17世纪到18世纪是欧洲的理性时代。这里所谓的“理性”最直接的表现就是这一时期的哲学与自然科学紧密相关，出现于理性时代的哲学认识论转向不是哲学家通过单纯的思辨达到的，而是受到了自然科学求知、求实精神的深刻影响。“从科学哲学角度看，这一时期是中世纪科学哲学思想和分析时代科学哲学思想的交汇点，其上承古希腊和中世纪的科学哲学思想，下启分析时代的逻辑经验主义。”[5]理性时代的认识论哲学分为经验论和唯理论两大派别，二者的开创者弗朗西斯·培根（Francis Bacon，1561—1626）和勒内·笛卡尔（Rene Descartes， 1596—1650）被并列视为近代哲学的创始人。经验论和唯理论之间分歧的形成除了源自于中世纪唯名论和实在论之间的争论外，更重要的原因在于这两个不同派别对于自然科学研究方法的理解不同。从17世纪的自然科学发展程度看，最为发达的自然科学分支是力学和天文学，而当时这两门学科的研究事实上既要注重观察积累和实验验证，又不能缺少数学方法的应用，因此它们一方面需要依赖经验材料提供依据，另一方面又必须求助于理性来对经验材料进行分析和概括。然而，观察实验方法和数学方法在科学研究中的重要性可能随研究领域、阶段的不同而有所差别，这种差别在自然科学研究中不会导致争议的产生，但在哲学领域，由于哲学家们希望明确认识的唯一来源，因而观察实验方法和数学方法分别被不同的哲学家放在了首要的位置，于是就造成了经验论和唯理论这两个学派的分歧。经验论的认识论观点可以概括为：一切知识归根到底都来源于感觉经验，所谓科学知识，特别是实验科学的知识，都是对感觉经验进行归纳的结果，其主要代表人物为培根、霍布斯、洛克等。唯理论的认识论观点则是：感觉经验是相对的且具有偶然性，因而经验是不可靠的。具有普遍必然性的科学知识不能建立在这样一个不可靠的基础之上，如果人类具有科学知识的话，它必然不是以感觉经验为基础，只能是由人类理性所固有的天赋观念中推演而来的，这也是科学知识的普遍必然性所要求的。唯理论的主要代表人物为笛卡尔、斯宾诺莎和莱布尼茨。
作为经验论的开创者，培根关于科学的论述对后来的科学以及科学哲学的发展影响深远。培根在《新工具》中批判了由亚里士多德开创并被经院哲学继承的传统科学观，他认为亚里士多德没有对科学和逻辑进行区分的观点是不正确的，因为科学并不仅仅是按照演绎逻辑推理出来的公理体系。培根强调了归纳方法在科学研究中的作用，他从三个方面指出亚里士多德及其追随者在材料归纳阶段存在的问题：一是他们在搜集经验的过程中对材料不加鉴别，因而得到的资料是杂乱无章的；二是亚里士多德主义者们仅仅在得到一些观察结果后就匆忙地进行概括，由此得到最一般的原理，并用这些原理推理演绎出其他的结论；三是他们过于依靠简答枚举的归纳法，这往往会给结论的正确性造成负面的影响。当然，培根也并不是完全不承认演绎方法的意义，他反对的是“亚里士多德及其追随者由于过分强调从第一原理演绎出推断，把科学归结为演绎逻辑”，他认为“演绎论证仅当它们的前提得到适当的归纳支持时才有科学价值”[6]。可以说，培根是一位唯物主义的经验论者，其主要目的是要将感觉经验与理性相互结合起来，虽然强调归纳法是居于主要地位的，但在理论上却并不否认演绎方法的作用，即培根并不是极端地将经验与理性对立起来，而是将中世纪的经院哲学和神学作为靶子，否定当时人们对超自然力量的盲目崇拜以及空洞抽象的思辨方法，进而极大地促进了立足于观察与实验的经验科学的快速发展。
作为培根的同胞及其曾经的助手，托马斯·霍布斯继承并系统化地发展了经验主义认识论，从而成为了一名更彻底的唯物主义一元论者。“霍布斯用机械唯物主义发挥培根的经验论原则，使得经验论原则丰富了，但又多了些形而上学思维方法的色彩。”[7]受当时伽利略物理学的影响，再加上其对数学的精通与熟悉，霍布斯将机械论的经验论观点推广到了本体论层面，他反对笛卡尔所谓的不依赖于包括身体在内物体的“心灵实体”的存在性，认为世界的存在可以被统一到唯一的实体上，即物体本身。他对物体的定义是：“物体是不依赖于我们思想的东西，与空间的某个部分相合或具有同样的广延。”[8]这里的广延是指物体的大小，他认为在物质的全部性质中，只有广延或者说大小形状是必然的，其他都是偶然的性质，即其所谓的“偶性”。这其实就是对第一性的质和第二性的质的区分，他指出偶性依赖于感觉，并将其归结为物体“运动、激动以及变动对我们的显现”[9]，由此从机械论的观点解释了第二性的质产生的原因。基于相同的理由，霍布斯将感觉理解为是由物体一连串的机械运动导致的结果，认为感觉、心理都能被还原为物体运动对人感官的压力。因此，霍布斯虽然没有否定经验论的局限性，并且认为应该将经验与理性结合起来理解世界，但他其实是通过机械论来解释理性的，这种认识也直接导致了后来的洛克试图将所有抽象观念都一一还原为感觉经验的观点的形成。
英国哲学家约翰·洛克（John Locke，1632—1704）是唯物主义经验论的集大成者，经验论哲学在他的理论中达到了顶峰。“洛克对经验论原则的发挥表现在他把经验区分为‘外部经验’和‘内省经验’。他认为知识来自感觉和反省这两个源泉，归根到底来自感觉经验。外部经验是外界对象作用于我们的结果，而内省经验是人自身的思想活动。这种区分实际上是试图把感性认识和理性认识区分开来。在区别这二者的时候，洛克注意了二者的联系，指出内省经验晚于外部经验，并以外部经验为基础。这是一个经验论者在认识论上所能达到的最高程度。”[10]洛克受霍布斯的影响也区分了第一性的质和第二性的质，但与霍布斯不同的是，他认为物质的体积、广延、形状、运动、静止、数目等性质属于这一性的质，而色、声、味等性质并不存在于客体本身，而是这一性的质在人的感官上造成的感觉，它们属于第二性的质。洛克在解释外部经验时将第二性的质看作是附属于第一性的质的，认为第二性的质既是依赖于认识主体的，又是决定于外界客体的。可以说，洛克关于两种性质的学说，将感觉经验的本性和来源彻底从主体引向了客体，从而将经验主义认识论推向了极致。但是洛克“外部经验”和“内省经验”观点的论述由于存在着自相矛盾的地方，即他一方面认为“内省经验”出现是较后的，是以感觉材料为基础的，另一方面又将“内省经验”和“外部经验”并列，认为它也是知识的独立来源，从而落入了“二重经验论”的陷阱。实际上，这反映出了洛克在对理性与感性、具体与抽象等问题的认识上是混乱的，也导致经验论后来走向了唯心主义和不可知论。
与培根的经验论一起摧毁经院哲学体系的是笛卡尔建立的理性主义认识论。笛卡尔被称为“近代哲学之父”，他建立了第一个能够囊括一切近代科学的哲学体系。他认为一切科学原则都应该从哲学里得到，而且这些“原则”通过运用理性来得到。这种运用理性的方法是从数学中借用来的，后来人们普遍称之为“理性演绎法”。笛卡尔认为科学是具有统一性的，这种统一性并不体现在它们具有相同的研究对象，而是体现在科学研究方法是统一的，而数学方法就是能够普遍适用于科学的一般方法。但是从古至今，数学家们都没有对数学方法进行合理的反思，而且在他所处的时代，几何与代数之间的关联还很弱，并且各自都有自身的局限性。因此，笛卡尔认为哲学家应该承担起反思数学方法的任务，建立一种作为研究科学的工具的“普遍数学”（mathesis universalis）。笛卡尔的普遍数学当然不能等同于数学，它是一种被寄望于探求真理的普适方法，主要应用于研究事物的秩序和度量，而人类对于事物的理解就在于对其秩序和度量的认识，无秩序则不能被理解，无度量则理解无法精确。笛卡尔认为，在数学中研究对象是同质的，“度量”即量与量之间的比较，而在数学以外的领域，由于比较对象不是同质的，因此我们所要进行的度量是不可量化的对象之间的同和异的比较。在科学研究中，笛卡尔给出的具体“度量”方法就是分析—综合的方法，他指出，由于在因果关系中原因和结果是不同质的，我们看到的现实事物即结果总是有限的，而终极原因则是无限的上帝，因此“形而上学不能直接诉诸无限的终结原因，需要找到一个确定无疑的简单的出发点，由此建构出关于原因和结果的知识。就是说，形而上学的方法首先是分析，寻找确定的第一原则，然后再运用综合，从第一原则推导出确定的结论”[11]。在《方法谈》一书中，笛卡尔归纳了分析—综合方法的四条方法论原则：第一，绝不接受我没有确定为真的东西；第二，把每一个考察的难题分析为细小的部分，直到可以适当地、圆满地解决为止；第三，按照顺序，从最简单、最容易认识的对象开始，一点一点地上升到对复杂对象的认识；第四，把一切情况尽量完全地列举出来。[12]这四条原则表明，笛卡尔在运用分析和综合方法的研究过程中，完全没有为感觉经验预留任何位置，特别是这一条原则涉及的是确定性原则，它反映了笛卡尔所持的普遍怀疑的态度，说明了只有理性直观以及由其演绎推理得到的结论才是满足“十分清楚明白地呈现在我的心智之前，使我根本无法怀疑”[13]要求的研究起点。
可以看出，笛卡尔的方法论原则其实就是一种普遍怀疑的方法，不过对他来说，怀疑并不是目的而只是手段，是为了获得确定性而怀疑，是要通过普遍怀疑去寻找那些不可怀疑的东西。通过怀疑周围世界中的复杂现象以及关于人类的内在观念，笛卡尔得到一个不可怀疑的第一对象，即思想自身。他认为思想可以怀疑我们所想的一切对象，但是却不能怀疑“我在怀疑”这个事实，否则作为怀疑这种行为就无法实现。那么，作为怀疑活动主体的“我”就是必然存在的，由此笛卡尔就得出了其最著名的结论：“我思故我在。”这也是其哲学思想的出发点。这里的“我”作为思想的主体，只是“一个心灵、一个理智或一个理性”。因此“我”是超越形体的，其完全可以没有形体、不能摄取营养、无法走路，但是“我”无论如何都不能没有思想。思想是“我”的一种本质属性。因此，“我思”和“我在”之间并不是因果关系，而是本质与实体的关系，自我这个实体的全部本质就是思想。需要注意的是，笛卡尔所说的“我思”是思想本身，而非思想的具体内容，因此为了得到确定的知识，我们就需要从“我思”这个唯一确定的事实出发，遵循严格的推理规则，清楚明白地推演出各种命题或定理，从而形成完整的知识系统。笛卡尔认为观念可以分为天赋的、外来的和虚构的，只有与生俱来的“天赋观念”才是真正的知识的来源和前提，它是以上帝的权威作为保证的，所有真理性的知识都是以“天赋观念”为依据清楚明白地演绎出来的。这里的演绎方法是理性的演绎法，它不同于传统的演绎三段论，是综合了逻辑学、几何学和代数这三门科学的优点而得到的新方法，这种方法受到了17—18世纪欧洲大陆的众多科学家和哲学家的推崇和沿袭，确立了唯理论科学哲学的历史地位。
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