理论“飞跃”与原有理论适用性限度

从实践到理论,根据新事实提出新假说,是自然科学发展的一般规律。根据与原有理论基本冲突的新事实,冲破传统观念的束缚,提出与原有理论基本原则对立的新假说,既是建立科学理论时在科学方法方面最有代表性的一个特点,也是认识过程中实现理论“飞跃”的一种重要形式。

任何一种理论的适应性范围总是有限的。当人们的认识深入到某个新领域的时候,原有的理论就可能会达到它所能适应的极限,从而表现出或是理论推断与实验结果不一致,或是随着理论的发展,其内部各个部分之间的矛盾越来越不可调和。这时,就可能需要对原有理论的基本概念和基本假设做一番根本的改造,需要提出新的概念和新的假说来说明新的问题。也就是说,需要构建一个新的理论。

应该说明,我们所说的理论“飞跃”是指从一个理论体系向另一个理论体系的过渡,从一个传统理论向一个崭新的理论过渡,从一个低级近似的理论向一个高级近似的理论的过渡。或者说,从一个理论层次向另一个理论层次的过渡。从牛顿力学到量子力学,从牛顿力学到电磁理论,从牛顿力学到相对论……都是理论“飞跃”的例子。

但是,实现飞跃的方式是有区别的。例如,在建立量子力学时,依据新事实与原有理论基本原则的冲突,冲破传统观念,提出革命的新假说,是实现理论“飞跃”的一种重要形式。当然,这不是唯一的形式。如爱因斯坦建立广义相对论,主要不是根据新事实与原有理论基本原则的冲突,而是考虑相对性原理的普遍有效性进行理论综合。牛顿力学体系的建立,以及麦克斯韦电磁理论体系的建立,也是以理论综合为主。实现理论“飞跃”的这种形式,对于科学方法的研究来说,也应予以十分重视。

既然揭示新事实与原有理论基本原则的冲突如此重要,那么怎样去发现这种冲突,也就是怎样去找到原有理论的适用性限度呢?这里应该具备一些条件。如:

(1)熟悉出现在有关领域里的系统的实验结果。

(2)掌握有关领域里原有的基本理论,并能指导取得一些有关结果。

(3)能把实验与理论两方面结合起来,或者将实验结果用原有理论的原则表达出来,或者将原有理论推导出的结果与实验结果进行比较。经过认真的分析,发现存在的冲突,从而确定原有理论的适用性限度。

这里,有3点值得注意:

(1)必须始终对一切现有的理论持批判态度,但新事实与原有理论的冲突并不是经常发生的。它只是在认识发展的一定关节点上产生的。

(2)提出一个新理论,并不是件随意可说或随意给自己的研究带上新理论的桂冠的事情。实际上,一个经过科学家多次实验检验的理论是顽强的。理论有一定的“韧性”,不会一遇反常,就被轻易地证伪。那些信奉原有理论的科学家也不会轻易放弃把新现象纳入原有理论框框的努力。因此,像必须尊重新事实一样,不要轻易地否定一种科学理论,更不用说对前人的科学理论采取蔑视和讽刺的态度了。这不仅是一条十分重要的方法论原则,而且是一条为人处世的基本原则。

(3)创立新理论,提出新概念,并不是一件轻而易举的工作。它既需要对原有理论有深刻的理解和研究,从而具有发现原有理论缺陷的洞察能力,也需要敢于突破传统观念束缚的勇气和大胆提出新观念的创新精神;有时,它甚至需要某种机遇。

总之,批判态度要与严肃认真的分析结合起来。

最后,我想指出,科学发展是有继承性的。科学理论是由先前知识的积累而形成的。因之,旧理论(即使被批判、改造或否定)永远是新理论的源泉。有些新的理论,虽是某个人(如牛顿、爱因斯坦等)的天才创造,但实际上是多少代学者共同的劳动结果。无怪乎牛顿说:“假如我比自己的先驱者看得远,那仅仅是因为我站在巨人的肩膀上。”