科学问题及其分类

（一）科学问题的含义

所谓科学问题，就是指一定时代的科学工作者基于当时的知识背景发现和提出的关于科学知识体系内和科学实践中需要解决而又未解决的矛盾。

科学问题必须是在一定的已知背景知识条件下提出的，否则，虽然是问题但不是科学问题。科学问题的内容是关于科学认识客体的未知部分。未知，是理解和把握科学问题的关键，可以说，没有未知便没有科学问题。科学问题的未知必须是科学认识主体关于科学认识客体的欲知之部分，不是欲知的未知便不能构成科学问题的未知，也就不能形成科学问题；同时，关于科学问题的未知还必须是科学认识主体在当时的已知背景知识条件下的“能知”之部分，否则，即便是以“问题”的形式提出来，但在当时的客观条件下也是无法解答的，这样的问题也不是真正意义上的科学问题。

科学问题是一定历史时代的产物。只有从当时的科学认识和科学实践的水平出发，并通过对科学知识背景的深入理解，才能提出有价值的科学问题。否则，提出的问题可能是无意义的。日本著名学者岩奇允胤和宫原将平在《科学认识论》一书中指出，科学问题的发现、提出和解答“以多方面的形式同已知联系着”。我国著名的地质学家李四光先生也说，任何一个科学问题“很少是单纯的”，总是在各个方面同已知背景知识联系着，也只有在已知背景知识条件下，才能提出科学问题。科学发展的历史也证明，任何一个科学问题的提出都离不开已知的背景知识。哥白尼之所以发现和提出托勒密地心说的矛盾问题，是与他对天文学知识的熟知分不开的。伽利略之所以发现和提出亚里士多德物理学中的矛盾问题，也是因为他有丰富的物理学知识。爱因斯坦之所以及时地提出应用普朗克能量子假说研究光的问题，也是因为他有深厚的物理学知识等。

科学问题之所以是时代的产物，还体现在知识背景决定着科学问题的内涵深度和解答的途径。在不同的知识背景下，同一问题的内涵深度是有差异的。如遗传的奥妙是一个古老的问题，在19世纪的知识背景下孟德尔提出的是“遗传因子”的问题，20世纪初摩尔根提出的是“基因”的问题，20世纪50年代，沃森和克里克则提出了生物大分子DNA的结构问题。显然，同一问题在不同知识背景下其内涵深度是不同的。除此之外，背景知识还制约着解决问题的途径。有些问题受当时认识和实践水平的限制，一时还无法进行研究，这些问题还不能称之为科学问题，只有在一定条件下，它才能转化为科学问题，被提到议事日程上来进行研究。例如，关于宇宙的起源，是早已提出而未解决的一个问题。在古代科学水平下，只能用“盘古开天地”神话故事和“上帝造人”的创世说来回答；20世纪初，由于广义相对论的创立和天文观测的新发现，对该问题的研究有了理论和事实的根据，并由于伽莫夫把广义相对论同宇宙演化相结合，才使宇宙的起源问题有可能用核物理理论加以研究，从而使宇宙起源变成一个科学问题，并且有可能对这一问题做出科学的解释。

掌握科学问题的规定，还需要弄清科学问题同伪科学问题的区别。科学问题和伪科学问题，是根据能不能由实践来检验而区分开来的。前者是可以通过实践加以检验的，是真实的问题。后者是指一些不能证实、也不能证伪，即不能由实践来回答的问题。诸如鬼神、上帝和永动机等问题，就是不能证实也不能证伪的问题。这类问题往往只能是凭幻想去胡说八道。当然，科学问题和伪科学问题的区别也不是永恒不变的。随着科学背景知识的变化和发展，一些过去被认为是伪科学的问题也可能转变为科学问题。如在过去的化学背景知识下，像“点石成金”，把贱金属变成贵金属就被看成是不可能解决的伪科学问题。但是随着核化学的背景知识和技术的出现，这些问题又都转变成为真实的科学问题了。由此可见，我们掌握科学问题，既要弄清科学问题同伪科学问题的区别，又要了解两者的区别是历史的可变的。

作为一个完整的显形的科学问题，必须是用语言、文字等表述出来的，而科学问题一旦以语言、文字表述出来，便有了其主观形式。这种主观形式一般是科学认识主体通过对科学认识客体的欲知且能知的未知部分以发问的方式来完成的，而且该未知部分只有具备了这种主观形式才能形成一个完整的显形的科学问题，否则它最多也只能是一个潜在的科学问题。

（二）科学问题的分类

科学问题多种多样，可依不同的标准和研究的需要，将其进行各种不同的分类。

1．根据认识层次划分　根据问题所属的认识层次，美国科学哲学家劳丹把科学问题划分为概念问题和经验问题。如果人们对所观察到的自然界中的任何一种现象感到新奇或试图进行解释，就构成了经验问题。经验问题可以分为三种：①未能解决的问题，即还没有被任何理论恰当解决的问题。②已解决的问题，即已被同一研究领域内所有理论都认为解决了的问题。③反常问题，即还未被某一理论解决，但被在同一研究领域内其他理论解决了的问题。

除了经验问题之外，还存在另一类所谓的概念问题。对于科学进步来说，概念问题通常比经验问题更加重要。概念问题分为两种：内部概念问题和外部概念问题。所谓内部概念问题是指理论内部出现的矛盾，逻辑上的不一致，基本概念含混不清等。外部概念问题是指同一领域不同理论之间的矛盾或理论与外部的哲学思想、文化传统等不一致产生的问题。

产生外部概念问题主要有三个原因：①科学理论之间的矛盾。像燃素说认为燃素具有“负重量”的观点与牛顿引力理论之间的矛盾。②理论与当时占主导地位的方法论之间的矛盾。例如，18世纪在电学、热学、气体力学、化学和生理学领域都出现了以感觉不到的“微妙流体”为前提的假说或理论，这就与当时占主导地位的归纳主义方法论相矛盾。③理论与当时流行的世界观之间的矛盾。像相对论与牛顿绝对时空观之间的矛盾，量子力学理论与人们关于因果性、实在性等观念之间的矛盾就是其典型例子。

2．根据科学问题的正确性划分　根据科学问题的正确性划分，可将科学问题划分为正确的科学问题和错误的科学问题。为科学认识指出了正确研究目标和解题方向的科学问题就是正确的科学问题。正确的科学问题真实地反映了客观存在的认识对象，它的答域中包容着该问题的正确解答。正确问题的特点是它在客观上存在着正确的答案。虽然有了正确的问题不一定就会获得正确的答案，但是正确问题是获得正确答案的必要条件。对于正确问题在科学认识中的重要作用，就像人们常说的那样：提出正确的问题往往等于解决了问题的一大半。

一个科学问题，如果它指示了错误的研究目标或错误的解题方向，那么它就是错误的科学问题。错误问题主要有两种类型：一类错误问题的问项是错误的，即它假设了一种不存在的认识对象，如“测定燃素的比重”，由于问项是问题的主体部分，所以这类错误是根本性的。另一类错误问题的问项正确，但是却指示了错误的求解范围，即答域是错误的。例如“怎样用一些正圆形描述火星的公转轨道？”这类问题的主体部分是正确的，所以仅属于局部性的错误。

对于把“科学”视为“正确”的同义语的人来说，“错误的科学问题”这个概念就如同“圆的方”一样是不能接受的。而对于那些实际从事科学研究的科学家而言，出现错误的科学问题是十分正常的事，例如英国物理学家霍顿曾说：科学上的重大问题，“并不是从各个科学家的头脑中现成地一跃而出的——远不是那样。它们是在探索过程中发育着……它们实际上可能在背后有一段很长的进化史，其中包括许多人物以及许多错误的开端。”

3．根据科学问题对科学发展作用的不同划分　在一定历史时期的既有科学知识，是形成演变时期科学问题的背景知识，背景知识的各部分之间并不都是和谐一致的，有些内容是相互矛盾的。在相互矛盾的知识成分中，已得到当时社会实践验证和社会公认的内容构成了背景知识的主导方面；而没有得到当时社会实践充分验证和普遍接受的内容则构成了背景知识的非主导方面。非主导背景知识的具体形态，可能是主导理论知识所不能解释的科学事实，或者是与主导知识相对立的科学概念，科学定律和科学学说。根据科学问题与背景知识这两个方面内容的关系，可以把科学问题划分为常规问题和非常规问题。

常规问题是以主导背景知识为前提形成的科学问题，它的问项和答域都是在主导背景知识启发下提出的。其中正确的常规问题存在正确的解答，它的解答和主导背景知识是相容的。错误的常规问题的问项和答域也都是在主导背景知识的启发下提出的，但它在常规理论的框架内却找不到正确的答案。在根据该类问题进行研究的过程中，会发现主导理论所不能说明的科学事实，这些科学事实构成了非主导的背景知识，由此而引出非常规问题。

在一定历史时期内，根据非主导背景知识提出的科学问题是非常规问题。非常规问题要求突破主导理论的框架解释新的科学事实，或是要求进一步发展和证实非主导知识，非常规问题的内容是和主导理论不相容的，它的提出是对主导背景知识的挑战。

正确的非常规问题的提出和解决往往导致对主导背景知识的基本概念、原理的否定和更换，引起既有科学知识的质变，重大的非常规问题甚至可能是科学革命的先兆。错误的非常规问题同错误的常规问题一样，其正确的解决，需要对问题自身进行否定，而这种否定正好是对主导背景知识的进一步确证。如科学史上对能量守恒定律的几次怀疑，被否定后更加提高了这一定律的确证程度。

在每个时代，总是由主导背景知识支配多数人的思想，决定其评价标准，因此，非常规问题的出现每每惊世骇俗。有时它会被人们一概视作错误问题而简单地加以否定，这种做法常常会阻碍新的科学思想的成长。对科学问题的常规性的分析再次表明，在科学问题未求解之前判明其正确性是困难的。一定时代的背景知识只能作为判明科学问题常规性的标准，而不能作为判别科学问题正确性的充分依据，只有经过对科学问题的求解实践才能判别它们的正误。

其他，如根据问题的重要程度的不同，科学问题可以划分为关键问题和一般问题；根据问题的适用范围的不同，科学问题可以划分为基础理论问题、应用技术问题和发展研究等问题；根据问题的层次和容量的不同，可以把科学问题划分为母问题和子问题等。