动理学理论因而说明了可观测的现象。它能说明我们在保持容
积不变而测量气体温度和压强的改变时所收集到的数据，也能说明在
保持温度不变而测量压强和容积的改变时所收集到的数据，等等。
这一理论能做到这一点，关于气体不可见的、不可观测的、不可探测的组成及其同样不可观测的性质作出一系列断言。它告诉我们，这
些组分及其性质受定律支配，当把它们应用于可观测的事物（如炮弹、斜面、摆，当然还有弹子球）时，我们可以独立地确证这些定律。动理论因而提供了一个实例，表明理论的诸组分协作起来能够说明观察和实验。
考察理论之本性还有另外一种进路，它自然而然地可从第二章所讨论的有关说明的演绎-律则律或覆盖律进路中引申出来。气体动理学理论能够进一步阐释理论本性这种进路的若干方面。这种进路现在通常被称作科学理论的公理化解释或者句法解释。它与这样的一种观点有关，理论是通过被称为"假说-演绎主义"的方式被检验的，按照这种方法，科学家提出理论一框架性假说一但不直接检验它们，因为像科学中的多数理论一样，它们通常涉及我们不能直接I科学哲学
观察到的过程。毋宁说，科学家从这些假说中导出可检验的后承。如果捡验被观察证实，则假说被（间接地）确证。因此，理论的公理
化进路或理论的句法进路（syntacticapproachtotheories)有时被称作理论的"假说-演绎"解释或者H-D解释。
公理化进路源于这样的观念，理论如我们所暗示的，是公理系统。在其中，对经验概括的说明是通过从公理中推导寧者逻辑演绎而进行的。在公理系统中定律不是导出的，而是被假定的。因为公理——对于理论来说根本性的非导出定律常描述了不可观测的潜在机制，如质点组弹子球式的气体分子，它们不可能直接通过任何
观察或者实验得到检验。这些非导出的公理被视为假说，可以通过从其中导出的经验定律间接地确证，而经验定律能够被实验或观察直
接检验。一个理论的基础是一些假说，由假说导出的结果支持了这些假说，正是从这两个观念，才有了假说一演绎模型的名字。
当然，一个理论的非导出公理，可以是另一个理论的被说明的定理。每一个理论都会留下某些未说明的东西，即那些在作说明时涉及的过程。在一种理论中这些过程未被说明，但是可以假定它们会在另一个理论中得到说明。例如，化学计量学（stoichiometry)中的平衡方程（如2H2+Q2—2H20)，可以通过化学家作出的氡原子和氧
原子共用电子的假说而得到说明。在化学中这些定律是非导出的，但是在原子理论中它们是可导出的、能得到说明的概括。而原子理论关于导致化学键的电子行为的假说本身，在量子理论中是导出*的，可以从关于微观粒子组分的更基本的概括中得出。没有人建议科学家实际中把理论视为公理系统，更不用说建议他们明确地寻求把不太基本的定律从更基本的定律中推导出来。重要的是要记住，理论的公理化解释像理论的覆盖律模型一样，都是科学实践的一种
"合理重构"（rationalreconstruction),用意在于揭示其潜在的逻辑。不过，它声称，长期的科学史以及近期科学重要的理论突破都声援了这种观点。
现在考虑一下沃森（Watson)和克里克（Crick)的成就。这两位分子生物学家发现了染色体的化学结构——由DNA分子的双链构成——如何携带着举代之间性状遗传的信息。沃森和克里克关于基因之分子结构的理论，使得遗传学家能够说明孟德尔（Mendel)遗传学中基本
的非导出定律，这些定律涉及诸如眼的颜色等遗传性状在世代间是如
何分布的。这是如何发生的？原则上，情况与从气体动理论中导出理想气体定律PV=/T只有略微的差别。如果把基因认定为一定量的
DNA片段，控制基因世代间分离与重组的定律应当在逻辑上可从一组控制DNA分子行为的定律中推导出来。情况如此的一个理由当然是，孟德尔的基因不过是一段DNA，这正是沃森和克里克所发现的东
西。所以，如果存在关于孟德尔基因的定律，就有理由推断，根据关于DNA分子的定律的运作，它们原则上成立。并且，如果是这
样，那么人们能够看到，一组定律根据另一组定律成立，比从后者在逻辑上导出前者，更显而易见。的确，如果我们在原则上也做不到这一点，似乎就有充足理由认为孟德尔定律独立于或者自治于"较低层次的定律"。因为较低层次的定律说明了较高层次的定律，所以它们不可能独立于较低层次的定律。逻辑推导把这种说明关系
*
(explanatoryrelation)形式化了。
更基本或者更本质的理论说明了不太普遍的理论，改进了它们，处理了它们的例外，统合了我们的科学知识，这一过程对许多科学哲学家而言，似乎刻画了自牛顿时代以来的科学史。牛顿以前的几千年中，科学家和非科学家普遍认为，行星和恒星等天体的运动是由不
科学哲学I
变的规律控制的，地上或地表附近事物的运动不受任何规律的支配或
者由一些完全不同于支配天体运动的规律所支配。这一信念反映了一种甚至更为根本的信念：天界是完美的，不变化的，不腐朽的，
在物质组成上完全不同于地界。在我们地上，事物被设想为以不规
则的方式发生着，不展现什么模式，事物会衰败，无序的威胁时刻
可能到来，事物有生有死。要言之，地上远不如天界那么完美。这种科学的世界观与科学革命之前占主导地位的宗教之间的关联，
是显而易见的。
16和17世纪开普勒（Kepler)、伽利略（Galileo)和牛顿的成就完全推翻了这种世界观，代之以一种反映了新理论成就的新的形而上学。这场革命的核心是，由开普勒和伽利略分别发现了天上运动与地上运动的定律，并且这两类定律在逻辑上可以从牛顿提出的一组更为根本的定律中推导出来。
利用16世纪丹麦天文学家布喇厄（TychoBrahe)*收集的观测数
据，开普勒证明，假定行星沿着以太阳为焦点的椭圆轨道运行，其速度是它们到太阳距离的某个特定的函数，我们就可以预测夜空中行星的位置。因为我们自己也"身在"这些行星之一上，地球的实际运动及其他行星围绕太阳的运动对我们而言是隐蔽的，但是关于行星在夜空中的视位置的成功预测，'间接确证了开普勒关于椭圆轨道的假说。
伽利略的实验，如传说中的从比萨斜塔上放下炮弹的落体实验、斜面上物体的滚动实验、改变摆长测定摆的周期的实验等，都对他发
*即常说的天文学家第谷。ftahe的读音有多种，分别相当于布喇、布拉赫、布喇厄，我们取后者。一译者
现地表附近物体的运动定律有贡献：抛体总是以拋物线轨道运动，摆
的周期依赖于摆线的长度，而与摆锤的轻重无关，任何质量的自由落
体都有恒定的加速度。
正是牛顿的成就表明，开普勒的行星运动定律和伽利略关于地上
物体运动的定律，都可以从单一的一组定律中推导出来。这组定律
有四条：不受外力作用时物体的运动将保持不变（即有零加速度。如
果它们有非零的速度，它们将沿直线运动）；力等于质量与加速度的
乘积；作用力与反作用力大小相等方向相反；万有引力与距离的平方
成反比。在证明开普勒定律和伽利略定律只是处处并永远为真的更
普遍的定律的一些特例时，牛顿不仅说明了他们的定律为什么成立，
他还瓦解了天界根本上不同于地界这一根本的形而上学信念。牛顿
的革命连同伽利略通过望远镜对月球上陨星坑及其他不完美之处的发
现，产生了深远的智识影响，已远不是提供统合物理理论的形式推导
的问题了。进而，牛顿的统合威力在随后的两百年中被进一步发掘
出来，越来越多的现象由此得到说明（或者说以愈加精确的定量的方
式得到说明）：掩食；哈雷彗星的周期，地球的形状——稍扁的球体；
潮汐，岁差，浮力和空气动力学；热力学的一些部分。通过从牛顿
的四条基本定律导出描述这些现象的定律，这些现象都被统合起来，
被证明有着"同样的潜在过程"。
科学哲学家把一个理论的定律从另一个理论的定律中的可推导性
称作"理论间的还原"或者直接称"还原"（reduction^还原性要求被还原的理论的定律可以从另一可供还原的理论中推导出来。如果说明是一种可推导的形式，那么一种理论到另一种理论的还原，就说明了被还原的理论。实际上，这表明，不太基本的理论的公理，是更基本的理论的定理。
于是17世纪的科学革命相当于发现了伽利略定律和开普勒定律并把它们还原到了牛顿定律，自16世纪以来物理学的进展，就是不太普适的理论被不断还原为更普遍的理论的历史，这种情况一直持续到20世纪。这时突然出现了比牛顿力学更普遍的理论——狭义相对论、广义相对论以及量子力学，最终牛顿力学成了被导出的理论。通过作出某些理想化的假设，牛顿定律可从这些新理论的定律中导出。这些假设特别包括光速无限大或者至少其他可以获得的速度都远小于光速，理想化的假设还包括能量是连续的量，而不是由离散的非常小的单位或"量子"构成。
按照一种传统的科学哲学观点，把理论还原为更基本的理论反映了这样一个事实：随着越来越多的原先孤立的理论被证明是一些特
例，可以从个数越来越少的更基本理论中导出，科学在不断扩大其说明的范围和加深说明的深度。科学变化就是科学进步，并且进步很大程度上靠还原来衡量。事实上，还原还被视为不同领域间的特征关系，一旦它们取得了学科的地位。因此，原则上化学应当可以还原为物理学，而生物学应当通过分子生物学还原为化学。同理，我们应当寻求一种由可还原为生物学定律的定律构成的一种心理科学。当然，社会科学迄今尚没有揭示出或许永远也不会揭示出经过还原到心理学定律可以再还原为自然科学定律的定律。因此，这些领域缺少科学理论共有的一些重要特征，它们不能还原为最具根本性、预见力强大的科学一物理学。
此时我们明白了公理化的某种魅力，它可以解释一种理论如何作出说明：通过揭示更普遍的潜在机制，使不太普遍的机制系统化并得到说明。如果宇宙展示为多层因果定律的壮丽图景，每一层定律都依赖于逻辑上蕴含它们的下一层的定律，并且如果宇宙由一组数量不
多的基本事物种类组成，它们的行为始终如一，由它们构成了万事万物，那么应当存在唯一正确的自然描述，它将采取公理化的形式，因
为实在（reality)是由服从普适规律的简单事物建造而成的复杂事物
(complexbeing)Q公理化给出的理论结构和理论间关系的承诺，相当于关于实在本性的一种形而上学主张：在实在的底层，事物组成和运
作都是简单的，更复杂和更复合事物的所有复杂性和多样性都是事物
底层简单性的结果。
当然，这幅图景势必是极为繁杂的。首先，--种理论的定律可以
从另一种理论的定律中直接推导出，这种想法过于简单。科学进步通
过其后继的理论而对一种理论之预测与说明进行修正和改进。如果后
继的理论作为一种逻辑后承仅仅"包含"原来被还原的理论，它势必
同时吸纳了其前驱理论的错误。例如，关于地上物体运动的伽利略定
律蕴含着，落向地面的物体的加速度保持不变，而牛顿定律表明，此
加速度必然增加，因为下落过程中地球与趋近地球的物体之间的引力
增加了。就一般的预测目的而言，我们可以忽略加速度的这一点点
增加，但是我们必须纠正伽利略的地球上的力学，要加上引力，如果这种力学遵守牛顿定律的话。同理，孟德尔的遗传学定律不可能直接
从当代分子遗传学中推导出来，因为我们知道孟德尔定律是错的。像遗传连锁和基因交换等现象证伪了孟德尔的这些定律。我们所要求的孟德尔定律还原为更根本性的分子遗传学定律的，是关于孟德尔定律何处有效、何时出错的一种说明。这意味着，还原通常涉及从更根本性的供还原的理论中推导出理论的一种"修正"版本。
*按万有引力定律，落体的加速度"=GM/P，其中G是常量，M是地球的质量，r为下落物体到地球质心的距离。下落过程中r在变小，于是a变大。一译者
但是，被还原的理论必须某种程度上作出"修正"，这一要求为理论变化的公理化观点带来了麻烦问题。有时，一个理论超越了另一个理论，不是通过还原，而是通过取代它。确实，取代似乎是一
个领域成为"真实"科学（"real"science)的特征。例如，拉瓦锡(Lavoisier)氧化理论并没有还原关于燃烧的旧的燃素说。它取代了
"本体论"一燃素说所讲的石灰、燃素、去燃素气体等等事物种
类一及其声称的定律，它提供了完全不同的事物种类一氧。氧
这个概念不可能以某种方式与燃素联结起来，以使得燃素概念可以
在拉瓦锡的燃烧理论中有存活之地。于是，科学家说，从来就不存
在燃素这种东西。与此对照的是，当一个理论被还原到更广泛或者
更根本的理论时，被还原理论的"本体论"一它声称的事物的种
类一被保留下来。理由是，还原是被还原理论的定律从可供还原
的理论中演绎出来的过程，并且仅当两个理论的术语彼此联通时这种
推导才是可能的。你不可能从分子遗传学定律中导出孟德尔遗传学
定律，除非孟德尔基因可以用核酸的术语来定义。因为分子遗传学讨论的是dna线性集合，孟德尔定律讨论的是孟德尔基因。一条关
于所有C都是F的定律，只能来自于定律：所有A都是B，当每一个
A都等同于C而每一个B都等同于F时。的确，在很大程度上还原
成就的取得，就在于这些等同关系的表述。例如，气体热力学还原
为统计力学就依赖于我们上面指出的等同关系：
平衡时的绝对温度d+mv2。
不管我们把这种等同关系视为一种定义，还是视为一条联结温度与动
能的普适定律，它的表述总是一项关键性的突破，使得物理学家能够
把气体的行为还原为组成气体的分子的行为。
还原的一个特征似乎是，它统合了可观察的现象，或者至少支持它们向越来越根本的、越来越精确的规则性方面推广，而这在观测上也变得越来越难以实现。从炮弹和行星开始，物理学最终用不可探测的微观粒子及其特性，成功地说明了一切。于是，这似乎表明，在说明上更基本的东西，也就是认识论上最成问题的东西——最难获得它们的知识。虽然正式的科学认识论是经验论——我们的知识只能由经验（即实验和观察）来加以证实的论题，但是它们的说明功能却只能由那些像我们一样的造物无法直接经验的那些东西来实现。的确，现代高能物理学中的微观粒子，是像我们这样的造物不可能搞清楚的东西。这一事实提出了关于科学理论本性的最令人恼火的问题。
4.2理论术语及其所命名事物的问题
科学说明被假定是可检验的，它们有"经验内容"，它们的构成
定律描述了世间事物的运作方式，并对我们的经验具有意味。但是
从外观看，科学是通过诉诸一系列不可检验的构体、过程、事物、亊
件和性质来进行说明的。早在牛顿的时代，物理学家和哲学家就对这一事实不满意：这些东西似乎既是必要的又是不可知的。不可
知，是因为不可观察，必要，是因为不诉诸它们理论就不可能实现对观察的广泛统合，而最强有力的说明就是由这种统合构成的。引力是这一问题的一个好例子。
通过证明大量物理过程是具有质量的物体之间"接触"的结果，牛顿力学得到人们的理解。比如，通过追溯小锚、擒纵轮、钟锤、
时针和分针、钟声调谐计和自鸣器之间的因果链，我们能够说明发条
钟的行为。观察表明，这些部件之间的推与拉是通过彼此接触完成
的，装置定量而系统化地实现动量交换并保持能量守恒。并且可以
认为这种机械式说明本身可以让位于更基本的说明，即用其小锚和擒
纵轮等部件的力学特征的方式进行说明，最终要通过这些部件的组成部分的力学特征加以说明，直到我们用构成它们的分子和原子的行为
说明了钟的行为。无论如何，这是还原论者的说明期望。
相反，牛顿的引力并不是一种"接触"力。这种力跨越各种距
离，似乎以无限的速度传递，而且不消耗任何能量。它可以连续穿越真空，而真空中没有什么东西能够从点到点地传递它。与其他力
不同之处在于，我们根本无法屏蔽这种力。我们可以通过它的效果了解它，如可以通过把某物从引力大的地方(如地球)带到引力小的地方(如月球)去，但是除了通过效果了解它以外，这种力本身是完全不
可探测的。总之，引力是一种理论构体（theoreticalentity),完全不同于我们观察中所碰到的任何东西，观察并不能帮助我们更好地理解它究竟是什么。它如此不同于其他因果变量，以至于人们可以怀疑它的存在性，至少可以对求助它来说明事物感到不安。我们无需惊讶，几个世纪以来人们一直在为引力如何运作寻找某种"机制"说明，或者更进一步，为其寻找某种不那么神秘的替代物。
多数牛顿的同代人都感觉到引力概念不能令人满意，笛卡儿的一些追随者曾企图合伙抛弃它。但是无论是他们还是后来的物理学家，都未能抛弃这个概念。因为放弃引力，意味着放弃了引力吸引的平方反比定律
Gmimi
但没人能够做到这一点。引力因此似乎是一种"神秘的"（occult)
力，它的运作与占星天宫图一类非科学的说明为了满足我们的好奇心所求助的东西一样神秘。可以说，同样的情况存在于诸如此类的不可观察概念身上。因此，可以假定构成气体的分子具有小弹子球一样的性质，因为正是其弹子球似的行为说明了理想气体定律。但是，如果气体分子是小的质粒，那么可以确信它们有颜色，因为物质必定占据空间，而占据空间的东西必定有某种颜色。但是个体分子没有颜色。于是，在什么意义上，它们可以是很小的质粒？显然的回答是，不可观察的事物不可能只是可观察事物的一种缩小的版本；它们必有自己独特的性质一电荷、量子化的角动量、磁矩等等。但是，如果我们的知识只是通过我们所拥有的感官经验来辩护的，我们如何知道这一点的？并且，如上所述，当我们对它们根本没有实际的经验时，我们有多大的把握可以声称求助于这些理论构体和性质的理论提供了真实的说明昵？为什么我们不能看、摸、闻、尝或者感受的关于电子或基因的理论，比占星术、新时代神秘传闻、迷信或者童话，给出了更好的说明昵？
我们可以把辩护问题表述为关于词的意义和语言的可学习性
(tearnability)的问题。考虑我们用于描述我们经验的术语：事物之可观察性质的名称一它们的颜色、形状、质地、气味、味道、声音等。我们理解这些术语，因为它们命名我们的经验。于是存在一些术语，描述了拥有这些性质的物体——-桌子和椅子、云彩和时钟、湖与树、狗与猫，等等。我们也能认同这些术语的含义。进而，可以假定，我们语言的所有其余部分某种程度上奠基于感官性质的名称以及日常物体的标签名。因为否则的话，我们如何能够学会语言？除非某些词事先定义好了，无需求助于其他词，它们标记我们能够直接
经验的事物，否则我们永远也不能学会语言。如果没有这种超语言地定义的术语，我们就不可能打破无休止的循环，打破某词借助于其
他词、其他词又借助于其他词的定义后退（regressofdefinitions)0为
了学习一种语言，我们必须已经懂得一种语言。
进而，语言是一种无限处置(dispositkm):我们能够生成并且懂得
任意无穷多的不同句子。然而，我们做到这一点是基于有限的大
脑，有限的大脑在有限的时间里已经学会了说话》很难搞明白我们是
如何管理这一技艺的，除非语言某种意义上是天生的，或者存在语言
的所有其他部分都建基于此的某些基本词汇。现在，语言(不同于语
言学习装置)是天生的这一假说，是经验论者和多数科学家从未认真
对待的一个假说。我们出生时并不懂得任何语言；否则，将很难解
释任何一位小孩出生后具有同样的能力学习任何一种人类语言。于
是有这样的假说，我们学会了一种语言的有限量的基本词汇，它们连
同构成规则，使得我们能够增强一种能力，来生成和理解那种语言的
任意无限量的句子。除了婴儿时我们学会的基本词汇外，这种有限
量的东西还可能是什么呢？这些词汇当然是感官经验的名称——
热、冷、甜、红、光滑、软，等等，还有像妈妈、爸爸这样的词。
但是，如果这就是语言的基础，那么我们语言中每一个有意义的
词，必须最终有一个用这些命名感官性质和日常物体的词语给出的定
义。并且这一要求应当包括现代科学的理论术语。如果这些术语有
意义，那么借助于这些根本性的经验词汇它们必须某种程度上是可定
义的。这一论证回到了18世纪英国经验论哲学家贝克莱（Berkeley)和休谟那里。这些哲学家对17世纪物理学援用的"引力"这样的"神
秘力量"（secretpowers)和"微粒"（corpusctes)这样的不可观察事物
大惑不解。他们对这些理论构体的忧虑，对科学哲学产生了持续的
影响，一直影响到20世纪末，甚至还会更久。
英国经验论者的20世纪追随者把自己标榜为实证论者和逻辑经验论者（我们在第二章遇见过，他们提出了科学说明的D-N模型）。逻辑经验论者从语言的可学习性的论证中得到这样的推断：科学中的理论词汇最终必须"兑现"为关于我们能够观察的东西的陈述，否则
的话就只是空洞的、无意义的噪声和图章。这些哲学家走得更远，他们指出19世纪和20世纪中已经通过科学理论化的许多东西，可能被证
明为是无意义的胡说，仅仅因为其理论术语不可翻译为日常感官经验
和弗洛伊德(Freud)的心理动力学说(psychodynamictheory)皆被指责为伪科学，因为它们的说明概念——剩余价值、恋母情结等等——不可
能被陚予经验意义。同理，那些包含推测性的"生命力"的生物学
理论，在这些哲学家看来统统没有说明能力，因为这些理论援引了不
可能诉诸观察加以定义的构体、过程和力。但是，这些经验论哲学
家攻击的不只是伪科学。如我们所看到的，甚至像不可缺少的术语
"引力"，也因为缺少"经验内容"而受到批评。某些逻辑实证论者，以及曾影响过他们的19世纪末叶的物理学家，也否定"分子"和
"原子"，认为它们是一些无意义的概念。对于这些经验论者，一个概念、术语或者词具有经验内容，仅当它命名了我们能够感官感觉到的某种事物或者性质。
当然，经验论者认为，如果我们用来命名的术语可以通过可观察事物及其性质来定义，那么援引这样的理论构体就没什么问题。因为在这种情况下，我们不但能够懂得理论术语的意义，而且一旦有疑义提出，总是可以用可观察的陈述代换不可观察的陈述。例如，考虑密度这一理论概念。每种类型的物质都有特定的密度，并且我们
可以借助于其密度说明为什么某些物体漂浮在水面上而有些物体会沉下去。我们知道，一种东西的密度等于其质量除以其体积。如果我们能够通过台秤、天平或者其他办法测量一种东西的质量，并且我们能够用米尺测定它的体积，那么我们就可以计算出其密度。这意味着我们可以用质量和体积的术语"显式地定义"密度。结果，"密度"只不过是质量与体积之商的"縮写"。有关密度的任何叙述，都可以用质量和体积的术语加以解释。而且可以说得更妙，涉及物体的质量除以其体积的陈述，将与关于其密度的陈述，具有同样的经验内容。于是，如果我们能够通过可观察术语显式地定义理论术语，就不会存在任何理解上的麻烦，就像理解可观察术语的意义一样可以理解理论术语意味着什么。这样，一种理论就没有机会引入非科学理论的某些伪科学术语，那些非科学理论仅仅展现了表面的说明能力。最重要的是，我们可以精确地知道在什么样的观察条件下，由我们观察上定义的术语所命名的事物是否存在，是否具有理论告诉我们的它们所具有的那些效应。
不幸的是，用来命名不可观察性质、过程、事物、状态或者事件的术语不大可能用可观察的性质显式地定义。的确，理论的说明能
力依赖于这样的事实，它们的理论术语不只是观察术语的缩写。否
则的话，理论陈述将只是缩写观察陈述。并且如果是那样的话，理
论陈述也许能够总结但不能说明观察陈述。因为密度按照定义等于
质量除以体积，所以我们不能根据它们不同的密度，去说明两个具有相等体积的物体为什么具有不相等的质量，我们只能重复这一事实：
它们的质量与体积的比值是不相等的。更重要的是，与"密度"不同，理论术语甚至不大可能被等同于事物之可观察特性或者性质的某种有穷集合。例如，温度的变化不可能被定义为等同于密闭管中水
银柱高度的变化，因为温度也随密闭管中水柱高度的变化、欧姆表电阻的变化、双金属气压计的形状、或者被加热物体的颜色变化等等而变化。更有甚者，即使当管子中水银或水的高度没有可观察的变化，时，温度也可能发生了变化。你不可能使用通常的水或者水银温度
计来测量温度小于0.1摄氏度的变化，也不可能测量超过玻璃焙点的
温度或者低于所采用的水银、水、酒精、或者其他什么物质的凝固点的温度。事实上，某些东西的温度变化是我们目前设计的任何温度计都无法记录的。于是，某些物理性质或其中的变化似乎是观察上不可探测的。比温度更为理论化的性质，情况甚至更为晦暗。如果"酸"被定义为一种"质子供体"，我们作出的观察不可能给出"质子供体"这一概念的"经验内容"，因为我们不能触摸、品尝、看见、感觉、听或者闻出质子，那么"酸"就是一个无意义的术语。另一方面我们可以把酸定义为"任何能使蓝色石蕊试纸变红的东西"*，但是这样一来我们将不能说明为什么某些液体能这样而有些则不能。
我们是否可能通过把完备理论陈述与全部可观察陈述联结起来，而不只是把个体理论术语与专门的可观察术语联结起来，从而给科学之理论主张以经验意义？哈哈，也不行。在一个特定的气体容器中，分子的平均动能随压强的增加而增加，这一陈述并不等价于关于当我们测量其温度时我们能够观察到什么等专门性的陈述，因为观察上存在许多不同的测量温度的方式，使用其中任何一种都会实质上进一步涉及关于温度计运作的理论假说，最特别的是涉及这样的理论陈述：平衡态时绝对温度等于平均动能。
*原文把颜色说反了，译文已改正。一译者
我们所面临的问题切中了科学本性问题的核心。毕竟，科学之"正统的认识论"是某种形式的经验论，在这种认识论中所有知识都通过经验得到辩护，否则科学中实验、观察以及数据收集的中心地位将很难得到说明和辩护。长远看来，科学的理论化过程受控于经
验：科学的进步最终体现在一些新的假说上，新假说比旧假说更能得到当时经验检验之结果的确证。科学不可能作为某种不服从经验捡验的知识而为人们所接受。但是与此同时，用以说明我们的经验这一义务要求，科学应当超越对在提供这些说明过程中它所求助的事物、性质、过程以及事件的经验。如何调和经验论与说明的不同要求，是科学哲学甚至整个哲学的最艰巨的难题。因为，如果我们不能调和说明和经验论，这就清楚地表明，要放弃的必须是经验论。没有人仅仅因为它的方法与一种哲学理论不相容就愿意拋弃科学。
我们也许不得不使经验论让位于唯理论（rationalism^"按照这种认识论，我们所拥有的至少某些知识并非通过经验检验得到辩护的。但是，如果某种科学知识不来源于实验和观察，而（比如说）只是理性自我反省的结果，那么，那些声称在说明实在方面可与科学相媲美的他择性世界观、神话或者天启教，不是也可以用同样的方式声
称得到了辩护吗！
逻辑经验论者坚持认为，可以调和经验论与说明，办法是更深
刻地理解理论术语如何可以具有经验内容，尽管它们不是用以描述
观察的术语的縮写。考虑正负电荷的概念。电子具有负电荷，质子具有正电荷。现在假定某人问，电子具有一个负电荷而质子具有
*这个词也译作"理性主义"，而在汉语中听起来，这两种不同译法意思好像有很大差别，其实是一回事。不过，有时"理性主义"可以与"相对主义"（一般不译
作"相对论"）对照，而相对主义者时常自称与"绝对主义"而不是"理性主义"相对
照。~#者
一个正电荷，在此意义上前者究竟缺少什么而后者究竟多出什么。
当然答案是"什么也没有"。在这一语境中，"正"（positive)与"负"（negative)并不表示拥有某种东西或者缺少某种东西。我们原则上也可以称电子上的电荷为正，而质子上的电荷为负。在理论中，这两个术语的作用是帮助我们描述质子和电子在实验中自身所展现出来的差别，而此实验是我们通过我们能够观察的东西所做的实验。电子被吸引到一组带电盘的阳极，而质子被吸引到阴极。通过云室中可见的雾迹或者化学电解装置中气体由水中冒出，我们可以"看到"这种行为的效果。术语"正"和"负"对它们所构造的理论有系统性的贡献，此贡献通过原子结构理论所组织和所说明的观察概括而得到兑现。术语"负"的"经验意义"通过术语所作出的系统化的贡献给出，此贡献概括了从电子带负电的理论假设外推，我们能够观察什么。从理论中去掉这个术语，理论的权能（power)—蕴含着许多此种概括一也将随之瓦解，它对观察所作的系统化及对观察所作的说明也将縮减。在说明能力方面，所缩减的量，恰好构成了术语"负"的经验意义。
我们可以用同样的方式在命名一种不可观察事物或性质的理论条款中，识别"电子"、"基因"、"电荷"或其他任何术语的经验内容。每一术语必须对它所塑造的理论的预测能力或者说明能力有
所贡献。要识别这种贡献，只需从此理论中删除此术语，看看删除后对理论权能所造成的后果。实际上，"电荷"最终被"隐含地"定义为它所具有的那种当我们从原子理论删除"电荷"这个术语时我们所失去的可观察效应，对于任何理论中的其他任何理论术语情况也类似。
本质上，这就是理论的公理化进路处理理论术语问题的方法。[科学哲学
逻辑经验论者试图调和科学之理论机器的说明能力与观察施加于科
学的约束，办法是要求合法的理论术语要通过"部分解释"（partialinterpretation)与观察联系起来。这种解释是指给出这些术语可能与科
学家用来引入它们的词汇很不相同的经验内容。解释之所以是部分的，是因为观察不会穷尽这些术语的经验内容，否则的话术语将失去其说明能力。
另一个例子可能会有帮助。考虑术语"质量M(mass〉。牛顿引人这一术语，给出的定义是"物质的量"（quantityofmatter),但是
这一定义用处不大，因为物质最终与质量一样也是一个"理论化"的概念。的确，人们倾向于用质量概念来说明物质，物质不过是具有一定量质量的东西。在牛顿理论中，质量概念根本没有显式地加以定义。它是一个未定义术语（undefinedterm)。虽然它本身在理论
中未被定义，其他许多概念却是借用质量概念来定义的，例如，动量，它被定义为质量与速度的乘积。但是，质量的经验内容是由它参与其中所描绘的定律以及定律在使观察系统化过程中扮演的角色给出的。因此，质量被部分解释为对象所具有的性质，这种性质表现为当把对象放入托盘天平一侧的托盘中时会使平衡臂下降。我们可以预测，质量沿垂直方向与天平的托盘发生接触，导致天平臂的运动，因为运动的这一改变是力作用的结果，并且力是质量与加速度的乘积，以及把一个质量移动到托盘天平上会使托盘产生非零的加速度。
当然，我们应当把一个术语的"经验意义"与其词典定义或者语义学意义区分开来。在英语词典中"质量"-一词当然有定义，但质量的经验意义完全是另一回事，在牛顿力学中质量确实是一个未定义术语。
于是，对质量的部分解释是通过我们用来测量它的手段来提供的。但是这些手段并没有定义它。首先，我们通过测量其效应而测量质量，比如质量因果地说明了天平臂的运动。第二，通过其效应测量质量有许多不同的方式，包括某些迄今尚未发现的方式。如果此类我们尚未发现的测量质量的方式存在，那么我们对"质量"的解释就不可能是完全的，它必定是部分的。第三，使用观察术语的一种完备解释最终会把"质量"转变成可观察术语某种组合的一种缩写，这将剥夺它的说明能力。
逻辑经验论者提出这样一项主张，科学中不可观察的术语需要通过意义与可观察术语联结起来，使得科学中真正有说明能力的组构可
以与设法利用科学理论的尊称的伪说明（pseudsexplanations)区分开
来。具有讽刺意味的是，逻辑经验论者也最先认识到，这一要求不可能以他们的哲学分析所要求的他们自己的标准精确地表述出来。20世纪上半叶的科学哲学曾致力于阐明被称作"证实（verification)原
则"的东西，这也许是关于可以毫不含糊地用于区分科学上合法的理论术语与不合法的术语的一种石蕊检验。证实原则的强版本要求，
理论术语可以完全翻译成观察^语。如我们所见，这一要求对于科学说明所引用的多数术语而言不可能被满足，此外，我们可能不想让
理论术语满足这一要求，因为如果它们满足了这一要求，它们将失去对于观察的说明能力。
问题是，证实原则的弱版本在矿渣中还存留了金子。它们不能排除被人人都认为是伪科学的无意义术语，也不能在真科学与新时代心理妄言、占星术或者宗教启示之间作出区分。要满足部分解释的要求，实在是太容易了。取任何一个人们喜欢的伪科学术语，假如给它加上一条一般性陈述，此陈述把伪科学术语包含到一个已经得到
确立的理论中去，那么这个术语将通过检验而被视为有意义的。例如，考虑这样一个假说，在平衡时如果气体的绝对温度等于其分子的
平均动能，则此气体就着魔（isbewitched)。把这个假说加到气体动理论中去，这个假说就使得"着魔"这个性质变成了一个被部分解释了的理论术语。如果有人指出术语"着魔"及新加上的"定律"对理论并没有什么贡献，因为把它们删去并不会降低预测能力。但是人们可以这样来回应，同样的描述也可以自然地运用到合法的理论术语上，特别是当它们被首次引入时。"基因"在它最终被定位于染色体上之前，这个概念在我们理解可观察的世代遗传特征的分布方面，究竟增加了什么？
理论术语要以某种方式与观察联结起来以使预测产生差别，这一要求又太强了。某些理论术语，特别是新术语，将不能通过这项检
验。这也同样是一个较弱的要求，因为很容易"烹制"出一个理论，在其中纯粹臆想的构体——如生命力（vitalforces)—在导出有关
我们能够观察什么的概括中扮演着一种不可替代的角色。如果部分解释太弱了，我们就需要重新考虑整个进路：是什么使得我们理论中不可观察的术语具有意义，是什么使得实际上包含这些术语所命名的不可观察事物的科学主张为真、得到良好辩护或者更协调。
但是，可能令你震惊的是，逻辑经验论者对待理论术语意义及我们理论知识的范围的整个问题的方式，给人一种人为的气氛。毕竟，尽管我们不能听、尝、闻、触摸或者看见电子、基因、类星体和中子星或者其性质，但我们有各种理由认为它们存在。因为我们的科学理论告诉我们它们确实存在，而这些理论具有强大的预测能力和说明能力。如果得到最良好确证的有关物质本性的理论包含与分子、原子、轻子、玻色子和夸克相关的定律，那么这些东西就确实存
在。如果我们最良好地确证的理论把电荷、角动量、自旋或者范德
华力（vanderWaalsforces)赋予这些东西，那么这些性质就确实存在。根据这一观点，理论必须被字面地（literally)解释，理论作出的主张并非只有与观察相联结才有意义，而是告诉我们这就是在讲述事物及其
性质，其中这些事物及其性质之名称的意义，并不比命名可观察事物及其性质的术语的意义，更成问题或者更不成问题。上面阐述的一种语言理论认为观察术语是语言的基础平台，要求其他所有术语都建于其上。如果这一结论与此语言理论不相容，较糟糕的就是语言理论。于是，出问题的是与其相伴随的经验论的认识论。
众所周知，对待理论术语问题的这种进路叫做"科学实在论"(scientificrealism),因为它把科学的理论承诺当作是真实的，而不只
是观察主张的（虚假的）缩写，也不是我们创造出来用于组织这些观
察的有用虚构。逻辑经验论者的出发点是一种哲学理论一经验论的认识论，而科学实在论者（或者简称"实在论者"）的出发点是实
在论视为显而易见的有关科学的事实：它那强大而且日渐增长的预测能力。随着时间的推移，我们理论的范围不断扩大、其预测精度得到了改进。我们不但可以预测越来越多不同种类现象的发生，而且随时间的推移我们能够提高预测的精度一在有效数字位数和重要数字上，我们科学地推导出来的期望值与实际的测表读数能很好地吻合。这些长期持续的改进把它们自身转变成我们日益依靠的技术应用，的确我们的日常生活不夸张地(titeraDy)说是以其为支柱的。科学这种所谓的"工具性成功"强烈要求得到某种说明。或者至少实在论者认为是这样。应当如何说明昵？科学"管用"这一事实的最优说明是什么？对于实在论者，答案似乎是显然的：科学如此管用，因为它（近似）为真的。如果科学之管用源于偶然，如果科学
科学哲学I
的预测成功及其技术应用只不过是幸运的猜测，那么这将是宇宙层
次的一个奇迹。
科学实在论者的论证结构，通常取这样的形式：
1P
2对事实P的最佳说明是，Q是真的。
所以，
3Q是真的。
实在论者以各种方式把其中的P代换为：科学在预测上是成功的，或
者越来越成功，或者其技术应用越来越强大和可靠。对于Q，他们代之以这样的陈述：科学理论推断的不可观察事物存在着，并具有科学赋予它们的性质。或者实在论者作出某种较弱的断言，如"科学推断的不可观察构体之类的东西存在着，具有类似科学赋予它们的某种性质，并且科学日益逼近关于这些事物及其性质的真理"。从P
的真到Q的真的论证结构，是"达到最佳说明的推论"（inferencetothebestexplanation)的结构。
这一论证可能给读者一种无可争议的令人信服的印象。它的确
受到了许多科学家的欢迎。因为他们自己将认识到，科学实在论哲
学家所运用的达到最佳说明的推论之推理形式，正是他们在科学中所
采用的那种。例如，我们怎么知道存在着电子并且知道它们有负电荷？因为这样推断的话，就能说明密立根（Mflikan)油滴实验的结果和威尔逊（Wilson)云室实验的径迹。
基里斯(Achilles)的脚踵。假定有人要挑战实在论的论证而要求为上
述〗至3的推理形式给出一种辩护。实在论的论证，旨在将科学理
论化确立为确实（literally)真的或者渐近趋于真理。如果实在论者论证说，推理形式所以是可靠的，乃因为它在科学中已经得到成功应用，实在论的论证就潜在地是一种循环论证。实际上，实在论者论证说，通向最优说明的结论——科学理论化产生真理一的推断之所以是可靠的，乃因为科学通过采用上述讨论中的推理形式而产生真理。借用一下第三章归纳问题中的一个类比，这似乎相当于，为了支持偿还一项借贷的承诺，釆用的办法是承诺恪守偿还的诺言。
更有甚者，科学史教导我们，许多成功的科学理论并不支持科学实在论关于科学为何成功的图画。早在开普勒以前，在他之后更是如此，科学理论不但是错的、可以改进的，而且如果以现行的科学为参照的话，它们在其主张何物存在及事物具有何种性质方面有时是根本错误的，即使它们的预测能力持续得到改进。一个经典例子是18世纪的燃素说，在燃烧理论之前它曾经在预测能力上有过重大改进，
但是它的中心说明构体一燃素——现在看起来十分荒唐。另一个例子是菲涅耳(Fresnel)的光作为波动现象的理论。这一理论曾经实
质性地增强过我们对光及其性质的预测（及说明）能力。然而，这一理论主张光通过一种传播媒质——以太——而运动。这种对以太的推测，有点像前面追踪引力概念遇到困难时人们所期盼的一种东西。引力是一种神秘的力，正是因为它似乎不需要借助于任何物质就能传递。没有传播媒质，对于19世纪物理学的机械唯物论来说，光最终就像引力一样是一种可疑的现象。随后的物理学揭示，尽管菲涅耳理论取得了强大预测能力上的改进，但它的中心理论推测——以太一一并不存在。在更合适的有关光行为的解释中，并不需要以太。对以太的推断曾经为菲涅耳理论的"非实在论"作出了贡献。
这至少是对当代科学理论的一种判断。但是，由过去预测上成功的
理论的错误一有时是根本性的错误一进行一种"悲观的归纳"，
我们就没法安全地假定我们现在的"最佳估计"理论就能够免于类似的命运。既然科学是可错的，我们可以期望的是，长远看来，同样
的故事可能不断上演，随着科学预测能力及技术应用的进步，其理论假定的实在性发生着巨大的变化，也不断瓦解着任何通向科学实在论
主张之解释的直接推断。
还有，科学实在论声称关于不可观察构体我们的理论具有（近似)
真理性，而经验论的认识论认为观察对于知识是必不可少的，关于如
何调和实在论的知识与经验论的认识论，科学实在论沉默无语。某
种意义上，科学实在论部分触及了科学知识如何可能的问题，但未能
给出合适的解答。
对于科学实在论还有另外一种选择，它更同情于经验论，长期以
来吸引了一些哲学家和科学家。它的名称叫做"工具主义"（instru-mentalism)\这个标签表达了这样一种观点，科学理论是有用的工
具、有启发性的装置、我们用于组织我们的经验的器具，而不是关于它为真为假的字面上的刻板主张。这种科学哲学至少可以追溯到18世纪英国经验论哲学家贝克莱，也与宗教裁判所的头面人物有关，他们曾试图调和伽利略关于地球围绕太阳运动的异端主张与基督教《圣经》和罗马教皇的教谕。根据这段历史的某些版本，这些有学识的
牧师认识到日心假说至少与托勒密的理论一按照这种理论太阳和行星围绕地球运动一具有同样的预测能力：他们承认用它来计算夜空
*这里故意不译成"工具论"，以免与哲学史中亚里士多德及培根的著作等混淆，正
如relativism不译戊"相对论"一样，以免与爱因斯坦的理论混淆。一译者
中行星的视位置可能更简便。但是声称的地球运动在观察上无法探测a至今天我们也感觉不到地球在运动。伽利略的理论要求我们不要理会观察上的证据，也不要花大力气重新解释它。于是，宗
教裁判所的这些官员敦促伽利略不要把他改进的理论当作字面上正确的理论提出，而是当作一种比传统理论在天文预测上更有用、更方便、更有效的一种工具。如果他果真这样看待他的理论，并在是否相信理论为真方面保持沉默，伽利略或许可以逃脱罗马教皇的制裁。尽管一开始伽利略曾撤回过自己的主张，但他最终拒绝采纳对日心假说的工具主义理解，并在监房中度过了自己的余生。后来的工具主义哲学家和科学史家提出，教会的观点比伽利略的观点可能更合理。虽然贝克莱没有介入这件事，但他从语言本性(如上所述）所做的关于实在论（及部分牛顿理论的实在论解释）之不可理解性的论证使工具主义更吸引人。贝克莱继而坚持认为，科学理论化的功用不是为了说明，而是为了以更简便的套件组织我们的经验。根据这一观点，理论术语不是观察术语的縮写，它们更像助记装置、首字母縮略词、没有经验意义或字面含义的未加解释的符号。科学的目标
始终是改进这种工具的可靠性，而不要担忧当作字面解释时实在是否对应于这些工具。
值得指出的是，牛顿以降的物理科学史展现了科学家自身当中实
在论和工具主义此起彼伏的循环模式。在17世纪流行的是实在论，在这一时期机械论、微粒说和原子论大行其道。到了18世纪科学的工具主义进路呈上升趋势，这部分是受到一种权宜之计的推动，工具主义用这种权宜的方式处理了牛顿的神秘引力。把牛顿引力理论仅仅视为计算物体运动的一种有用工具，就可以忽略引力究竟为何物的难题。到了19世纪，随着原子论化学、电学和磁学的发展，对不可观察
构体的推测又成为科学家津津乐道的东西了。但到了20世纪初，实在论的观念又变得不时髦了，因为实在论把量子力学解释成字面上为真的对世界的描述开始遇到越来越多的麻烦。按照理解量子力学的标准，电子和光子似乎具有不相容的性质——同时既像波又像粒子——并且在我们观察它们之前它们似乎都没有物理位置。有两条理由可以阐述为什么最好还是把量子力学当作原子物理实验室中组织我们的经验的有用工具，而不是一组真实的独立于我们对世界之观察的有关世
界的主张。
实在论者声称只有实在论才能说明科学的工具性成功，工具主义对此是如何应对的呢？工具主义者用下述论证作出了相当一致的回答：诉诸其理论主张的真理性对科学成功所作的任何说明，或者推进
了我们在经验上的预测能力，或者没有。如果没有，我们就可以忽略它，它意欲回答的问题就没有科学意义，即没有经验意义。如果是另一种情况，这样的一种说明增强了我们的科学工具在使经验系统化和预测经验方面的有用性，那么工具主义可以接受这一说明，并认为它确证了工具主义对待理论的方式一把理论视为一种有用的工具而不是对自然的描述。
在工具主义与实在论之间有一种折中方案值得考察一下。这种观点企图鱼与熊掌兼得：我们同意科学家的观点，科学理论的确试图作出有关世界的主张，特别是关于用不可观察的潜在机制来说明观察的主张，并且我们同意工具主义的观点，此类主张的知识是不可能的。但是我们可以论证，科学的目标应当是，或者事实上恰好是，使经验系统化。因此，关于科学理论是为真、近似真、假、方便的虚构还是其他情况，我们可以是不可知论者。只要它们能够令我们控制和预测现象，我们就能并且应当接受它们，当然可以不相
信它们（那样的话就要在科学的真理性问题上选择一种立场）。科学
应当满足于单纯以不断增加的精度进行预测并概括越来越大范围的经验。总之，科学家应当把目标定在工具主义者所推荐的东西上，
却无需赞同工具主义者提出的这样做的理由。这不同于"科学是一
种工具"。科学理论只要是"经验上适当的"（empiricallyadequate),
事实上就足够了。回顾一下17世纪自然哲学家就这一观点的用
词，关于科学我们所需要的只应该是，它应当"拯救现象"（savethephenomena)。
理论科学之主张的实在论解释与工具主义认识论的组合，由其
倡导者范弗拉森称作"建构经验论"（constructiveempiricism)。很少有哲学家，更少有科学家愿意考虑把建构经验论当作科学哲学的一
种持久的稳定平衡态。毕竟，如果科学在其对世界的表述上或者是(愈益近似)真的或者是（持续）假的，尽管我们或许永远不可能指出来，那么把科学当成对实在的一种描述对待，只能是一种脱离智识的事务了。如果我们不能在这些完备而排他的选择中指出哪一种适用，那么究竟哪一个适用可能就无所谓了。另一方面，如果我们必须永远拒绝就我们能够表述的有最强预测能力、技术上最成功的假说的真理性作出判断，那么我们是否可能拥有科学知识这个认识论问题，就变成了一个与科学不相干的问题，宛如怀疑沦者的问题：我此时是否在做梦？
但是实在论和工具主义处理理论构体问题与命名它们的术语时，都采用了同样的两个假设。它们都基于这样的假设：我们能够区分两类不同的术语，釆用这些术语，科学定律和理论能表述为可观察的和非观察的或理论的两类。两者都同意，正是我们有关可观察事物
之行为及其性质的知识，险验、确H和否证着我们的理论。对两者
：科学哲学I
来说，最终的认识论上诉法庭都是观察。不过，我们下面将看到，观察如何检验任何一部分理论的或非理论的科学，都不是件容易理解的事情。
4.3理论与模型
公理化其实并不是科学家实际表述其理论的方式。它也没有觊
觎此位，它只不过试图寻找科学理论之理想特征与本质特征的一种合
理重构，以说明理论是如何实现其功能的。但是公理化模型要面对
两个直接的并且相关的问题。第一个问题是，在公理化解释当中，
模型概念无用武之地。然而没有任何东西比对模型角色的依赖更能
显示理论科学的特征。考虑原子的行星模型、气体的弹子球模型、遗传学中性状遗传的孟德尔模型、凯恩斯宏观经济模型。的确，正
是"模型"（model)—词在科学探究的许多语境下取代了"理论"一
词。这已经变得相当清楚，经常使用这一术语暗示了在非科学语境中"只不过是一种理论"这一表述所传达的那种尝试性意味。但是在科学的某些领域，似乎只有模型，要么模型构成了理论，要么根本
没有可以恰当地称作理论的分离的东西。科学的这一特征，公理化进路必须加以说明，或者根本没有说明。
有关公理化进路，我们的第二个问题恰好是，理论是一种用形式化数学语言表达的公理化的语句集合。理论是一种公理化系统的主
张，所以会陷于直接的麻烦，如上所述，部分是因为有许多不同的方式可以对同一组陈述集合进行公理化。而且不仅如此，公理化实质上是一种语言学的东西：它是在专门的语言中用专门的定义或未被定义的术语以及专门的句法或语法，来表达的。现在问一下你自己，欧几里得几何学在希腊是用希腊字母恰当地公理化的，或者在德语中
语公理化的？回答是，欧氏几何学可用不同的语言无差别地公理化，这部分是因为它不是用一种语言写成的句子集合，而是可以用无穷多种不同的公理表述的命题集合，可以用同样无穷多不同的语言来叙述。把一种理论与理论在一种语言中的公理化混为一谈，就像把
抽象的对象数字2混淆为某种我们用来命名它的具体的铭文一样，如"dos"(法语"2")、"II"(罗马数字"2""zwei"(德语"2""10"(二进制的"2")。把理论与其公理化混为一谈，就像把一个
命题（同样，是抽象对象)误认为用来表述它的语言中的某个专门的句子(一个具体对象）。"EsregnetM*用来表述天正下着雨这一命题并
不比"Ilpleut"更好，同样"Itisraining"***也不是表达这一命题的更正确的方法。这三个铭文都表达了同样的关于天气的命题，而命题本身并不属于任何一种语言。同理，我们不能试图把一种理论等同于，以任何一种特定语言甚至于某种完美的、数学上强有力的、逻辑上清晰的语言所表述的它的公理化。并且，如果我们不想这样做，那么至少可以这样说，公理化解释陷于某种困境。
还有什么招法呢？我们现在开始讨论科学家实际提出的关于现象的模型，如基因的孟德尔模型。孟德尔基因是这样的基因：独立分配并从减数分裂的等位基因上分离。注意，这一陈述根据定义而为真。这就是我们谈论"孟德尔基因"时的含义。同理，我们可以为牛顿体系表述一种模型：牛顿体系就是由行为服从引力吸引的平
方反比定律的F=G^公式、自由落体定律的F-ma公式、直线
天正下着雨天正下着雨天正下着雨
o0
D
文文文
德法英
运动定律和动量守恒定律的物体构成的集合。同样，这四条特征也
定义了一个牛顿体系。现在我们考虑，世界中的事物做怎样的安排才满足这些定义呢？好，假定行星和太阳是一个牛顿体系，我们能够以极高的精度计算所有行星的位置，不但能够延伸到我们想知道的未来还可以回溯到我们想了解的过去。于是，太阳系满足牛顿体系的定义。同理，通过对太阳、地球和月球作出同样的假设，我们可以预测掩食——日食和月食。当然，我们还可以对其他更多的体系做这类事情，如炮弹与地球、斜面与上面的小球、摆等。事实上，如果我们假定气体分子满足牛顿体系的定义，那么我们也可以
预测其性质
注意，上面给出的牛顿体系的定义并不是我们能给出的唯一的定
义。例如，根据费恩曼（RichardFeynman),我们可以用一个新的公式代替平方反比公式。新公式把在某一点作用于一物体的引力势与包
那一点的平均引力势联系起来：0=0平均一^，其中4>为任意给
定点的引力势，a是包围球的半径，在此球面上平均势0平均可以计算出来，G是与原来平方反比定律一样的一个常数，m是在那一点上引
力对其施加作用的物体的质量。费恩曼论证说，人们可以更倾向于
用这一公式而不是原来的公式，因为F-G7^暗示引力瞬时作用
于很大的距离，而这个不太熟悉的公式将某一点上的引力的值用与这一点任意接近的另一个点的值给出。但是这两个定义都能胜任刻画
牛顿引力体系
现在我们称这些定义为模型的理由是，它们比其他定义更准确地"拟合了"某些自然的过程，它们通常慎重地作出简化，忽略某
些我们知道存在但与模型提到的其他变量相比无足轻重的原因变
量，甚至在我们知道世界上的事物并不真正符合它们之时，它们仍然可以是有用的计算工具，或者对于教学上引人一个新主题是非常有用的方法。因此，太阳系的牛顿模型是一个谨慎考虑的简化，它
忽略了摩擦，忽略了彗星、卫星和小行星等小天体以及它们之间的
电场。的确，我们知道，模型的精确应用与天文观测的数据并不相符，如水星轨道。并且我们知道，模型的原因变量并非真的存在(并不存在跨越一定空间而发生作用的牛顿引力；毋宁说空间弯曲了）。不过，它仍然是向学物理的学生介绍力学时的一种较好的模型，并且对于向最近的行星发射卫星它也是很好的模型。进而，从伽利略和开普勒到牛顿和爱因斯坦的力学的进展，是一连串模型的进步，后者总是可以用于更广泛的现象范围，并且/或者对现象行为的预测更为准确。
模型根据定义为真。理想气体根据定义只不过是其行为符合理想气体定律的气体。关于模型的经验问题或事实问题是，它是否足以在科学上有用地"适用"于某物，以至于可以说明和预测其行为。因此，牛顿模型足以适用于或者充分满足于太阳系，这将是一个假说。一旦我们刻画了"足以"或者"充分满足"，这便是一个通常成为真
的假说。太阳系是一种牛顿体系，我们知道，这一未加限定的主张
严格说来是假的。但是关于太阳系，它比其他假说更接近于真理，除了爱因斯坦在广义相对论中表达的模型以外，因为这个模型是更能满足太阳系的假说。这里提到了理论？理论是一组假说，声称世界上一定的事物集合不同程度地被反映了某种相似性与统一性的一组模型所满足。理论通常是一组相继越来越复杂的模型。例如，气体
动理论是一组由我们前面已经看到的理想气体定律i>V=/T开始的
模型。这一模型把分子当作弹子球处理，不考虑分子间的作用
力，并假定分子是数学上的点。这一理论随后经范德华改进为
(F+a/V2)(V-W=rT,其中"表示分子间的作用力，》反映了分子
所占有的体积，而这两者在理想气体定律中都被忽略了。还存在着其他的模型，如克劳修斯模型，并且还有引人了量子考虑的模型。
对于理论的这种进路，按照其倡导者的观点，它们是模型的集合，是正式定义加上关于世界上什么样的事物满足这些定义的一些主张。他们把自己的这种分析称作科学理论的"语义"（semantk:)解释，以与公理化解释所称的"句法"（syntactic)解释相对照，这样做有两条相关的理由，对于句法解释：（a)它要求从公理中按照逻辑规则导出经验概括，而逻辑规则是陈述该理论之语言的句法。（b)逻辑规则所允
许的推导依赖于公理的纯粹形式特征一句法，而不是其术语的意义。注意，基于语义的观点，虽然模型也将是语言项目（items)——定义，但是假说和理论将不是语言项目，而是可以用任何语言表达的(抽象)命题，它们的效用是世界或其中的某些部分在某种程度上满足一个或者多个模型，而这些模型可以用任何便于做到这一点的语言无差别地表达出来。
但是，与句法观点相比，这当然不是语义观点的主要优点。因为，毕竟公理化解释可以最好地理解为，主张理论是任何语言的一组
公理系统，能通过任何语言以公理和定理的形式表达所有相同的命题；或者理解为，主张理论是由所有这样的公理系统组成的集合，在表述的简捷、经济与记录这些命题的能力之间作出了最好的平衡。如果理论的语言的或者非语言的特征是一个问题，对哲学家来讲它也只是一个技术性问题，它对于我们理解科学理论只有轻微影响。理论的语义进路的优点，必定在别的方面。
语义进路的一个优点当然是，它在某种程度上关注科学中模型的
角色和重要性，而公理解释不是这样。特别是，公理分析很难容纳一类模型的表述，从其表现知道这些模型充其量是假的却有用的理想
化。如果我们知道了陈述是假的并且不可能为真，那么不把Pv=rr解释成理想气体的一种定义，而是解释为从气体动理论的公理中推导出来的关于实际对象的一种经验概括，这是做不到的。我们并不希望从我们的公理系统中能够直接导出这样的假命题。因为，这样的推导蕴含着一个或者多个公理为假。也许我们想要的是，在公理化
进路中为模型找到一个位置
语义进路还有另一个相关的优点通常被提起。在科学的某些领域中，对于一些定律可能还没有合适的公理可用，或者公理化可能不
成熟，限制了正在表述中的思想的发展
o
此，在这种情况下建议
一个领域的思想可以或者应当以公理化的方式进行合理重构，可能是
没有好处的。有时，有人声称生物学中的进化论就与此类似。这
领域变化很快，还难以把它的内容形式化为一种标准的表述。种群生物学中的许多孟德尔模型和后孟德尔模型（几乎所有这些在语义进
路的意义上都是某种定义)被包装到一起，称作进化论。但是，按照许多生物学哲学家的见解，在理论上现在还不曾有比这些模型更普遍
的东
当我们试图把自然选择理论抽象成一种公理系统，结果经
常会受到进化生物学家的拒斥，认为它不足以完全适当地反映达尔文理论及其以后的推广的丰富性。特别是，竞争有机体之间的最适者
生存和繁殖的理论主张，容易丧失其说明力（explanatoryforce),如果
我们把"最适者"（thefittest)定义为那些生存和繁殖者。但是，如何
来定义适合度(fitness),并使得理论的公理化并非平庸，这还是
很困难的问题。进而，似乎还不存在一个一致认同的囊括了进化生物学家提出并采用的各种遗传模型的进化理论结构。所有这些理由
都促使生物学哲学家接受了语义的观点，认为它更恰当地捕捉了生物学中理论的特点。
但是，像进化生物学甚至某些名义上称作"理论"的学科的一部分，如进化论、博弈论、经济理论、认知理论等专门学科或子学科，
是否真的存在根本性的潜在理论（underlyingtheories),值得这些领域的模型向那个方向努力昵？是否有必要保持怀疑？回答是，如果在
这些领域中尚没有一组较高级别的普遍定律来说明较低级别的规则性及其例外'，那么确实必须这样努力。
回忆一下公理化进路的一个形而上的吸引力：它承诺公理化可以解释理论如何通过揭示潜在的机制而进行说明。考虑形而上论题：宇宙的底层在构成上和运动上是简单的，一切更复杂和更复合的事物的多样性，都是事物在底层上的简单性的结果。这一论题暗示，关于各层因果定律存在着真的理论，每一层都依赖于更简单对象的、更小尺度的、定律数量更少的、更根本的层次，而根本性的定律蕴含不太根本的定律。这是一种通向下述结论的简明步骤：应当存在唯一正确的关于这种理论的公理化，此理论反映了实在的结
构。首先倡导公理化解释的逻辑经验论者将不会表达这样一种观点，因为他们试图躲开有争议的形而上学争论。不太讨厌形而上学的哲学家必定会发现，这样一种观点的动机是，采纳理论的句法模型。相反，拒斥这一形而上学图景的哲学家可能找到了一种伴随的理由来采纳理论的语义进路。因为语义进路并不承诺任何潜在的简单性，也不试图把不太根本的理论（即模型组）还原到更根本的理论(即更根本的模型组)上去。如果大自然本身不是简单的，那么科学的结构将以丰富多釆的模型组反映出这一点，同时也会展示缺乏合适的公理系统。这将会鼓励关于理论的特征及理论对实在的主张上
的工具主义。
注意，工具主义者甚至可以拒绝参与理论是否描述了实在的这场争论。因为工具主义者势必在是否存在着一组定律说明了模型何以奏效的问题上保持中立。的确，对工具主义而言，在科学的进步过程中，模型完全可以很好地取代理论。如果理论不能比模型(理论说明了其成功)提供更好的经验适当性，那么谁还需要理论。正是基于这一理由，有时人们假定，理论的语义观点比句法进路或公理化进路更能顺应一种工具主义科学哲学。
与实在论者相对照，这些子领域中的成功以及特别是相继的模型精度不断提高，都需要说明。当然，有人可能论证，比如进化生物学中的一组模型，有可能具有相当强的预测能力并确实能提高预测精度，尽管生物学中特有的普遍定律还有待在分子生物学的层次发现。例如，可能是这样一种情形，我们表述的生物学模型对于我们这样具有特殊认知和计算局限性及实际关切的生物是奏效的，但是那些模型并不实际反映有机体组织及其种群的某种层次的真实定律的运作。
这或许是某些组织层次（levelsoforganization)中缺乏定律的一种实在
论的说明，而在那些层次上存在着有效模型。但是，实在论者不可以采取这样的一个战略来说明缺乏定律，而定律可能说明物理学或者化学中模型的成功。
进而，实在论者将论证到，语义进路与公理化解释有着共同的关于理论存在性的承诺，这些理论具有独特性，不同于它所关注的那些模型。因为语义进路告诉我们，享有某些共同特征的一组模型被世界上的事物所满足，理论就是这样的实质性主张。理论是构成模型的一系列定义加上这样的主张：存在着事物，它们充分好地实现、满足、实例化、体现着这些定义，使得我们能够对其（可观察的和不可
观察的)行为的预测达到某种精度。把一个模型应用于真实过程，是这种实质性主张真理性本身固有的承诺。但是，这样一种主张不能
只是用来组织我们经验的一种丁.具或者有用的器物。于是，像公理化解释一样，语义进路对科学中普遍主张的真理性负有责任。理论的语义观点像公理化解释一样，仍然担负着同样的智识责任，去说明理论为何为真、近似为真或至少渐次逼近真理。
此外，理论的语义观点面临着我们在上一节的末尾为公理化解释所留下的同样的难题。因为科学中许多模型是不可观察的理论
体系的定义，如玻尔（Bohr)的原子模型是一个讲述了一个世纪的
老例子，所以理论的语义观点面临着调和经验论与理论术语不可或缺性的难题，或者等价地面临着像公理化解释一样对理论对象作出承诺的难题。把一个模型用于世界，要求我们把它与什么可以被观察或者什么可以被经验联系起来，尽管什么被观察就是指一种影像（photograph),我们可以把它解释为表示亚原子的碰撞、双星或DNA分子的半保留复制。理论（或者模型）把数据说明成一种实在论者认为的东西，还是只把它组织成一种工具主义者认为的东西，如果不求助于经验论的认识论认为有问题的关于不可观察事物、事件、过程、性质这一王国的主张，理论就什么也做不了。但是，对于科学，最终的认识仲裁者是观察。然而，我们在第五章中将看到，观察如何检验任何一部分(理论的或非理论的）科学，都不是件容易理解的事情。
小结
科学理论的公理化解释，说明了一个理论的理论定律如何协同为大量经验的或可观察的规则性提供了一种说明，办法是把理论当
作演绎地组织起来的系统，其中的假设是经观察确证的假说，观察确证了从系统中导出的概括。定律作为假说，被从中导出的后承
(consequences)所检验，这种想法被称作"假说-演绎主义"，它是有
关理论与经验如何撮合在一起的一种已确立的解释。
理论实现说明功能的通常办法是，识别出引起可观察现象背后的
不可观察过程或机制，而可观察现象检验着理论。还原论代表着关于一种科学理论与另一种科学理论之间关系的一种久远的观念。根
据还原论，随着科学加深其对世界的理解，较狭隘的、不太精确的、
较专门化的理论被揭示为只是更广泛的、更完备的、更精确的、更普
遍的理论的一些特例，或者因为可以从它们中推导出来而成为可说明
的。推导要求从更广泛的理论中逻辑演绎出较狹隘理论的公理，并
且在演绎被实施之前通常要纠正较狭隘的理论。还原论者试图诉诸
理论间的这种关系来说明自牛顿革命以来长时期的科学进步。几个世纪科学理论的还原，在(通过纠正)说明理论的失败方面的同时似乎
也保留了理论成功的方面，这种还原很容易从科学理论结构的公理化视角得到理解。
不过，理论之公理解释的假说演绎主义，以及基于观察和实验的科学之广义认识论视角，当它们试图说明包含着理论化的、不可观察的构体(如细胞核、基因、分子、原子和夸克等）的理论术语之不可或缺性时，都面对重大的难题。因为一方面，没有直接的证据表明这些术语所命名的理论构体存在，而另一方面，理论没有它们就无法行使其说明功能。有些理论构体，如引力，确实是麻烦事，并且与此同时，我们需要从科学中排除经验证据不可能支持的神秘的、超自然的力和事物。有意义的词语最终必须具有由经验给出的意义，这一观念是吸引人的。然而，为理论语言找到一种通过此检验的方法，
同时排除无意义的不受控制的臆测的术语，是解释科学理论时必须面对的挑战。
对理论构体作出假定，对于说明是必不可少的，而且并没有由经验规定好，这一困难有时可以解决，办法是否认科学理论试图描述使
观察概括（observationalgeneralizations)系统化并加以说明的潜在实在(underlyingrealities).这样一种观点被称作工具主义，或叫反实在论，它把理论只当作一种有启发性的设施，一种只用于预测的计算工具。相反，实在论是这样一种观念，它认为我们应当把科学理论视为一组字面上正确或错误的对不可观察现象的描述，坚持只有理论近似为真这一结论才能说明理论预测上的长期成功。工具主义者反对这种解释。
理论的公理化进路在容纳模型在科学中的角色时遇到困难。工具主义并没有麻烦，并且因为模型成为科学理论化的更为核心的特征，所以公理化进路和实在论遇到的困难增加了。这里情况最终变为，科学有较强的说明能力并能成功预测事物，科学展示的这种模式是否只能由实在论加以说明，或者用其他理论来说明，那些理论要能够组织和说明科学家提出的模型为何成功。
习题
1演绎系统或者公理系统似乎并没有提供一种关于一个理论的组分如何"协同"起作用的明晰的解释。毕竟，一时冲动之下，任
何两条定律都可以构作某种理论或其他东西的公理。关于一个理论中定律如何"协同"起作用，你能否提供一种更精确的观念？
2"建构经验论"真的提供了工具主义与实在论之间的一种可行的中间道路吗？
3评估下述有关实在论的论证："随着技术的迸步，昨天的理论构体成为今天的可观察对象。如今，我们已经能够探测细胞、基因和分子。将来，我们将能够观察光子、夸克等等。这将证明实在论是正确的。"
4语义进路强调模型的作用，是什么使得语义进路更顺应工具
主义而不是实在论昵？
5工具主义向我们提供了科学之成功的说明吗？如果是这样，
那种说明是什么？如果不是这样，为什么不是？延伸阅读
科学理论化之哲学分析的历史，见于萨普（F.Suppe)主编的书《科学理论的结构》（TheStructureofScientificTheories)0公理化进路也许首次在布莱斯韦特（R.B"aithwaite)的《科学说明》（ScientificExplanation)中得到了彻底的阐述。从逻辑经验论时期涌现出来的，对
理论以及一般的科学最有影响的、博大精深的解释，或许是内格尔(E.Nagel)的《科学的结构》（TheStructureofScience)*，第一版出版于1961年。这部权威著作对于考察科学哲学的所有论题都值得仔细研究。它对理论本性的解释、对例证的发展以及对哲学问题的鉴赏，迄今无可匹敌。内格尔对理论结构、还原论和实在论/反实在论问题的讨论，设定了随后几十年的研究议程。反映在内格尔的还原概念中的科学进步的观点，在牛顿-史密斯（W.Newton-Smith)的《科学的合理性》（TheRationalityofScience)中得到了考察。斯佩克
*中译本：内格尔著，徐向东译，《科学的结构》，上海译文出版社，2002年译者
|科学哲学|
特（M.Spector)的《物理科学中的还原观念》（ConceptsofReductioninPhysicalScience)及罗森堡的《生物科学的结构》（TheStructureofBiologicalScience),阐述并考察了自然科学这两大门类中理论间的关系。关于这一主题，在《科学哲学》（PhilosophyofScience)和《英国科学哲学杂志》（TheBritishJournalforPhilosophyofScience)等学术期
刊中，已经发表过并且还会继续出现许多论文。
亨普尔在《科学说明的诸方面》一书中的论文"理论家的窘境"(TheTheoriciansDilemma)中，表述了调和理论构体之不可或缺性与经
验论要求的问题，前者是说明所要求的，后者指命名那些构体的术语观察上应当是有意义的。《科学说明的诸方面》中的其他论文，包括"意义的经验论判据：问题与变化"（&npiricistCriteriaofSignificance:ProblemsandChanges)，反映了这些问题。最早的最严格的有关实在论的后实证论的论证，要算斯马特（J.J.C.Smart)的《科学与哲学之间》（BetweenScienceandPMosophy)0亨普尔的问题所引起的实在论者与反实在论者或者工具主义者之间的争论，在勒普林(J.Leplin)主编的《科学实在论》（ScientificRealism)中得到很好的处理，它包含了博伊德Boyd)和麦克马林（E.McMullin)捍卫实在论的论文，劳丹（LLaudan)发展的依据科学史的"悲观归纳"（pessimisticinduction)导致否定实在论的论文；范弗拉森表述"建构经验论"的论文；以及法恩（ArthurFine)的"自然的本体论态度"（TheNaturalOntologicalAttitude)—文，在此文中法恩找到了实在论与反实在论共同具有的一个灾难。范弗拉森的观点在《科学的形象》（TheScientificImage)—书中有彻底的阐述。勒普林的《科学实在论的新论证》（ANovelArgumentforScientificRealism)反对范弗拉森和其他人，给出了实在论的最新捍卫。丘奇兰（P.Churchland)和胡克（CAIfooker)主
编的《科学的形象：论实在论与经验论》（ImagesofScience:Essayson
RealismandEmpiricism),是讨论"建构经验论"的一部论文集。
理论的语义观点，在萨普的《科学理论的结构》以及范弗拉森的
《科学的形象》中都有详尽的阐述。它在生物学中的应用，在汤普森（P.Thompson)的《生物学理论的结构》（TheStructureofBiological
Theories)及劳埃德（ELloyd)的《进化论的结构》（TheStructureofEvolutionaryTheory)中都有所探讨。
第五章科学理论化的认识论
概要

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