优秀论文 | 《科学与假设》中的哲学思想和科学精神

本文拟通过分析庞加莱著作《科学与假设》中“经验约定论”成立的原因、其对普遍认知的影响以及“关系实在论”潜在的不足，从哲学思辨和科学求实两个角度出发,归纳总结庞加莱科学精神和科学方法的特点和带给笔者的启示。

关键词：经验约定论；关系实在论；庞加莱

（一）对归纳法本质的探索

《科学与假设》一书的开篇就言明：“对于一个浅薄的观察者来说，科学的真理是无可怀疑的；科学的逻辑是确实可靠的。”[①]这意味着,在庞加莱心中，一个真正的科学工作者应该勇于怀疑。以数学归纳法为例，在基础教育阶段我们往往坚信它是绝对正确可靠的，然而当在原有基础上进一步深入思考，我们的头脑便会自然而然地产生一系列问题：这样的归纳是一定有效的吗？如果我们的大脑和心智能支撑完成有限项的论证（不论这一项实际有多大）却不能想象和描绘真正的无限项，那从有限项到无限项的跨越是怎么完成的呢？这种从有限到无限的“类比”在任何时刻都能成立吗？

无独有偶，这些难以回答且对传统观念具有颠覆性作用的问题正是庞加莱科学怀疑的起点。他认为，在这里，经验是软弱无力的，也没有出现几何学中的某些公设的存在，它只是心智本身特性的证明，属于先验综合判断。[②]面对这个判断，我认为可以从以下角度进行分析：

首先，庞加莱区分了数学归纳法与物理归纳法。物理归纳法建立在客观存在的宇宙世界并以客观存在的实体为归纳起点和归纳对象，这要求在做出归纳前必须先验地认同宇宙具有某种普遍秩序和规律。想象一下，如果宇宙是完全混乱且无序的，任何事实都从不复现，那归纳应从何开始？故只有承认这一隐含的前提，才有可能在物理世界中做出归纳。

而与此不同的是，数学归纳法研究客体之间的关系。在此并没有永恒不变的物质实体一一与其对应，从这个角度来说，只要数学归纳法本身的法则成立（这一法则依然内含于类比框架中），此法则就可以从1推至2至3至无限，这一推导不受客观现象的干扰，自然地与我们的心智的想象相符（因为人类天然地具有类比的能力），故它实际上确实是一种心智威力的印证和先验综合判断。

（二）对经验约定论颠覆认知的一些思考

在非欧几何学诞生之前，数千年来《几何原本》中的内容一直被认为是颠扑不破的真理。通过一个简单而又自然而然的追问，科学家迈出了关键性的第一步：为何我们不能证明欧几里得公设？从这一追问衍生出对欧几里得公设的否定和对其他可能情况的探索。

非欧几何学创立了一套新的几何学规则，并证明这一规则在正曲率空间和负曲率空间同样适用。但由于我们的日常经验并不经常涉及这样的曲面，故这套规则对我们而言极为陌生且不实用。正是在这个角度上，庞加莱提出几何学的公理既非先验综合判断，亦非实验事实，它们是约定。[③]我们选择A而不选择B的理由仅仅是A在某些情况下更有利。这种对公理性质的判定颠覆了以往的认知，将真理还原为有条件的定义，打破了对真理的迷恋和盲目信任，是庞加莱科学怀疑精神的重要体现。

此外，庞加莱在书中亦对被视为经典力学根基的牛顿三定律进行了抽丝剥茧的分析，结果表明：尽管不可能出现光滑平面让我们观察小球是否永远做匀速直线运动，但比较精确的实验（如伽利略所做的那样）可以阐明这一定律差不多真实。故我们认可其可靠性一方面因为它是约定，当我们创造它时已潜在地赋予它存在的合理性；另一方面是因为实验虽然不够完美但足以为它辩护。这种由粗糙实验向精确定理的跨越正是使用心智力量的前提下发挥约定的桥梁作用的结果。

在人为创造的约定之外，有什么是真正的实在呢？庞加莱认为：名称仅仅是代替实在的客体的图像，自然界永远将实在的客体向我们隐藏着。这些实在的客体之间的真关系是我们能够得到的唯一实在。[④]

但在这里就出现了一些问题：首先，可以将庞加莱陈述的实在分成两类：物质性实在（即存在于自然界中的实在的客体）和关系性实在（即客体之间存在的真关系）。在庞加莱的论述中，易得出如下结论：物质性实在是存在的，但它们的真实本性却未必能直接为我们所知（参见上述实验的粗糙性）。那么物质性实在与关系性实在之间的关系是什么呢？如果说我们通过物质性实在认识到关系性实在，并由此断言我们命名的、作为研究对象的特定的实在的客体消失后此关系仍然存在，例如太阳系毁灭后万有引力定律仍然存在并可作用于其他天体之上，这是说得通的。但是如果此类物质性实在彻底消失或发生不可逆的毁灭，这一关系性实在是否仍然可以成立？就像是如果宇宙回到起点即各星系尚未产生之时，是否还有万有引力定律？这种状态是否在万有引力定律存在（come into being）之前？当然，我们也可以顺着时间轴来讨论这个问题——如果宇宙中各星系灭亡，万有引力定律是否仍然存在（请注意，在这里“真关系”这一条件仍被满足，“在”与“真”没有被必然地联系起来）？

亨利·庞加莱(1854年-1912年）法国数学家、天体力学家、数学物理学家、科学哲学家

从这个角度来看，关系性实在的存在似乎要依赖对应物质性实在的必然存在，即物质性实在的必然存在是探究关系性实在的前提。在这里，我们看出庞加莱的“关系实在论”的隐含前提，或者也可以称它为一种约定。如同庞加莱批判其他物理学家先验地设定了一些约定（或许是无意识的）来确保他的体系成立，庞加莱在这里也无意识地设定了一个前提去论证关系实在论。

在这本书中，庞加莱对人类的直觉、经验和逻辑思维的有效性都做了深入挖掘并得出了一些颠覆一般认知的结论：我们赖以维生的经验在探索自然世界中具有粗糙的一面，会受到我们身体生理特性的影响（如视觉空间和几何空间的差异）；我们引以为傲的、独立的理性在面对无限时似乎也有其必须依靠之物。

这样一种反思和怀疑的态度是极为大胆的，坦然承认人类的无知和缺陷是本书最常提到的观点，但这种反思和怀疑并非怀疑一切，而是在观察事实的基础上、通过求实的科学探索和缜密的哲学思辨得出结论。自然，这种怀疑也不会导致坠入虚无主义的深渊。其实质是不断推翻旧有的、不合时宜的东西，在坚信自然界统一性和简单性的基础上重新发现其本质。

在浩瀚的宇宙中，人类时常会感受到自我的渺小，但即使能确切把握的东西有限，我们仍在不断向前。我想，这就是庞加莱最具创见的哲学思想——怀疑而不停滞；也是庞加莱一以贯之的科学精神——求真且大胆。

参考文献

[①] [法]亨利·庞加莱：《科学与假设》，李醒民译，商务印书馆2008年版，第1页。

[②] [法]亨利·庞加莱：《科学与假设》，李醒民译，商务印书馆2008年版，第19页。

[③] [法]亨利·庞加莱：《科学与假设》，李醒民译，商务印书馆2008年版，第51页。

[④] [法]亨利·庞加莱：《科学与假设》，李醒民译，商务印书馆2008年版，第141页。