突發(fā)性和偶然性或意外性等特點，就是說，它的出現(xiàn)一般都非常迅速、突如其來，在極短時間內(nèi)實現(xiàn)認(rèn)識過程的突變、智力的飛躍。并且，這種情況的出現(xiàn)往往是某種偶然因素觸發(fā)意外地出現(xiàn)的。
由于想象、靈感和直覺的非邏輯性、突發(fā)性、偶然意外性等特點，因而人們往往把它看成是不可捉摸的現(xiàn)象，夸張成神奇奧妙的東西。其實，想象、靈感、直覺并不是什么神秘的東西，而是有一定的事實根據(jù)和一定的科學(xué)知識為依據(jù)的。任何一種想象、靈感和直覺都是許多知識因素與思維運(yùn)動逐漸積累和發(fā)展到一定關(guān)節(jié)點上迅速綜合而形成的認(rèn)識行程中的突變。第一，想象、靈感和直覺的出現(xiàn)，需要有一定的專門知識作準(zhǔn)備，也就是說，在任何問題上，所以能有豐富、新鮮、奇特的現(xiàn)象，有閃光的靈感和深邃的直覺，那是因為事先對這個問題有關(guān)知識有過堅實而充分的蓄積和消化。如果沒有這種必需的知識準(zhǔn)備，任何想象、靈感和直覺都不會出現(xiàn)。第二，想象、靈感和直覺的出現(xiàn)，需要人們對科學(xué)研究的各種實踐方法和思維方法的運(yùn)用已經(jīng)達(dá)到十分熟練的程度。這使人們對研究方法的運(yùn)用，幾乎不再需要碰到問題再作有意識的選擇，而會隨機(jī)應(yīng)變，自然而然地選用適宜的方法，象達(dá)到了“隨心所欲，不逾矩”的無意識境界。也就是說，雖然人們實際上隨時在運(yùn)用著某些思維方法，卻沒有覺得隨時在有意識地運(yùn)用它，倒反而象是撇開了思維的規(guī)則和進(jìn)程，就迅速取得令人驚異的滿意結(jié)果。第三，想象、靈感和直覺的出現(xiàn)，還需要對尋求解決的問題有過反復(fù)的思考和艱苦的探索過程。這種過程曾經(jīng)有過部分成功的經(jīng)驗和失敗的教訓(xùn)，而且這些經(jīng)驗和教訓(xùn)都對人們有過啟示。如果對研究的對象和問題沒有經(jīng)過這種反復(fù)思考和艱苦探索的磨練的過程，那末，能夠幫助解決問題的創(chuàng)造性想象、靈感和直覺是不可能產(chǎn)生的。第四，想象、靈感和直覺的出現(xiàn)還需要輔之以多種間接知識和生活經(jīng)驗。一個進(jìn)行創(chuàng)造性勞動的人，如果只限于一種專門知識，只認(rèn)得一條直線途徑，只懂得幾種固定的實驗和思維方法，那末想象、靈感和直覺雖然在他們身上出現(xiàn)，但卻難以達(dá)到豐富多采、既深且廣的水平?？梢?，想象、靈感和直覺不是某種獨立的思維方法，而且在創(chuàng)造性勞動過程中，在以上多種知識、方法和實踐運(yùn)用的基礎(chǔ)上，在某種有利條件觸發(fā)下，突破關(guān)節(jié)點，經(jīng)過迅速綜合而出現(xiàn)的認(rèn)識過程中的突變。機(jī)會只施惠于有準(zhǔn)備的頭腦，垂青那些懂得追求她的人。例如盧瑟福（D.Rutherford）如果不具有豐富的原子物理的知識，沒有運(yùn)用多種科學(xué)實驗方法和思維方法進(jìn)行過反復(fù)的思考和探索，沒有太陽系結(jié)構(gòu)的天文學(xué)知識，那么，關(guān)于原子結(jié)構(gòu)模型的任何想象、靈感和直覺，都是不會在他身上產(chǎn)生的。又如，蘋果從樹上掉下來，千千萬萬的人都覺得習(xí)以為常，唯獨牛頓（J.Newton）想到萬有引力，這在很大程度上取決于他已掌握的力學(xué)等知識水平和平時艱苦的思考和探索。
想象、靈感和直覺的發(fā)生，往往不是在自覺地緊張思考問題之中，而是在思維活動長期緊張而暫時松弛狀態(tài)中產(chǎn)生的，如散步、洗澡、休息、酣睡方醒乃至睡夢之中。這是由于條件的改變與思路的改變所造成的。人們在緊張思考問題時，雖然聚精會神，但容易沿著一條或幾條思路想下去。如果此路不通，便會陷入百思不解的僵局，而當(dāng)緊張思考后稍事休息之時，就容易受到別的現(xiàn)象的啟示，改變思路，產(chǎn)生新的聯(lián)想，找到另一種解決問題的途徑。
想象、靈感和直覺等非邏輯方法在科學(xué)創(chuàng)造中的作用無疑是非常重要的。但是，強(qiáng)調(diào)非邏輯方法的重要，并不意味著貶低邏輯方法的作用，更不能認(rèn)為科學(xué)的創(chuàng)造過程是可以完全脫離邏輯方法而只靠非邏輯方法完成的。實際上，在任何科學(xué)創(chuàng)造過程中，兩者都是互為補(bǔ)充的：在邏輯方法還走不通的地方，科學(xué)就需要用非邏輯的方法開辟新的通路；而當(dāng)邏輯方法已打開通路之后，又必須及時地在從舊認(rèn)識到新認(rèn)識之間的“深淵”上架起“邏輯的橋梁”。即使是最卓越的想象力、靈感和直覺，其認(rèn)識成果也必須經(jīng)過邏輯的加工，找到邏輯的根據(jù)。否則，它們就不可能成為真正的科學(xué)知識。整個科學(xué)體系以及一切真理性經(jīng)過實踐檢驗的科學(xué)知識，總是能夠而且應(yīng)該在邏輯上前后一致的。如果設(shè)想科學(xué)可以無視邏輯，可以舍棄邏輯的依據(jù)和論證，人們就無法判斷真?zhèn)?，也無法建立起科學(xué)理論到實踐檢驗的通道，那么，科學(xué)就將不成為科學(xué)而只好訴諸約定和信仰了。所以，一個足以完成科學(xué)創(chuàng)造過程的完整的創(chuàng)造性的思維方法，必定是邏輯方法與非邏輯方法的辯證統(tǒng)一和綜合應(yīng)用。
思考題：
1．為什么說提出假說的初步設(shè)想時，一般不應(yīng)過于強(qiáng)調(diào)思維的邏輯可靠性，而應(yīng)多發(fā)揮思維的創(chuàng)造性。直覺、靈感和想象這類非邏輯思維形式，在假說初步設(shè)想的提出中起著怎樣的作用？
2．科學(xué)假說為什么必需經(jīng)過嚴(yán)密的邏輯論證？什么是歸納證明和演繹證明，怎樣進(jìn)行，有何作用？什么是反駁，有哪幾種形式，有何作用？證明和反駁兩者的關(guān)系如何？
3．直覺、靈感和想象等非邏輯思維方式同邏輯思維方式有什么不同，它同邏輯思維的關(guān)系如何？為什么說一個完整的創(chuàng)造性的思維方法，必定是邏輯方法與非邏輯方法的辯證統(tǒng)一？
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