词条 | 理论淘汰 |
释义 | 一个理论的演变过程是从自身的逐步改进发展到最终被淘汰而中断原来的研究传统。所谓理论的淘汰是指:某—个曾被确证的科学理论Tx,它的理论系统被肢解或归并,不再作为独立的系统而存在,而被另一个理论系统Ty所取代。 理论淘汰的特点不是某个理论与经验事实之间的双边关系,而是相互竞争的理论与经验事实之间的多边关系。一个理论不会由于出现反常事实而被淘汰。由子理论自身具有韧性,它能够通过不断修改的方式而避免被证伪。况且,它是能够解释某些事实,已被过去某些事实所确证的。因此,如果仅仅存在一个不完善的理论,即使遇到大量的反常也不会被淘汰的。正如斯台格缪勒所说,漏的屋顶总比没有屋顶好,破桨总比没有桨好。但是,如果同时并存着多个理论的竞争,情况就不同了。人们将有着进步与退步、完善与不完善、好与坏的比较,通过比较将重新择优,而劣的被淘汰。 例如,1847-1877年以后,水星近日点轨道的进动一直是牛顿力学理论体系的一个反例,开始,科学家对这一反例的存在并不在意,至多只是感到有些遗憾。可是当爱因斯坦提出广义相对论理论体系并用这一理论成功地解释了水星近日点轨道进动的超差现象时(爱因斯坦计算阐明的数字是43角秒,与实际十分符合),才引起了科学家的广泛重视,特别当爱因斯坦提出的两个特别大胆、新奇的预见——光线被太阳偏折现象和大密度恒星光谱的红移现象,被分别在1919年日全食时对恒星光的观察和1923—1928年对从太阳表面铁、钛和氰所发出的光谱线的观察所证实时,这是对广义相对论强度很大的确证。相对论理论体系的产生,使牛顿力学理论体系原来隐藏着的理论的不适用性被揭示出来,终于人们发现在高速运动条件下,牛顿力学理论体系所作出的一切预见都将被经验事实否定,光电效应、黑体辐射、固体比热等经验事实,用牛顿力学理论都不能作出解释,在微观世界领域内,新的量子论的预见却是惊人地成功,而牛顿力学理论却毫无成效。现代物理学的发展已经清楚地表明,领导现代科学经过两个光荣世纪的牛顿力学理论体系,在宏观低速运动条件下是具有很高的确证度的,但是在微观和接近光速运动这两个条件下,牛顿力学已不可取了,应当归并到范围更广的理论体系中,当然,在低速宏观物体的运动条件下,牛顿力学尚可以作为新的理论体系的特例而能与实际情况较好地符合。 一个理论被淘汰并不是简单地被否定,被抛弃。它的一切被确证过的真理性内容都将以新形式保存下来。我们从理论淘汰的方式中能够清楚地了解这一点。理论淘汰的最基本类型如下: 第一,异质归并淘汰。 所谓异质归并掏汰是指:并存两个不同的理论Tx和Ty各自的基本概念是互不相同的,而且Ty包含着Tx的经验内容,从而Tx被淘汰。也就是说,把Tx 原来所包含的经验内容归并到Ty中去,理论Tx不再独立作为理论系统存在。 例如,经典热力学是研究大量分子集体运动状态的宏观定律,是人类科学实践经验的总结,它不涉及单个分子的微观行为,不涉及热功和能量的微观本质。热力学定律有着自己特有的概念,如温度、熵、自由能、自由焓、内能、压力等。后来,统计热力学则从物质的微观运动形态出发,而将宏观性质作为相应微观量的统计平均值。因此,从物质微观的结构,原则上可以演绎推导出物质的宏观特性和一些定律,宏观热力学定律可以被包含或归化到微观的统计力学之中。统计力学以自己的特殊的概念就足以阐明宏观热力学一些原理和定律,统计力学不再使用宏观热力学的概念。 第二,同质归并淘汰。 所谓同质归并淘汰是指:新理论Ty与原有理论Tx的基本概念是相同的,而且Ty可以推导出Tx,从面Tx不再作为独立的理论系统存在。也就是说,把Tx原来所包含的经验内容归井到Ty。 例如。1589年伽利略通过比萨斜塔的实验,发现了10磅重和1磅重的两个球同时落地,又发现距离和物体坠落时间的平方成正比,由此建立了自由落体的定律。到了后来,牛顿集大成,把所有力学成果总结概括成三条定律。这样,伽利略的自由落体定律及其公式便被“吸收”到牛顿力学之中,牛顿力学定律也就包含了伽利略的自由落体定律。伽利略的自由落体定律为牛顿力学原理所解释和阐明。伽利略的自由落体定律和牛顿三大定律有着相同的概念,因此说,伽利略定律已经被牛顿力学同质归并。 又如,十八世纪,德国数学家兼化学家里希特租化学家费歇尔发现了化合物之间的反应有定量的关系,而不是任意的关系,由此建立了一条经验定律——当量定律。1799年法国科学家普里斯发现了两种或两种以上元素相化合成某一化合物时,其定量之比是一定的,也不是任意的,由此又确立了一条经验定律——定比定律。1804年,道尔顿又提出了:当相同的两元素可生成两种或两种以上的化合物时,其中一元素之当量恒定,则另一元素在各化合物中相对重量有简单倍数之比,由此又确立了倍比定律。后来原子论学说获得成功和证实,上述三条经验定律便被吸收到原子论中,即原子论包含了上述三条经验定律,从本质上阐明了三条定律。上述三条经验定律和原子论有相同的基本概念,因此,这也是同质归并。 从上述理论淘汰的方式,可以进一步概括出理论淘汰或者说评选理论的合理性原则,它们是以下这些: 第一,任何用以淘汰某理论的新理论,应有超量的内容。 所谓有超量内容是指:Ty不仅能在Tx获得成功的地方起到同样的作用,即能够解释原理论已解释过的一切事实,而且Ty还能在Tx失败的地方荣获成功,即Ty能解释或预测Tx所无法解释或预测的事实。这条原则相当于理论修改的原则一和二。在理论的竞争过程中,作为优胜者的Ty理论,应该是具有较强的启发力。只有具备这样的条件,Ty理论才能取代Tx理论。 第二,取代被淘汰理论的新理论,应该有部分的超量内容被确证。 所谓部分超量内容被确证(或称超量成果)是指Ty不仅比Tx能推断出更多的经验事实,而且其中的有些预测已被证实。换句话说,Ty成功预测到Tx无法发现的新事实,Ty得到了支持Tx的经验证据之外更为广泛证据的支持。只有具备这样的条件,Ty理论才能取代Tx理论。 第三,新理论对经验的描述应该比被淘汰理论更为精确。 所谓对经验描述更为精确是指:从Ty理论推导出来的定量描述比Tx理论所得出的更符合客观实际,Ty理论的计算结果能够校准Tx理论计算中原来未曾发现的误差。换句话说,Ty理论比Tx理论具有更强的解题能力,对Tx理论中计算结果的误差进行校准。一个富有解题能力的理论甚至能纠正通过观察实验所取得的经验报告的误差。 比如,门捷列夫根据元素性质是随着原子量增加而周期性改变的规律,在他制定的周期表中留下一些未知元素的空位,他把它们称之为“类铝”,“类硼”和“类硅”,并预言了它们的性质。1875年,法国学者杜布瓦德朗,从闪锌矿中发现了一个新元素,他命名为镓(Ga),并测得Ga的一些重要物理和化学性质,他测出其比重为4.7。但门捷列夫预言的“类铝”的比重应该是5.9-6,因此,门捷列夫告诉杜布瓦德朗:4.7是个错误的数字。于是杜布瓦德朗再次提纯了镓,重新仔细测试了Ga的比重,果然结论为5.94。它校准了经验报告中所存在的误差。 第四,新理论较之被淘汰理论更为简明。 所谓简明性是从逻辑上说的,在一个理论系统中,对那些已经简化的基本概念、基本原理的陈述,要尽可能减少数目。对那些复杂的现象,要提供尽可能简单的有效说明。在科学哲学史中,曾有人把这个原则称为“奥卡姆的剃刀”。奥卡姆主张,应该淘汰多余的概念,并建议在说明某类现象的两个理论中,应该选择更简单的理论。如果有两个在表述上是等价的理论,就要选择较为简明的理论。当然,理论的简明性原则不是个独立的主要的原则,它必须以确证度为先决条件,简明性必须服从于逼真性。 例如,在哥白尼以前,托勒密以一系列匀速圆周运动的叠加来描绘天体的运动。在数学处理上,他采用古代的偏心圆和本轮的概念,又加上对称点的概念,用二套非常复杂的方式来说明行星的运动和地球的不动。但这个体系仍不能解释很多天体运动的现象。后来人们又在托勒密的体系里大量地增加本轮的数目,其结果使“地心说”的理论体系变得越来越复杂,天体和本轮的配置变得越来越纷乱,行星运动的几何图形竟达到了有79个本轮和均轮的地步。而哥白尼的“日心说”体系与托勒密“地心说”体系比较起来,则具有逻辑的简单性,具有简洁明了的数学形式。他把太阳作为宇宙的中心,看成不动的,其余行星按各自的周期 绕太阳旋转,就不需要那么复杂的本轮和均轮来解释。在天文学史上,人们所以选择哥白尼的理论,而放弃托勒密的理论,其原因之一是哥白尼理论比托勒密理论具有简明性。 |
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