揆端推类，告往知来（上）——科学的现状和未来，本文主要内容关键词为：现状论文,未来论文,科学论文,告往知来论文,揆端推类论文，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。
摘要 本文试图对作为整体的科学的特征及其发展的大趋势给一概括的表述。这种表述是以科学史、科学哲学和科学社会学诸学科的研究成果为其基础的。这些学科的众多成果与系统科学的成就结合提供了一种虽然不完备但比较适合理解当代“大科学”的科学系统观。依据科学系统观讨论科学进步的内在动力和外部社会条件的影响，并建立科学“预测”的思想构架，为选取适应学科、前沿学科和重点课题提供一种思路，进而对科学的未来作出某些判断。
人类总是生活在过去和未来之间。历史在前进，人的思维也从不停止，不断寻求新的、迄今无人知晓的目标。特别是在历史的重大转折关头，人们总是强烈地想弄明白自己应向何处去，并怀着发现新事物的愉快心情和勇气走向未来。现在人类正面临着新的历史转折。若以“社会中轴转换原理”说，当代所面临的新转变是经济社会向智力社会的过渡。在这次转变中科学将扮演最重要的角色，在为21世纪作准备的一切打算中，技术、经济、社会方方面面的发展无不涉及科学。因此，预测科学的未来发展就成为头等重要的准备。
几千年来，特别是19世纪以来，思想家和学者们为探讨社会发展规律付出了许多心力。Friedrich Engels（1820-1895）相信：
社会力量完全像自然力一样，在我们没有认识和考虑到它们的时候，起着盲目的、强烈的破坏作用。但是，一旦我们认识了它们，理解了它们的活动、方向和影响，那么，要使它越来越服从我们的意志并利用它们来达到自己的目的，这完全取决于我们。
合理计划科学的发展提到日程上来以后，因为要制订计划就要懂得科学发展的规律，于是这类规律是否存在及其性质如何，就成了20世纪科学“动力学”研究的中心课题。科学哲学、科学史和社会学领域的学者们提出了种种科学发展所遵循的典型演化模式。但是，这些模式不是作为能同自然规律相比的简单模式，而是作为规范的哲学理论，讨论科学的进步与合理性问题。一方面，有些模式的推论是，科学无规律可言，因而是不可规划的；而另一些模式则推论出，科学自动遵循着严格确定的内在逻辑，人们无法干涉。这两类推论共同的结论是科学无法控制。然而，从科学具有解决问题的固定方法这一特征，人们有理由认为科学活动是可以控制的。基于人类历史象自然界一样有规律的信念，特别是相信有一个包括自然界和人类历史在内的统一的辩证法规律，某些学者对于探寻科学的发展规律是相当自觉的，并且也不无所获。
尽管如此，“预测”这个词用到“科学”这个对象上，在“科学的”预测意义上委实有点勉强。这是因为，真正科学的预测必须以其对象的规律为依据，而把科学作为研究对象的科学史学、科学哲学、科学社会学以及其他有关学科全部成果的总合，也尚未能清楚地揭示出精确可靠的科学发展规律。科学预测面临着尚待克服的悖谬：发展不充分的学科为发展较为充分的学科进行预测。“科学预测”可以说还是一种“艺术”。但是，这些学科毕竟已经积累了有关科学发展规律的各种知识和见识。对科学未来的预测，已不再是毫无根据的猜测和幻想，虽然仍不免带有某种程度的诗情画意，但终非诗人般的遐想。以科学为研究对象的诸学科的理论成果，为理解和刻画科学整体特征所作出的贡献主要在于，建构了并还在完善着一种有利于沟通科学的过去与未来的科学观，对于科学进步和科学与社会的关系等重要问题，获得了许多有益的见识。这些都为预想科学的未来准备了思考构架。我们将通过对科学系统的结构、科学进步的证认与途径、社会目标与科学的自治、科学预测与未来等问题的讨论，来透视科学整体的特征和发展趋势。
1 大科学时代科学系统的结构
今日之科学已从所谓的“小科学”发展为“大科学”了，科学的社会形象发生了很大的变化。由于科学早已不再是“象牙之塔”，而是国家的大事业了，1961年美国物理学家A.M.Weinberg提出当代科学已经从小科学变成大科学了，1963年美国科学计量学家D.Price 出版了专门著作《小科学，大科学》〔1〕。面对大科学加速发展， 传统的科学观理解科学的局限性越来越明显。以《一般系统论》（1973年）而著名的奥地利理论生物学家Ludwig von Bertallanffy（1901——1972 ）强调系统认识论，认为经典科学的那种通过简单地还原为组成部分和以单向因果关系研究其对象的“摄影”式的认识理论，对于研究多变量的有组织的整体已不适用，需要引进诸如相互作用、交感作用、组织、目的等新的范畴，建立一种既看到前景又看到远景的正确观察事物的“透视”式的认识理论。由于系统科学的发展和传播，系统模型的方法也被引进对科学的研究并发展为一种科学系统观。
科学系统观抽象出一个特殊的“科学系统”，把它视为由系统要素之间的非线性相互作用形成的一个自组织系统，借助系统论的整体性、相关性、动态性、开放性、层次性等概念，阐明科学系统的结构、功能和演化模式。虽然这种科学观并未完全摆脱作为18世纪启蒙理性标志的“分析重构法”，对于科学发展新趋向的需要来说不过是一种过渡性的科学观，但是它把科学知识作为一个有结构的开放系统加以考察和认识，获得不少见识。科学系统观把审视的目光集中到科学系统内部子系统之间、各要素之间以及科学系统与其外环境之间的非线性相互作用上，揭示科学系统的结构和功能及其演化，形成有别于传统的认识论和方法论的系统认识论和方法论。科学系统观把科学系统放到它的外环境系统中，从一个更为广阔的文化、技术和社会历史背景来进行考察，便于条理清楚地理解科学发展的内在的自主性和外部环境的控制、选择和调节作用。它使我们拓展视野，探索更高程度的普适性概念，确立新的科学价值观。
科学的系统模型虽然只是从“系统”的角度描述科学活动的一种方式，但是它力图涵盖以科学为对象的诸学科所获得的有益的知识。关于科学的较为准确的认识主要来自三个学科：科学哲学、科学史和科学社会学。这三个学科研究的结果对科学的认识至少给出科学的三个形象：科学是一种系统的知识，科学是获取知识的一种有效方法，科学是生产知识的一种社会建制。Leslie A.White（1900——1975）所倡导的文化科学，不仅把文化作为经验科学的对象，而且采用系统论为指导进行研究。他持一种将文化视为人类生存方式的大文化观，把科学纳入文化科学的研究对象。他在其《文化的科学》（1949年）这本论文集中，把文化区分为三个系统：技术系统、社会系统和观念系统。如果将White 的文化系统观和科学哲学、科学史、科学社会学所给出的科学的三个形象进行对照，我们有理由建立科学系统的三个子系统模型：科学认识系统、科学知识系统和科学社会系统。由这三个子系统组成的科学系统可以建立一种科学系统的整体观，模拟科学的状态及其演化规律。把一个科学系统整体分解为三个子系进行研究就形成了三种进路。三种进路所建的系统模型各有优缺点，这可从它们对模拟科学活动诸方面有效程度的差别中显示出来。因为每个都只是从一个视角考察科学，所以任何一个子系统模型都不能替代作为整体的科学系统。但是，在逻辑上不宜将它们平列，以科学知识系统模型为核心，通过它与科学认识系统和科学社会系统的相互作用，全面模拟科学活动更为可取。这是因为符号文化观对于研究人类的科学活动比对任何文化活动都更合适、更有效。虽然我们并不认为科学的系统模型享有唯一性地位，但是作为对科学的一种反思或“自我认识”，不失为一种整体性的科学观，较其他传统的科学观具有较多的合理因素。
1.1 科学认识系统
科学认识是主体与客体相互作用获取知识的过程。我们在“技术”的意义上谈论科学认识系统，也就是把科学活动看作知识生产，因而“认识”也就具有知识生产的技术意义。因为我们把客观知识世界置于讨论的中心地位，与主体有关的认识层面不列入讨论中。因为客观知识世界实质表现是个符号系统，所以科学语言被列为我们的重点。基于这样的一些考虑，我们可以讨论认识的三种结构：科学认识的四面体结构、科学认识的信息结构和科学认识的语言结构。
科学认识的全部活动内容可以用一个四面体模型表示。它是由四个顶点连线构成的一个正四面体SOKL。顶点S代表认识主体科学家， 顶点O代表认识客体对象，顶点K代表认识结果知识，顶点L 代表上述三者的联系媒介语言。这样一个模型基本上可以概括科学认识活动的各个方面。S-O：研究者与其研究对象的关系，认识论；S-K：研究者与其获得的知识之关系，方法论；K-O：知识与原型的关系，本体论；S-L：科学家与其语言的关系，语用学；O-L：客观世界与语言的关系，语义学；K-L：知识与语言的关系，语形学。SOK平面代表科学基础论，SLO平面代表科学认识论，SLK平面代表科学逻辑学，KLO平面代表科学解释学。这个模型可以表达这样的思想：无论认识论、方法论还是本体论都离不开语言。主客体通过语言联系，认识主体与其获得的知识通过语言相联系，知识与其本源也是经由语言相联系。语言在科学认识中的重要地位体现在它是这个四面体的顶点之一。不考虑语言的认识论研究、方法论研究和本体论研究的片面性是很显然的。如果我们忽略语言，就把研究限制在SOK平面上。这种传统的研究方式， 自逻辑经验论哲学运动诞生以来已被打破。但是逻辑经验论的研究排除客观对象，其研究活动被局限在SLK平面，实质上只研究了科学逻辑学。
上述四面体模型只是科学认识的一种静态模型，认识的信息模型则能表达过程。1953年S.Geldman就把思维活动作为通信过程进行分析，1956年C.Shanno 提议把人的行动类比作一个理想的译码器， 1961 年Klaus进一步分析了人的实践的译码性质，N.Wiener（1863——1945 ）也说过科学家的活动是伟大的译码工作。这些思想对于建立认识的信息模型是很有启发的。1987年董光璧、韩增禄、金吾伦提出的认识论的共振模型就是一个粗糙信息模型，他们赞成关于认识起因于主客体之间的相互作用的思想，借用信号共振形象地表达认识过程中的主客体之间的相互作用，强调认识结果是主客体相互作用的表现，而不是纯属客体的表现。它实质上是一个思维的通讯模型。思维的确类似于通讯，需要代码符号，也就是由许多概念构成的字母表。个体认识的任务是建立与外界环境同构的概念间的联系。实现这种任务的“共振”过程不只是进行“译码”，还要进行“编码”。把概念组织成命题或理论就是“编码”，也就是对以概念形式存在的“知识单元”进行“编码”。思维过程的“译码”观还停留在知识是纯属客体表现的水平上。包含译码和编码的认识过程模型，更完全地体现了主客体“相互”作用的过程。认识的“编码”过程可以使M.Mazur的智力信息模型〔2〕具体化。Mazur 的智力信息模型是一个能对环境刺激作出反应的智能系统。他定义了三个描述智能系统的参数：能产生特定势位的元件数E， 系统材料的单位传导率g和系统元件之间的距离d。根据三个参数他又定义了三种独立的智能特性：①智力定义为E，表示系统对刺激的辨别能力； ②记忆力或易教力定义为总传导率的变化与通过功率之比△G／K；③选择力或联想力定义为总的元件距离D与d之比。如果把“元件”视为赵红州引进的知识单元，我们就立刻得到关于科学认识过程的一个重要推论：人的认识能力的大小取决于所掌握的知识单元的多少。这点是很容易证明的，既然E 代表的是知识单元数，那么D／d代表的就是知识单元的密度。
科学知识要行诸语言。科学认识的四面体模型已蕴涵了科学语言的三维结构：语形、语义和语用。语形是语言和符号之间的关系，语义是符号和实在的关系，语用是语义中引入应用的因素。语言作为人类理性的激发者和守护神是不轻意尾随人类经验自乱步伐的。但是，这并不是说它完全没有变化，对于我们的研究对象科学来说，最重要的是要看到从“大语言”中不断分离出“小语言”的变化。在我们的文化里有一个大语言，大语言之上有许多小语言。粗略地说，日常用语是大语言，各种专业语言是小语言。我们的科学语言就是一种小语言。虽然小语言和大语言在基本表达功能方面很类似，但两者之间有重要的差异。同日常大语言相比，专业性的小语言的内部规则比较清楚明确，但应付人类经验的范围却比较狭小单纯。20世纪的分析哲学曾一度专注于语言认识的用法，追求语言使用的准确性，用逻辑、数学、科学等小语言“重构”我们的理性。语言哲学采取的指导学方法激励人们主张新科学采取人工符号语言。然而这只是一种理想，实际上科学语言兼容了人工语言和自然语言两种成分。科学知识的语言分析就是把这种语言的逻辑结构用纯粹的人工符号语言表达出来。对语形、语义和语用进行这种形式化的分析，重构科学知识系统，是科学系统论研究的重要任务之一。语形研究的一个重要结论是，科学这个语言系统的认识力量根源于它是一个公理化的形式系统，由基本概念、公理和推论组成的语言形式系统产生具有预见力的逻辑力量。语形研究的另一个重要收获是对语形意义单位的层次性的认识。语形本身没有经验内容，它是意义的载体。但语形不是符号的任意组合，语言的逻辑结构对意义有决定性的作用。由于一个语言系统有语词、语句和理论三个不同的语形水平，究竟以那个语形水平作意义的单位有不同的意见，理论作为意义单位的观点越来越为人接受。语义研究已经提出各种形式化重建科学理论的方案。A.Tarski提出的“模型论”，采取给语形语言的符号确定指云的方式使之成为经验理论。为克服这种语义理论只规定符号指云外延的不完备，R.Carnap（1891——1970）提出一种“真理语义学”。为了使语形语言的符号不仅表达对象而且表达其性质和关系，赋予符号以谓词，也就是确立语言表达符号对于谓词域的真值关系。这种语义学强调状态描述，语义语言S 中的每个状态描述都代表一种可能的状态。赋予S中一个表达式以意义， 就是确定它对那些状态成立，给出S中所有表达式的变程，即状态描述类。 语用研究还只达到语用因素对符号的外延即意义之指云部分的影响。R .Montague提出的语用分析理论，考虑到应用背景对语义的影响， 外延不再是无条件的。影响因素构成一个指云集I。于是模型论的语言L的模型（U，F），就变成语用模型A＝〈I，U，F〉。涵项F赋予L的表达式以包含I和指云范围U的外延。科学知识的语言分析扩及到信息分析时，导致语形信息、语义信息和语用信息的三维区分。Shanno的信息量公式只具语形特性，不涉及语义和语用。1964年Carnap首先提出语义信息的概念，1968年M.Belis和S.Guiasu 从考虑信息的质和量的问题涉及到语用信息问题。〔3〕虽然，许多统一描述三种信息的方案被提出， 但在定量描述方面至今还没有实质性的进展。
1.2 科学知识系统
知识作为认识过程中主客体相互作用的产物，形成客观知识世界。按照Popper的“三个世界”理论，作为人类精神的产物的“世界3 ”是宇宙进化的最高层次。作为人类认识成果的知识在深刻性、系统性和抽象性的程度上有着差异，通常将其区分为常识的和科学的两类知识。科学知识是一种有层次结构的特殊的知识系统，可以比喻为一座结构复杂的知识大厦。科学知识系统可大体划分为三个层次：微观层次上的理论系统、中观层次上的学科系统和宏观层次上的科学整体。自然科学这个由众多理论和学科组成的知识网络，不断以还原和整合的方式进行着自我扩展和完善，形成了它的知识的三维结构、理论的逻辑结构和形式化结构。科学知识系统结构的研究源于科学与非科学的划界问题。科学与非科学的划界最精确方法应是对其进行分析重构。但是，知识作为文化客体不同于客观自然物。因为把人创造的知识作为分析对象，虽然它是客观的，但是它与人的认识活动密切相关。因此，对知识结构的分析只涉及系统要素及其关系的描述必定是不充分的，而是要考虑从整体上作出对科学理论的合理解释。
科学知识的三维性指科学理论内容包含三个要素，用三维直角坐标形象地说明，一个维叫“现象维”（Phenomenic dimension）另一个维叫“分析维”（analytic dimention ）， 再一个维叫“基旨维”（dimention of themate）。作为“把握经验”的科学，它的概念和命题包含现象的（经验的）内容，历来无人怀疑。至于它包含分析的（逻辑的）内容，由于其在某些情况下的隐含性而不太惹人注意。事实上每个经验科学理论中，全都显含或隐含有逻辑性的命题，充当该理论的关系构架或推理功能。充当支撑科学理论形成构架的逻辑性命题，往往穿上经验内容的外衣潜存其作用中。由于逻辑经验论哲学家的反复申明和论证，现象—分析这个平面无需赘言。“基旨”作为科学内容的一维是美国科学史家Gerald J.Holton（1992——）提出来的〔4〕。他认为对科学的传统理解只考虑经验的（现象的）内容和（逻辑的）分析内容这二维，而忽视了信念、直觉、预想这类历史、社会、心理因素。而这后者构成了科学概念内容的第三个维，他称它为theme或thema。许良英将其译为“基旨”。Holton认为，传统科学观要求从科学中排除不能证实或不能否证的问题，把谈论保持在两个维所规定的平面内，有助于清除某种伪装成经验命题或分析命题的形而上学命题，也有助于锻练出一个强大而成功的专业，但是这种观点既无助于我们了解科学家个人究竟是怎样取得那些后来可以同二维平面相适应的成果的，也无助于了解作为历史事业的科学究竟是怎样成长和演变的。于是他下结论说：要了解这样一些问题，我们必须规定第三个维，即基旨维。基旨是一种稳定的和广泛传播的基本思想，它们不能直接分解成观察结果和分析思考，也不能从观察结果和分析思考直接导出来。基旨从科学家个人的文化环境和科学与其他文化的关系两方面揭示了科学的文化特征。Holton的“基旨”无疑也体现在T.Kuhn的“范式”中，蕴涵在I.Lakatos（1922—— 1974）的“研究纲领”中，包括在L.Laudan的“研究传统”中。通过他们的著作《科学革命的结构》（1962年）、《科学研究纲领方法论》（1978年）和《进步及其问题》（1977年）可以进一步理解。
科学理论作为一个命题系统是有逻辑结构的。一个命题系统不只是命题的集合，因为在这种系统中，诸命题之间存在着逻辑关系的连锁。理论的逻辑形态是科学知识系统的固有特征，不因表达方式而改变。早在1930年逻辑经验论的创始人Moritz Schlick（1882——1936）在其《哲学的转变》中就指出“任何认识都是一种表达或一种陈述。也就是说，这种陈述表达着其中所认识的实况，而这是可以用随便哪种语言、应用随便哪种任意制定的符号系统来实现的。所有这些可能陈述的方式，如果它们实际上表达了同样的知识，正因如此，就必须有某种共同的东西，这种共同的东西就是它们的逻辑形式。作为系统的科学知识的理论，其逻辑形态中包括概念和命题两种逻辑成分。概念的形式称为词项，它是逻辑形态的“原子”。词项组成命题，词项和命题借助于形成规则和变形规则等逻辑关系形成理论的一个形式系统。从逻辑的角度看，这个形式系统的包含物可区分为逻辑项和非逻辑项。逻辑项包含逻辑和数学的各种符号及相应的功能。非逻辑项，即逻辑运算的对象，它们是各种概念的符号。各种非逻辑项凭借逻辑项及其功能联系在一起，形成一个演绎系统。逻辑项在理论形式系统中的功能是规定非逻辑项之间的地位和推理。各非逻辑项的意义完全由它在系统中的逻辑地位决定。从逻辑推理结构分析，系统中的概念和命题又被区分为三部分：①作为推理前提的基本概念或基本定律；②作为逻辑演绎物的定理或定律；③作为推理结论的经验命题。在一形式系统内严格区分理论和定律，对于准确理解科学理论的结构是很必要的。定律是有限范围内现象的简明的描述，是实验室操作结果的符号表示，这类描述或表示确定着观察量之间的关系。而理论则是联系经验定律的逻辑或数学的方案，它能够把定律作为演绎结果包括在自身之中。所以可以把定律视为理论的“原子”。无论是定律还是理论都是由概念组成的命题或复合命题。概念可分为理论概念和可观察概念。可观察概念具有量纲结构。理论概念不是可直接观察的，但是由于它是可观察概念的组合，因而也具有量纲结构。因此，科学理论中的一切概念都是有结构的。
关于理论形式化结构有三派观点：语法学的观点、语义学的观点和结构主义的观点。语法学的理论观源于Norman R.Campbell 1992年出版的著作《物理学原理》。Campbell把理论看作是命题的一个连通集。逻辑经验论者把它发展成关于理论结构的一种公认的观点：依据观察名词和理论名词二分法这一基本假定，主张把理论分析成一个经验地解释的假说—演绎系统。这种理论结构观到1960年代末已被认为是错误的而受冷落。继之而起的语义学理论观被广泛接受。这种理论观认为理论并不是演绎地相连通的语句或命题的集合，而是由数学结构组成的关系系统。语义学理论观的一支发展成结构主义理论观。E.W.Adams开创的， 通过集合论谓词定义法公理化的结构主义方向，为Joseph D.Sneed〔5〕和W.Stegmuller〔6〕发展，将逻辑和历史、 形式和非形式有机地结合起来讨论科学理论问题。他们坚信科学理论存在着一种形式化的数学结构。他们假定经验科学的最小单位是由该理论的一个数学核心K 及其期望应用集I组成的理论元素T＝〈K，I〉，并主张用集合论描述这样的一个理论的特征。用理论元素〈K，I〉表示科学理论只是一个必要的条件，并不充分。还要考虑期望应用的种种非理想化。为此，结构主义引入“扩展核心”的概念。它们不断扩展形成一个核心网和期望应用网，并从而构成经验科学的理论元素网N。
1.3 科学社会系统
科学社会系统是人类在科学认识或知识生产中产生特定的社会关系而形成建制化的小社会系统。这个小社会是在抽象意义上的特殊的人类“社区”，是由有特定目标、结构和行为规范的科学家所组成的社会群体——有功能目标、关系结构、价值标准和由各种规范组成的独特精神气质的科学共同体。这样的科学共同体的最重要的特征是它的智力结构和“约定习俗”的规范结构。
科学智力结构的被揭示源于科学家论文生产率的研究。1926年美国统计家A.Lotka发表了论文《科学生产率频数分布》。他根据对化学和 物理学两门学科中论文产量和科学家的关系进行了统计分析，发现科学生产率的“平方反比定律”，即发表n篇论文的作者数与n的平方成反比，高产作者是作者总数的平方根。这种分布给出了区分贡献大小的客观方法，表明科学工作的一半是由那些发表了10篇以上论文的科学家完成的。反映科学智力金字塔结构的另一证据是期刊核心效应。联合国1967年的一次调查表明，重要文摘所收文章中的75%来自10%的期刊。情报学家Resche发现，重要文献的数量是常规文献总数的平方根。科学和科学家的声望或权威地位的等级分层现象，1960年代开始为科学社会学家研究。W.O.Hagstrom在其1965年发表的《科学共同体》〔7〕一书中较早论及到学科声望的分层现象， 而美国科学社会学家Janatthan R.Coleand Stephen Cole在1973年出版的他们的著作《科学界的社会分层》〔8〕中，广泛地讨论了科学社会中分层现象。 他们讨论了科学家的个人等级、科学管理中的精英、科学中的非科学等级以及科学专业的声望高低。他们发现，科学成就多寡、管理权大小、任职高低和社会声望显微，都成金字塔形结构。他们通过对1965年《科学引索引》的研究，统计地说明处于“塔尖”的精英科学家对科学发展的重大影响。科学社会的权威结构是以知识为基础的，多数研究者对学术权威的作用持肯定态度。除Cole 和Zuchermann在其著作中所表明外，Diana Crane通过社交测量（Sociometry）法对乡村社会学和数学两个领域的研究表明，大量的非正式科学交流是在精英中进行的。〔9〕M.J.Mulkay 认为精英们对学科交叉综合的创新起最重要的作用。〔10〕
科学共同体及其知识体系的稳定性是靠“博弈规则”维持的。这些规则在很大程度上是“约定习俗”的“规范”。它是科学活动的元规则，它作为一种限制性的系统原理，调节着科学社会。科学社会的规范包括认识规范和社会行为规范。前者规定认识主体与被认识的客体之间的关系以及他们同客观知识世界的关系，它是对准备纳入科学知识系统的新知识提出的限制性要求，以保证这些新构成物的纳入不致毁坏原有的知识系统。后者规定科学研究中的活动规则，规定科学家与科学共同体之间以及他们同整个社会相互关系的原则。这些规范表现着科学的精神气质。Robert K.Merton（1910）在其1942 年的论文《科学的规范结构》中， 第一次明确地把科学精神气质概括为四种道德规范：普适性（Universalism ）、 公有主义（Communism ）、诚实态度（Disinterestedness）、怀疑精神（Organized Skeptism）。1953年， B.Barber增添一条“理性”规范〔11〕。1957年，Merton自己又加上了“首创性”和“谦虚”两条规范，并且从奖励制度解释科学家自觉遵循这些规范的内在驱动力〔12〕。他的学生B.S.Clacer系统地阐述了奖励的驱动作用。他历数了命名、奖牌、会员资格、名誉会员、名誉学位、名誉教授、编委、顾问、主席等奖誉和头衔以及引证、评价、致谢等敬重对科学家的激励作用。Merton所归纳的科学精神气质的规范结构，虽然未被普遍接受但也受到广泛重视。“规范结构”这一用语突出科学家依赖于社会结构的特殊类型，其特殊之处就在于这些既是道德的又是技术的“规范结构”。普适性是科学精神气质第一要素，即科学的国际性、非个人性和不争名性。对于未被经验确证的科学假说的接受与拒斥都只依其是否与观察和已被证实的知识相一致这一标准，而不取决于该学说倡导者的个人属性或社会属性，因此与他的种族、国际、宗教、阶级和个人品质毫不相干。公有主义作为科学精神的第二要素，即真实的科学发现都是社会协作的产物，它应作为共同的遗产由社会全体成员分享，发现者应受到公认尊重，但没有任何特殊的独占权。因此科学成果应当公开，通过传播促进科学的发展。诚实态度是科学精神气质的第三要素，即要求科学家在涉及科学证实问题时要诚实，不带崇拜、宗派、政治等偏见。怀疑精神是科学精神气质的第四要素，即科学探索不受其他社会规范的约束，科学家要勇于向涉及科学对象的各方面的事实提出问题，探索真理。科学规范作为社会规范之一种，它可区分为三类：第一类是具有共性的方法论规则，可称之为“认识论规范”；第二类是研究活动中的集体行为规则，可称为“科学社会规范”；第三类是研究个体、集体之间以及他们同整个社会之间的关系准则，属于同科学有关的一般社会规范。
2 科学进步的证认与途径
科学进步是当代最激动人心的问题之一，人人都在谈论科学进步。对于一般人说，科学进步似乎是一个无庸置疑的事实，但它却成为当代科学哲学的举世难题。在什么意义上说科学是进步的，科学是如何进步的，科学进步又何以可能，如若认真思考予以探究就会陷入困境。智力上的烦恼使许多科学家、历史学家和哲学家为之付出许多心力。为能合理地阐释这些问题，“积累进步”模型、“逼进真理”模型、“范式变革”模型、“解决问题”模型、“目标”模型等相继由不同学者提出。这些模型中所提出的科学进步的评价标准、知识增长的机制、理论的判据各不相同，有些甚至是彼此相矛盾的。比较诸多有关科学进步的模型，后出的林定夷的“目标”模型更为可取。因为“进步”总是与一个“目标”相联系的概念。我们赞成林定夷在其《科学的进步与科学目标》（1990年）中所表达的看法，“科学目标”表观上似乎是人们所追求的东西或所希望达到的某种状态，实际上它是客观过程所趋向的或所指向的状态。尽管人们可以追求各自的“幻想的目标”，但历史客观进程却是置此而不顾的，不管道路如何曲折而总是趋向其自身发展规律所决定的客观目标。
科学目标并非如朴素实在论者的“符合真理观”所追求的那种不可捉摸的虚幻物。Roger Bacon（1219-1292 ）所倡导的“经验检验”只是选择理论的最后一步。实际上一个理论的选择要经历好几步。首先是逻辑上自恰，再是要有经验内容，还要有潜在价值，最后才诉诸经验检验。而且，由于观察的易谬性、观察实验的初条件和边条件的复杂性，以及理论的可修正性，实际上经验检验所判定并非理论与自然“实在”对应物相一致意义上的真或假，而是理论的结论与我们的经验一致与否。严格地说，对理论进行经验检验，亦非为判定其真假，而是根据科学目标作出适当评价。科学理论与经验事实匹配、科学理论的统一性和逻辑简单性、科学在总体上的适用性相互制约的三者的合取，是科学可实际检验的而非虚幻的目标。由于科学目标的这种多因素相互制约，科学理论的优劣与科学目标的多重价值相联系，不同的价值权重又随历史而变化，所以科学进步的合理性标准是一组与科学目标相联系的、多重的、历史价值体系。
以“进化”概念取代“进步”概念，“科学进步”问题可以化为科学系统指向自己“目标”的演化问题进行讨论。但是，将系统科学关于系统进化的观点和描述方法应用于科学系统也绝非容易。它涉及系统进化的判据和进化的途径等问题。
2.1 科学理论进化的对称性判据
虽然自达尔文进化论诞生以来，“进化”的观点到处被应用，人们提出了各种进化机制和进化的描述方法，但是进化的定量判据至今也没有真正解决。在生物学领域，1953年S.M.Dancoff和H.Quaster估计了人体原子、分子结构的信息量，企图以此定出各种有机体信息量的差别，因为成体的信息量与合子的信息量差别悬殊与遗传学不符合，而没有什么积极成果。1969年R.J.Britten和H.Davidson首试以C值标志进化，也因为遇到了C值悖论，而失去了最初的乐观。 在多变量思想指导下回到信息标度，提出实体信息、功能信息和关系信息三分法也还只是理论上的探讨。在物理科学领域，熵减少、信息量增加、对称破缺被看作是物理系统进化的判据，但是基本停留在定性描述阶段，统一的定量描述也仍不成熟。系统科学作为横断科学，由于这一学科本身的不成熟，也尚未给出综合一切系统的进化判据。在这种知识背景下谈论科学系统的进化，尽管可以借用各学科有关进化的机制、概念和描述方法，也很难避免某些方面的模糊性。提出科学系统“进化判据”这个很少为人讨论的问题，正是为了减少模糊性，探讨理解科学发展过程可经验地加以检验的方法。
对称性判据源于科学中对称原理的启示。自物理学宇称不守恒、化学分子轨道对称守恒原理发现先后获诺贝尔奖以后，对称性研究在学术界越来越广泛、越来越深入。物理科学和生命科学的研究都表明进化表现为对称破缺。于是哲学总结也被作出，把对称破缺看作发展原理。发展的基本特征之一就是对称破缺和对称性的统一。对称破缺与否标志着系统的发展情况，系统的发展离不开破缺。因此，我们可以对事物的发展状况给出一定的判断标准，即这事物或系统是否发展，是发展快还是发展慢，就可以从对称破缺的角度来进行判断，从对称破缺的程度来判断。但这种发展的方向是向上还是向下要从对称程度判断。如果经过破缺之后，系统到达一个新的对称性，这种对称性是旧对称性破缺之后形成的，是对旧对称性的扬弃，那么，可以说，系统是朝着向上发展的方向发展的。如果对称性破缺之后，并没有新的对称程度更高的对称性的产生，则是朝着向下发展方向发展。研究表明，系统从无序走向有序时，对称操作和对称元素都会逐渐减少；相反，系统从有序走向无序时，对称操作和对称元素就会增加，系统处于混乱状态时，会有无穷多的对称元素，任何对称操作都是允许的。
对称性判据如何应用于科学系统还是需要进一步讨论的。过于局守“破缺”，会把科学理论的发展说成是破缺→对称→破缺的交替链。其实科学理论形式本身并未发生破缺，而是理论的对称性容纳不下新的经验内容。而这往往表现为悖论的出现，如20世纪数论的悖论危机和物理学中的EPR悖论危机。正是在解决这些悖论中， 科学理论向更高对称性发展。可以说，科学理论的发展向着对称程度高的方向，一个台阶一个台阶地前进。就是沿着减少理论的对称元素或减少对称操作的方向发展。一个理论提高对称性的方向也就是提高其抽象度的方向。
2.2 科学问题的自增殖
科学问题的提出和解决是科学研究的真正核心。科学问题的提出、确认和解决，是推动科学发展的内在动力。Christopher Wren（1632～1723）提出引力平方反比定律的几何证明问题和David Hilbert （1862～1943）1900年提出23个数学问题，是历史上最著名的事例。科学问题往往蕴藏在科学理论与科学事实之间的矛盾，不同的科学理论之间的矛盾和一种科学理论的不同部分之间的矛盾之中。对有无科学问题、问题的难度和重要性的判断，对于学科未来发展的预测极为重要，是预测的最基础要素。问题对于科学生命的重要性早为科学家所注意。爱因斯坦在其《物理学的进化》（1938年）中说：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许仅是一个数学上的或实验上的技巧问题。而提出新的问题、新的可能性，从新的角度看旧问题，却需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”Enstien 遗留下的统一场论问题和与之相联系的支配各种场的相互作用的超相对论效应的“后量子”规律问题，一直作为未解决的问题推动20世纪后半叶物理学前进的动力，看来在未来的21世纪它可能还是物理学主要未解决的问题。问题、没解决的留待未来去解决的问题，推动科学进一步改造的矛盾，把科学引向前进的悖论，是科学上不朽的动力。每一种正面的理论、每一个正面的解都诱发出大量的新问题，比这个理论已经解决了的问题多得多。
对于科学问题的界定大体可归为“愿望”说、“冲突”说和“差距”说三种类型。 愿望说为英国哲学家 Polanyi 在论文《解决问题》（1957年）中提出的，“一个问题，就是一个智力的愿望”，这样的定义显然过于宽泛。与之相反Popper提出的冲突说的定义，“背景知识中固有的预期与其所提出的观察或假说等新发现之间的冲突”，这种只重观察而忽视逻辑简单性和适用性这两个目标的定义无疑也过于狭窄。差距说有两种，其一如美国哲学家S.Toulmin在其《人类的理解》（1972 年）中所提出的“解释理想与目前能力的差距”，就其排除解释以外的目标而论也是一个显得狭窄的定义。而中国何华灿提出的定义，“给定过程的当前状态与我们所要求的目标状态之间存在的某种差异”，与科学进步的三因素目标论的要求不背。任何“问题”都是应当而且可以给出客观描述的，而不应造成因人而异的主观性。更不应造成不成问题的问题之类的真正悖论。因为任何一个真正合理地提出的问题，它的当前状态都是可以作出客观的、公共一致的描述的。这种定义的问题是广义的，更重要的一类狭义的问是“难题”。它可以定义为求解的理想与智能主体当前能力的差距。它以主体的当前能力为转移，是对科学知识背景构成疑难的问题，所以并非任何问题都必然是难题。根据问题的逻辑结构分析，提问题要把伪问题和错误问题排除在外。
Popper最早借助科学问题的增殖说明科学知识的增长。1989年张华夏沿着Popper的思路提出的问题增殖模型。科学哲学的问题理论，强调科学研究始于问题并终于问题。详细地说，科学研究至少从某一问题开始，进到提出试探性的解决办法或试探性的理论；由于它可能是部分甚至全部是错误的，因而需要进行批判性的讨论或实验来消除错误，于是又产生新的问题。对于一个科学问题，往往可以提出一组试探性的解决办法或试探性的理论，它们又各自对应有自己的消除错误的批判讨论和实验检验，而且每一批判讨论和实验检验都可以产生不只一个而是一组新的问题。科学问题的这样增殖，犹如原子爆炸的链锁反应。考虑到科学论文数指数增长的经验规律，他假定每一论文都对应于解决一个问题，建立问题的指数增长的数学模型。但是“问题增殖”的意义不仅在于“指数增长”，从认识上讲，更重要的是，从一个指数增长的“台阶”跳到另一个“台阶”。按照Kuhn的科学革命理论，当一个科学理论陷入危机的时候，酝酿着新的理论产生，于是科学革命到来。一旦新理论代替旧理论，进入新的常规时期，它的生题能力又充分表现出来，又使科学知识和科学问题在更高层次上沿指数曲线增长。包含理论更替过程的问题增长曲线，是一系列由逻辑斯蒂曲线组成的，它包括一系列的指数增长“台阶”。
我们应当注意Popper客观知识世界的观点。将客观知识世界的观点用于研究科学问题，解决认识进化的判据，要区分它的客观和主观两个方面。问题是客观存在的，它发生在客观知识之中，也发生在知识的逻辑引伸之中。研究者的主观选择才使问题成为科学问题。所以问题的增长可以作为认识进步的判据。而且这种判据有定量化的前途。虽然指数增长率尚不能作为严密的科学定律看待，但终归反映着认识进步的大趋势。科学的自主性主要表现为科学本身的生题能力，或者说科学问题的自繁殖力。
2.3 科学理论自生成
理论统一的途径是还原（reduction）与整合（integration）。所谓“还原”指理论T[,2]在理论T[,1]上得到还原，当且仅当，T[,2]上的术语能通过T[,1]上的术语来定义，而且T[,2]上的规律可以从T[,1]上导出。而“整合”是将各学科中的问题放在一个更加广阔的脉络中寻找它们的统一或系统性。系统论寻求不同领域规律的同形性思想，实际上已经成为学科之间整合的有效方法之一。还原与整合之所以可能就在于它是科学理论的自生成的表现。如果我们沿着科学理论形式化结构讨论理论动力学问题，那么理论的进步表现为理论元素网N是时间t的函数，即
N[0],N[1],N[2],… …N[1]
因为理论元素T＝〈K，I〉，只有涵项K和I，所以理论网的变化(N[1]→N[t+l])只有三种可能：应用扩展、数学核心改变和两者都变，即：
这里不难看出理论的进步。但是不进一步分析T＇和T的逻辑结构，还难于看出理论的自生成性。所以我们还得从理论的形式化结构回到理论的逻辑结构进行再讨论。在讨论理论的逻辑结构时我们已经谈到推理的结构包括三个逻辑部件：作为逻辑的基本概念和基本定律、作为演绎推理的定理和定律、作为推理结论的经验命题及其复合命题。在这里我们要强调的是，任何一个理论都具有这样的推论结构。这就是说一切理论的逻辑结构都是相似的，或者说理论的逻辑结构具有自相似性。
理论的自相似性需要进一步说明，因为光是理论T和T＇具有相同的逻辑结构，只是具备了必要条件，还不是充分的。理论逻辑结构的充分条件是TT＇科学发展史中科学是否表明它具备这样的充分条件呢？不能简单地答一个“是”字。在一定的时期内，对同一个对象存在着彼此竞争的理论。这些理论，比如并不满足T[1]T[2]。但是，科学的发展终将要淘汰一些理论，保留一些理论。那些保留下来的理论并不是关于它的对象的永世不变的理论。后来总要发展出新的理论，把旧理论作为某种条件下的近似包括在自身之中。相对论与牛顿力学的关系就是这样一种关系。这种情况就满足。科学发展史还展现另一种通往理论自相似的道路。例如，光和电磁现象开始是两种各不相干的理论，在麦克期韦电磁场理论诞生以后，光传播理论被包括在电磁理论之中。这时我们说光学理论T[1]和和电磁学理论T[2]满足T[1]T[2]的自相似关系。
纵观科学发展史，科学理论的大方向是综合统一。从逻辑结构角度看这种统一的特征表现为
这就是理论以自相似为基础的自生成的逻辑道路。
理论的自相似性还表现为理论的分维结构。1990年赵红州等提出知识单元的量纲空间表示。在这种智荷分布的基础上，梁立明发现了智荷分布的分维特征。她用质点集合分维方法确定了物理定律智荷点集的分维数为0.907。
科学理论逻辑结构具有自相似性，物理定律智荷点集的分维结构被发现，无疑增强了我们对科学理论自相似的信任。既然科学理论具有自相似性，混沌理论的数学方法就有希望用于描述科学理论自生成的演化。
2.4 个体认识的自主性
科学家在确定研究课题、选择基本概念和方法、接受或拒斥某一假说、不受“外部”干涉而公布成果诸方面的自主性是科学家本身认识的自主性。这种自主性并非忽视集体在认识中的相互作用。但个体之间的相互作用要经由个体选择而成为现实。个体认识的自主性也不否定文化环境对人的行为的决定作用，但这种决定作用也要经由科学家个人选择而实现。前述的认识的信息结构可以为这种个体认识的自主性提供理论分析基础。尽管被认识的对象是客观存在的，关于它的知识却是认识个体建构出来的。认识对象的各种存在形式、状态、属性和关系，转变为知识的整个过程的中介是信息。在认识对象方信息代表其规律，在认识个体方信息代表这规律的主观映像。认识任务就在于查明信息究竟代表什么。这种查明就是阐明信号和客观规律之间的对应规则，阐明客观规律和主观映像之间的对应规则。这些对应规则既具客观的性质，又渗透着认识主体的创造性。建立对应规则是一个译码和编码的变换过程。在这个过程中，三维结构的语言，即作为信息载体的语形、作为信息内容的语义和作为语形对语义的体现和指示作用的语用，扮演了重要的角色。在以信息为中介的认识过程中，认识个体是“自主”的，科学家的创造性正是这种自主性的表现。这是认识客体组合他存贮的知识单元的自主过程。在这个过程中任何外部影响都是无法干涉的。同样的经验资料可以形成不同的科学理论，这是因为，科学认识主体是经验资料结构关系的构建者。在这个意义上，认识个体对科学发展具有调节能力。这种调节的实质在于，依赖某种原理探索解释性的假说并构成确定形式的理论。起这种作用的原理叫“调节原理”（ regulativeprinciple ）
Isaac Newton（1642——1727 ）在建立其力学体系过程中所提出的四 条“假说”（第 1 版）或“哲学推理规则”（第 2 版）就是调节原理。Immanuel Kant（1724——1804 ）是最早系统论证科学中“调节原理”的哲学家。他认为David Hume（1711——1776）关于科学定律的形式和内容是完全从感觉推论出来的观点过分简化了认识过程。他详细论证了经验认识组织化的三个阶段：第一阶段是用空间和时间这种可感觉的形式，把没有结构的“感觉”整理成“知觉”；第二阶段是借助统一性、实体性、因果性和偶然诸概念，把“知觉”联起来形成“经验判断”；第三阶段是应用“理性调节原理”把经验判断组织成统一的知识系统。Kant强调，科学的最重要的特点是力图达到知识的系统组织，并认为经验知识系统化是科学认识主体所追求的目标，而且相信朝这一期望目标前进是通过应用调节原理而实现的。他历数了许多科学中的调节原理，把物质守恒、惯性、作用和反作用相等三个力学原理看作指导探索具体经验定律的调节原理，还从调节原理的角度重新解释了“目的性”。 Willian Whewell（1794——1866）虽主张科学发明不能归结为规则， 但他承认简单性、连续性和对称性的考虑经常作为选择假说的调节原理而加以肯定。Ernst Mach（1838～1916）提出“思维经济原理”作为科学事业的调节原理。他所谓的“思维经济”即关于思维形式的经济性质、科学是对事实的经济陈述、科学的经济功能，以及简单性作为评价科学理论的标准等科学经济原理，把科学认识的调节原理推至最高峰。他认为，在人类短暂的生命及有限记忆的条件下，只能通过最高的思维经济才能获得有价值的知识。因此，他强调科学家要坚持思维经济原则，科学本身只能将最小劳力的追求作为它的任务，要像商人那样善于体会和应用思维经济原则，在研究工作中以尽可能少的思维消费、尽可能简单的方法、尽可能短的时间，获得尽可能多的知识。Albert Enstein（1879——1955）实质上把统一性、简单性、相对性、对称性、几何化作为科学中的调节原理。与Kant、Whilwell、Mach不同，他的这些调节原理，不单是对前人科学实践经验的总结，而且是他本身科学工作经验的升华。科学中调节原理的存在是认识个体自主性表现，因而即使在逻辑的约束下，也可形成科学理论形式的多样性。又因为科学理论终究是对事实的陈述，因而又不失去统一性。（未完待续）
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