简单性原则等同于真理性吗_

第11卷第4期系统辩证学学报Vol.11No.4 2003年10月JOURNAL OF SYSTEMIC DIALECTICS Oct.2003文章编号1005-6408(2003)04-0027-04简单性原则等同于真理性吗?肖显静¹摘要通过哲学的论证和科学史案例的考察,说明简单性原则的应用没有坚实的本体论基础,简单性与真理性不是一回事。

关键词自然;简单性原则;本质;真理中图分类号B017文献标识码A在科学的美学准则中,最重要的一条是简单性原则。

它的历史悠久,最为科学家所重视,其他一些美学准则,如和谐性、对称性、统一性等等,大多数可以归结为简单性,或者说是简单性原则的引伸。

哥白尼、牛顿、爱因斯坦、海森堡等科学家就是应用简单性原则,创立了他们各自的理论,取得了卓越的成就,从而也使得他们和其他很多科学家把简单性原则当作是正确的,并将此广泛应用到对自然的认识中,当作构建、评价和选择科学理论的一个重要原则。

简单性原则的应用合理吗?它是一个有助于真理的原则吗?这些需要我们深入分析。

1何谓/简单性原则0简单性原则为古代和现代的许多人所坚持。

在古代,这方面首推亚里士多德。

他在5形而上学6一书中说:/所包含的原理越少的学术比那些包含更多附加原理的学术更有益。

0[1]而这方面最著名的表述者,是十四世纪唯名论哲学家奥卡姆的维廉(Willi2 am of Occam),他认为,/能以较少者完成的事物若以较多者去作即是徒劳。

0也就是说,在一门科学里,如能不以这种或那种假设的实体来解释某一事物,人们就没有理由去假设它。

人们把他的这一思维原则称作/奥卡姆的剃刀。

0后来马赫提出/思维经济原则0。

主张把科学看作是一个/用最少的思维最全面地描述事实的0最小值问题。

到了近现代,上述认识论意义上的简单性原则受到很多科学家的普遍推崇。

这方面的权威表述者当推牛顿。

他在5自然哲学的数学原理6中写道:/如果你能从现象中发现两三个普遍性的运动原理,然后再告诉我们一切有形体的物体的性质与作用都是由这些明显的原理中产生的,那在哲学上是一个大进步,虽然这些原理的原因还没有发现出来。

0牛顿的这些思想,被认为是简单性原则的基本点:以尽可能少的、包含检验蕴涵的假说来解释一切领域内所有的已知事实。

爱因斯坦更推崇简单性思想,他认为:/一切科学的伟大目标,即要从尽可能少的假设或公理出发,通过逻辑的演绎,概括尽可能多的经验事实。

0[2]综合他们的论述,简单性原则的内涵应该是:在构建和评价科学理论时,要包含尽可能少的基本概念、公理和公设,在形式上要尽可能使用简单的数学语言、符号、方程,但在内容上要涵盖尽可能广泛的经验事实与表象。

2传统观点:简单性原则是一个有助于真理的原则¹男,1964年生,中国科学院研究生院人文学院社会科学系副教授、哲学博士,研究方向:科学哲学,生态政治与哲学,科技社会学,100039北京收稿日期:2002-09-01在科学发展的历史上,有很多科学家把简单性原则看作是一个有助于真理的原则。

如爱因斯坦认为科学的伟大目标,就是寻求一个能把观察到的事实联系在一起的思想体系,它将具有最大的简单性。

爱因斯坦曾说:/自然规律的简单性也是一种客观事实,而且真正的概念体系必须使这种简单性的主观方面和客观方面保持平衡。

0[2]/从有点像马赫的那种怀疑的经验论出发,经过引力问题,我转变成为一个信仰唯理论的人,也就是说,成为一个到数学的简单性中去寻找真理的唯一可靠源泉的人。

0从他的这一段话中可以看出,虽然他认为/逻辑上简单的东西,当然不一定就是物理上真实的东西,0[3]即不主张简单性就等于真理性,但是,在他那里,认识论意义上的简单性原则确实是一个有助于真理的原则。

可以毫不夸张地认为,爱因斯坦一生的科学活动非常成功地实践了简单性原则,卓有成效地得到了几个普遍的基本定律,并由此用单纯的演绎法建立起新世界体系。

德国物理学家海森堡也认为简单性原则可以作为科学假说可接受性的标准。

他认为,量子力学尽管无法说出原子介于两个状态的中间状态究竟是怎么样的,但自然界所显示的数学体系的简单性足以把我们强烈地吸引。

他说:/我相信自然规律的简单性具有一种客观的特征,它并非只是思维经济的结果。

如果自然界把我们引向极其简单而美丽的形式)))我所说的形式是指假设、公理等等贯彻一致的体系)))引向前人所未见过的形式,我们就不得不认为这些形式是-真.的,它们显示出自然界的真正特征。

0[4]海森堡在谈到简单性时,还注意了它与/思维经济0的区别。

他强调,这些简单的形式是自然界显示给我们的,它必定会有进一步的后果。

它应当有可能导致一系列实验,而这些实验的结果是能够事先由理论加以预测的。

一个人不可能什么事都靠实验去试一试,因此它可以指望借助简单性原则来达到实在。

科学的发展历程是支持他们的这种观点的。

德布罗伊物质波理论的建立、狄拉克方程对正电子的预言、日心说对地心说的代替、牛顿力学对开普勒三定律的涵盖、爱因斯坦的相对论对牛顿力学的超越等都表明上述简单性原则的有效性和正确性。

这也使得许多科学家和公众把简单性原则与真理性相等同。

真的这样吗?不一定。

下面几方面的论述表明了这一点。

3自然的本质并非是简单的如果自然真的如简单性原则所反映的那样,那么,自然的本质应该是简单的。

这点被大多数古代哲学家和近现代的科学家所坚信。

近现代科学的诞生和发展、机械自然观的形成也支持这一点。

主要表现在:自然的规律性、自然的外在分离性、自然的还原性、自然的祛魅、自然的对称性、可逆性、相似性、最优性等方面。

但是,如果我们考虑复杂性科学对自然界中复杂性现象的研究,就会发现,在自然界中,模糊性、非线性、混沌、分形等复杂性现象是大量存在的。

自然界存在结构的复杂性、边界的复杂性、运动的复杂性。

具体体现在:不稳定性、多连通性、非集中控制性、不可分解性、非加和性、涌现性、进化过程的多样性以及进化能力上。

[5]不仅如此,对自然的进一步研究展现了自然存在经验性、不可分离性、非还原性和目的性等。

所有这些是不能简化为简单性的,需要相应的具体方法去认识,是上述简单性原则所不能涵盖的。

这说明自然的本质并非是简单的,存在复杂性。

这点对简单性原则运用是一个打击。

4数学并非完全是世界的真实反映在构建科学理论时,简单性原则应用的一个重要方面是数学方法的应用。

它使测量成为可能,也使物理学与数学联系了起来,从而对自然加以数学说明。

该说明是准确、简洁、普遍和不变的。

准确性在于由数字定位的特定存在(如某物温度的连续变化),如果用其他的方式,就无法准确表达。

普遍性在于测量能够使我们以数学的形式化语言去表达与它相关的事实,使得测量语言被一致地和普遍地理解。

不变性在于测量是客观的而不是主观的,它构建了某种恒定的描述。

从表面上看,采用数学方法所获得的这种准确的、简洁普遍的、不变的对自然的认识形式是科学所追求的理想目标,但是,自然这本书并不是或至少不全是由数学的语言写成的。

因此,数学方法的应用是在数学的真理性没有保证的情况下(非欧几何的创立表明了这一点)。

运用人们所发明的而非完全发现的思维产物)))数学(这一点体现得越来越明显),对自然加以规定的结果。

这28系统辩证学学报2003年本身不能保证依此所构建的科学理论的正确性。

5万物理论的困难/根据较少的统治自然的力的规律去进行解释的模式,并最终达到一个统一的规律,是物理学家把世界看作是简单的核心,0[6]也是科学家们长期以来追求的。

它的极端就是找出一个可以用来解释所有自然力的理论。

这一理论称作万物理论。

它是现在的粒子物理学家们所孜孜以求的。

万物理论也可以称作统一场论(unified field theory)。

它能够统一解释迄今为止所发现的基本粒子之间存在的四种相互作用)))引力相互作用、电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用,并且能够将所有的统治自然的基本相互作用压缩到一个自然规律中,导出各种基本粒子的质量,并像弱电统一理论那样预言其他粒子。

由于自然中的所有事物都可以根据成对粒子间的相互作用来分析,所以,四种基本相互作用可以看作所有运动的来源,说明了自然界中的所有层次物质的运动。

也正因为这样,能够统一解释四种相互作用的万物理论也就能够说明所有物质的运动,推导出其他自然界的规律,获得对世界的最终理解。

这也是我们将此理论称作万物理论的原因。

从上面的论述可以看出,如果万物理论被找到,并且证明它是正确的,那么,就是对上述简单性原则和自然是简单的命题的强有力的支持。

否则,我们就不能肯定自然是简单的或肯定简单性原则的绝对正确。

对万物理论的追求取得了一定的进展。

格拉肖、温伯格和萨拉姆根据规范场理论建立了弱电统一理论,统一说明了弱相互作用和电磁相互作用,从中预言了W粒子或Z粒子的存在,并且得到实验的检验。

之后,人们进一步试图建立统一电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用三种基本作用的理论。

结果是建立的这样的理论有很多,但哪一个理论比较正确不能确定。

至于建立将四种相互作用统一起来的万物理论,就更加复杂了,其正确性也更难验证。

如现在最让科学家感到希望的能够统一自然界中四种基本作用的理论)))/超弦理论0,它引进了十个维度)))九个空间维度和一个时间维度,其中有六个维度的尺寸小于10-33厘米。

由于超弦的尺寸太小了,就算有一个像星系一样大的粒子加速器,也不可能探测到超弦的尺寸以实验证明它的存在。

况且,在物理学家中,对超弦理论的评价也是莫衷一是。

这就是说,即使我们创立了一个万物理论,我们也没有办法证明它是正确的,从而也就不能肯定它正确解释了世界上的万物。

由此我们也就不能最终确认简单性原则的正确性和自然是否是简单的。

而且,根据哥德尔不完备性公理,即使我们已经获得了对世界的最终理解,我们永远也不可能证明这一理解就是对世界的最终理解。

尽管可能有那样一个更深刻、更简单的统一等着我们去发现。

问题的另一面是:现在试图建立的万物理论是以四种基本相互作用为基础的。

在逻辑上,我们不能排除在建立万物理论过程中,还需要一个比弱相互作用更弱的相互作用的存在。

如果它是太弱的,那么,我们永远也不可能测出它,我们也就对自然的一部分永远也不能有一个确定的认识和理解,我们也就不能宣称我们得到了确定的万物理论,也就不能宣称我们获得了对自然的最终理解,也就永远不能确定自然是简单的。

这也说明,即使自然界中存在万物理论,如果这样的理论隐藏在世界的最深处,我们永远也不可能认识它,更不可能获得对世界的最终理解了。

6科学史的案例表明简单性与真理性不是一回事在构建、评价与选择科学理论时,简单性原则也是一个重要原则。

此时,依此确立的科学理论的真理性也不能保证。

下面举例说明。

在温度不变的情况下,理想气体的体积和温度之间有什么样的关系呢?这首先要进行实验,然后在此基础上,建构和选择科学理论来反映这种关系。