凯德罗夫的自然科学发展模式——关于“带头学科”问题，本文主要内容关键词为：自然科学论文,学科论文,模式论文,德罗夫论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
［中图分类号］B811 ［文献标识码］A ［文章编号］1006-642X(2003)02-0005-04
当今科技革命的形势，迫使世界各国不得不竭尽全力去争夺科学技术这个制高点。在这一特定历史条件下，“带头学科”的研究毫无疑问具有头等重要的战略意义。所以，苏联学者Б·М·凯德罗夫的“带头学科”这个概念一提出，就引起了广泛的注意。中国学者也曾对它作过了很多探讨并赋予“带头学科”很多新的涵义。
本文则不打算提出新的“带头学科”的定义，也不打算指出科学史中那些学科曾以什么方式成为“带头学科”，而仅仅想指出凯德罗夫“带头学科”这一概念的矛盾或困境。
一、
，凯德罗夫对带头学科主导期的定量描述
Б·М·凯德罗夫“带头学科”的概念曾引起了各种不同的理解，原因是多方面的，如认识主体的吸收模式的差异等，而最重要的在于这一概念本身一开始就缺乏完备的理论基础，于是人们在他的框架中塞上了各种各样的“带头学科”，但又很少有合适的，这表明凯德罗夫所提出的概念还缺乏科学的确定性或严谨性。
但是，“带头学科”这一个词汇在凯德罗夫看来却不是随随便便的一个日常词汇，而是有着特殊规定的一个专门术语，关于这一点他曾明确地说过：
应用带头学科这一术语在自然科学方面，我们这里指的是自然科学的这样一个领域或一些领域，它或它们走在整个自然科学发展的前面，决定着自然科学发展的性质和水平，因而在这个意义上它或它们是带头的。如果带头的是一组科学，那么在这一组科学内部各学科之间是互相联系的，彼此促进各自的发展，并进而促进整个自然科学的发展。[1](P23)
并且凯德罗夫认为，“带头学科”是随着历史更变的，这主要取决于两个因素：(1)对技术的需要；(2)科学认识自身发展的内在逻辑和自然科学本身发展的需要。正是由这两个因素确定了某一学科在某一历史时期成为决定整个自然科学以及所有学科发展的关键与先导。[2](P25)
但是“带头学科”的更变不是随意的偶然的，而是按规律进行的：
在自然科学发展中带头学科替换的历史上显示出特有的辩证法：它反复地重复原先经历过的过程，但是在较高级的基础上，它仿佛在反复地向整个运动的起点复归……科学认识的前进运动就是这样辩证地实现的。[1](P25)
凯德罗夫并不满足于定性说明，他给出了一个定量描述的公式：
T为带头学科的主导期，即某门学科为带头学科的时间，n为带头学科的序数。这公式的意思是在力学作为第一个带头学科经历了200年之后，每个带头学科的主导时期都以上述公式所提供的量递减。[2](P24)
二、凯德罗夫所谓历史上的带头学科
凯德罗夫认为：
究竟现代科学的哪一个领域或哪一组领域起带头作用，这个问题对于理解当代的科学的总的结构及科学与技术的关系有着头等重要的意义。[1](P23)
可是，我们找到凯德罗夫的“带头学科”并不是一件容易的事，因为他关于什么是“带头学科”的上述规定不仅本身含混而且也没有提供发现它或找到它的具体步伐，虽说他曾提到带头学科产生的两大因素——实际上，换一个角度看，技术需要这个因素等于无用，因为没有不需要或排斥科学的技术。因此，我们不能指望从他的规定中找到究竟现代自然科学的哪一个领域或哪一组领域曾起过带头作用，于是只好看这位学者具体指的是什么。根据他的意见：
16-18世纪，整个自然科学中带头的是力学，力学在紧接着第一类（哥白尼）自然科学革命之后走到了其它学科的前头；
19世纪，自然科学中的带头学科是一组自然科学学科本身，其中首先是物理学、化学、生物学，以及随后参加进来的地质学。这是由于当时爆发了第二类（康德）自然科学革命才发生的；
20世纪上半叶，自然科学中的带头科学是一个学科：物理学，主要是原子物理学和亚原子物理学；
20世纪中期，随着科学技术革命的出现，自然科学中的领头学科又成了一组学科：除了物理学外，这里还包括控制论、分子生物学和遗传学、航天学和宏观化学等。[1](P23)
现在我们可以考察Б·М·凯德罗夫的“带头科学”了，看他所指定的对象是否满足定义，或者反过来看他的定义是否可以在科学史中得到满意的解释。
三、按，在2000年前带头学科将瞬息万变
首先，让我们尝试一下Б·М·凯德罗夫的定量研究的结果，即带头学科的主导时期的递减问题。按照凯德罗夫的公式，在力学之后主导期与年代的对应如下：
不难看出，随着时间的推移主导期越来越短。到1999年时，主导期已经不必用年为单位，而可以用月、天、小时、秒……因为在1999年的上半年主导期为6个月，而下半年则是3个月，45天……几秒钟……于是在2000年之前，科学将经历无数多次带头学科的主导期，那时“带头科学”的变更将不是“朝三暮四”而是“瞬息万变”。这显然是谎谬的。所以，这个公式无论如何在2000年之前已经无效。如果一定要用这个公式，那么必须对n的取值范围严加限制；但这样一来n便是几个有限的自然数了，因而凯德罗夫的公式也就没有什么普遍意义可言。可见，这个公式根本不具有预测未来科学发展的能力，充其量仅仅是凯德罗夫所谓历史上的四次科学革命间隔期的一个简便记法而已。
四、带头学科的主导期并不等于科学革命的间隔期
带头学科的主导期并不等于科学革命的间隔期。
Б·М·凯德罗夫所说的哥白尼科学革命的标志是什么呢？当然是哥白尼的日心说。关于这个学说，哥白尼于1515年曾以《短论》(Commentariolus)为题作了定性说明，1543年才出了《天体运行论》。[3](P54-64)凯德罗夫所谓第二类革命即康德革命，其标志即1755年问世的《宇宙发展史概论》。这两次科学革命，如果从1543年算起，间隔约200年。后者显然是凯德罗夫所说的以力学为带头学科的主导期。可是近代力学的创始人伽利略直到《天体运行论》发表21年后才诞生，待这位创造的主体把力学向前推动时，与第一类科学革命之始相差近半个世纪。众所周知，由于伽利略发明了控制实验方法，力学突然崛起，在不到100年的时间里，力学便形成了一门系统严谨的科学。牛顿1687年发表的《自然哲学的数学原理》标志着力学原则进展的完结。在这本科学史上的巨著之后，虽不能说力学发展完全进入了冬眠期，但无论如何进步是相当迟缓且微不足道的。这就是说，力学的发展期与科学革命的间隔期前后相差100多年，所以，在凯德罗夫所说的200年力学主导期中，有一半以上的时间是以几乎停顿的学科为带头的。
五、带头学科缺乏速度要求；发展水平低者如何决定发展水平高者
这种情况表明凯德罗夫对“带头学科”并没有发展速度的要求，尽管他曾提过：
宣布力学是自然科学的带头学科，……这只是说，某一自然科学领域的发展，比其它领域的发展较大和较迅速，它走在前面并开始影响其它自然科学领域……[1](P23-24)
牛顿力学确实是高水平的，即使与今天的化学与生物学相比仍然是高的。所以在200年后，马赫在他的著名的《力学史》中对牛顿所完成的工作赞叹道：
在牛顿“以前没有一个人像他那样地概括力学，那样有力地解决力学问题。他的著作不仅仅是多数问题都做了数学解，实际上应该说它是可与科学幻想相比似的珍贵作品”。[4](P52)
而今天的生物学与化学问题大多还停留在经验上，距离“数学解”还十分遥远。当然在17世纪时，力学比之其它学科发展水平高得多。
如果不考虑发展速度，上述的科学史事实有力于凯德罗夫的主张：力学为带头学科。但是这同一个理由却造成了一个根本性的困难，即不好理解继力学之后的一组带头学科——化学、生物学、物理学和地质学怎样能“决定着自然科学发展的性质和水平”？这是不是说科学发展的这个阶段其水平由低者决定的，因为凯德罗夫所说的这一组学科即使发展到今天仍低于力学的发展水平。
反之，如果我们把发展速度作为带头学科的一个必备因素，也许可以解释这一组带头学科的出现。但是这是以自身矛盾为代价的，因为我们的分析表明，在凯德罗夫所说的200年力学主导期中有近百年是低速度的。要想解决这个问题，还需要研究“水平”与“速度”之间的关系，值得注意的是这两者之间并不完全一致，有些时候恰恰相反，而这样一个重要的问题却被凯德罗夫忽略了。
六、水平与速度的关系
另外，提出一组带头学科这个概念也不是没有问题的。虽然这个概念可以满足他的事物发展的辩证原则，用他的话来说：
在每一次一定类型的科学革命之后，自然科学都有带头的学科确立下来，这可以是一门学科，也可以是一组学科；并且是一门带头学科之后代之而起的是一组带头学科。换言之，它们是交替出现的。[1](P23)
但是与凯德罗夫本人的另一个出发点却相冲突，因为Б·М·凯德罗夫基于下述的想法：
自然科学各学科的发展并不是齐头并进的，在一个时期，总要有一门作为主导学科，带头向前发展，这门学科对其它的学科以及整个自然科学的发展有着重大的影响。[2](P24)
才提出“带头学科”的；所以，如果承认有一组或一群带头学科就等于否定了凯德罗夫自己思考的前提——“自然科学各学科的发展并不是齐头并进的。”
事实上，Б·М·凯德罗夫在强调他的“带头学科”为专门术语时，他对一组带头学科的功能的说明就是缺乏真正规定性的，他强调“这一组科学内部各学科之间是互相联系的，彼此促进各自的发展，并进而促进整个自然科学的发展。”这似乎是说，并非所有的学科发展都对整个科学发展有贡献，相反存在着一种阻碍其它学科发展的科学。否则的话凯德罗夫的上述说明就毫无意义，完全是无病呻吟。
七、一定类型的科学革命与带头学科之间的关系
Б·М·凯德罗夫认为，“带头学科”是“科学革命”的产物，“在每一次一定类型的科学革命之后，自然科学都有带头的科学确立下来”。“一定类型的科学革命”与“带头学科”之间究竟有什么关系他却只字不提。这种情况也说明了带头学科尚缺乏必然的科学革命的根据。
他说，在哥白尼科学革命之后的带头学科是力学；在康德科学革命之后的带头学科是化学、物理学、生物学、地质学等一组学科；在最新自然科学革命之后的带头学科是物理学；科学—技术革命后的带头学科是物理学、控制论、分子生物学、遗传学、航天学，……这是为什么呢？为什么哥白尼科学革命导致力学发展？为什么力学为带头学科之后又出现了康德科学革命？康德科学革命为什么导致了化学、物理学、生物学、地质学的发展？
按照凯德罗夫、哥白尼科学革命使得“对外表的普遍信任”这种旧认识崩溃了；“事物和现象的稳定性、恒常性、不变性的信任”被确认了。
如果真是这样的话，伽利略不仅需要在工作性质上与哥白尼相同，而且需要在精神状态上相同。然而事实并不支持这种假设。[5]
1.我们知道，哥白尼科学革命，事实上是恢复了一个比托勒玫更为古老的学说，所以有人说，塞莫斯的阿利斯塔克早在公元前270年就已经提出哥白尼的地球和太阳理论了。所以就科学方面来说，哥白尼的日心说并没有什么革命意义，或者说并没有创新。而伽利略的力学不仅驳倒了亚里斯多德的一些被人们普遍接收的定论，而且建立了实验科学，为力学进步开拓了新的途径。
2.哥白尼学说对当时的教会触动并不大：他的《短论》虽没有公开出版，但曾以手抄本的形式长期在欧洲学者中流传（注：有人认为《短论》于1515年前后完成；而G·霍尔顿认为此文是在写作《天体运行论》前几年写的（《物理科学的概念和理论导论》，1983，人民教育出版社，P30）；若根据哥白尼的说法——《天体运行论》“在贮藏室里搁了不只一个九年而是四个九年时间”（哥白尼：《天体运行论》，1973，科学出版社，P3），那么《天体运行论》至少写于1507年，所以《短论》应更久长些。）。所以当时的教会、大学中的很多人都已经知道，哥白尼不仅研究天文学问题，而且还持有与当时流行的观点不一致的新主张。德国宗教改革家M·路德对哥白尼学说违反圣经公开表示愤怒，咒骂哥白尼是白痴和异教徒。[6](P40)虽说如此，但哥白尼的学说却在德国取得了很大进展，哥白尼的唯一的学生G·莱蒂克斯就来自德国威丁堡大学，而《天体运行论》的第一次出版也是在德国的纽伦堡进行的。G·莱蒂克斯在波兰从哥白尼学习期间曾写了一本《哥白尼〈天体运行论〉提纲》，大约在1540年或1541年在波兰的格但斯克出现。可想而知这个出版物会使更多的人了解哥白尼的新学说。至于1543年在哥白尼去逝时出版的《天体运行论》即《天球运行论六卷集》更是把日心说的思想传播到整个欧洲，并没有遇到多大的阻力。直到1616年罗马教庭才把哥白尼的著作列为禁书，值得注意的是这个禁书单是在伽利略把望远镜用于天文观测之后，而且据很多研究者认为“禁书单”是在伽利略受到宗教裁判所审判之前捏造的，其目的在于“有个正式的根据来控告伽利略宣传教会判决禁止的观点”。事实上把《天体运行论》列入禁书单完全是制裁伽利略的一个托辞，因为“含有该项宣传的书是教皇检查机关所检查过的。”[3](P77-87)
3.所以，教会真正要对付的是伽利略而不是哥白尼。因为伽利略所创造的方法把科学和人类认识推向了进步。他强调观察、实验，把科学研究的重点集中于可测度或可做定量分析的概念上，如时间与距离、速度与加速度、力与物质等等；而哥白尼的精神——正像他所恢复的学说一样——完全是希腊式的：他接收了亚里斯多德的同心球观点，仍关心柏拉图所提出的那个老问题，即如何把尽可能少的匀速圆周运动组合起来构成一个行星体系。他对托勒玫的革命，主要是想取消托勒玫所引入的“偏心等距点”，以便回到柏拉图—亚里斯多德的原则上去。
总而言之，不管凯德罗夫如何界说哥白尼科学革命的意义，都无法把哥白尼与伽利略这两位白人统一起来。
4.Б·М·凯德罗夫之所以要把哥白尼与伽利略联系在一起，除了受他的科学革命类型的限制之外，可能传说的故事也是一个重要因素。据说伽利略在“招供”后马上大声喊道：“Eppur si muore!”〔无论如何，它（地球）仍在运动！〕这似乎表明伽利略对哥白尼的学说坚信不移。
虽说哥白尼与伽利略都主张地球运动，都主张行星运行的轨迹是圆形的，……但细分析起来，实质则是不同的，他们是貌合而神离。哥白尼主张地动主要是强调可使天体运行简洁，并无物理根据，虽说他用比喻的方式做了些说明；伽利略坚持地动说是以惯性定律做保证的。哥白尼主张行星运行为圆形轨迹，其根据主要是相信对称的普适性或对和谐的信赖；而伽利略承认天体的圆形轨道则是得自于经验的证明，他通过冲淡重力实验得到的伽利略式的惯性定律说明不受外力作用的物体将作匀速圆周运动。
我们在本文揭示了Б·М·凯德罗夫“带头学科”中的若干矛盾，并不在于取消“带头学科”这一说法或概念，只希望能引起充分的讨论，使这一概念能具有更大的科学价值和更多的科学内涵。
［收稿日期］2002-12-28