思维科学探索-第14章
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是一项科学的探索，他既需要发散式研究，又需要维束式研
究。也就是既要实事求是，又要异想天开。拿出来的研究成
果必须建筑在有哲学依据和实践依据的基础上。只有这样，
才能保证思维科学之花，开得绚丽多彩！
卷，商务印书馆， 年，
参 考 文献
①钱学森：《关于思维科学》，《自然杂志》，
期。
恩格斯：《自然辩证法》，人民出版社， 年，第
页。
页。
③恩格斯：《自然辩证法》，《马克思恩格斯选集》，
卷，第
卷，第
④恩格斯：《反杜林论》，《马克思恩格斯选集》，
页。
⑤同①
钱学森：《给杨春鼎同志的信》，《江苏逻辑通讯》，
期。
引自《科学探索之路》，第页。
贝弗里奇：《科学研究的艺术，第页。
年，第
引自《外国理论家论形象思维》，中国社会科学出版
页。
期
刘奎林：《灵感思维与科学发现》，《求是学刊》，
年，第
引自《爱因斯坦文集》，第
第页。
社，
第
第
年
第 121 页
（上海社会科学院哲学研究所
张官 方能御
第
本文以斯佩里在神经科学、脑科学研究中的新发现为
例，论述科学实验方法在验证、发展科学假说以及探索科学
奥秘中的重要作用，分析科学发现和理论思维的关系等，旨
在为“科学发现模式”研究提供一点启示。本文分三节
一节，结合斯佩里早期的神经科学研究谈反证实验方法；第
二节，结合斯佩里分离脑研究谈实验方法和理论思维关系
第三节，结合斯佩里提出心理脑相互作用论谈科学发现
和理论创立的关系。
恩格斯指出：“只要自然科学在思维着，它的发展形式就
是假说”。科学假说是科学发展的一般途径。这是因为：科学
假说虽然是以一定的事实资料为基础，以一定的科学知识或
经验知识依据而建立起来的，但仍是一种猜想和推断。随着
科学观察和实践活动的深入，旧假说难以解释新观察到的事
实，这就成为问题，而问题却是科学研究的新起点。问题经
第 122 页
过科学实验的检验，或补充日假说使其园满解释所存在的问
题，或否定旧假说代之以新假说来说明这些问题。随着科学
研究的深入、知识经验的增长，新假说中又出现新问题，成
了科学研究的新起点，再次接受科学实验的检验，从而提出
问题
假说
更新的假说。因此，科学发展的一般模式是：假说
验证？？循环往复，以至无穷。这就是说，科学
发展是一个进化过程，问题不断提出并得以解决，实验步步
深入时才有科学发现，假说经过反复检验，“适者生存”，
“不适者淘汰”，逐渐形成理论、接近真理。由此可见，科
学研究往往是借助于（或通过）科学假说才导致新的科学发
现，建立新的科学理论而有所发展、有所前进的。
在这个科学发展模式中，作为“验证”手段的科学观察
和科学实验显然具有极其重要的作用，正如马克思所指的那
样：“科学是实验的科学”，特别是现代科学实验已成为现代
科学发展的一种有效的研究手段和必不可少的途径。科学实
验既是检验自然科学假说和理论的真理性标准，又是新的自
然科学假说和理论的重要来源，更是科学发现的基本途径。从
斯佩里早期的神经科学研究过程中，我们不难看到：科学实
验在科学发现中占居了十分重要的地位。
本世纪三十年代，以俄国生理学家巴甫洛夫（
）为代表的高级神经活动学说认为，条件反射的建立是
由暂时性的神经联系的结果，当外界各种刺激物作用于动物
感官和脑时，便在它的大脑皮质的一定区域中产生兴奋或抑
制。兴奋过程或抑制过程扩散于整个大脑皮质，然后集中于
开始发生这些过程的一定区域。兴奋和抑制过程的相互作用
决定着大脑的正常工作。任何新的联系都必须在条件作用下
第 123 页
在这
形成，暂时神经联系很可能是在皮层内的兴奋灶之间接通
斯佩里认为，这种假设性图解“看来是模糊的”，以致它到
了三十年代后期，作为中枢神经综合的一个基本的联系原则
“存在许多问题”。他强调指出：对于诸如学习、记忆、意
识或甚至条件反射等这些较高级的生理功能的工作假说，我
们所需要的是“在分子水平上作出某些更好的回答”。
当时，美国芝加哥大学著名生物学家威斯（
）在两栖动物身上作了神经中枢和神经末梢区域之
间的外科手术整理，即把神经切断、弄乱。待神经再生之
后却没有发现在功能上有明显的差异。这个实验证明，中枢
神经整合不可能建立在纤维连结的选择性上。它驳斥了过去
把脑看成一个电话交换站，通过电线与各方面联系的传统观
念。威斯由此提出“共振原则”和“冲动特异学说。他认为
冲动是特异的，但传导冲动却象广播一样依靠共振而不是直
接传导的。神经的连接是由经验而不是由遗传决定的，并强
调“功能先于形态”。对于威斯的假说，年仅二十六，刚从
学院毕业来到威斯的实验室工作的斯佩里表示怀
疑，并向他的老师威斯提出了挑战，当然仅对传统学说表示
怀疑，对科学权威提出挑战这是不够的。关键在于用科学实
验事实来否定旧假说并代之以新假说。斯佩里运用反证实验
方法出色地完成了这一判决性实验。
所谓反证实验方法，就是在科学研究中，对于研究对象
的本质属性的猜测和推断，即所提出的科学假说，其可能性
不多，甚至只有两种截然相反的，非此即彼的可能性
推翻了与之截然相反的另一种可能性
种情况下，只要证明了一种可能性，也就从反面（间接地）
只要推翻了一种可能
～ ～
第 124 页
，而剩下的眼神经未受损。斯佩里设计这个实
性，那么，也就从反面（间接地）证实了与之截然相反的另
一种可能性。
运用反证实验方法验证科学假说，往往是通过两种截然
相反的对照实验去进行。这就是假设某种科学假说成立，则
必然导致某种结果（本质现象和本质特征）产生，倘若通过科
学实验直接观测到这些本质现象和本质特征，那么就证实了
这个科学假说，倘若在科学实验中没有发现由假说成立所必
然具有的本质现象和本质特征，甚至出现截然相反的结果，
那么就证伪了这个科学假说。
据。由于否定实
为了正确判断一个假说或理论是否符合科学而设计的实
验称判决实验。按其结果可分为肯定实验和否定实验，前者
为假说或理论提供肯定的证据，从而增加了假说或理论的可
靠性，后者则为否定假说或理论提供科学
验常常导致科学研究中的重大突破，或对科学观念发生革命
性影响，因而具有重要意义。
看看斯佩里的实验设计吧：他将蝾螈（一种两栖动物）
的眼睛倒转
验的指导思想很明确：探明神经网状物和功能之的关系。他
认为，假如威斯的“功能先于形态”的理论是正确的话，那末
按照这个实验设计，蝾螈最后将调整成倒视世界，而且相应
地改变它的行为。实验结果是，蝾螈却一直不能适应过来。
这说明实验结果与威斯提出的理论相矛盾。具有洞察力的斯
攻占。他进一步设计实验，采用神
佩里紧紧抓住这个科学事实，由此作为科学发现的突破口来
移植的方法，来研究神
经功能可塑性和脑连接的选择性生长问题。他将蝾螈眼神
通路切断、弄乱，并交叉神经联系，看它是否在行为上有
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细胞水平，并解释了决定行为的神
所反应。实验结果是：当被弄乱的神经纤维重新整理连接时
也仍然是恢复成“倒视世界”的连接状态。根据上述两次实
验结果，斯佩里得出以下结论：“神经网状物的组织化与它
们最终得到的功能无关”。不但神经的功能是不可互换，而
且与传统的观念相反，脑的连接也是不可塑的。脑的接线图
一定是以极其精确的方式通过复杂的化学物质来指导程序，
也就是说，处于遗传控制之下，因此它绝大部分是遗传的。
显然，斯佩里用巧妙的实验否定了威斯的“功能先于形态”
的理论以及“神经网络不可能遗传”的观念，同时也排除了
依靠共振传导冲动的“共振原则”，恢复了关于脑功能特异
性的电路网络的电流释译原则。
此后，斯佩里进一步研究了神经网络功能特异性的发育
原因。他发现中枢神经连接的生长不但具有高度特异选择
性，而且精确地按照预定程序进行的。于是，他在四十年代
初提出了化学亲和力学说，认为神经原在早期发育中已形成
化学性的标记物，通过对标记的识别，形成相互之间的联
系。这是由于“迅速生长的（神经）纤维由一种“化学接触
导向系统指引，该系统指导它们沿着正确的路线参与一种
极其复杂的制导程序。”神系系统是按照化学密码来排列
自己的。这个假说给脑发育、神经细胞的功能连接和细胞分
化的发育原则之间的联系，细胞之间的相互作用，细胞化
学、遗传学带来了综合性的颇有远见的新观点，现在已成了
发育神经生物学的“基础理论”。在这个学说的推动下，神
经科学研究得到新的发展。而且，这个学说驳斥了过去对本
能的反对性意见，把脊椎动物的组织分化原则深入到了单个
网络是怎样遗传和按照
～
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二、周密思考实验课题；三、精心设计实验方案
预定的程序发育成脑的。为脑行为研究打开了广阔的前景。
从斯佩里早期对神经原网状物的胚胎学研究的科学发现
过程来看，一位科学工作者要想在自己所从事的科学研究领
域中有所新发现，一般需要做到：一、选择准确的实验课题
四、正确
分析实验结果。其中，周密思考和精心设计，是实验成功与
否的关键。正如英国动物病理学家贝弗里奇所指出的：“最
有成就的实验家常常是这样的人：他们事先对课题加以周密
思考，并将课题分成若干关键的问题。然后，精心设计为这
些问题提供答案的实验。”斯佩里也就是这样的科学家。
早在四十年代前夕，刚踏上神经科学研究领域的斯佩里，他
发表的第一篇关于主观意识的论文，就对当时普遍所接受的
“经验和条件可以把一种任意连接的神经原的均势的网状物
转变成一种结构的、有目的定向的神经网状的原则”表示反
对，启发他从事神经网状物功能的特异性发育和脑连接的选
择性生长问题研究的是如下思考：如何使发展着的神经细胞
的轴突和树突控制形态，并如何在神经末梢区域中保持适当
的器官末梢的始点以及在中枢范围内保存适当的突触联系
呢？”他认为，由于两栖动物的神经系统因素会激发起选
择，甚至在成熟阶段都有再生出来的能力，因而确定它为实
验对象。然后精心设计实验方案，终于通过严密控制的实
验，证明大脑和脊中枢中神经生长根本不是漫散和非选择
的，这与在漫散的非选择的突触连结之前就选择了反应的
“共振原则”截然相反，因此排除了乞求共振现象的需要。
运用反证法验证某一种假说，往往是通过两种截然相反
的对照实验进行的。这就是说，当在条件下进行实验，出
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现结果，据此提出了某一科学假说。为了验证这一假说，
或者是当取消（或没有）条件时，则不出现结果或者
是当在与条件截然相反的条件（ ）下进行实验，则出现
与结果截然相反结果（ 。斯佩里正是采用了这种方
），神经再生后未见功能有差异，即证明功能
法。请看：威斯根据两栖动物经外科手术整理，即切断、弄乱
神经（条件
），据此提出“共振原理”。斯佩里将两栖动物的
，若威斯的假说正确，两栖动物应该调整成倒
有序（ 结果
眼睛倒转
时（条件
视世界，结果却相反；他将被弄乱的神经纤维重新整理连接
），结果是恢复成“倒视世界”的连接状态（结
果。这样，斯佩里运用反证实经方法不仅证伪了威斯的
假说，而且提出了新的科学假说。
反证法实质上是一种间接的证明，只有在假说不多甚至
只有两种截然相反的可能性的条件下才是有效的。其次，由
于通过互相对立但又互相补充的观点的斗争而实现着的认识
的辩证性质，驳到相互冲突的假说中的一个，并不等于证明
了另一个。譬如，科学史上关于光的波动说和微粒说的斗争
就是一例。因此，反证法在科学史上并不多见，但其在科学
发现中的作用却不能忽视。
科学研究是一个不断探索未知的过程，科学的发现是历
史的和逻辑的发展的必然产物。具有丰富的科学知识和敏锐
的洞察力的科学家往往可以从一个突破性发现开始，寻根溯
源，步步深入下去，由此导致接二连三的新发现，甚至引起
科学上的革命。斯佩里正是这样的科学家
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并提出
正如前述，斯佩里早期对神经网状物的胚胎学研究，其
重要贡献在于两大发现：一是“神经的功能不可互换和脑的
连接不可塑”；二是“中神经的连接生长具有高度特异选
择性并精确地按照预定程序进行”。五十年代初，斯佩里把
研究的重点集中于胼体和大脑两半球上，这个转向是由早
期研究的新发现与当时流行的传统观念相矛盾所决定的。
现提出了
四十年代末五十年代初，斯佩里根据自己研究中的新发
的连接是不可塑的”观点，就遭到斯佩里的前
辈、著名神经生理学家拉什利（
少数为治疗
的反对，当时在
痫而施行过胼胝体切断手术的病人身上，并没
有发现有什么功能缺陷。这一事实符合于当时流行的观点：
“脑的特征就是极大的可塑性，不管怎样切断或搞乱脑的神
经，脑也可以工作得很好”。他认为“ 胝体只是脑的支持
物”。这显然与斯佩里的观点相矛盾。于是，斯佩里决定
研究胼胝体在统一脑两半球功能中有无作用问题。他先对动
物作分离脑实验研究。斯佩里及其同事不仅将猫的大脑而且
将它的视交叉，视神经的横过部分分割开，使左眼来的视觉
信息仅传送到左半球，而右眼来的信息则只传到右半球。当
用一只眼解决问题时，动物能正常反应，并且学会完成一个
任务。当盖住这只眼把同一问题给另一只眼里呈现时，动物
表现出对问题没有再认，而且必须用这个脑半球对问题再从
头学起。这一惊人发现表明：当割断大脑两半球之间的连结，
每个半球就象一个完整的脑一样独立地起作用。”进一步
研究证明：“每一个半球都具有知觉、学习以及认知的独立
系统。”斯佩由这一科学发现联想到人脑的两半球功能，
了一系列问题：在完整的脑中胼胝体担负两大脑半球
～ ～
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了“
年的诺贝尔生理学和医学奖是
活动的整合吗？完全切断胼胝体会使右半球不知左半球在做
什么吗？当两半球被分开时，它们实际上独立到什么程度？
它们能分开思想甚至有分开的情绪吗？这样，斯佩里及其同
事由动物分离脑研究转向人的分离研究。这项研究工作，斯佩
里持续进行了十年，他以广泛而深入，严密而精细的心理学
实验方法，终于揭示了“大脑两球在功能方面具有高度专门
化，而且许多较高级的功能集�
