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理论定律和原理的假说的形成

时间:2010-07-11 10:34:56  来源:  作者:

现在,我们再来考察在科学认识的过程中提出的另一类型的问题。比如说,哈勃定理后来不断地被新的观测事实所确认。那么,由此就必然带来如何理解这一经验定律的问题,即为什么星系的退行速度同星系离我们的距离成正比?为了解释哈勃定理,人们就提出了宇宙膨胀的假说。现在天文学家们普遍认为宇宙是在膨胀着,这种理解与爱因斯坦广义相对论是相吻合的。【当然问题并不就到此为止.如果宇宙是在膨胀着,那么由此又引出了如下的问题:为什么宇宙会膨胀?这又必须提出更高层次的理论给予回答。目前已形成了一种较流行的学说即宇宙大爆炸的假说。它与另一种学说宇宙稳恒态的假说进行竞争。】又比如,为什么相对性状不同的亲代进行杂交后的子二代,显性表现与隐性表现总是保持3 : 1 这种规律性?对此人们提出了“基因论”的假说给予解答。不难看出,上述这种类型的问题不是关于现象之间的某种可观察到的联系有无普遍性,而是关于为何形成了这样的联系。为了回答这种原理(本因)型的问题,人们就必须作出理论定律和原理的假说。而理论定律和原理的假说,它们是以抽象的理论“框架”和理想化的“模型”来解释被研究对象的“结构-功能”,从而使相关的各个经验定律都成为可理解的,而且常常是进一步“校准”了经验定律。无疑的,理论定律和原理的假说,在科学知识的系统中是相应地处于比经验定律更高层次的地位。而最高层的理论通常被人们称为“基本定律”或“基本原理”。
  那么,关于理论定律和原理的最初假定,又是如何提出的呢?理论定律和原理的假说是说明如何形成事物现象之间的各种联系(结构与功能),它的建立不仅应用了比较、分析、综合和概括的方法,而且更突出的是应用了类比、猜想(联想/假想/设想/想象)、抽象和理想化的方法。一般说来,它的最初假定主要是受类比法的启发而作出的。因为研究者总是以已知的图景去设想另一种新的图景。比如,荷兰物理学家惠更斯提出光的波动说,这是与声波、水波类比的结果。他说:
  “我们知道,声音是借助看不见摸不着的空气向声源周围的整个空间传播的,这是一个空气粒子向下一个空气粒子逐步推进的一种运动。而因为这一运动的传播在各个方向是以相同的速度进行的,所以必定形成了球面波,它们向外越传越远,最后到达我们的耳朵。现在,光无疑也是从发光体通过某种传给媒介物质的运动而到达我们的,因为我们已经看到从发光体到达我们的光不可能是靠物体的传递来的。正如我们即将研究的,如果光在其路径上传播需要时间,那么传给物质的这种运动就一定是逐渐的,象声音一样,它也一定是以球面或波的形式来传播的;我们把它们称为波,是因为它们类似于我们把石头扔入水中时所看到的水波,我们能看到水波好像在一圈圈逐渐向外传播出去,虽然水波的形成是由于其它原因,并且只在平面上形成…… ”(转引自乔治· 伽莫失著:《 物理学发展史》,商务印书馆,第81 页)
  又如,人们稍微仔细地观看一下世界地图,就不难发现非洲西部的海岸线和南美洲东部的海岸线彼此正好相吻合,它们可以拼接起来成为一块,就象儿童玩拼板玩具一样地拼合。为什么会这么巧合呢?从17世纪开始,就有人设想过这两块大陆早先是合在一起的,后来才漂移开来。人们还进一步发现,不仅南美洲和非洲可以拼合,而且北美洲与欧洲也可以拼合。印度、澳大利亚、南极洲也可以拼合。也就是说,可以设想如今的几块大陆都是原始古陆破裂后漂移而成的。近代“大陆漂移说”的开创者、奥地利学者魏格纳,他联想到冰山漂移的情景,并由此受到启发而设想出较轻的刚性的大陆板块是漂浮在地壳内较重的粘性流体—— 岩浆之上的,这样,“它们就象漂浮的冰山一样逐步远离开来。”(魏格纳著:《海陆的起源》,商务印书馆,第5 页)由此可见,类比法在形成初步的假定时是非常富有启发力的。
  无疑的,在形成假说的初始阶段里,人们可以从不同角度去联想,进行不同的类比,因而,作出的初步假定往往不是唯一的,而是设想了好几个可供选择的假定。如果我们以“E”表示提出初步假定时所考察并引用的事实陈述,而以“H”表示猜想出来的、可以说明E 的初步假定,而且暂且不考虑参与说明过程的必要背景知识,那么提出初步假定的尝试性与多元性可简单化地用下式表示:
  E
  如果H1, 那么E
  如果H2, 那么E
  如果H3,那么E
  ……
  =============================
  所以,H1或H2或H3或……
  比如说,脉冲星为什么能够那么有规则地发出脉冲呢?关于脉冲星的辐射机制问题,天文工作者曾设想了各种能够辐射脉冲的情景。这些被设想到的可能情景有:脉动、双星作轨道运动以及自转。所谓脉动是设想整个星体,时而膨胀时而收缩,好象人的心脏的跳动都样。人们已经知道,有的恒星由于脉动而造成了光度的变化,这样的恒星称为脉动变星。所以,自然会想刻射电脉冲也可能是由脉动作用而引起的;所谓双星作轨道运动是设想两颗恒星在互相绕转的运行过程中,由于发生相互遮掩的交食现象,这样我们就会观测到周期性的脉冲;所谓自转是设想象灯塔上的光束那样旋转。灯塔光束扫描海面时,每扫描一周就照射到海轮上一次,于是在船上的人看来,就是每隔一定周期亮一下(光脉冲)。这样的辐射机制可以形象地称它为“灯塔”辐射机制。
  既然初步假定是尝试性的、多元的,那么研究者必然经过反复的考察,才能决定取舍。就以前面的例子来说,天文工作者经过一番考察才确认:如果是脉动作用的话,那就不可能维持脉冲周期的极端稳定性,如果是双星作轨道运动的话,那也不可能维持泳冲周期的极端稳定性,可是,脉冲星最明显的特征是脉冲周期的高度稳定,所以,选用“灯塔”辐射机制是最合理的。大致说夹,对几个设想进行抉择,是采取以下的方式(暂且不考虑参预推断过程必要的背景知识),:
  H1或H2或H3 (……)
  如果H1,则e1,并非e1(或e1的可能性极小〕

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