《世界觀：現(xiàn)代人必須要懂的科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)史》是美國學(xué)者理查德?德威特撰寫的科學(xué)哲學(xué)著作，2018年由機械工業(yè)出版社出版。作者基于費爾菲爾德大學(xué)的教學(xué)經(jīng)驗，通過圖表輔助與通俗化表述，系統(tǒng)梳理科學(xué)認(rèn)知體系的演進歷程。

全書以科學(xué)史為主線，解析人類世界觀從亞里士多德地心說、牛頓經(jīng)典力學(xué)到相對論與量子力學(xué)的變革過程。第一部分探討科學(xué)哲學(xué)基礎(chǔ)命題，包括真理本質(zhì)與實證方法；第二部分分析古代至近代科學(xué)范式轉(zhuǎn)換，聚焦托勒密至伽利略的理論突破；第三部分評述現(xiàn)代科學(xué)對傳統(tǒng)世界觀的沖擊，揭示科學(xué)理論與認(rèn)知框架的動態(tài)發(fā)展。通過跨學(xué)科視角，闡釋科學(xué)思維如何重構(gòu)人類對世界的理解。

第8章　工具主義和現(xiàn)實主義

本章的目的是介紹看待科學(xué)理論的兩種常見態(tài)度，它們通常被稱為“工具主義”（或?qū)嵱弥髁x）和“現(xiàn)實主義”。在討論工具主義和現(xiàn)實主義之前，作為背景知識，我們將首先討論對科學(xué)理論來說具有核心意義的兩個命題——預(yù)測和解釋。

預(yù)測和解釋

設(shè)想一下，我們提出這樣一個問題：“我們想從科學(xué)理論中得到什么？”當(dāng)然，進行準(zhǔn)確預(yù)測的能力就是其中一點。就像我們在第4章中討論過的，20世紀(jì)初愛因斯坦提出相對論時，這個理論得到認(rèn)可的一個原因就是它做出了準(zhǔn)確的而別的理論所沒能做出的預(yù)測。1919年日全食的觀測結(jié)果驗證了該預(yù)測?？偟膩碚f，像這樣做出準(zhǔn)確預(yù)測的能力就是我們對一個可接受的科學(xué)理論的要求之一。

除此之外，存在一個普遍共識，那就是我們認(rèn)為對可接受的科學(xué)理論的另一個要求是解釋相關(guān)數(shù)據(jù)的能力。當(dāng)一個新的理論被提出時，通常已經(jīng)有了一些與這個理論相關(guān)的觀察和數(shù)據(jù)。除了對未來我們可能得到的觀察結(jié)果進行預(yù)測，我們還希望理論可以解釋已有的數(shù)據(jù)。

盡管“解釋從某種意義上說是一個可接受的理論的重要特性之一”的觀點已得到廣泛認(rèn)可，但是對“什么樣的解釋才算充分的解釋”并沒有一致的意見。最突出的是，在解釋數(shù)據(jù)時，如果某個理論僅指出應(yīng)該觀察到這個數(shù)據(jù)，這樣是不是就已經(jīng)足夠了？還是說需要一個充分的解釋來說明相關(guān)事件如何或為什么會發(fā)生？這些以及其他與解釋的性質(zhì)相關(guān)的問題都很難回答且充滿爭議。為了澄清這些問題，科學(xué)哲學(xué)家有時要對“解釋”（有時稱為“正式解釋”）和“理解”進行區(qū)分。

在這個語境中，“解釋”的含義最窄。更具體地說，如果你根據(jù)某個理論預(yù)測了某個數(shù)據(jù)或觀察結(jié)果，那么你就可以說這個理論解釋了這個數(shù)據(jù)或觀察結(jié)果。舉個例子可能有助于說明這一點。在20世紀(jì)早期，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在過去幾十年間，水星的運行軌道有一些奇怪，此時愛因斯坦還沒有發(fā)表相對論。如果相對論在關(guān)于水星軌道的觀察結(jié)果出現(xiàn)之前就出現(xiàn)，那么它應(yīng)該可以用來預(yù)測水星軌道的奇特情況。換句話說，20世紀(jì)初愛因斯坦的理論出現(xiàn)的時候，它可以用來解釋（在這里我們用的是“解釋”這個概念最窄的含義）水星軌道的奇怪現(xiàn)象。

相比之下，廣義而言，“理解”是指從某種意義上說更全面地領(lǐng)會數(shù)據(jù)和觀察結(jié)果。舉個例子，考慮一下“物體下落時加速度大約是10米/秒2”的觀察結(jié)果。你可以用牛頓關(guān)于重力的理論和公式表明物體下落時應(yīng)該具有這樣的加速度。也就是說，牛頓物理學(xué)可以用來解釋（這里依然是上面所說的“解釋”這個概念最窄的、相當(dāng)于追溯預(yù)測的含義）這些數(shù)據(jù)。現(xiàn)在，如果你確實把重力當(dāng)作一種會對物體產(chǎn)生影響的實際存在的力（也就是說，對牛頓的重力概念，你所秉持的是現(xiàn)實主義態(tài)度，關(guān)于現(xiàn)實主義態(tài)度，我們會在后面更詳細(xì)地說明），那么你可能會說你不僅知道這個物體的加速度是大約10米/秒2，還知道為什么會如此（因為它們受到引力影響）。對于這樣的情境，我們就會說你不僅有對數(shù)據(jù)的解釋，還有對數(shù)據(jù)的理解。

“解釋”這個概念（這里仍然是上面提到的最窄的含義）是一個相當(dāng)直接明確且沒有爭議的概念，相比之下，圍繞理解的問題就非常復(fù)雜和富有爭議了。現(xiàn)在，為了讓我們的討論保持相對直接明確，我們將使用最狹義的“解釋”概念。也就是說，在本書接下來的篇幅中，當(dāng)我們談到某個理論時，除非特別說明，如果它可以用來預(yù)測已有數(shù)據(jù)或觀察結(jié)果，我們就說這個理論解釋了已有數(shù)據(jù)或觀察結(jié)果。

在結(jié)束這一節(jié)之前，還有一點需要簡要說明。盡管預(yù)測和解釋是我們要求任何一個可接受的理論所應(yīng)具備的最重要的特點，但值得指出的是，當(dāng)人們?yōu)橹С只蚍磳δ硞€理論進行爭論時，通常還會提到簡明、優(yōu)雅和美等其他特點。在本書的后續(xù)章節(jié)中，我們將探討許多科學(xué)史上的例子。在討論的過程中，我們通常會重點關(guān)注相互競爭的理論是如何預(yù)測和解釋相關(guān)數(shù)據(jù)的。

同時，我們也要留心一下其他因素，因為我們將會看到這些因素有時也會發(fā)揮一定的作用。

工具主義和現(xiàn)實主義

正如前面提到過的，存在一個廣泛共識，那就是我們希望從科學(xué)理論中得到準(zhǔn)確的預(yù)測和解釋。但是，只有這些核心特點是不是就足夠了？或者，就像愛因斯坦認(rèn)為的，現(xiàn)實世界歸根結(jié)底就是物理學(xué)的事（當(dāng)然也可以是其他某個學(xué)科）？也就是說，理論反映或模擬現(xiàn)實重要嗎？

我們是否應(yīng)該要求理論反映事物的真實狀況，這是個很有爭議的問題，也正是這個問題把工具主義和現(xiàn)實主義區(qū)分開來。對工具主義者來說，一個可接受的理論可以給出預(yù)測和解釋，至于這個理論是否反映或模擬現(xiàn)實世界，并不是一個重要的考量。對現(xiàn)實主義者來說，恰恰相反，一個可接受的理論必須不僅可以給出預(yù)測和解釋，而且還要反映事物的真實狀況。

以某個理論作為實例進行研究，將有助于理解工具主義者和現(xiàn)實主義者的區(qū)別。在這里，讓我們研究一下托勒密天文學(xué)體系的某些方面。

托勒密體系由克羅狄斯·托勒密在公元150年左右提出。托勒密體系是一個以地球為宇宙中心的體系，太陽、行星和恒星都圍繞地球運轉(zhuǎn)。托勒密對每一個相關(guān)天體，比如月亮、太陽和其他行星，分別進行了思考，并提出一套數(shù)學(xué)算法，用于預(yù)測和解釋人們所觀察到的這些天體的位置。

托勒密體系更有趣的一點是使用了本輪。要理解本輪的概念，圖8-1可能會有所幫助（需要注意的是，這幅圖是一個高度簡化的托勒密體系，關(guān)于這個體系的細(xì)節(jié)，我們將在后續(xù)章節(jié)中具體討論）。粗略地說，像火星這樣的行星圍繞一個點（也就是圖中的點A）沿圓形軌道運動，而該點則圍繞地球沿圓形軌道運動?；鹦菄@點A運行的圓形軌道就稱為“本輪”。簡言之，本輪就是行星運行軌道所形成的一個小圓圈，其中心圍繞另一點運動（這一點雖然并不一定是這個系統(tǒng)的中心，但通常情況下都是）。

與其他理論一樣，托勒密的理論必須要預(yù)測或解釋相關(guān)數(shù)據(jù)。在這個例子里，相關(guān)數(shù)據(jù)主要包括人們所觀察到的行星在夜空中的位置（以及其他天體的位置）。舉個例子，思考一下我們稱為火星的那個亮點。人們所觀察到的是，每天晚上、每個星期、每一年，這個亮點的位置都不盡相同。為了預(yù)測并解釋這樣的數(shù)據(jù)，托勒密的理論（或者其他任意一個以地球為中心的理論）都需要本輪，或者至少像本輪一樣復(fù)雜的東西。為什么一個以地球為中心的體系需要這樣復(fù)雜的東西，關(guān)于這一點，我們將在后面討論?，F(xiàn)在，相信我：一個以地球為中心的宇宙模型，如果沒有本輪（或類似的東西），就無法準(zhǔn)確預(yù)測和解釋行星的運動。

然而，有了本輪后，托勒密體系在預(yù)測和解釋方面表現(xiàn)得相當(dāng)出色。事實上，托勒密體系是個了不起的數(shù)學(xué)模型，可以解釋和預(yù)測所有可見行星、月球、太陽和恒星的運動，而且準(zhǔn)確度很高。雖然這個體系在預(yù)測和解釋方面并不完美（幾乎沒有理論是完美的），但仍然是個很好的理論，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于當(dāng)時已有的其他任何理論。

因此，從解釋和預(yù)測方面來看，托勒密體系由于運用了看起來很奇怪的本輪而表現(xiàn)得非常出色。不過，本輪是不是真實存在？在人類大部分歷史時期里，從大約公元2世紀(jì)到17世紀(jì)初，托勒密體系始終是基礎(chǔ)性的天文學(xué)理論。對于“本輪是不是真實存在”的問題，通常的態(tài)度是，這個問題并不重要，重要的是運用了本輪的托勒密體系在預(yù)測和解釋方面表現(xiàn)出眾?；鹦鞘遣皇茄乇据嗊\動，一點都不重要。

這樣的態(tài)度，也就是認(rèn)為“托勒密理論的主要任務(wù)是解釋和預(yù)測相關(guān)數(shù)據(jù)，而這個理論是否反映了事物的真實情況，一點都不重要”的態(tài)度，正是工具主義的一個范例。這樣的態(tài)度在托勒密的時代并沒有什么不尋常，就算放在今天也并非與眾不同。很大一部分科學(xué)家和科學(xué)哲學(xué)家都認(rèn)為，一個科學(xué)理論的主要任務(wù)是解釋和預(yù)測相關(guān)數(shù)據(jù)，而該理論本身是否反映事物的真實情況，一點都不重要。正如前面提到過的，這種看待科學(xué)理論的態(tài)度通常被稱為“工具主義”，而秉持這種態(tài)度的人就被稱為“工具主義者”。

相比之下，現(xiàn)實主義者也認(rèn)為科學(xué)理論應(yīng)該解釋和預(yù)測相關(guān)數(shù)據(jù)，但同時認(rèn)為一個好的科學(xué)理論必須是真的，也就是這個理論必須反映事物的真實情況。因此，對一個現(xiàn)實主義者來說，“本輪是真實存在的嗎”這個問題很重要，而且對現(xiàn)實主義者來說，如果火星沒有真的沿本輪運動，如果本輪并不是真實存在的，那么托勒密的理論就不能被接受。

順帶提一下，關(guān)于“本輪是真實存在的嗎”這個問題，托勒密本人會如何回答不得而知。在近期部分文獻(xiàn)中，托勒密被描繪成一位工具主義者，但這并不是很準(zhǔn)確。確實，托勒密所關(guān)心的大都是解釋和預(yù)測，關(guān)于自己的理論是否反映了事物的真實情況，托勒密幾乎沒有討論。當(dāng)托勒密這樣做時（同樣地，在大多數(shù)情況下，托勒密確實是這樣做的），他看起來像一位工具主義者。然而，托勒密在一些段落中討論了一些相關(guān)命題，比如行星在本輪上的運行機制，這些討論只有對現(xiàn)實主義者才有意義，所以，如果托勒密所秉持的是完全的工具主義態(tài)度，那就很難解釋他為什么會這樣做。我認(rèn)為最準(zhǔn)確的觀點應(yīng)該是，托勒密跟我們大多數(shù)人一樣，所秉持的態(tài)度中既有工具主義成分，又有現(xiàn)實主義成分。

這種混合態(tài)度并不少見。對某個理論的特定部分持現(xiàn)實主義態(tài)度，而對其他部分持工具主義態(tài)度，這當(dāng)然有可能，而且一點也不自相矛盾。舉個例子，17世紀(jì)以前，很多人對托勒密理論中以地球為宇宙中心的觀點持現(xiàn)實主義態(tài)度，而對本輪相關(guān)部分持工具主義態(tài)度。17世紀(jì)以前，人們普遍認(rèn)為地球為宇宙的中心，而且認(rèn)為這個觀點非常合理。因此，人們通常認(rèn)為托勒密理論中以地球為宇宙中心的觀點反映了事物的真實情況。然而，這些人中有很多人（可能是大多數(shù)），都對托勒密體系的本輪部分持工具主義態(tài)度。

一個人對某個科學(xué)領(lǐng)域的理論持現(xiàn)實主義態(tài)度，而對其他領(lǐng)域的理論持工具主義態(tài)度，這也是非常常見的。舉個例子，幾乎我認(rèn)識的每一個人都對我們現(xiàn)在以太陽為中心的太陽系模型持現(xiàn)實主義態(tài)度。然而，他們中有很多人則對現(xiàn)代量子理論持工具主義態(tài)度。

也有人可能分別以工具主義態(tài)度和現(xiàn)實主義態(tài)度來同時接受兩個相互競爭的理論。舉個例子，哥白尼體系（一種日心說理論）于16世紀(jì)50年代發(fā)布，到16世紀(jì)末期，在歐洲的大學(xué)里，同時教授托勒密體系和哥白尼體系的情況已很常見。在望遠(yuǎn)鏡發(fā)明（大約在1600年）之前，人們有很好的理由來相信地球確實是宇宙的中心。因此，人們通常對托勒密體系中以地球為宇宙中心的部分持現(xiàn)實主義態(tài)度。同時，在某些方面，哥白尼體系多少更易于應(yīng)用，所以人們對這個體系持工具主義態(tài)度。也就是說，哥白尼體系并沒有被認(rèn)為是反映了事物的真實情況，但被當(dāng)作一個便于預(yù)測和解釋的理論而被接受和廣泛應(yīng)用?？傊?，在1550～1600年，托勒密體系和哥白尼體系和平共存。人們通常都對前者持現(xiàn)實主義態(tài)度，而對后者持工具主義態(tài)度。然而，隨著望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明，以及表明以地球為宇宙中心的觀點是錯誤的證據(jù)被發(fā)現(xiàn)以后，這個相對和平的共存狀態(tài)發(fā)生了巨大改變。但是，這些都是后續(xù)章節(jié)中的故事了。

總結(jié)一下，工具主義和現(xiàn)實主義是人們對待理論的態(tài)度。工具主義者和現(xiàn)實主義者一致認(rèn)為，一個適當(dāng)?shù)睦碚摫仨毮軠?zhǔn)確預(yù)測和解釋相關(guān)數(shù)據(jù)。但是，現(xiàn)實主義者同時認(rèn)為，一個適當(dāng)?shù)睦碚摫仨毮苊枥L或塑造事物的真實情況。最后，混合了工具主義態(tài)度和現(xiàn)實主義態(tài)度的情況，或者對某個理論持現(xiàn)實主義態(tài)度而對其他理論持工具主義態(tài)度的情況，并不矛盾，也并不少見。

結(jié)語

在結(jié)束本章之前，我將快速討論兩點。與第7章討論的可證偽性概念情況相同，文獻(xiàn)中常常把工具主義和現(xiàn)實主義描繪成科學(xué)理論本身的特性。然而，把工具主義和現(xiàn)實主義看作人們對待科學(xué)理論的態(tài)度，而不是理論本身的一個特性，有助于更好地理解這兩個概念。也就是說，正如我們不能說某個理論本身固有可證偽性或不可證偽性，我們也不能說某個理論本身固有的是工具主義角度或現(xiàn)實主義角度。事實上，對工具主義角度和現(xiàn)實主義角度更好的歸類方法，就是把它們當(dāng)作人們對待某個理論的態(tài)度。

我們在第2章討論過真理符合論和真理融貫論?；貞浺幌?，真理符合論的支持者認(rèn)為真理是符合現(xiàn)實的觀點，而真理融貫論的支持者則認(rèn)為當(dāng)一個觀點可以與一個整體的觀點體系相融合，或者說是拼合在一起時，那么這個觀點就是真理。因此，接下來的疑問就是，真理的符合論和融貫論是否與工具主義和現(xiàn)實主義緊密相聯(lián)。

真理理論與工具主義和現(xiàn)實主義之間，并沒有必然聯(lián)系。然而，同樣不應(yīng)該讓人感到驚訝的是工具主義和現(xiàn)實主義態(tài)度與真理符合論和融貫論之間確實有某種關(guān)聯(lián)。回憶一下在第2章中，我們討論過真理融貫論的支持者之所以秉持這樣的立場，通常是基于對現(xiàn)實所抱有的疑惑，或者更確切地說，是基于我們關(guān)于現(xiàn)實的知識。如果從真理理論的角度出發(fā)，你對現(xiàn)實心存疑惑，而從工具主義和現(xiàn)實主義的角度出發(fā)，你又堅持認(rèn)為理論模擬或者反映了事物的真實情況，那么這就有些奇怪了（盡管嚴(yán)格來說，這并不矛盾）。

所以，真理融貫論的支持者更傾向于秉持工具主義態(tài)度，這就一點也不讓人感到驚訝了。

同樣地，真理符合論的支持者對理論更傾向于秉持現(xiàn)實主義態(tài)度，這也一點都不讓人感到驚訝。原因?qū)嶋H上是相同的，也就是說，如果你認(rèn)為真理是與事物的真實情況一致，那么你自然會認(rèn)為科學(xué)理論同樣模擬或者反映了事物的真實情況。

那么至此，我們對科學(xué)史和科學(xué)哲學(xué)所涉及的基礎(chǔ)命題的研究就將告一段落了。理解了這些命題，我們就可以更好地探討本書第二部分中提出的命題，具體來說，在第二部分中我們將研究從亞里士多德世界觀向牛頓世界觀的轉(zhuǎn)變。