1
物理学理论的目的与结构
1.8.7 物理学理论让自然分类作为它的限定形式
物理学理论让自然分类作为它的限定形式

还有其他更为严肃的理由,使物理学理论的教导本身不能不引起形而上学家的注意。

科学方法本身并未携带它的充分的和完整的正当理由;它仅仅通过它的原则不能说明所有这些原理。因此,我们不应该感到惊讶:理论物理学依赖于只能通过外在于物理学的理由认可的公设。

在若干这些公设中,有如下一个公设:物理学理论必须力图用单一的体系描述整个自然定律群,该体系的所有部分在逻辑上是彼此相容的。

如果我们把自己局限于仅仅乞灵纯粹逻辑,即容许我们决定物理学理论的目标和结构的那种逻辑的根据,那么就不可能为这个公设辩护; [11] 就不可能谴责想要宣称用几个逻辑上不相容的理论或者描述各种实验定律的集合,甚或描述单一的定律群的物理学家;能够要求他的一切是,不要把不相容的理论混为一谈,也就是说,不要把从这些理论之一中得到的大前提与另一个理论提供的小前提结合起来。

这个结论,即物理学家有权利发展逻辑上不连贯的理论,实际上是分析物理学方法而不求助于这种方法之外的任何原则的人所达到的结论。在他们看来,理论的描述只是方便的概要,只是人为的技巧,其目的在于促进发现工作。当工人发现根本不同的工具中的每一个充分适合于某一项任务却不充分适合于另一项工作时,我们为什么要禁止他相继使用它们呢?

然而,这个结论大大震撼大量为物理学的进步而奋斗的人;他们中的一些人希望在这种对理论统一的蔑视中,看到信仰者想要以牺牲科学为代价而抬高教义的偏见;要支持这一见解,可以注意一下聚集在爱德华·勒卢阿周围的杰出的基督教哲学家明星,他们欣然认为物理学理论只不过是处方。在如此推理时,太经常忘记的是,昂利·彭加勒第一个以正式的方式宣布和教导,物理学家能够像他们认为是最好的那样,相继使用这么多的它们本身之间不相容的理论;我不知道,昂利·彭加勒共同具有爱德华·勒卢阿的宗教信仰。

可以肯定,昂利·彭加勒以及爱德华·勒卢阿受到维护他们立场的物理学方法的逻辑分析的充分认可;同样可以肯定,这种具有怀疑论暗示的学说震撼大多数为物理学的进展正在工作的人。虽然对他们使用程序的纯逻辑研究并没有向他们提供任何令人信服的论据以支持他们观看事物的方式,但是他们感到,这一方式是正确的方式;他们直觉到,逻辑统一作为物理学理论不断趋向的理想强加于它;他们感到,在这种理论中,任何逻辑的缺乏,任何不融贯,都是瑕疵,科学的进步应该逐渐地远离这种瑕疵。

这种确信基本上被捍卫理论的逻辑融贯权利的人所分享。在他们之中,有个别片刻犹豫地偏爱严格协调的理论而非一大堆势不两立的理论,为了批判对手而不力求在他身上发现谬误和矛盾的人吗?因此,他们并没有全心全意地宣布逻辑融贯的权利;像一切物理学家一样,他们认为能够借助单一的、逻辑协调的体系描述所有实验定律的物理学理论是理想的理论;如果他们倾向于抑制他们对这一理想的渴望,那么这唯一地是因为他们相信它无法实现,因为他们对达到它感到绝望。

现在,认为这一理想是乌托邦正确吗?回答这个问题轮到物理学史;正是物理学史有责任告诉我们,自从物理学呈现科学的形式以来,人们是否徒劳地耗尽气力把实验家发现的无数定律结合到一个协调的体系中;要不然,在另一方面,这些努力是否通过缓慢而连续的进步,力求把起初是孤立的理论片段融合在一起,以便产生日益统一的和更为充分的理论。对我们的心智而言,当我们再追溯物理学学说的进化时,这是我们应当汲取的重大训诫,阿贝尔·莱伊十分清楚地看到,这是我们在研究过去的理论时找到的主要训诫。

当这样提出问题时,历史给我们什么答案呢?这个答案的意义是毋庸置疑的,这里是莱伊先生对它的诠释:“物理学理论绝不是以歧异的和矛盾的假设的集合呈现给我们。相反地,如果我们全神贯注地追踪它的变化,那么它提供给我们的是连续的发展和真正的进化。当科学的领域扩大时,在科学中的给定时期似乎是充分的理论作为一个整体并未崩溃。由于它恰当地说明若干事实,它对这些事实依然继续有效。只是它对新事实来说不再如此了;它未被毁坏;它变得不充分了。为什么?因为我们的心智除了探求简单的东西之外不能把握复杂的东西,除了探求较少普遍的东西之外不能把握更为普遍的东西。因此,为了在十分复杂的细节中不错过隐蔽的事物的精确关系,心智忽略了某些样式,限制了探索条件,并减小了观察和实验的领域。科学发现——当我们实际知道如何理解它时——只是逐渐地扩大这个领域,逐渐解除某些限制,并复兴起初判断为可以忽略的考虑。”

差异融合到一个愈益综合和愈益完美的统一体中,这是概括物理学说整个历史的伟大事实。在这个历史中向我们显示出其规律的这种进化为什么竟然会突然停止呢?我们今天在物理学理论的各个分支中注意到的差异为什么在明天不应该融合为和谐的一致呢?就不能医治的缺陷而论,我们自己为什么要顺从它们呢?当实际建构的体系从一个世纪到另一个世纪越来越接近完备统一的和逻辑完美的理论的理想时,我们为什么要放弃这个理想呢?

于是,物理学家在自身中发现对于这样的物理学理论的不可抑制的渴望,它们能够借助具有完美的逻辑统一的体系描述所有实验定律;当他向实验方法的精密分析询问物理学理论的作用是什么时,他在其中没有发现任何能为这种渴望辩护的东西。历史向他表明,这种渴望像科学本身一样古老,相继的物理学体系一天一天地越来越充分地实现这一欲求。但是,物理科学借以做出进步的程序的研究,并没有向他揭示这一进化的完整的基本原则。因此,引导物理学理论发展的趋势对于物理学家来说不是完全可以理解的,如果他希望仅仅是一个物理学家的话。

即使他希望仅仅是一个物理学家,即使他作为一位不妥协的实证论者认为不能用适合于实证科学的方法决定的一切都是不可知的,他也将注意这一强有力地激励他自己的研究的趋势,因为它指导所有时代的实证科学;但是,他将不寻找它的来源,因为他信赖的唯一发现方法将不能向他揭示它。

另一方面,如果他服从于对极端的实证论要求极为反感的人类心智的本性,那么他将想了解推动他前进的东西的理由或说明;他将突破阻挡物理学程序的无用之墙,他将断言这些程序没有正当理由;它将是形而上学的。

不管强加于物理学家习惯使用的方法上的几乎被迫的约束,他将要做出的形而上学断言是什么呢?他将断定,在可观察的资料即他的方法可以达到的唯一资料下面,存在其本质不能用这些相同的方法把握的隐藏的实在,这些实在以物理科学不能直接凝视的某种秩序排列起来。但是,他将注意到,物理学理论通过它的相继进展趋向于按越来越类似于超验的秩序排列实验定律,实在就是依照这种秩序被分类的;其结果,物理学理论逐渐进展到它的限定形式即自然分类形式;最后,逻辑统一是一个特征,没有这个特征,物理学理论不能自称具有自然分类的地位。

于是,物理学家被导致超过实验科学的逻辑分析授予他的权力,并用下述断言为理论朝着逻辑统一的倾向辩护:物理学理论的理想形式是实验定律的自然分类。另一类考虑也敦促他阐述这一断言。

能够十分经常地从物理学理论演绎的不是描述已观察的定律,而是描述可能观察的定律的陈述。如果我们把这一陈述与实验结果加以比较,那么后者将与前者一致在这里有什么机遇呢?

如果物理学理论无非是物理学家操作程序的分析揭示的东西,那么就没有一种机遇从理论上预言与事实一致的定律。对渴望冒险的物理学家来说,从该理论的原理演绎的陈述并非是不受他的习惯方法检验的东西,恰恰就像它被偶然地阐述一样;这位物理学家将期望早点发现这个预测被观察反驳,正像期望早点看到它被它确认一样;严格的逻辑可以正式不承认任何关于把这个陈述交付的实验检验的预想观念和任何对于这一检验成功的预期的确信。确实,对逻辑来说,物理学理论仅仅是我们理解力的自由判决为了分类已知的实验定律而创造的体系。当我们在这个理论中偶然碰到空虚的分隔空间时,我们能够由此得出结论说客观地存在为充满这个分隔空间定做的实验定律吗?我们曾嘲笑没有为白色的海洋贝壳准备抽屉,从而推断在世界上不存在白色的海洋贝壳的收集者;如果从他的贝类学者在标本柜中为蓝的但还空着的颜色保留抽屉这一存在中,他开始断言自然界拥有注定充满空抽屉的蓝色的海洋贝壳,这会少一些愚蠢可笑吗?

现在,当最终把理论预言的定律与事实比较时,我们能够在什么样的物理学家中间遇见甚至对检验的结果以及对这个结果的意义缺乏任何预言完全漠不关心的人呢?物理学家十分清楚地了解,严格的逻辑绝对容许他对此漠不关心,它未认可理论预言和事实一致的希望;不管怎样,他等候这种一致,期待它,并认为它比反驳更为可能。经受检验的理论越完美,他归之于它的可能性同样也就越大;当他确信许多实验定律在其中找到满意描述的理论时,这种可能性对他来说似乎接近于确定性。

支配实验方法运用的法则中没有一个为理论预知的这种确信辩护,可是这种确信在我们看来似乎不是荒谬的。如果我们隐匿谴责它的预设的某种意图,那么物理学史确实不会花费很长时间迫使我们修正我们的判断;事实上,它能引证无数的事项表明,实验在直至最小的细节上都确认理论的最惊人的预言。

于是,物理学家在不使自己成为笑柄的情况下断言,因为它的理论要求某一定律的实在性,所以实验将揭示这个定律;相反地,如果在贝类学者的专用于各种色谱的标本抽屉中仅仅空虚的分隔空间的存在就导致他得出结论说,在海洋中不存在蓝色的贝壳,那么他便会是愚蠢可笑的;物理学家为什么能够那样做而贝类学者却不能呢?显而易见,因为这位收集者的分类是纯粹任意的体系,没有考虑各种各样的软体动物群之间的实在的亲缘关系,而在物理学家的理论中,存在着某种类似于本体论秩序的明显反映的东西。

因此,凡事都敦促物理学家假定如下的断言:就物理学理论做出进步来说,它变得越来越类似于作为它的理想结局的自然分类。物理学方法无力证明这一断言是有正当理由的,但是倘若不是这样,指引物理学发展的趋势便会始终是不可理解的。因此,为了找到确立它的合法性的资格,物理学理论不得不向形而上学要求它。