科学研究纲领方法论 作者:伊.拉卡托斯兰征译-第8章
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C1）普劳特：一个在无数反常中进步的研究纲领
普劳特在1815年的一篇匿名论文中断定，所有纯化学元素的原子量都是整数。他清楚地知道反常现象比比皆是，但他说，出现这些反常是因为在通常情况下存在的化学物质是不纯的：也就是说，当时有关的“实验技术”是靠不住的，或用我们的话来说，当时的“观察”理论是错误的，这些观察理论确立了他的理论的基本陈述的真值。因此，拥护普劳特理论的人开始了一场重大的冒险：推翻那些对他们的论点提出反证据的理论。为此，他们必须根本改革当时业已确立的分析化学；与此相应，他们必须修正实验技术以分离出纯元素。事实上，普劳特的理论一个又一个地击败了先前用于净化化学物质的理论。即使这样，一些化学家还是厌烦并放弃了这一研究纲领，因为这些成功仍然远远算不上是最后的胜利。例如，斯塔思由于一些难对付的顽抗例证而受到挫折，于1860年断定，普劳特的理论是“没有根据的”。但另外一些人却受到了进步的鼓舞，没有因未获全胜而沮丧。例如，马里内克立即反驳说：“尽管［他满意地看到］斯塔思先生的实验十分精确，但［这并不能证明］在他的实验结果同普劳特定律所要求的结果之间所观察到的那些差异不能用实验方法的不完善性来说明。”正如克鲁克斯在1886年所说：“不少公认的著名化学家认为，我们在这里［即在普劳特的理论中］看出了真理，这一真理为一些我们尚未能成功地予以排除的残存的或附属的现象掩盖着。”也就是说，在“观察”理论中一定还隐藏着某种进一步的错误假设，这种假设是化学净化“实验技术”的基础，原子量也是借助于这一假设计算出来的：克鲁克斯认为，甚至在1886年，“某些现有的原子量不过表现了一个平均值”。实际上，克鲁克斯继续以科学的（增加内容的）形式表达了这一观点：他提出了具体的新“分馏”理论，一个新的“精选妖”
［sorting Demon］。但可惜的是，他的新观察理论虽然大胆，但同时又是错误的，并且由于不能预见任何新事实，被从（经合理重建的）科学史中淘汰掉了。一代人以后，证明的确隐藏着一个使研究者失败的基本假设：即两种纯元素一定可用化学方法分离的假设。关于两种不同的纯元素可能在一切化学反应中有相同的反应，但用物理方法可予以区分的观点，要求对“纯元素”的概念有所改变、有所延伸，这就构成了研究纲领本身的改变——即概念延伸扩张。只有卢瑟福学派采纳了这个革命的高度创造性的转换，然后，“经过许多次盛衰和最令人信服的明显反证之后，普劳特这位爱丁堡物理学家在1815年轻易地提出的这一假说，在一个世纪之后变成了近代原子结构理论的基石。”然而，这个创造性的一步实际上只是一个不同的、甚至是遥远的研究纲领进步的副产品。普劳特论者由于缺少这种外部刺激，从未想到，比方说，去尝试建造强大的离心器来分离元素。
（当一个“观察”理论或“解释性”理论最终被淘汰的时候，在这个被抛弃的框架内所进行的“精确”测量，以事后之明鉴来看会显得很蠢。蒙迪取笑一意追求“实验精确性”的人们说：“这群杰出的十九世纪化学家们理应受到他们同时代人的敬重，把他们看成是最高、最完美的精确科学测量的代表．然而，命运击败了他们毕生的工作，这即使不超过悲剧，也与悲剧相差无几。他们得之不易的成果，至少在目前看来，就象是确定一堆或满或空的瓶子的平均重量一样，显得毫无意思、毫无意义。”）
让我们强调指出，根据这里所提出的研究纲领方法论，绝没有任何合理的理由来淘汰普劳特的纲领。实际上，即使在纲领发展期间有相当大的困难，这个纲领还是产生了出色的进步转换。我们的概述表明研究纲领如何能够向相当大一部分业经接受的科学知识挑战：可以说研究纲领生在不利的环境中，但它可以一步一步地克服并改造环境。
同时，普劳特纲领的实际历史最清楚不过地表明，辩护主义和朴素证伪主义如何阻碍和减缓了科学的进步。（二者都哺育了十九世纪中原子论的反对观点。）对科学史家来说，仔细地研究一下坏方法论对科学的这种特殊影响，可能是一个有益的研究纲领。
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C2）玻尔：一个在矛盾基础上进步的研究纲领
简要地概述玻尔（早期量子物理学中的）光线发射的研究纲领，将会进一步说明甚至扩展我们的论点。
玻尔研究纲领的特点是：（1）它的初始问题；（2）它的反面启发法和正面启发法；（3）在它的发展过程中所要解决的种种问题；（4）它的退化点（说是“饱和点”也行）；最后（5）取代它的纲领。
背景问题是卢瑟福原子（即电子围绕一个正原子核旋转而构成的微观行星系）如何能保持稳定这个谜，因为根据业经充分证认的麦克斯韦－洛伦兹电磁理论，卢瑟福原子是要崩溃的。但是卢瑟福的理论也是经过充分证认的。玻尔建议暂时不管这一矛盾，并有意识地发展了一个研究纲领，其“可反驳的”变体同麦克斯韦－洛伦兹理论相矛盾。他提出五个假设作为他的纲领的硬核：“（1）［原子内的］能量辐射并不象通常电动力学所假定的那样以连续的方式放射（或吸收），而只是在不同的‘稳定’状态之间的体系转化过程中放射（或吸收）的。（2）处于稳定状态的体系的动态平衡服从一般力学定律，但这些定律不适用于不同状态之间的体系转化。（3）两个稳定状态之间的体系过渡期间发出的辐射是均匀的，频率V和发射的总能量E的关系是E－hv，其中h为普朗克常数。（4）确定由一个围绕正原子核旋转的电子所构成的简单体系的不同稳定状态的条件是，在位形形成过程中发出的总能量与电子旋转频率之间的比率为1／2h的整倍数。假设电子的轨道是圆的，那么，这一假设同围绕核电子的角动量等于
h／2的整倍数这一假设是等效的。（5）确定任何原子体系的‘恒定’状态，即发射能量为最大的状态的条件是，围绕其轨道中心的每一电子的角动量等于h／2。”
我们必须看到普劳特纲领带来的矛盾与玻尔纲领带来的矛盾之间的重要的方法论区别。普劳特的研究纲领向当时的分析化学宣战，其正面启发法的意图是要推翻并取代当时的分析化学。但玻尔的研究纲领没有类似的意图，其正面启发法印使完全成功，也不会解决同麦克斯韦－洛伦兹理论的矛盾。提出这样一种观点需要比普劳特更大的勇气；爱因斯坦想到过这种观点，但他发现它是不可接受的，因而又放弃了。实际上，科学史上有一些最重要的研究纲领是嫁接到与它们显然相矛盾的旧纲领上的。例如，哥白尼天文学是“嫁接”在亚里士多德物理学上的，玻尔的纲领是“嫁接”在麦克斯韦的纲领上的。辩护主义者和朴素证伪主义者认为这种“嫁接”是非理性的，他们都不赞同矛盾基础上的成长。因此，这类嫁接通常被特设的策略如伽利略的圆周惯性理论或玻尔的对应原理以及后来的互补原理掩盖着，这样做的唯一目的是掩盖“不足”。随着年轻的嫁接纲领的力量加强，和平共处便停止了，共生变成了竞争性的共存，而新纲领的拥护者便要尝试完全取代旧纲领。
很可能正是玻尔的“嫁接纲领”的成功后来使玻尔错误地相信研究纲领中的这种基本矛盾原则上是可以而且也应该容忍的，它们并不带来任何严重的问题，只要对它们习惯了就行了。玻尔在1922年试图降低科学批评的标准，他争辩说：“对一个理论［即纲领］至多只能这样要求，即［它所确立的］分类能被扩展到可通过预测新现象对观察领域的发展作出贡献就行了。”
（玻尔这话同达兰贝尔在碰到无穷小理论基础中的矛盾时所说的话是一样的：“往前走，就会得到信心。”马杰诺认为：“由于这个理论的成功引起的兴奋，使人们忽视了这个理论结构中的一个毛病，这是可以理解的；玻尔的原子建立在古典电动力学基础上，就象巴罗克塔建立在哥特式基础上一样。”但事实上这一“毛病”并未被“忽视”：人人都意识到了这个毛病，只是在纲领的进步阶段，人们程度不同地不想过问它罢了。我们的研究纲领方法论表明这种态度是合理的，但它也表明，一旦进步阶段结束了，还为这类“毛病”辩护，就是非理性的。
这里应该说明，在三十年代和四十年代中，玻尔放弃了对“新现象”的要求，并准备“继续协调有关原子现象的各种证据这一直接工作，这类证据随着对这一新知识领域的开拓而日积月累”。这表明，玻尔这时已倒退到了“保全现象”的地步，而爱因斯坦则嘲讽地坚持：“任何理论，只要人们能将它的符号同他所观察到的量恰当地联系起来，便是正确的。”）
但是，一致（在这一术语的强意义上）必须仍然是一个重要的（高于进步的问题转换这一要求的）调节原则；而矛盾（包括反常）必须被看成是问题。理由很简单，如果科学的目的是真理，它就必须追求一致；如果放弃了一致，也就放弃了真理。声称“我们的要求必须适当，”我们必须屈从于或轻或重的矛盾，这种声称仍然是方法论的堕落。另一方面，这并不意味着发现一个矛盾或反常就必须立即停止发展一个纲领：对矛盾实行某种暂时的特设性隔离，继续贯彻纲领的正面启发法，可能是合理的。正如早期微积分和朴素集合论的例子所表明的那样，甚至在数学中也是这样做的。
（从这一观点看来，玻尔的“对应原理”在他的纲领中起了有趣的双重作用。一方面它起了重要的启发原则的作用，这一原则提出了许多新的科学假说，而这些假说又导致了新颖事实的发现，尤其是光谱线强度领域中新事实的发现。另一方面，它还起了一种辩护机构的作用，“尽管古典力学和电动力学理论与作用量子之间有所不同，但这一辩护机构还是最大限度地利用了古典力学和电动力学理论的概念，”而没有强调建立一个统一的纲领的迫切性。由于这第二个作用，对应原理降低了该纲领的可疑程度。）
当然，量子论研究纲领从总体上看是一个“嫁接的纲领”，因此，对于象普朗克这样的观点非常保守的物理学家来说是不受欢迎的。对于一个嫁接的纲领，有两种极端的而且同样非理性的观点。
保守的观点认为，在旧纲领的基本矛盾被设法消除之前，不要发展新纲领。在矛盾的基础上进行研究是非理性的。“保守主义者”将专心于根据旧纲领来（近似地）说明新纲领的公设以便消除矛盾：他们发现，没有前面提到的那种成功的还原而继续一个新纲领，是非理性的。普朗克本人选择了这条道路，尽管他花了十年的苦功夫，却没有成功。因此，劳厄说普朗克1900年12月14日的演讲标志着“量子论的诞生”，这是不完全对的：那一天是普朗克的还原纲领的诞生。1905年，爱因斯坦决定向前走，而不管暂时矛盾的基础，但到了1913年，甚至他也踌躇起来了，而这时玻尔又再次前进了。
关于嫁接纲领的无政府主义观点是，把基础中的混乱当作优点加以歌颂，把［轻微的］矛盾或者看成是自然的某种基本属性，或者看成是人类知识的最终界限。玻尔的一些追随者便是这样做的。
合理的观点可由牛顿的观点得到最好的刻划，牛顿当时面临的情形在一定程度上同上面所讨论的情形相似。牛顿纲领最初嫁接在笛卡儿的推动力学上，这一推动力学同牛顿的万有引力理论有（轻微的）矛盾。牛顿既根据自己的正面启发法进行了（成功的）研究，又根据还原论的纲领进行了（不成功的）研究。牛顿不赞成惠更斯之类的笛卡儿论者，他们认为在一个“不可理解的”纲领上浪费时间是不值得的；牛顿也不赞成他的那些鲁莽的信徒，如科茨，他们认为矛盾并不表明有问题。
这样，关予“嫁接”纲领的合理观点便是，发掘在混乱基础上增长起来的纲领的启发力，而不屈从于这些基本混乱。总的来讲，在1925年以前的旧量子论中，这一态度占了主导地位。在1925年以后的新量子论中，“无政府主义的”观点变成主导的了，而按“哥本哈根解释”的现代量子物理学成了哲学蒙昧主义的主要旗手之一。在新理论中，玻尔臭名昭著的“互补原理”把［轻微的］矛盾当作一种基本的、最终的自然特性予以崇拜，把主观主义的实证论、反逻辑的辩证法、甚至日常语言哲学结成了一个邪恶的同盟。1925年以后，玻尔和他的同伴又空前地降低了科学理论的批评标准，导致理性在现代物理学中遭到失败，导致对无法理解的混乱的无政府主义的崇拜。爱因斯坦抗议道：“海森堡－玻尔的绥靖哲学（或宗教？）真是用心良苦，它暂时给它的虔信者提供了一个舒适的枕头。”另一方面，爱因斯坦的标准又太高了，这很可能是使他没有发现（也许只是没有发表）玻尔模型和波动力学的原因。
爱因斯坦和他的盟友目前还未获胜。现在的物理学教科书中充满了这类陈述：“量子和电磁场强度这两种观点在玻尔的意义上是互补的。这种互补是自然哲学的重大成果之一，在自然哲学中，对量子论的认识论的哥本哈根解释解决了关于光的微粒说和波动说之间由来已久的冲突。从公元一世纪亚历山大英雄所说的反射和直线传播特性，到十九世纪杨和麦克斯韦提出的干涉和波动特性，这场争论一直没有平息。在过去的半个世纪中，放射的量子论以明显的黑格尔方式，彻底解决了这一两分法。”
现在，让我们回到旧量子论的发现逻辑上，尤其是集中精力看一下它的平面启发法。玻尔的计划是首先制定出氢原子的理论。他第一个模型是以一个固定的质子－原子核及一个围绕圆形轨道旋转的电子为基础的。在他的第二个模型中，他想计算固定平面中的一个椭圆轨道；然后他打算去掉对固定原子核和固定平面的明显的人为限制。在这之后他想把电子可能自旋这一因素考虑进去，然后他希望把他的纲领扩大到复杂的原子和分子的结构，并扩大到电磁场对复杂的原子和分子的影响，等等，等等。这一切在开始的时候就计划好了：认为原子同行星系类似的观点预示了一个长期、困难而乐观的纲领，并清楚地表明了研究的方针。“这时即1913年解决光谱问题的真正钥匙似乎终于被找到了，要彻底解决光谱之谜，似乎只需要时间和耐心了。”
玻尔1913年的第一篇著名论文包含了这个研究纲领的开始步骤。它包括了他的第一个模型（我将称之为M1），这一模型已经预测了到当时为止先前任何理论都未预见的事实：即氢谱线发射光谱的波长。尽管这些波长中有一些在1913年前已经知道，即（1885年的）巴耳末线系和（1908年的）帕邢线系，但玻尔理论预见的远不止这两个已知的线系，它的新颖内容很快就被检验所证认了：莱曼在1914年发现了另外一个玻尔线系，布雷克特在1922年发现了另一个，芬德在1924年又发现了一个。
由于巴耳末线系和帕邢线系在1913年以�
