顧 益, 吳海燕

(1. 江南大學(xué) 馬克思主義學(xué)院, 江蘇 無(wú)錫 214122; 2. 南京曉莊學(xué)院 馬克思主義學(xué)院, 江蘇 南京 211171)

科學(xué)問(wèn)題是科學(xué)研究的核心要素,科學(xué)問(wèn)題的提出和發(fā)展是科學(xué)研究中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。波普爾提出“科學(xué)始于問(wèn)題”[1],愛因斯坦認(rèn)為“提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更重要,……提出新的問(wèn)題,卻需要有創(chuàng)造性的想象力,而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步”[2]。然而,大多數(shù)科學(xué)哲學(xué)家卻把注意力集中在對(duì)科學(xué)理論的研究和分析上。托馬斯·尼科爾斯(Thomas Nickles)指出,科學(xué)研究本身就是圍繞問(wèn)題展開的,輕視對(duì)科學(xué)問(wèn)題的研究,不但忽略了認(rèn)識(shí)和闡述一個(gè)好問(wèn)題也是科學(xué)研究的任務(wù),放棄了關(guān)于問(wèn)題的方法論研究,最終也不利于通過(guò)探究科學(xué)理論來(lái)解答問(wèn)題。他呼吁科學(xué)哲學(xué)家改變面向理論的(theory-oriented)[3]研究傳統(tǒng)。

一、 問(wèn)題研究的美諾悖論

對(duì)問(wèn)題的研究最早可以追溯到柏拉圖的《美諾篇》[4]。美諾提出了極富爭(zhēng)辯性的美諾悖論:人不可能去尋求他已知的,因?yàn)樗呀?jīng)知道了,人也不可能尋找他所未知的,因?yàn)樗恢酪獙ふ沂裁?即使他遇見了,也不知道這正是他要尋找的[5]。蘇格拉底則認(rèn)為知識(shí)始于問(wèn)題,他應(yīng)對(duì)美諾悖論的方法是反詰靈魂。他認(rèn)為,知識(shí)不是來(lái)自于傳授,而是來(lái)自于提問(wèn),通過(guò)反復(fù)拷問(wèn)自己,人們可以回憶出知識(shí)。問(wèn)題的作用就是幫助人們回憶靈魂中已有但遺忘的知識(shí)。

美諾悖論不僅涉及科學(xué)研究如何可能的問(wèn)題,尼科爾斯指出,它還涉及科學(xué)問(wèn)題本身,例如科學(xué)問(wèn)題是否存在,如何可以算做是對(duì)問(wèn)題的解答,等等關(guān)于“問(wèn)題”的問(wèn)題[6]。因?yàn)樵趩?wèn)題學(xué)視域下,美諾悖論意味著,如果科學(xué)家知道了科學(xué)理論是什么樣的,那么他已經(jīng)有了答案,不存在問(wèn)題;而如果他不知道理論是什么樣的,那么通過(guò)理論來(lái)解答科學(xué)問(wèn)題是不可能的,提出科學(xué)問(wèn)題也就因此是無(wú)意義的。尼科爾斯認(rèn)為,跳出該悖論的方法是表明第二部分是錯(cuò)誤的,即我們可以在不知道問(wèn)題答案會(huì)是什么的情況下,探尋可能的解答[7]。

經(jīng)驗(yàn)主義者在以理論為核心的科學(xué)哲學(xué)中,特別是在對(duì)科學(xué)理論的結(jié)構(gòu)和演變的過(guò)程的論述中,也涉及了提出和解決問(wèn)題如何可能的思考。然而尼科爾斯指出,傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)主義者(traditional empiricists)并沒(méi)有對(duì)科學(xué)問(wèn)題這一概念進(jìn)行專門的探討,他們通常強(qiáng)調(diào)科學(xué)問(wèn)題即研究目標(biāo)。例如圖爾敏認(rèn)為科學(xué)問(wèn)題是“我們從學(xué)科目標(biāo)或者理念中減去當(dāng)前能力所剩下的”[8],他的科學(xué)問(wèn)題概念包含兩個(gè)部分,即存在有待處理的可觀察現(xiàn)象,以及對(duì)這些經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行解釋、預(yù)測(cè)或者控制的要求。他們認(rèn)為科學(xué)問(wèn)題主要在理論與經(jīng)驗(yàn)不相符的情況下產(chǎn)生,例如現(xiàn)有理論無(wú)法對(duì)某些可觀察現(xiàn)象作出合理的解釋或者預(yù)測(cè)。尼科爾斯指出,傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)主義者隱藏在理論描述中的科學(xué)問(wèn)題概念過(guò)于簡(jiǎn)單,只涉及了提問(wèn)對(duì)象和研究目標(biāo),沒(méi)有進(jìn)一步說(shuō)明什么樣的解釋或者預(yù)測(cè)可以算做是對(duì)問(wèn)題的解答,也沒(méi)有提及分析、解答問(wèn)題的方法,因此無(wú)法解決美諾悖論。此外,如果科學(xué)問(wèn)題只是科學(xué)家在理論與現(xiàn)象沖突時(shí)科學(xué)家“非結(jié)構(gòu)化的”[9]困惑,那么科學(xué)問(wèn)題就喪失了應(yīng)有的客觀性。

邏輯經(jīng)驗(yàn)主義者推進(jìn)了對(duì)科學(xué)問(wèn)題的研究。以亨普爾的科學(xué)哲學(xué)為例,尼科爾斯指出,在亨普爾的演繹—律則模型和歸納—統(tǒng)計(jì)模型中,如何說(shuō)明經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象的問(wèn)題,就是尋找能夠得到經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象良好確證的普遍定律,以及這些定律蘊(yùn)含經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象所需的初始或者先行條件的問(wèn)題。尼科爾斯認(rèn)為,邏輯經(jīng)驗(yàn)主義者在傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)主義者問(wèn)題模型的基礎(chǔ)上,加入了對(duì)問(wèn)題解答的限制或者約束,從而給出了什么樣的理論能夠解答問(wèn)題的規(guī)定,因而可以解決弱形式的美諾悖論,即我們不知道解答是什么,又如何知道什么樣的理論可以解答科學(xué)問(wèn)題?邏輯經(jīng)驗(yàn)主義者的解決方案是指出,我們可以檢驗(yàn)?zāi)硞€(gè)理論能否在給定條件和方法下蘊(yùn)含期望的可觀察經(jīng)驗(yàn),只有經(jīng)受住考驗(yàn)的理論才是科學(xué)問(wèn)題真正的答案。

然而,尼科爾斯指出,邏輯經(jīng)驗(yàn)主義者只是改進(jìn)了已有的問(wèn)題模型,盡管他們的問(wèn)題模型對(duì)問(wèn)題的定義更為詳細(xì),并且初步描述了解答條件,卻無(wú)法進(jìn)一步解決強(qiáng)形式的美諾悖論,即他們無(wú)法通過(guò)給出尋找問(wèn)題解答的方法,確保我們不會(huì)即使遇到能夠解答問(wèn)題的理論卻不自知。例如,亨普爾認(rèn)為科學(xué)問(wèn)題過(guò)于模糊,無(wú)法成為科學(xué)研究有效的起始點(diǎn),或者說(shuō)從問(wèn)題出發(fā)無(wú)法成為開始科學(xué)研究的方法[10],因?yàn)榫头椒ㄕ摱?問(wèn)題本身并沒(méi)有告訴我們尋找哪些與論題相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)事實(shí),以及如何尋找它們和如何建構(gòu)一個(gè)可以解釋這些經(jīng)驗(yàn)事實(shí)即解決問(wèn)題的理論。尼科爾斯指出,邏輯經(jīng)驗(yàn)主義者普遍認(rèn)為,科學(xué)研究始于已有的理論,科學(xué)問(wèn)題在檢驗(yàn)理論中產(chǎn)生。在科學(xué)方法論上,他們確信只有確證理論的算法,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)理論的方法。因此,邏輯經(jīng)驗(yàn)主義者往往止步于對(duì)科學(xué)問(wèn)題的靜態(tài)考察,否認(rèn)科學(xué)研究始于問(wèn)題,也不認(rèn)為有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解答的具體方法,他們的科學(xué)問(wèn)題模型無(wú)法應(yīng)對(duì)強(qiáng)形式的美諾悖論。尼科爾斯對(duì)邏輯經(jīng)驗(yàn)主義者的問(wèn)題觀的評(píng)價(jià)是,他們的科學(xué)問(wèn)題模型太弱了,但從另一方面看又太強(qiáng)了[11]。太弱是因?yàn)樗麄兒鲆暳丝茖W(xué)家在尋求理論以解答問(wèn)題過(guò)程中真實(shí)存在的復(fù)雜推理和方法;太強(qiáng)是指邏輯經(jīng)驗(yàn)主義者相信存在可以檢驗(yàn)一個(gè)理論是否能夠解釋、預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象,即能否解答問(wèn)題的普遍算法。因此他們的方法恐怕只適用于結(jié)構(gòu)化的科學(xué)問(wèn)題,例如邏輯和數(shù)學(xué)領(lǐng)域中的問(wèn)題,而這些問(wèn)題卻通常被他們認(rèn)為是不與感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)直接相關(guān)的問(wèn)題。

經(jīng)驗(yàn)主義者的問(wèn)題觀之所以無(wú)法徹底解決美諾悖論,不僅由于他們給出的問(wèn)題概念和認(rèn)定問(wèn)題解答的條件不盡完整,還因?yàn)樗麄兒鲆暳颂綄と绾螌ふ覇?wèn)題解答的方法,以至于否認(rèn)了問(wèn)題對(duì)于科學(xué)研究的重要性。波普爾強(qiáng)調(diào)科學(xué)問(wèn)題是科學(xué)研究的起始點(diǎn)和關(guān)鍵要素。尼科爾斯認(rèn)為,波普爾的科學(xué)問(wèn)題概念指的是由問(wèn)題、猜測(cè)性理論框架及背景理論構(gòu)成的問(wèn)題情境,而不只是邏輯經(jīng)驗(yàn)主義者對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行解釋的要求。由于涉及了更豐富的元素,波普爾的模型可以更精確地描述科學(xué)實(shí)踐中遇到的科學(xué)問(wèn)題,并且通過(guò)闡明問(wèn)題情境,提出“猜想—反駁”這一選擇問(wèn)題解答的方法論約束條件,波普爾的否證主義問(wèn)題模型足以應(yīng)對(duì)弱形式的美諾悖論。盡管波普爾與邏輯經(jīng)驗(yàn)主義者一樣否認(rèn)存在一般的發(fā)現(xiàn)解答的方法,但是尼科爾斯仍然認(rèn)為,波普爾的科學(xué)問(wèn)題模型可以在一定程度上回應(yīng)強(qiáng)形式的美諾悖論,因?yàn)椴ㄆ諣栔辽俦砻髁宋覀冊(cè)趩?wèn)題情境中通過(guò)否證法得出問(wèn)題解答的可能性,即科學(xué)家們提出了幾個(gè)假說(shuō)來(lái)解答某個(gè)科學(xué)問(wèn)題,在考察這些猜測(cè)性的解答,并且排除其中錯(cuò)誤的解答的同時(shí),我們對(duì)問(wèn)題本身的理解更加清晰了。在“猜想—反駁”的過(guò)程中,我們明確了更多約束問(wèn)題解答的條件,即更加清楚什么樣的假說(shuō)可以算做是對(duì)問(wèn)題的解答。我們?cè)谂懦环霞s束條件的解答的過(guò)程中,逐步縮小允許的解答的空間,將其中那些大膽和富有想象力的假說(shuō)選為對(duì)問(wèn)題的解答。尼科爾斯指出,波普爾的問(wèn)題模型的另一個(gè)進(jìn)步之處在于,經(jīng)驗(yàn)主義者認(rèn)為問(wèn)題僅存在于人的意識(shí),即世界2中,波普爾則認(rèn)為科學(xué)問(wèn)題存在于世界3中,因而科學(xué)問(wèn)題是客觀存在的,不是科學(xué)家個(gè)人的困惑。既然問(wèn)題具有客觀性,那么相同理論背景下的科學(xué)家們可以從不同角度甚至是不同學(xué)科來(lái)研究同一個(gè)科學(xué)問(wèn)題。

尼科爾斯指出,波普爾問(wèn)題模型也不是完備的,除了忽視發(fā)現(xiàn)解答的方法,該模型的缺陷還在于其無(wú)法很好地解釋概念問(wèn)題[3]。盡管波普爾的否證主義可以區(qū)分深刻問(wèn)題和膚淺問(wèn)題,即越能夠產(chǎn)生重要理論,越能夠?qū)е聦?duì)理論嚴(yán)峻的檢驗(yàn),或者越能夠引發(fā)多個(gè)解答之間激烈競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題就是越深刻的問(wèn)題,反之則是膚淺的問(wèn)題,但是,尼科爾斯強(qiáng)調(diào),波普爾及經(jīng)驗(yàn)主義者都只將科學(xué)問(wèn)題視為尋求解釋或者預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象的理論,例如波普爾的問(wèn)題模型僅僅涉及后來(lái)出現(xiàn)的嚴(yán)峻經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題。然而科學(xué)問(wèn)題并不只在觀察經(jīng)驗(yàn)與已有的理論不相符的情況下出現(xiàn)的經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題,波普爾忽視了諸多理論內(nèi)部及理論之間的概念問(wèn)題,而這些問(wèn)題往往是更深刻的科學(xué)問(wèn)題,它們往往會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題的出現(xiàn)。

二、 科學(xué)問(wèn)題的約束—包含模型

尼科爾斯指出,經(jīng)驗(yàn)主義者和波普爾對(duì)科學(xué)問(wèn)題的研究已經(jīng)表明,問(wèn)題學(xué)是“科學(xué)學(xué)研究”中非常重要的一部分,對(duì)科學(xué)的研究離不開對(duì)科學(xué)問(wèn)題構(gòu)成、分類及其產(chǎn)生、演變和解決的研究?？茖W(xué)問(wèn)題不只是從理論上解釋經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題,還包括很多深層次的概念問(wèn)題(conceptual problem)。概念問(wèn)題不是解釋或者預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象的問(wèn)題,而是不與經(jīng)驗(yàn)直接相關(guān),甚至是與之無(wú)關(guān)的科學(xué)問(wèn)題,例如,如何解決理論之間的矛盾的問(wèn)題,以及數(shù)學(xué)問(wèn)題。他認(rèn)為,在某些情況下,經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)本身并不是經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題的要素,卻是深層次概念問(wèn)題可能存在的依據(jù)。例如,邁克爾遜和莫雷測(cè)量以太風(fēng)得到的“零”數(shù)據(jù),實(shí)際上暗示了絕對(duì)時(shí)空觀中時(shí)間與空間相互獨(dú)立、沒(méi)有聯(lián)系這一設(shè)定存在理論上的矛盾等深刻的物理概念問(wèn)題,愛因斯坦的相對(duì)論解答了這些問(wèn)題。

科學(xué)問(wèn)題具有客觀性,但尼科爾斯認(rèn)為,科學(xué)問(wèn)題不是存在于波普爾所言的世界3中,而是存在于科學(xué)理論、科學(xué)實(shí)踐和研究目標(biāo)之中,一些科學(xué)問(wèn)題被發(fā)現(xiàn)了,一些問(wèn)題我們只能清晰地描述其某些部分,另一些問(wèn)題仍然是未知的,但我們可以逐步發(fā)現(xiàn)并且闡明這些問(wèn)題。認(rèn)識(shí)到科學(xué)問(wèn)題的存在并將其恰當(dāng)?shù)仃U述出來(lái)是科學(xué)研究中極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)?？茖W(xué)問(wèn)題指出了有待科學(xué)家完成的目標(biāo),在科學(xué)研究的實(shí)踐中,科學(xué)家已經(jīng)通過(guò)構(gòu)建理論,解決了很多已發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題;通過(guò)給出約束解答的條件和尋找理論的方法,科學(xué)家預(yù)期可以發(fā)現(xiàn)并解決更多的科學(xué)問(wèn)題,因此,對(duì)科學(xué)問(wèn)題的研究是有可能的。尼科爾斯進(jìn)一步指出,一些問(wèn)題之所以不可解,是因?yàn)槲覀冞€需更清晰地理解,更合理地闡述這些問(wèn)題,而這些都有賴于我們尋找更多對(duì)其解答的約束和限定,對(duì)問(wèn)題解答的約束條件是使科學(xué)問(wèn)題具有可解性的前提。

尼科爾斯就此提出了科學(xué)問(wèn)題的約束—包含模型(constraint-inclusion model),他認(rèn)為科學(xué)問(wèn)題“是由對(duì)解答的所有條件或者約束條件,加上對(duì)發(fā)現(xiàn)解答(滿足約束條件的對(duì)象)的要求組成的”[9]。尼科爾斯指出,不同于哲學(xué)問(wèn)題和常識(shí)問(wèn)題,科學(xué)問(wèn)題源于特定學(xué)科中的具體研究目標(biāo)和方向,并且在科學(xué)理論的背景下產(chǎn)生?？茖W(xué)問(wèn)題不是一經(jīng)提出就固定不變,而是可以隨著研究信息域的變化不斷調(diào)整。

問(wèn)題解答的約束條件是尼科爾斯問(wèn)題模型中的核心要素,因?yàn)榧s束條件可以“決定一個(gè)問(wèn)題和它的公式化表述”[3],對(duì)問(wèn)題解答的全部約束條件構(gòu)成了對(duì)問(wèn)題本身的描述。尼科爾斯認(rèn)為,約束條件是結(jié)構(gòu)化的,除了對(duì)解答進(jìn)行限定,還包含了對(duì)提問(wèn)對(duì)象的解釋、理論術(shù)語(yǔ)和其他基本信息等不可或缺的要素。他強(qiáng)調(diào),約束條件之所以能夠給問(wèn)題賦予意義,是因?yàn)樗试S的解答本質(zhì)上是當(dāng)時(shí)科學(xué)共同體會(huì)共同認(rèn)定的解答。以科學(xué)史中的具體問(wèn)題為例,黑體問(wèn)題中對(duì)解答的約束條件一般是指,精確描述出對(duì)任何外來(lái)輻射完全吸收而無(wú)任何反射的物體,當(dāng)被加熱到較高溫度時(shí),其輻射出的能量和溫度之間的關(guān)系,而對(duì)發(fā)現(xiàn)解答的要求就是給出兩者之間關(guān)系的函數(shù)。三體問(wèn)題中的約束條件可以大致表述為:描述三個(gè)可被視為質(zhì)點(diǎn)的天體,在相互之間只有萬(wàn)有引力的作用下,給定它們的質(zhì)量、初始位置和速度,它們隨時(shí)間變化的運(yùn)行軌道,求解該問(wèn)題就是要求給出三體運(yùn)動(dòng)的分析表達(dá)式。證明費(fèi)馬大定理的問(wèn)題中對(duì)解答的約束條件是指,證明當(dāng)整數(shù)n>2時(shí),關(guān)于x、y、z的方程xn+yn=zn沒(méi)有正整數(shù)解,解決該問(wèn)題的要求就是給出費(fèi)馬大定理的數(shù)學(xué)證明?？傊?約束—包含模型表明,如果我們將科學(xué)問(wèn)題認(rèn)為是一組已知或者未知的約束條件,那么我們能夠更加準(zhǔn)確地表述問(wèn)題本身,以及發(fā)現(xiàn)和解決它的過(guò)程。

科學(xué)問(wèn)題解答的約束條件有不同類型之分。尼科爾斯認(rèn)為,最重要的約束條件是還原約束條件(reductive constraints),即將較少數(shù)量的元素所組成的函數(shù)等公式化表達(dá)式作為解答問(wèn)題的條件。科學(xué)家通過(guò)還原約束條件,簡(jiǎn)化問(wèn)題解答中的元素,將原本模糊的問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)橛筛僭厮M成的問(wèn)題,從而給出科學(xué)問(wèn)題的清晰定義。還原約束條件要求科學(xué)家通過(guò)建構(gòu)包含較少要素的函數(shù)或者理論來(lái)解答問(wèn)題。例如,彈簧的應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系問(wèn)題被限定為彈力、彈性系數(shù)與形變量之間的關(guān)系問(wèn)題。在哈雷彗星軌道的計(jì)算問(wèn)題上,太陽(yáng)、行星和彗星通常被視為質(zhì)點(diǎn)。尼科爾斯強(qiáng)調(diào),并非所有還原約束條件都是通過(guò)精簡(jiǎn)問(wèn)題中的變量來(lái)定義問(wèn)題的。例如,普朗克和愛因斯坦的量子論改變了經(jīng)典力學(xué)對(duì)物質(zhì)實(shí)體的設(shè)定,盡管他們?cè)诩s束條件中增加了解答問(wèn)題所需的變量和方程的數(shù)量,但是最終會(huì)減少解答問(wèn)題的所需條件的總體數(shù)量。另一種形式的還原約束條件并不把函數(shù)限定為解答問(wèn)題的形式,而是將更容易處理的形式作為解答問(wèn)題的條件,甚至將解答限定為轉(zhuǎn)變成已有解答的過(guò)程。第三種類型的還原約束條件是極限約束條件(limit constraints),即要求新解答在極限或者近似情況下可以還原為已有的解答。例如,愛因斯坦的光量子假說(shuō)可以大致還原為在麥克斯韋方程組的框架下,將物質(zhì)吸收和發(fā)射光的能量量子化。極限約束條件要求科學(xué)家提出的解答在概念上要優(yōu)于已有的解答,并且該解答很可能是當(dāng)前尚未構(gòu)想出的全新解答。因此,極限約束條件限定的新解答絕不是從經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)中通過(guò)簡(jiǎn)單歸納得出的,而是尋求新的、更好的概念?？茖W(xué)問(wèn)題中的極限約束條件實(shí)際上是要對(duì)問(wèn)題解答施加更強(qiáng)的概念約束條件。

問(wèn)題解答的非還原性的約束條件包括邏輯一致性和語(yǔ)義明晰性約束條件、簡(jiǎn)單性等方法論上的約束條件,以及對(duì)于特定學(xué)科領(lǐng)域和研究對(duì)象的具體方法論約束條件,甚至是某些形而上學(xué)的約束條件。例如,建立物理學(xué)統(tǒng)一理論的信念這一一致性約束條件,在科學(xué)家建立量子電動(dòng)色學(xué),解決統(tǒng)一弱相互作用和電磁相互作用的問(wèn)題方面起著至關(guān)重要的作用。尼科爾斯指出,不同類型的約束條件有不同的層級(jí)。在某些科學(xué)問(wèn)題中,一些約束條件是基礎(chǔ)約束條件,另一些則是可從中推出的可推導(dǎo)性約束條件。尼科爾斯也承認(rèn),約束條件之間并沒(méi)有嚴(yán)格的區(qū)分,某一約束條件也可以同屬于兩個(gè)甚至是多個(gè)門類。例如,可推導(dǎo)性約束條件可以分為嚴(yán)格的邏輯可推導(dǎo)性約束條件及近似或者在極限情況下的可推導(dǎo)性約束條件,而只有前者屬于一致性約束條件。尼科爾斯進(jìn)一步指出,對(duì)問(wèn)題解答的約束條件是可變的。當(dāng)背景理論、概念發(fā)生改變,或者解決問(wèn)題的領(lǐng)域或者方法改變了,那么對(duì)問(wèn)題解答的約束條件也應(yīng)隨之改變。此外,科學(xué)問(wèn)題及其解答是由多因素共同決定的,沒(méi)有哪個(gè)科學(xué)假說(shuō)或者理論可以滿足所有的約束條件。值得注意的是,尼科爾斯所說(shuō)的一致性約束條件與費(fèi)耶阿本德所批評(píng)的經(jīng)驗(yàn)一致性是不同的,費(fèi)耶阿本德的攻擊矛頭主要指向這樣的觀點(diǎn),即對(duì)經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題的理論解答必須與觀察經(jīng)驗(yàn)完全一致,而尼科爾斯針對(duì)的是兩個(gè)或者多個(gè)解答在概念上的一致性。

赫伯特·西蒙(Herbert A.Simon)認(rèn)為,科學(xué)問(wèn)題是初始或者當(dāng)前狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)之差[12]。戴維·喬納森(David H.Jonassen)等認(rèn)知心理學(xué)家主張,尚未解決的、探索性的科學(xué)問(wèn)題是不良結(jié)構(gòu)(ill-structured)或者不良定義(ill-defined)的,即問(wèn)題本身的界定不清晰,研究目標(biāo)不明確,沒(méi)有明確的研究方法,也沒(méi)有評(píng)價(jià)問(wèn)題解答的確切標(biāo)準(zhǔn),需要科學(xué)家個(gè)人對(duì)問(wèn)題作出主觀的闡述、說(shuō)明和評(píng)價(jià)[13]。尼科爾斯明確反對(duì)科學(xué)問(wèn)題的不良結(jié)構(gòu)定義,他認(rèn)為好的科學(xué)問(wèn)題必定是被良好定義的,因?yàn)楹侠淼目茖W(xué)問(wèn)題中的約束條件并不是單個(gè)或者已有的約束條件,而是指所有的可能的約束條件。探究解答的要求使得科學(xué)問(wèn)題必須成為具有良好結(jié)構(gòu)的概念。良好結(jié)構(gòu)的問(wèn)題使科學(xué)家能夠?qū)?wèn)題的可解性作出明確的判斷,甚至科學(xué)共同體能夠?qū)獯鹉承﹩?wèn)題的難度和時(shí)間作出近乎一致的估計(jì)?？傊?尼科爾斯認(rèn)為,科學(xué)問(wèn)題中結(jié)構(gòu)化的約束條件確保了問(wèn)題本身是得到科學(xué)家良好定義的,這是科學(xué)家解決問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)研究目標(biāo)的起始點(diǎn)。

另一種對(duì)問(wèn)題的研究是問(wèn)句邏輯(erotetic logic),其討論的是問(wèn)句(question)的結(jié)構(gòu),以及問(wèn)句之間、問(wèn)句與答案之間的邏輯關(guān)系。尼科爾斯認(rèn)為,問(wèn)句邏輯將問(wèn)句還原為陳述句的分析方式并不適用于對(duì)真正的“科學(xué)問(wèn)題”進(jìn)行分析。因?yàn)樵趩?wèn)句邏輯中,只有問(wèn)句的前提條件為真,問(wèn)句才有意義,并且問(wèn)句預(yù)設(shè)的問(wèn)題域和解答范圍是一一對(duì)應(yīng)的;而問(wèn)句只是科學(xué)問(wèn)題中的一部分,雖然約束條件是結(jié)構(gòu)化的,但我們不能只對(duì)問(wèn)題進(jìn)行邏輯結(jié)構(gòu)上的分析。我們無(wú)法保證由理論背景和相關(guān)約束條件構(gòu)成的問(wèn)題前提為真,我們也無(wú)法保證任何科學(xué)問(wèn)題都有答案。例如,如果某個(gè)科學(xué)問(wèn)題不屬于任何理論范式,那么它就很難有得到科學(xué)共同體認(rèn)可的答案。約束—包含模型探討的始終是問(wèn)題(problem)而不是問(wèn)句(question)。尼科爾斯把“是什么”(what)、“為什么”(why)、“怎么樣”(how)等提問(wèn)方式視為約束條件的一部分。他認(rèn)為,是約束條件決定了提問(wèn)方式,而不是如何提問(wèn)定義了問(wèn)題[3]。例如某些約束條件中就包含了對(duì)提問(wèn)對(duì)象的描述,我們因此無(wú)需再向提問(wèn)對(duì)象提出“是什么”(what)的問(wèn)題。問(wèn)句邏輯的另一個(gè)困境是,既然問(wèn)句與解答是一一對(duì)應(yīng)的,那么新的解答只可能是回答了新的問(wèn)句。從表面上看,科學(xué)問(wèn)題似乎也亦如此,很多創(chuàng)新性的解答都違反了原有的約束條件,它們解答了似乎是新的且與先前問(wèn)題緊密相關(guān)的科學(xué)問(wèn)題。例如,愛因斯坦光量子假說(shuō)解決的并不是光的波動(dòng)論語(yǔ)境下的光電效應(yīng)問(wèn)題。然而尼科爾斯認(rèn)為,約束條件并不與某一具體知識(shí)綁定,問(wèn)題是指向知識(shí)創(chuàng)造的抽象概念。隨著研究的深入,科學(xué)家會(huì)通過(guò)問(wèn)題還原不斷調(diào)整原有問(wèn)題,科學(xué)問(wèn)題本身就有連續(xù)性和可修正性。問(wèn)題和對(duì)問(wèn)題的解答并不是同一的,在科學(xué)史上,問(wèn)題還原使得許多曾經(jīng)的完整解答,后來(lái)只被視為對(duì)問(wèn)題的部分解答。

三、 問(wèn)題還原:科學(xué)研究的助推器

通過(guò)科學(xué)史研究,尼科爾斯對(duì)強(qiáng)形式的美諾問(wèn)題也作出了回應(yīng),他認(rèn)為科學(xué)家雖然不知道科學(xué)問(wèn)題最終的答案是什么,但他們能夠通過(guò)問(wèn)題還原的方法,將新問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)橐延袉?wèn)題的變體或者重新表述問(wèn)題,使得新的問(wèn)題更有邏輯性、更易處理,從而降低解題的難度[14]。以黑體問(wèn)題的發(fā)展為例,尼科爾斯闡述了科學(xué)家如何能夠通過(guò)在不斷精確定義問(wèn)題的過(guò)程中,持續(xù)探尋對(duì)問(wèn)題更為合理的解答。

黑體問(wèn)題并不是一個(gè)固定不變的科學(xué)問(wèn)題,整個(gè)黑體問(wèn)題的研究史就是一部問(wèn)題還原的歷史。最初,黑體問(wèn)題是實(shí)踐中遇到的物體被加熱到高溫時(shí)如何改變顏色及為什么改變顏色的問(wèn)題。隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步,小開口的輻射腔成為了比熱表面更好的黑體輻射源。古斯塔夫·基爾霍夫(Gustav Kirchhoff)在以其名字命名的熱輻射定律中指出,基于能量均分定理,黑體問(wèn)題是完全吸收任何波長(zhǎng)的電磁波的物體,即黑體的輻射能量密度p與其輻射頻率v和黑體溫度T之間的關(guān)系問(wèn)題。尼科爾斯指出,基爾霍夫簡(jiǎn)化了原初唯象、混沌的問(wèn)題所涉及的要素,將其還原為確定輻射能量與頻率和溫度之間的函數(shù)關(guān)系的問(wèn)題,實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步和理論的發(fā)展則為該還原提供了背景支持。問(wèn)題還原的一個(gè)具體方法就是不斷簡(jiǎn)化約束條件中的必要元素,要求科學(xué)家通過(guò)建構(gòu)出包含更少獨(dú)立變量的函數(shù)來(lái)解答問(wèn)題。

問(wèn)題還原促成了理論的持續(xù)發(fā)展。斯特藩(Stefan)基于已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步提出,黑體總的輻射密度應(yīng)該與T的四次方成比例;而玻爾茲曼從熱力學(xué)理論出發(fā),也獨(dú)立地提出了這一觀點(diǎn),被共稱為斯特藩-玻爾茲曼定律(Stefan-Boltzmann law)。威廉·維恩(Wilhelm Wien)嘗試將黑體問(wèn)題還原為在給定溫度下,黑體溫度與輻射峰值能量對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λ和溫度T的乘積應(yīng)為某個(gè)常數(shù)的問(wèn)題。他隨后提出維恩常量和位移定律來(lái)解決該問(wèn)題。然而,維恩只實(shí)現(xiàn)了問(wèn)題的部分還原,他提出的約束條件適用于短波波段的黑體輻射,他們的解答在長(zhǎng)波段會(huì)遭遇經(jīng)驗(yàn)反常。瑞利和金斯也對(duì)黑體輻射能量進(jìn)行了研究,但他們也只是部分還原了問(wèn)題,與維恩相反,他們提出的約束條件只能涵蓋高頻、短波范圍內(nèi)的黑體輻射。因此,他們的解答,即瑞利—金斯定律同樣面臨經(jīng)驗(yàn)反常,當(dāng)輻射頻率趨近于無(wú)窮大時(shí),定律給出的輻射能量也會(huì)趨向無(wú)窮大,造成埃倫費(fèi)斯特所說(shuō)的“紫外災(zāi)難”。除了經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題,上述問(wèn)題還原也都面臨概念上的困境,因?yàn)樗鼈冎灰蠼獯鸱辖?jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)某方面高度猜測(cè)性的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,還原和新問(wèn)題本身缺乏相關(guān)背景理論的支持。不過(guò)尼科爾斯指出,對(duì)科學(xué)問(wèn)題的每一次部分的還原,都會(huì)減小科學(xué)家搜尋問(wèn)題解答的空間和探尋解答的難度,很多重大的科學(xué)進(jìn)展都始于對(duì)問(wèn)題哪怕是失敗的部分還原。

普朗克在解答黑體問(wèn)題時(shí),選擇將已有解答面臨的概念問(wèn)題作為突破口[15]。普朗克把輻射腔體墻視為微小的量子諧振子,假定這些量子諧振子的輻射是不連續(xù)的、離散的過(guò)程,其能量值只能取某個(gè)數(shù)值的整數(shù)倍。尼科爾斯指出,通過(guò)改變對(duì)物質(zhì)的理論設(shè)定,普朗克解決了已有解答僅僅是對(duì)經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行枚舉歸納導(dǎo)致的概念問(wèn)題,并且進(jìn)一步將黑體問(wèn)題還原為表述理想空腔體中,量子諧振子吸收和放射的量子化輻射能的問(wèn)題。最終,普朗克于1901年提出的黑體輻射定律不但很好地解決了黑體問(wèn)題,還可以在極限條件下,即在僅考慮短波或者長(zhǎng)波波段的輻射時(shí)被還原為維恩位移定律或者瑞利—金斯定律。尼科爾斯同時(shí)指出,普朗克統(tǒng)一熱力學(xué)和電動(dòng)力學(xué)的信念這一一致性約束條件,在他分析黑體問(wèn)題,評(píng)估已有解答的合理性,提出量子假說(shuō),以及最終提出黑體輻射定律等方面起著重要作用。

四、概念問(wèn)題是對(duì)理論或概念提出的科學(xué)問(wèn)題

概念問(wèn)題最先由拉里·勞丹提出。勞丹指出概念問(wèn)題是“關(guān)于概念結(jié)構(gòu)(例如理論)的充足理由的較高級(jí)”[16]46,他把概念問(wèn)題分為內(nèi)在和外在兩種,認(rèn)為科學(xué)家針對(duì)科學(xué)理論出現(xiàn)的內(nèi)在邏輯矛盾或者不一致性,以及理論概念出現(xiàn)的模糊性,或者概念的循環(huán)論證提出的科學(xué)問(wèn)題是內(nèi)在概念問(wèn)題;對(duì)科學(xué)理論之間特別是與公認(rèn)理論的沖突,即不一致性或不兼容性提出的問(wèn)題是外在概念問(wèn)題。勞丹的概念問(wèn)題遭到了克里普斯、卡勒頓等人的批評(píng),國(guó)內(nèi)學(xué)者馬雷教授指出,勞丹的研究“僅僅關(guān)注概念沖突方面,忽視了概念協(xié)調(diào)方面”[17]。

與勞丹僅僅將概念問(wèn)題局限于理論內(nèi)外的沖突不同,尼科爾斯將不涉及經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象,而是將理論之間的不一致性或不連貫性的問(wèn)題,以及其他只在科學(xué)內(nèi)出現(xiàn)的問(wèn)題,乃至數(shù)學(xué)問(wèn)題都稱為概念問(wèn)題[9]。除了更強(qiáng)調(diào)概念問(wèn)題相對(duì)于經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題的深刻性和重要性,他還指出了經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題和概念問(wèn)題之間的緊密聯(lián)系,即嚴(yán)峻的經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題背后很可能隱含著更深層次的概念問(wèn)題,而未解決的概念問(wèn)題往往會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致理論遭遇經(jīng)驗(yàn)反常。盡管尼科爾斯擴(kuò)大了概念問(wèn)題的范圍,但他未給能出明確的定義,并且只闡述了理論間的沖突這一種類型。例如,他指出維恩位移定律缺乏背景理論支持是一個(gè)嚴(yán)峻的概念問(wèn)題,熱力學(xué)和電動(dòng)力學(xué)無(wú)法統(tǒng)一的問(wèn)題是普朗克首先要解決的概念問(wèn)題。顯然,這兩個(gè)概念問(wèn)題等同于勞丹提出的外在概念問(wèn)題,前者是理論間的不兼容性問(wèn)題,后者是理論不一致性問(wèn)題。尼科爾斯的確也提到了科學(xué)中其他類型的概念問(wèn)題,例如他指出,如何從理論中推導(dǎo)出黑體輻射定律“大致來(lái)說(shuō)是一個(gè)概念問(wèn)題”[3],但他沒(méi)有對(duì)此展開進(jìn)一步的分析。

尼科爾斯對(duì)概念問(wèn)題模糊的定義和闡述,容易使人誤以為他和勞丹的思想是相同的。其實(shí),我們可以將概念問(wèn)題表述為:對(duì)科學(xué)理論或概念提出的科學(xué)問(wèn)題。通過(guò)科學(xué)史我們可以看到,除了概念沖突,還有相當(dāng)多的理論或者概念處于中性或者協(xié)調(diào)狀態(tài)。例如,上述尼科爾斯提及的定律推導(dǎo)問(wèn)題就是中性概念問(wèn)題。量子理論建立后,普朗克輻射定律在什么條件下可以并且如何還原為經(jīng)典熱輻射理論則是概念協(xié)調(diào)問(wèn)題,因?yàn)榍罢呦鄬?duì)后者在概念統(tǒng)一性上是進(jìn)步的,概念上的近似變換不構(gòu)成概念沖突。相比之下,勞丹卻認(rèn)為理論導(dǎo)出另一個(gè)理論不構(gòu)成沖突因而不會(huì)形成概念問(wèn)題[16]51-52。

尼科爾斯和勞丹都只論述了解決概念沖突問(wèn)題所引起的理論進(jìn)步,然而如果科學(xué)家解決了概念協(xié)調(diào)和概念中性問(wèn)題,也會(huì)產(chǎn)生科學(xué)進(jìn)步。尼科爾斯同樣沒(méi)有意識(shí)到,他提出的一些約束條件和解題方法其實(shí)也是評(píng)價(jià)進(jìn)步性的標(biāo)準(zhǔn)。借助協(xié)調(diào)論[18],我們可以在拓展非還原性約束條件的基礎(chǔ)上,嘗試將某些對(duì)解答的約束條件與解決特定類型的概念問(wèn)題相結(jié)合。例如,滿足還原約束條件和概念豐富性約束條件,即能夠推演出較多的新概念或者定律的理論才能解決概念簡(jiǎn)潔性問(wèn)題。概念邏輯一致性約束條件定義了概念一致性問(wèn)題。科學(xué)家通過(guò)問(wèn)題還原方法提出的新理論,要比先前理論更能解決概念明晰性問(wèn)題。隨著概念問(wèn)題的解決,科學(xué)理論的局部和綜合協(xié)調(diào)力不斷上升。