1、1从自然哲学到科学的发展及其启示摘要：自然哲学的本质是人们对自然界总体的、抽象的、笼统的解释，这种解释在人类经验范围内不可能得到严格检验；而科学的本质是人们对自然界具体的、精确的、分门别类的解释。这种解释可以在人类的经验范围内得到严格检验。但是在古代，由于实践形式的单一和实践水平的低下，人类获得的经验不系统、不精确、不全面的、不定向，因而在许多情况下无法对科学解释做出严格检验。因此在古代，科学与自然哲学无法明显区分。但实验方法的诞生使人类能够获得系统的、精确的、全面的、定向的经验，这种经验可以对科学解释进行严格检验，因而科学就从自然哲学体系中独立出来。这充分表明，适当的科学方法对科学研究具有重
2、要作用。 关键词：自然哲学；科学；科学事实；经验；解释；严格检验；实验方法 中图分类号：B82-058；N031-文献标识码：A 文章编号：1671-6604（2013）04-0069-04 “科学”一词在西方直到 18 世纪初才逐渐被普遍使用，科学在古代属于自然哲学。科学能够从自然哲学体系中脱离出来，走上独立发展的道路，这无疑应当归功于实验方法的诞生，因为实验方法不仅能使人们获得系统的、精确的、全面的、定向的经验，这种经验可以对科学解释进行严格检验，使之成为名副其实的“实证知识” ，从而把它与属于“形2而上学知识”的哲学区分开来，而且实验方法还能使人类获得科学研究所需的典型的、纯粹的、系统的
3、、专业的“科学事实” ，为科学研究提供更丰富、更可靠、更具体精确的感性材料。这充分说明，科学方法在科学研究中起着决定性作用，是推动科学进步的重要动力。 一、科学和自然哲学都是人类对自然界的认识和解释体系 在古代，人类对自然界中一系列纷繁复杂的现象总感到十分惊异，人类在好奇心和驱除愚昧无知的欲望驱使下，运用天生的逻辑推理能力和想象力对这些自然现象进行试探性解释，这些试探性解释就是早期的自然哲学。正如亚里士多德所说， “古往今来人们开始哲理探索，都应起于对自然万物的惊异；他们先是惊异于种种迷惑的现象，逐渐一点一滴的解释，对一些较重大的问题，例如日月与星的运行以及宇宙之创生，作成说明” 。 从本质上
4、看，这种自然哲学其实就是宇宙观、自然观，即人们对自然界或宇宙的看法。人们对自然界或宇宙的看法或解释分两种类型：一类是对整个自然界总体的、抽象的、笼统的解释，一类是对自然界中具体现象的分门别类的、精确的解释。比如，自然界中几乎无限多样性的物质形态是从何而来的呢？有人认为，宇宙万物都是由水演化而来的，一切都来源于水；有人认为是由火演化而来的，一切来源于火又复归于火；也有人认为宇宙万物是由原子演化而来，不同的原子通过不同的排列组合而构成多种多样的物质形态；甚至还有人认为整个宇宙都是由气衍生而来的等等。很显然，像这些对整个自然界的构成的解释就属于总体的、抽象的、思辨的、笼统的解释，这样的解释在人类经验
5、范围内不3可能得到检验。原因是，人类的经验是在人与自然界的相互作用中，并在各种特定条件下获得的，因而经验的性质是具体的、个别的、特定的，用人类具体的、个别的、特定的经验去验证总体的、抽象的、思辨的、笼统的知识当然是不可能的：具体的事实不能最终证明抽象的、思辨的观念，个别的经验最终不能证明总体的、笼统的理论。事实上，我们永远不可能通过观察或举例说明来论证宇宙万物是由水或火或气或原子构成的，我们不可能通过观察或举例说明来论证世界是简单的、有序的，或是复杂的、无序的，等等。所以，我们把人类对自然界总体的、抽象的、思辨的、笼统的看法或解释或知识叫做“自然哲学” ，它们在人类经验范围内永远不可能得到检验
6、，因而完全属于“形而上学”（metaphysics） 。作为所谓本体论学说，形而上学是哲学的核心。 然而，另一类对自然界中具体现象的分门别类的、精确的解释或看法完全可以在人类经验范围内得到检验，甚至严格检验。比如，太阳为什么每天从东方升起至西方落下，而且还有白天和黑夜之分呢？有人提出，因为地球是宇宙的中心，是不动的，而其他所有天体，包括太阳、月亮、火星、金星等，都围绕地球转，太阳围绕地球转一圈就是一天，当太阳处于我们的正面时就是白天，处于背面时就是黑夜。又如，为什么木头会浮在水面上，而石头沉到水底下呢？阿基米德认为，因为水对浸没在其中的物体都会产生向上的浮力，他通过推理认为浮力的大小恰好等于排
7、开水的重量，由于木头密度小，体积相对大，所以排开水的重量大于其重量，因而上浮；而石头由于密度大，体积相对小，所以排开水的重量小于其重量，因而下沉。不用说，像这些对自然界某种或某类4现象为何如此产生的具体看法或解释，人们完全可以通过逻辑分析和经验对照相结合的方法对之进行严格检验。事实上，关于地心说、阿基米德的浮力假说等等，都经历了逻辑分析和经验对照相结合的多次严格检验，其中有些被证明是“正确的” ，有些则被证伪。 不过在古代，人类只能通过观察获得经验，而且也没有精密的仪器发现更多、更系统、更精确、更典型的自然现象，因此人类获得的经验在绝大多数情况下是零散的、不精确的、不定向的、片面的，要靠这些经
8、验去严格检验人们对自然界的解释（即“科学假说” ） ，在绝大多数情况下都是不可能的。典型的例子是，亚里士多德认为“物体下落的速度与其重量成正比” ， “力是物体运动的原因” ，如果仅凭观察获得的经验对它们进行严格检验，是无论如何也做不到的。实际上，在很大程度上也正是由于人类仅凭直接观察或仅凭感觉器官所获得的关于自然界的信息是不全面、不系统、不精确的，甚至是错误的，因而既不可能为人类更广泛、更深入地探索自然界的奥秘，解释自然界提供系统、精确的感性材料，也不可能对具体的、分门别类的“科学假说”做出严格检验。 既然古代人无论是对自然界总体的、抽象的、笼统的解释或认识（自然哲学） ，还是对自然界具体的
9、、分门别类的、精确的解释或认识（自然科学） ，都不可能在人类经验范围内得到严格检验，那么对它们当然也就无法做出明确区分。这就是古代自然哲学和自然科学同为一家的最主要、最直接的原因。因此在古代，科学一般是以一种潜在的形式存在于自然哲学母体中。 二、实验方法的诞生和科学仪器的使用使科学与自然哲学彻底分离 5尽管在古代，科学与自然哲学由于人类认识世界的水平和方法所限，它们无法区分开，但毕竟科学与自然哲学之间存在本质不同：自然哲学其本身的性质决定了它在人类经验范围内永远不可能得到严格检验，而科学的性质决定了它完全可以在人类经验范围内得到严格检验。在古代，科学之所以在绝大多数情况下不可能在人类经验范围内
10、得到严格检验，仅仅是由于古代人只通过观察无法获得广泛的、系统的、全面的、精确的、专业的、定向的经验事实（或科学事实） 。这当然就意味着，当人类通过某种方法能够获得广泛的、系统的、全面的、精确的、专业的、定向的经验事实时，那么科学与自然哲学就可以区分开。 不言而喻，当伽利略发明用实验方法研究自然界时，人们就可以获得广泛的、系统的、全面的、精确的、专业的、定向的经验事实，因而就可以把科学与自然哲学彻底区分开来。需要指出的是，实验方法的诞生和科学仪器的使用是紧密结合在一起的。从本质上看，实验方法作为获得科学研究和严格检验科学知识所需的经验事实或科学事实的手段，就是根据研究目的的需要，运用科学仪器和实
11、验设备这样的人工方法，创造自然现象的过程。实验方法之所以能够帮助人们获得科学所需的系统、全面、精确、专业的科学事实，科学仪器和实验设备的使用是其中的重要原因。 人类仅凭感觉器官通过观察获得的自然界信息是十分有限的，而且这些信息一般而言也不系统、不全面、不精确、不专业。比如，仅凭肉眼，人类看不到很远的东西，看不到像病毒、细菌这样小的东西，而且只能看到可见光，紫外线、红外线都看不到；仅凭耳朵，只能听到62020000 赫兹的声音，低于 20 赫兹的次声波和超过 20000 赫兹的超声波人类都听不到；仅凭身体，温度很低的物体和温度很高的物体都不能触摸；诸如此类，不一而足。因此，人类仅凭感官，自然界中
12、的绝大部分信息都不可能接收到。这样，人类认识研究自然界就不可能得到足够多的感性材料，也无法对有关科学假说进行精确判断。而在科学仪器和实验设备的帮助下，人类可以从自然界中获得系统得多、全面得多、精确得多的信息。比如说，人类使用显微镜可以轻而易举地看到细菌、病毒、细胞等微小事物；使用望远镜可以看到更遥远的天体，可以看到太阳黑子的活动，看到月亮上的山脉；使用声纳系统可以听到次声波和超声波；使用温度计可以精确测出微小的温度差异等等。很显然，这些系统、全面、精确的信息既可以作为人类认识研究自然界的重要科学事实或感性材料，也可以对有关科学假说进行严格检验。 实验方法除使用仪器帮助人们获得数量多、质量高的自
13、然界信息外，它还有以下优点： 第一，实验方法可以使人类获得精确的、纯粹的经验事实或科学事实。马克思曾指出：“物理学家是在自然过程表现得最确实，最少受干扰的地方考察自然过程的，或者，如有可能，是在保证过程以其纯粹形态进行的条件下从事实验的。 ”在科学研究中科学家通过科学仪器和实验设备所创造的条件，使人类需要认识的事物的某种属性或相互关系在简化、纯化、典型、精确的状态下显现出来，从而使人类获得纯粹的、精确的科学事实。这样的科学事实不仅是科学研究所需的“高质量”感性材料，也可以对科学假说做出严格检验。 7第二，实验方法可以使自然界中的事物或现象处于特定的极端状态，从而使人类获得在这种极端条件下所出现
14、的极端的科学事实。比如，科学家根据科学研究的需要在实验室中制造出各种极端状态，如超高温、超低温、超高压、超强电磁场、超纯度物质等，以研究事物在这些极端状态下的性质、特征等，这无疑大大拓展了人类研究自然界的范围，并促进科学研究的不断深入。 第三，实验方法可以使人类获得“人造的”科学事实。天然自然中的许多现象对科学研究而言，其演化过程不是太慢，就是太快，有些现象甚至只出现一次就再也不会重复出现，这样，就给人类研究自然界和检验有关科学假说带来极大困难。如，要证明自由落体运动的速度与时间的关系 u=gt 和下落高度与时间的关系 h=1/2gt2，那么光凭观察来进行验证是根本不可能的，因为物体下落速度太
15、快，人类凭感官根本无法获得下落速度或下落高度与下落时间的精确值。但通过实验方法人类可以轻而易举地人为控制自然现象演化过程，使演化太慢的过程得到加快，使演化太快的过程变慢，使不能重复的自然过程再现。这样，就可以使人类获得经过精心改造过的“人造的”科学事实。很显然，这样的科学事实作为科学研究的感性材料或作为检验科学假说的“经验” ，既具有系统性、定向性，又具有精确性、可靠性。 总之，以科学仪器和实验设备的运用为特征的实验方法由于能使人类完全摆脱时间、空间和其他客观自然条件的限制，根据科学研究目的的需要， “创造出”比天然自然中更多、更全面、更精确、更系统、更典型、更专业的科学事实，利用这些科学事实
16、或经验事实不仅可为人类对8自然界进行具体的、分门别类的研究提供更广泛的感性材料，而且还可以对有关科学假说进行精确、严格检验。这样，自然科学就作为“实证科学”彻底地从作为“形而上学”的自然哲学母体中独立、分化出来。 三、启示 从科学仪器的使用和实验方法的诞生最终促进了近代科学从自然哲学体系中独立出来这一事实，我们可以得到如下启示： 第一，科学方法对科学研究或推动科学的发展具有决定性作用。中国有句古话， “工欲善其事，必先利其器” ，这里的“器” ，就是做事的工具、手段或方法。我们做任何事都要借助某种方法，进行科学研究更不例外。方法使用不当，事倍功半，甚至根本无法完成任务；方法使用得当，事半功倍。
17、因此我们可以毫不夸张地说，科研人员能否顺利完成科研任务，获得成功，在很大程度上就取决于能否巧妙、灵活、适当地运用各种科学方法。 第二，科学方法对科学创新具有重要意义。科学方法不仅可以使科研人员顺利完成事先设定好的科研课题，而且还可以促进科研人员开辟新的科研领域，明确新的研究方向，促进新学科的创立。科学史上，施莱登、施旺正是由于利用显微镜进行观察，才发现了细胞，并建立了细胞学说；麦克斯韦正是由于运用了数学方法，把法拉第的电磁场理论转译成数学语言，才预言了电磁波的存在，从而为电动力学奠定了坚实的基础；德布罗依正是运用了类比方法，才提出了物质波假说等等。 第三，科学方法是哲学影响科学发展的中介。马克
18、思主义认为，有什么样的世界观就有什么样的方法论，这就是说，人们的方法论与其哲9学思想是一致的。而科学方法作为人们哲学思想或世界观的延伸，对科学研究和科学创新具有重要作用，这充分说明了哲学思想对科学研究和科学创新具有决定性影响。正如恩格斯所说：“不管自然科学家采取什么样的态度，他们还得受哲学的支配。 ”而中国科学工作者的科学创新能力差的重要原因之一，就是缺乏必要的哲学修养，缺乏独特的哲学思想。第四，科学方法和科研活动本身密不可分。我们在很大程度上可以把科学方法本身看作是科学的一部分。科学研究的过程本质上就是运用适当方法解决问题的过程，在许多情况下科学方法本身与科学研究内容的结合往往会产生新的分支学科，如实验方法与物理学、化学、医学的结合，诞生了实验物理学、实验化学、实验医学；分析方法与化学的结合诞生了分析化学；数学方法与物理学的结合诞生了计算物理学；等等。所以，科学方法作为连接哲学与科学的中介或桥梁，可以把哲学对科学研究活动的指导具体化、操作化。因此我们在很大程度上可以说，没有科学方法，就没有科学，就没有科学的创新和发展。 （责任编辑 徐丹）
