文献 | 论近代科学方法的起源与发展

原载《广州大学学报》2005年第11期

作者：李建珊

严格意义上的科学方法是近代科学的产物。但作为其雏形，则早在古代人类对自然的初步认识活动中就已经以萌芽的形式存在着。古希腊哲学家不仅提出了有关自然哲学的许多问题、假说和猜测，还在认识论、方法论等方面为近代科学准备了条件。在古希腊文化中最可宝贵的科学成分在于它为后来科学方法的孕育和产生提供了数学理性、逻辑理性和实验理性等精神准备。不过，近代科学之所以产生，还需要直接面对自然的方法。如果说近代科学发生的外部标志是科学已开始成为社会建制，那么它的内部标志则是区别于前科学（自然哲学、工艺传统等）方法的专门科学方法的产生。这就是实验--数学方法、科学归纳方法和直观--演绎方法。

（一）伽里略的实验-数学方法

在古代和中世纪，处于萌芽状态并彼此分立的数学理性和实验理性在自然研究中的地位、作用很不相同，并且分别从属于不同的知识传统。以毕达哥拉斯为代表的数学理性基本上从属于以哲学家为代表的学者传统（或思辨传统），并且建立在“数为万物本原”的本体论信念基础上。尽管它在古典天文学研究中取得了进展，但因轻视、鄙薄经验观察和实验，致使借它而获得的知识不可能摆脱自然哲学的思辩和猜测性质。而以阿基米德为代表的实验理性则基本上从属于工匠传统（其中包括中世纪炼金活动家的传统），尽管由于这种方法的产生使阿基米德被誉为“近代型物理学家”，但同数学方法相比，它远未成为以学者传统为主流的古典自然研究的普遍方法。两种理性方法及其所隶属传统之间的长期对立，导致了近代前的自然研究不可能获得对自然界特殊本质与规律的理性认识，因此根本不能产生科学。

自中世纪末叶起，一些异端的经院哲学家多少地看到了由于两种传统对立所造成的弊端。如罗吉尔·培根在经院哲学盛行的时期第一个提出了“实验科学”（运用实验方法的科学）的术语，他清晰了解只有实验方法才能给科学以确定性，同时他认为“数学是一切其他科学的门径和钥匙”这就肯定了数学在自然研究中的方法论地位。他不仅不把数学同实验相对立，而且强调数学与经验及实验的密切关系。文艺复兴运动的主将达·芬奇一方面十分注重观察、实验等经验直观方法，主张艺术和科学都要从观察入手，认为“理智是实验的儿女”，实验是科学之母；另一方面也注意到，自然界的力和动作必须通过数量的研究来探讨，借助并超越经验而获得数学规律乃是研究自然的目的。哥白尼和刻卜勒作为近代天文学革命的大胆旗手虽未专门论述科学方法，然而在他们共同奠定日心说的理论基础的过程中把天文观测和数学计算有机地结合在一起，开创了以实验、观察为基础，以数学为手段的近代天文学新时代。

不过，天文学中的观测方法不是严格意义上的实验方法，而且由于没有广泛应用科学仪器作为观测手段，使得日心体系在刚刚诞生时还缺乏优于地心体系的强有力的证据支持。正因为如此，可以说，哥白尼与早期刻卜勒的日心体系在方法论上主要地侧重于数学工具，并且还没有彻底摆脱柏拉图倡导的毕达哥拉斯主义的神秘色彩。当然，这里不包括后来刻卜勒在注重系统地天文观测的第谷·不拉赫的影响下所取得的成功。

在近代科学中第一个完整地提出、并成功地运用“实验-数学方法”的是伽利略。作为近代科学方法论支柱之一的“实验-数学方法”的基本思想是：针对一个科学问题，必须以定量实验的观测结果作为认识出发点和判定理论真伪的标准，同时运用数学抽象来描述关于客体的各种基本概念和基本关系，即用数学符号来表达物理实在及其运动规律。将数学理性和实验理性有机结合起来的这种方法突出地表现在伽利略的力学研究中。正如英国科学史家亚·沃尔夫在《十六、十七世纪科学、技术和哲学史》中所指出：“伽利略对于落体定律、单摆和抛射体运动的研究，树立了科学地把定量实验与数学论证相结合的典范，它至今仍是精密科学的理想方法。”[1]以落体定律的发现为例来说明。

伽利略对落体运动的研究是以对亚里士多德理论的批判为起点的。他首先批判了亚里士多德关于“自然运动”趋向“自然位置”的解释，极力主张把这类目的论解释从科学解释中排除出去。基于这种思想，并鉴于该时代“万有引力”概念尚未提出等历史条件，伽利略给自己规定的任务是：要发现的不是物体为什么降落，而是怎样降落，即依照怎样的数学关系而降落，并且将自己在研究中提出的一系列假设、猜测和逻辑推论同实验的结果比较，这就使他的研究同自然哲学的、非科学的研究区分开来，这是科学方法上的一个大发展。

他用思想实验和归谬法批判了亚里士多德关于落体速度与重量有关的错误理论。为正面提出落体运动定律以取代亚里士多德的错误理论，伽利略走过了一条曲折艰难的路。在晚年发表的《两种新科学》（1638）中，他以自己提出的“匀加速度”和“惯性”等重要概念为前提，以几何图解法等数学方法为手段，首先推导出：从静止开始坠落的物体，如落下时间为t，末速度为v，则在t时间内经过的距离与始终以v/2的匀速运动经过的距离相等（s=? vt）。然后根据“速度与降落时间成比例”的假设导出了落体定律：物体坠落所经过的空间按时间的平方而增加。用现代数学语言表述，这个定律可写成s=? gt2 .

为验证上述假设及其数学推论，伽利略精心设计了斜面实验。由于落体运动速度太快，伽利略决定让一个小球在光滑斜面上滚动，以便“冲淡重力”。其根据在于：斜面越陡，球滚得越快；作为其极限情形，即当斜面倾角为900时，小球将沿该面自由落下。他采用水钟作为计时工具，经多次实验发现，对于任何给定的倾角，实验数据与上述假设及其数学推论都基本上符合，即，“小球所经过的距离总是同所用时间的平方成比例”。他从斜面实验中还发现：沿斜面下落物体的末速度仅随垂直高度而变，而与斜面倾角无关。而这个规律在“摆—钉”实验[2]中，又得到进一步证实。

对伽利略科学活动的深入研究表明，他的“实验-数学方法”既不同于古代数学方法论的毕达哥拉斯主义，又区别于中世纪末期以来出现的科学方法论的经验主义。

人们往往引证伽利略关于“自然界这本书是用数学写成的”这句名言来说明他在方法论上的毕达哥拉斯主义倾向，如美国科学哲学家约翰·洛西的《科学哲学历史导论》一书就持这种观点。然而，在笔者看来，伽利略的方法论同毕达哥拉斯主义在本体论和认识论方面都有本质区别。首先，尽管伽利略认定数学是理解自然的基本指导工具，为了力图运用数学抽象对运动进行一种全新的描述，他的确把注意力倾注于可量度的事物并竭力寻找自然现象间的数学关系。但是，正如著名科学史家丹皮尔所说，“他所找的不是神秘的原因，而是要了解支配自然变化的永恒定律”，[3]同时，他还从亚里士多德和经院哲学分析运动时采用的模糊的目的论范畴，跳到关于时间和空间的确定的数学观念。从伽利略开始，“时间和空间在物理科学中具有了本原而根本的性质”。[4]其次，伽利略的方法不同于古代数学方法的又一特点是他非但不鄙薄经验、忽视实验，恰恰是在巧妙地设计实验并反复精确地测量的基础上归纳和提炼出数学关系。这就使得对自然定律的数学表述具有一定程度的客观真理性和可靠性，而这一特点，也是彻底摆脱毕达哥拉斯主义的神秘色彩的根本保证。

同时，伽利略也不是一个经验主义者。他深知在空气中发生的实际的落体运动以及其他加速运动同他的数学描述并不完全吻合（而是基本上符合）。然而，为了揭示纷繁复杂的现象背后的本质，即“在混乱经验中发现不变的模式”，伽利略在实验基础上广泛利用了科学抽象、思想实验和理想化方法。实际上，他的落体定律和单摆定律所描述的是“真空中的自由落体”和“理想摆”的运动规律，这是突破各种主客观条件的束缚、大胆舍弃现实中存在的次要因素或偶然因素（其中包括当时已知的空气阻力、摩擦力以及尚不清楚的转动惯量带来的能量消耗等）影响的结果。其次，在伽利略看来，实验对假说的确证有时未必能立即实现。有时即使实现了也不具有绝对的性质。比如，伽利略认为，前文所述的摆—钉实验对于斜面运动假说的证实仅仅是一种间接确证，而不是直接确证。应当补充说明的是，伽利略对于经验的超越并非是哲学上的直觉，而是由科学自身需要所导致的自发意识。

总之，伽利略成功提出的“实验-数学方法”既不是脱离实验基础的单纯数学方法，也不是缺乏科学抽象和理想化的单纯实验方法。它是在发展了阿基米德开创的实验理性的新的根基上对古希腊数学理性的复兴。“实验-数学方法”开辟了实验科学向精密科学发展之先河，特别是为牛顿力学的建立直接奠定了知识的和方法论的基础。

（二）F. 培根的科学归纳法及其发展

与近代科学同步产生的另一种方法——科学归纳法是由F. 培根首创、而由穆勒等人加以完善的逻辑方法。这种方法与上述的“实验-数学方法”不同，它不是科学家在科学研究中实际运用的方法，而是哲学家把实验科学中自发运用的某种归纳方法从自然科学中搬到哲学中来并加以提炼、发挥而形成的一般方法理论。这里，首先应当提到的是F培根。

对于F. 培根在近代科学史中的地位的评价，至今仍有争议。许多中外科学史家都注意到，培根不仅否定帕拉塞尔苏斯的化学研究，反对吉尔伯特的磁学理论和哈维的血液循环理论，而且反对伽利略的科学方法，并对他的显微镜和望远镜的价值表示怀疑，甚至对哥白尼日心体系也持否定态度。这是他 “大法官式”的傲慢以及科学知识的缺乏等原因造成的。然而，不可否认，培根在其《新工具》和《新大西岛》中对科学的巨大社会功能的论述，对亚里士多德和经院哲学的批判，以及在方法论方面的某些重要思想，无疑为近代科学的发展铺垫了道路。正如一位历史学家所说，培根在科学中所起的作用与希腊瘸诗人弟泰厄斯在军事上的作用相仿。后者尽管不能打仗，但他的诗歌却鼓舞了四肢健全、勇敢善战的人去赢得战争。F. 培根在科学归纳法方面的主要贡献有两点：

首先，F. 培根强调科学实验对扩大科学认识的经验基础和做出科学发现的巨大作用。他认为，从经验中导出公理，首先必须准备一部充足、完善的自然和实验的历史，这是一切的基础。培根批评亚里士多德及经院哲学的演绎法。认为亚里士多德的三段论不能给人以新的知识，而经院哲学家则是忽视经验、注重教条，象蜘蛛从自身抽丝结网一样只凭个人臆想作出判断，因此也不会获得真正的知识。为了在自然研究中揭示自然界的真正奥秘，必须从自己头脑中消除种种偏见和倾向（即四种“假象”），特别是要摆脱人们的先入之见。培根有一句名言：“要征服自然，必须服从自然”。而要服从自然，就要从不带任何偏见的观察开始，而特别是要进行主动的实验。他强调实验与单纯经验、观察的区别，认为单纯的经验、观察是“自行出现的”，是被动的“偶遇”，是“漫无定向”的盲目摸索；而实验则是“着意去寻求的”，是主动的和有目的的探索。正如他所指出：“隐藏在自然中的事情，只是在技术的挑衅下，而不是在任其自行游荡下，才会暴露出来”。[5]他把主动的实验（而不是被动的观察）看成是获取关于研究对象的系统经验材料的唯一可靠的方法。可见，F. 培根所倡导的“实验”其内涵已远远超出了R.培根在常识意义上的“经验”的范围，而上升到自觉的、有计划的、有组织的科学实践的层次。也正是在这个意义上（也仅仅应该在这个意义上），马克思才赞誉F. 培根是“英国唯物主义和整个现代实验科学的真正始祖”。[6]

其次，培根在提出科学抽象原则的基础上首创了排除-归纳法。培根在《新工具》中多处批评了自亚里士多德以来仅仅根据少数观察、用简单枚举法匆忙地从感觉和特殊而抽象出普遍公理的作法；认为这种抽象由于“没有采取对自然作排除和分解或分离的方法”，因此所得出的概括必定“是不确定的和含混的”。为此，应当用科学归纳法取而代之。他把实验理性和逻辑理性有机结合起来而提出的排除-归纳法，其基本思路是：通过实验、观察获得有关某些现象的一切事实知识，其中包括对该类现象的肯定事例、否定事例和该类现象所具物理性质的程度不同的表现；然后将全部事例编制成肯定事例表、否定事例表、程度表（或比较表）；借助逐步归纳和排除法，从事例中抽出最低层次的公理，然后从低层次的公理中再构造出较高层次的公理，直至最终达到普遍性程度最高的公理（即形式）。其中最重要的方法是逐步归纳和排除法。归纳与排除乃是同一过程的两个相反相成的侧面。培根把事实之间以及低层次公理之间的相关，区分为偶然相关和必然相关（即本质相关）。在归纳过程中，不论是由系统的实验观察材料概括出普遍性有限的真理，还是从普遍性程度低的真理上升到内涵更丰富、概括性更高的真理，都要通过比较、鉴别，以发现并排除偶然的或非本质的相关，从而抽取出必然的、本质的相关，作为进一步归纳、概括的合适题材。只有如此，才能牢固地建立起科学理论的金字塔。有人认为培根“否定抽象概念”。其实，培根仅仅反对借简单枚举法根据少数观察贸然作出不恰当的抽象，他并不反对、而且竭力主张以系统观察为基础，以排除和舍弃偶然相关（即非本质相关）为关键程序的科学抽象。甚至可以说，科学抽象原则是培根的科学归纳法的灵魂。

当然，具体应用培根的科学归纳法的程序和规则十分困难，关键是三种表的编制既繁琐又不可能完全。他的这些具体规则和方法对于科学家的研究与发现活动并没产生多少实际影响。这与他对同时代科学家及其贡献的“法官式”态度也密切相关（例如与培根同时代的著名生理学家哈维就称培根发表意见不象哲学家倒象大法官）。但是培根的三种表的制定毕竟为一些具体的归纳方法（如求同法、差异法、求同差异共用法和共变法等）的应用提供了必要的资料。

十九世纪，以英国为中心的一些科学家和逻辑学家进一步发展了归纳法。首先，赫舍尔（1792－1871）发挥了培根关于发现与证明之间有区别的思想。培根认为，三段论不是发现的工具，而只是证明已发现知识的工具；只有归纳才是发现的工具。赫舍尔则进一步强调发现和证明的相互独立性。然而，在赫舍尔看来，发现的途径并不都是归纳的，而是包括归纳和假说两条途径。关于科学发现的归纳途径，他认为是这样：第一步，把复杂的现象分解和还原为他们的组成部分和有关方面。例如，物体的运动可分解为力、质量、速度等方面，声音可分解为声源的振动、振动通过介质的传递、振动被耳朵受纳并产生听觉等部分。第二步，对上述部分或方面当中具有重要意义的性质和事件进行归纳，即寻求性质之间合乎规律的相互关系或事件之间合乎规律的关系，从而上升为自然定律。所以，研究气体的体积和压强两变量有什么关系，就要从实验结果（数据）中经过归纳而得出波义耳定律。第三步，各条定律经过归纳而上升为理论，在这里需要的是科学家创造性的想象力。赫舍尔不仅提出了发现的两条途径还制定了发现事物间因果关系的九条原则，其中特别是求同法、差异法、剩余法和共变法，成为著名的密尔归纳五法的先导。

如果说，赫舍尔对归纳的理解已经不仅仅局限于形式逻辑的理解，那么与他同期的惠威尔(1794-1866) 则干脆把“归纳”和“归纳逻辑”区分开来。他认为科学发现中运用的归纳不是形式上可靠的推理，任何建立与演绎逻辑相称的“归纳逻辑”的企图都是无效的。惠威尔所谓的归纳就是用精确合适的概念把事实“捆绑”（结合）在一起的“综合”过程。这是一个试错与消错的过程，即发明尝试性假说和用实验观察来检验假说和演绎推断的过程。这种综合靠的是科学家的洞察力。显然，惠威尔的归纳概念完全不是逻辑学意义上的归纳推理，倒有些类似于康德的“先天综合”，即用先天的范畴去整理那些无结构的感觉经验。但无论如何，他身为科学家毕竟看到了科学思维的真实过程，他的这些思想后来成为现代科学哲学诸多学派的思想渊源。

近代归纳方法的集大成者是与赫舍尔、惠威尔同时代的英国哲学家、经济学家和逻辑学家密尔（J.S.Mill，1806——1873，旧译穆勒）。他把逻辑推理从广义上分为归纳和演绎。他把归纳定义为发现和证明一般性命题的活动。他继承了中世纪末期邓·司各脱和威廉·奥康的有关归纳方法，对F. 培根的三表法和排除法加以改造，并直接吸取了赫舍尔关于发现因果联系的若干原则，终于提出了实验研究的归纳法，即契合法（即求同法）、差异法、剩余法、共变法，还考察了将前两者结合起来的契合差异并用法。统称为“密尔求因果五法”。

密尔十分强调上述方法在科学定律发现中的重要性。甚至说，科学上已知的每一个因果定律的发现都是“由于可归结为这些方法的某一种”的作用。其实，我们说，这些方法只适合于经验定律的发现，而并不适用于理性定律的提出。而且，正如密尔本人有时所承认的，它们对于探求复杂的因果关系往往是不适用的，因为上述方法本身并未将现象的多因性以及存在于各事例的因素有主次之分考虑进去。鉴于此，他又提出有些科学定律的发现要借助于假说-演绎法作为补充。但无论如何，密尔看到了归纳方法较之演绎方法优越之处在于它能从已知知识推出未知知识。只是他不应赋予归纳法在科学发现和证明方面的太大的功能。

（三）笛卡儿的直观-演绎法

科学知识的发展在文艺复兴所开创的新时期里，遇到了一系列重大问题，即科学知识本身的价值问题以及科学知识的结构和系统性等问题。因为在古代和中世纪人类所积累的自然知识尚未从哲学或工艺传统的母体中独立出来，当然更不会形成自己的体系，所以近代科学家在建立科学知识的体系时必须先解决人的知识是什么，人的知识特别是科学知识如何获得，以及怎样使获得的科学知识具有系统性等问题。如果说以培根为代表的经验主义和归纳主义从一个角度初步解决了科学知识的起源和发生途径的问题，那么，以笛卡儿（1596—1650）为奠基人的理性主义和演绎主义则从另一个角度解决了这个问题，并初步回答了如何建立科学知识的体系问题。

1、笛卡尔方法论的产生

从思想史渊源上讲，笛卡尔的方法论产生于古代希腊和近代欧洲科学方法论思想的批判、继承和改造。笛卡尔的科学方法论是以普遍怀疑为起点、以数学方法为模板、以直观-演绎为核心的方法论。

笛卡尔是哲学史上第一个指出经验主义和归纳主义在认识自然中的局限的人。在他看来，从感觉经验中引申出来的认识不具有普遍性和必然性，而具有不可靠性以至欺骗性；至于培根的归纳主义方法则充其量只能看作是建立“物理学”知识大厦的否定性准备，却不能当作这个“大厦”的确定的、肯定性的出发点。其理由在于，运用归纳法只能得到或然性的、不确定的知识。

为了实现建立自然科学理论大厦的目标，笛卡尔批判地吸取了亚里士多德等古希腊学者关于科学是公理化系统的理想。笛卡儿在其《方法谈》中认为，光凭逻辑学的一些原则还不能建立真正的科学知识体系。要建立真正的科学知识体系必须找到一条基本出发点（即公理、公设、假说）作为基础，之后才能运用演绎方法。而这条出发点乃是处于演绎法之外的，对它不能用演绎法来论证，它必须是直接真实的，从而在它的基础上才能引申出一切间接的原理。他认为，出发原理应该不是借助于感觉，而是借助于直观来直接考察的。但这种直观不是神秘的、超自然的，而是一种普遍的反思即理智的能力，它使人们得以揭示和确定原理的出发点。这也是笛卡儿对柏拉图神启灵感论的扬弃。笛卡儿提出的科学的“出发点原理”概念及其所借助的直觉方法，是建立近代科学理论体系的重要基础。

笛卡尔的方法论，特别是作为其核心的直观-演绎法还有其个人知识背景上的根源。作为17世纪伟大数学家的笛卡尔不仅把数学视为一门知识，而且把它当作科学规范和普遍方法。在他看来，数学方法是演绎方法最完整、最彻底的体现，完全适用于整个经验自然科学；而且，自然界最基本和最可靠的性质是形状、延展和在时空中的运动，它们必定服从于数学规律。因此，笛卡尔把数学理性和逻辑理性紧密结合起来，作为其直观-演绎法的基础。

但是，笛卡尔似乎已经看到了由于数学同经验自然科学在研究对象上的差异所导致的将数学方法直接运用于科学中的困难。指出，希腊几何是抽象几何，只能练习思维而不能解释自然；阿拉伯人开创的代数学又过分拘泥于某些规则和数字，难免晦涩乃至陷于混乱。他试图对数学方法加以改造，以便找到“包含这两门科学的好处而没有它们的缺点的方法”，这就是笛卡尔的四条方法规则：（1）决不把任何我没有明确地认识其为真的东西当作真的加以接受，只把那些十分清楚明白地呈现在我心智之前，使我根本无法怀疑的东西放进我的判断之中。（2）把我所考察的每一难题都尽可能分成细小的部分，直至能够圆满解决的程度。（3）按照次序引导我的思想，以便从最简单的对象开始逐步上升到对复杂事物的认识。（4）最后，要尽量完全地列举一切有关情况并审查推理步骤，勿使遗漏。这些规则的第一条是普遍怀疑和直观方法，第二条是从具体到抽象的分析方法，第三条是由一般到个别的演绎过程，第四条是归纳过程。这正是笛卡尔方法论的基本框架。

2、直观-演绎法及其运用

在笛卡尔的方法论中，最核心的内容既不是普遍怀疑原则，更不是对所演绎出的原理和推论的事后验证与归纳，而是作为其知识哲学中心要素的直观-演绎方法。笛卡尔的直观-演绎法是由互相联结的两个认识环节——直观和演绎组成的。在他看来，真理性的认识只能来自理性直观和对直观到的公理的演绎展开。正如他所指出的：“离开理性直观和演绎，就不可能获得科学知识”，“除了通过自明性的直观和必然性的演绎之外，人类没有其他途径用来获得确定性的知识。”[7]他认为认识自然界客观规律的基本方法，就是用理性的逻辑思维，从直观地认识的“首要和基本的原则”中演绎出这些规律。

所谓“直观”，就是对于基本的、清楚明白的、不证自明的真理的直接了解。笛卡尔指出，直观“指的不是感觉的易变表象，也不是进行虚假组合的想象所产生的错误判断，而是由纯净而专一的心灵所构想的概念。这种概念的产生是如此简易而清楚，以致对于认识的对象，我们完全无需要加以怀疑”。[8]他举例说，人们对于上帝的存在、自身的存在、自身在思维、三角形有三条边、球形有一个表面等所具有的知识，均属于通过理性直观得来的知识。

所谓“演绎”，笛卡尔指的是从已经确实地认识到的其他事实出发所进行的全部带必然性的推理。演绎的任务就是从第一原理中推演出一切知识来。笛卡尔把演绎作为“认识的补充方法”。人们需要这种方法乃是对象本身的要求，因为许多事物虽然不是由它们本身的证据直接把握（即直观认识）到的，但却是由于心灵的、持续的、不间断的活动而从真实的、自明的原则中推演来的。

演绎同直观的区别在于：第一，直观是一种直接的认识方式，而演绎则是一种间接的认识方式，正如笛卡尔在《探求真理的指导原则》中所说的：“在演绎中包含着运动或某种前后相继的关系，而直观中则没有。”第二，“明显可见性在演绎中并不象在直观中那样必不可少”，[9]演绎的明显可见性即确实性在某种程度上宁可说是记忆赋予的。第三，作为演绎大前提的第一原理只是通过直观得到的，与此不同，“较远的推论是仅仅通过演绎而获得”的[10]，即通过一系列的间接论证才能得到。

笛卡尔对亚里士多德三段论的批判并不是彻底否定演绎法，而是对演绎法实行了改造。他的直观-演绎法同亚里士多德以及经院哲学常用的三段论有本质的区别。传统的三段论式的证明只能用来说明常识，而不能给人提供任何新知识，人们“从这种公式中不能收集到新的东西”，它“对于那些发现真理的人来说是毫无价值的”。笛卡尔的直观-演绎法则不仅是一种说明的逻辑，而主要是一种发现的逻辑。因为这种方法的关键和首要特点，在于作为演绎推理大前提的第一原理乃是运用理性直观而发现的确定无疑、清楚明白的公理，正是第一原理的创造性保证了由它推演出的知识的新颖性，因此，直观-演绎法是发现真理的最有效方法。

笛卡尔十分强调直观--演绎在认识自然中的至关重要作用，他说，若不通过心灵直观和演绎就不能掌握任何真知，不能得到任何科学。他尝试运用这一方法构建了人类知识的金字塔。（见图示[11]。）

构建这一科学知识金字塔的过程可概括如下：（1）经过运用四条认识规则而进行的一系列否定性准备——即普遍怀疑，他首先确立了作为肯定性出发点的最高公理——“我思故我在”。（2）从我的存在推出了创造了人类的“上帝的存在”。（3）从上帝的存在推出为人的感觉和理性所把握的、由上帝所创造的“物理世界的存在”。（4）由世界的存在又推出了上帝赋予人们认识世界的清楚明白的观念是真实的、不以任何条件为转移的。（5）从清楚明晰观念的真实性出发，经过排除，确定被人类的真观念所认识的物理世界的“广延性”是最可靠、最确定、最根本的属性；同时由观念的真实性又推出了他的运动观——“运动不灭（守恒）原理”。（6）接着，他从广延性推出了“无虚空”（即空间充实）理论、“以太-旋涡理论”和“直接接触原理”；与此同时，又从运动不灭原理推出了“惯性定律”、“力-阻力关系”和“碰撞规则”，如此等等。于是形成了自上而下的关于科学知识的演绎系统。

尽管笛卡尔有构造包罗万象的知识体系的勃勃雄心，但也不得不承认：人们依靠演绎，只能从金字塔顶端前进一段很短的距离；何况，仅仅根据一般定律的考虑，人们不可能确定物理事件的进程。这是直观-演绎法的局限性所在。于是他给了实验和观察及与此相联系的归纳方法以一席之地，然而他的理性主义使得观察、实验与归纳在他的方法论中仅仅被看作科学研究的辅助手段，并仅仅被用于把借助直观和演绎获得的结果系统化的认识过程中。笛卡尔否认有可能通过核对和比较观察到的事实而确定重要的自然定律。

3．笛卡尔方法论的四段图式

如果考虑到笛卡尔的方法论的“普遍怀疑”原则和他对公理起源和基本特征问题的唯理论解决，特别是通过剖析笛卡尔的直观-演绎法和他对归纳、观察和实验的态度，那么笛卡尔认识自然的模式的全貌，就可以展示在我们面前。这就是：以“普遍怀疑”即排除一切可疑的、不确定的知识及其原则为起点；再凭借理性直观而发现作为“首要和基本原则”的天赋观念；然后以这种普遍性、必然性观念作为肯定性出发点（即公理），用数学中严格的演绎推理方法从中推演出一系列可成功地解释（说明）自然现象的定律或推论；最后运用归纳法和实验观察对所获定律或推论，进行事后的事实验证或经验批准。我们可以把这些环节，表述为下列图式（权且称之为“四段图式”）：

发现的逻辑

普遍怀疑 → 理性直观 → 演绎展开 → 事实验证

说明的逻辑

(前奏)          （主旋律）          （后续）

在这里，以排除和否定为特征的“普遍怀疑”环节仅仅是认识自然、进行科学研究的前奏，或者说是构筑科学知识大厦前的否定性准备，它显然不能作为获得确定性知识的肯定性出发点。只有借助理性直观力量获得的公理或第一原理才能充当这种出发点。

“理性直观”和“演绎展开”两个环节是四段图式中的核心，它们构成了笛卡儿四段图式的“主旋律”。其中，前者是构筑科学知识大厦的肯定性出发点和前提，而后者则是前者的延伸与扩展。科学“发现的逻辑”主要体现于这两大环节、特别是第一个环节之中。因为公理的得出过程乃是运用创造性思维而做出科学发现的过程。

从对公理的“演绎展开”开始，经过由演绎得出的推论，到对所预见事实加以验证的全过程，应当说不需要多少创造性思维，它主要是一个纯粹逻辑思维的过程。因此这个过程是一种科学“说明的逻辑” 。

至于最后的“事实验证”环节，则仅仅是作为核心环节的直观-演绎阶段的“后续”或补充。或者说它不过是笛卡尔为摆脱其直观-演绎法的困难，而向经验主义和归纳主义的一个小小的妥协。笛卡尔指出：“如果我们从各种各样而又没有联系的事实中推论出任何单个事物，常常我们的理智能力不足以在一个单一的直观中全部地把握它们。”[12]在这种情况下，就要求助于列举或归纳。同时，这一环节也是保证他的科学认识论完整性的需要。正如笛卡尔本人所说，“如果我们希望使我们的科学完善，……列举也是需要的。”[13]

应强调的是，归纳与实验观察方法在笛卡尔的科学认识论和方法论以及他的具体科学实践中的地位，同它在笛卡尔一般认识论中的地位是不同的。一方面，在笛卡尔的科学实践及其科学认识论与方法论中完全排除归纳和实验观察方法是不可能的。因为离开这种方法，直观就无从产生，演绎过程也就无从展开。因此，笛卡尔对于在科学研究中忽视实验观察和归纳方法的人表示蔑视。他正确地指出：“那些离开物理学来研究力学的人……轻率地设计出产生运动的新器械。与他们同出一辙的是那些哲学家，他们无视经验，想象真理将会从他们头脑里产生出来，就像帕拉斯从宙斯的脑子里变出来一样。”[14]我们不能因为笛卡尔在一般认识论中对培根经验论和归纳法的贬低，而否认实验观察和归纳方法在他的科学认识论与方法论以及他的科学活动中所具有的一定地位。另一方面，我们也不能无视这样一个事实，即他的实验观察和归纳方法同他的理性主义认识论体系之间很不协调，甚至格格不入。尽管在科学研究实践及科学认识论中他不得不承认其作用，但是这种方法无论如何绝不会上升到科学研究出发点的地位。换句话说，在笛卡尔的认识论与方法论中，实验观察环节绝不会成为科学发现逻辑的一部分，而仅仅是科学说明逻辑的一部分，即它只能作为对定律及推论的事后的事实验证和经验批准。总之，笛卡尔在方法论领域的辩证法思想使他在不放弃演绎主义的前提下表现了实验观察与归纳方法的容纳。但是，在实验观察是研究“出发点”还是“后续”的重大原则问题上，演绎主义同归纳主义从未有过丝毫的妥协。

以理性主义和演绎主义为特征的笛卡尔认识论与方法论，同处于经验水平的17、18世纪科学中的主流显然不大合拍，但自19世纪以来，随着自然科学由经验水平向理论领域的过渡，这种演绎主义思潮逐渐成为一种方法论传统，并且基本上成为至今为止在理论自然科学中占主导地位的方法论传统。

总之，上述三种直接面对自然界的新方法的形成与完善既是对希腊文化理性精神的提升，又是对于自然哲学方法的扬弃，并且反过来有力地推动着近代科学的迅速发展。那种认为近代科学奠基人只有对希腊哲学的批判、而没有某种继承的传统观点，看来是有失偏颇的。

【注释】

[1]亚·沃尔夫:《十六、十七世纪科学、技术和哲学史》,商务印书馆1985，47页。

[2]详见约翰·洛西：《科学哲学历史导论》，华中工学院出版社，1982, 第58页。

[3]丹皮尔：《科学史及其与哲学和宗教的关系》，商务印书馆1979，199页。

[4]丹皮尔：《科学史及其与哲学和宗教的关系》，商务印书馆1979，200页。

[5]转引自[英]S.F.梅森：《自然科学史》，上海人民出版社1977，177页。

[6]马克思恩格斯全集,第2卷，人民出版社1977，133页。

[7]笛卡儿哲学著作，第1卷，剑桥大学出版社1911，第10、45页。

[8]笛卡儿哲学著作，第1卷，剑桥大学出版社1911，第7页。

[9]笛卡儿：《探求真理的指导原则》，商务印书馆，1991，第11页。

[10]笛卡尔：《探求真理的指导原则》，商务印书馆1991，第11页。

[11]引自约翰·洛西：《科学哲学历史导论》，华中工学院出版社，1982，第79页。

[12]笛卡儿哲学著作，第1卷，剑桥大学出版社1911，33页。

[13]笛卡儿哲学著作，第1卷，剑桥大学出版社1911，20页。

[14]笛卡儿哲学著作，第1卷，剑桥大学出版社1911，14—15页。

【参考文献】

[1] 亚·沃尔夫著，十八世纪科学、技术和哲学史.北京：商务印书馆，1995

[2] 约翰·洛西：《科学哲学历史导论》.武汉：华中工学院出版社，1982

[3] 笛卡尔：《探求真理的指导原则》，商务印书馆，1991

[4] W.C.丹皮尔.科学史及其与哲学和宗教的关系.北京：商务印书馆,1980

[5] 李建珊.科技文化的起源与发展[M].天津：南开大学出版社,2004

[6] 林德宏,肖玲.科学认识思想史[M].南京：江苏教育出版社,1995

[7] 巴特菲尔德.近代科学的起源.北京：华夏出版社，1988

[8] 笛卡儿哲学著作，第1卷，剑桥大学出版社,1911