理论预期实验

理论预期实验

有一种境况特别清楚地表明我们对于理论分类的自然特征的信念；当我们要求理论在实验发生之前告诉我们实验结果时，这种境况就出现了，此时我们给它一个大胆的指令：“成为我们的预言家。”

显著的实验定律群通过研究确立起来了；理论家打算把定律浓缩到极少数的假设中，他们成功地这样做了；每一个实验定律都正确地被这些假设的推论描述。

但是，能够从这些假设中引出的推论在数目上是不受限制的，我们从而能够导出一些推论，它们不与任何先前已知的实验定律对应，仅仅描述可能的实验定律。

在这些推论中，一些涉及能够在实践中实现的情况，这些推论特别有趣，因为能够把它们交付事实检验。如果它们确切地描述了支配这些事实的实验定律，那么理论的价值将增加，受理论支配的领域将添加新定律。相反地，如果在这些推论中存在一个与事实——它们的定律必须用该理论描述——截然不一致的推论，那么就不得不修正理论，或者也许不得不完全抛弃它。

现在，在我们使理论的预言面对实在的场合，请设想一下，我们必须打赌赞成还是反对理论；我们将把我们的赌注押在哪一边呢？

如果理论是纯粹人为的体系，如果我们在它赖以立足的假设中看到为描述已知的实验定律而精巧制作的陈述，但是倘若理论没有暗示在不可见的实在中间实在关系的任何反映，那么我们将认为，这样的理论不确认新定律。在为其他定律而调整的抽屉之间留下的空余空间中，迄今未知的定律要找到它可能严格合适的预制抽屉，会是不可思议的偶然性的绝技。我们冒险把赌注押在这类预期上也许是愚蠢的。

相反地，如果我们在理论中辨认出自然分类，如果我们感到它的原理表达了事物之间的深邃的和实在的关系，我们将不会为看到它的推论预期经验并激起新定律的发现而惊奇；我们将毫不畏惧地打赌赞成它。

因此，我们坚持认为一个分类是自然分类的最高检验，就是要求它预先指明唯有未来将揭示的事物。当实验完成并确认从我们的理论得到的预言时，我们感到增强了我们的确信：我们的理性在抽象的概念中建立起来的关系确实对应于事物之间的关系。

例如，近代化学符号体系运用发达的化学式建立分类，各种化合物以此分类排列有序。这种分类把令人惊异的秩序引入庞大的化学武库，而这种秩序已经向我们确保，该分类不是纯粹人为的体系。它通过取代在各种化合物之间建立的类似和推导关系仅在我们的心智中有意义；可是，我们却深信它们对应于实物本身之间的亲缘关系，实物的本性依然深深地潜藏着，但是其实在性似乎是毋庸置疑的。不过，由于这种深信变成压倒之势的确定性，我们必定看到，理论预先写出众多物体的化学式，而且鉴于服从这些指示，合成必然揭露大量的实物，我们甚至在这些实物存在之前就能够了解它们的构成和性质。

正像合成事先预告化学标记法法令是自然分类一样，物理学理论同样将证明，它由于预期观察从而是实在秩序的反映。

现在，物理学史向我们提供了这种有洞察力的猜测的诸多例证；许多时代都有预言还没有观察到的定律，甚至预言似乎不可能出现的定律的理论，它激励实验者去发现定律，指导他趋向这一发现。

法国科学院颁布把对光衍射现象的总审查作为物理学奖的课题，该奖项在一八一九年的公众大会上授予。提交了两篇专题论文，菲涅耳的一篇赢得大奖，评判委员会由毕奥（Biot）、阿喇戈（Arago）、拉普拉斯（Laplace）、盖-吕萨克（Gay-Lussac）和泊松组成。

从菲涅耳提供的原理出发，泊松通过雅致的分析演绎出下述奇怪的推论：如果一个不透明的和圆形的小屏幕截住从点光源发出的光线，那么在屏幕背后、正是在这个屏幕的轴上，存在着不仅是明亮的点，而且恰恰是这些点发光，仿佛屏幕未插入它们和光源之间一样。

看来，这样的推论与最明显的经验确定性是如此背道而驰，它似乎是拒绝菲涅耳提出的衍射理论的十分健全的根据。阿喇戈确信出自这个理论的洞察力的自然特征。他检验它，观察给出与来自计算的未必确实的预言绝对一致的结果。 ^[13]

正如我们定义的，物理学理论从而把有利于智力经济的浓缩描述给予广泛的实验定律群。

它把这些定律分门别类，并通过分类使它们可以更方便、更安全地利用。与此同时，它使整体有序，从而增添它们的美。

在它完备之时，它显示出自然分类的特征。它建立的群容许就事物的实在亲缘关系做出暗示。

尤其是，这种自然分类的特征是以理论的多产性为标志的，该理论预期还没有观察到的实验定律并促进它们的发现。

这充分表明对物理学理论的探究是正当的，尽管这种探究没有追求现象的说明，但也不能称它是徒劳的和无效的任务。

[1] E.Mach,“Die ökonomische Natur der physikalischen Forschung”，Populärwissenschaftliche      Vorlesungen（3rd ed.；Leipzig,1908），Ch.Ⅹ Ⅲ，p.215.（Translated by  T.J.McCormack,“The Economical Nature of physical Research”,Mach's Popular Scientific  Lectures 〔3rd ed.; La Salle Ill; :Open Court,1907〕，Ch.XIII.）Cf.E.Mach,La   Mécanique；exposé historique et critique de son  développement（Paris,1904）,Ch.IV,Sec.4:“La Science comme   économie de la pensée”,p.449.（T.J.McCormack从德文第二版译，The Science of Mechanics:a Critical and Historical Account of Its Development ［Open  Court,1902］，Ch.IV,Sec.IV:“The Economy of Science,pp.481-494.）

[2] E.Mach,La Mécanique...,p.453.（在译本The Science of Mechanics...,p.485.）

[3] 在“L'Ecole anglaise et les théories physiques”,Art.6.Revue des questions  scientifiques,October,1893中，我们已经注意到自然分类是物理学理论倾向趋近的理想形式。

[4] Cf.H.Poincaré,La Science et l'Hypothése （Paris,1903）,p.190.（Translated by Bruce Halsted,“Science and  Hypothesis”,in Foundations of Science 〔Lancaster,Pa.：Science Press,1905〕. ）

[5] Oeuvres Complètes d'Augustin Fresnel,3 vols.（Paris,1866-1870）,I,236,365,368.