從科學(xué)史看實驗與實在的關(guān)系論文
論文導(dǎo)讀:：從科學(xué)史來看。實驗概述。實在概述。從科學(xué)史看實驗與實在的關(guān)系。
論文關(guān)鍵詞：科學(xué)史，實驗，實在
一、實驗概述
（一）實驗的概念
根據(jù)自然辯證法教材中的普遍定義，實驗方法就是指人們根據(jù)一定的科學(xué)研究目的、運用一定的物質(zhì)手段（包括科學(xué)儀器和設(shè)備），在人為控制或變革客觀事物的條件下獲得科學(xué)事實的方法。人們進行實驗是有目的性的，根據(jù)其目的性來安排實驗條件，從而獲得科學(xué)事實。
（二） 實驗的特點
在科學(xué)實驗的領(lǐng)域中，不僅具備專業(yè)素質(zhì)的實驗研究人員，而且也配備專用的實驗手段和設(shè)備，并形成了一系列專門的實驗技術(shù)和方法。其中，不僅實驗工作者及其所用的實驗方法對科學(xué)技術(shù)的發(fā)展起著重大的作用，而且實驗手段和實驗設(shè)備都起著非常重要的作用。無論是測試記錄裝置、顯示裝置，還是直接作用于對象發(fā)生的裝置的革新，都可能帶來科學(xué)技術(shù)上的進步。具體而言，實驗的特點如下：
第一，研究對象在實驗方法的實施過程中可以得到簡化和純化。在實驗的過程中，實驗對象被置于嚴格控制的條件之下，實驗者盡量排除各種偶然、次要因素和外界的干擾，對實驗對象進行簡化和純化，目的就是使對象的某種屬性或聯(lián)系能夠以本真的形式顯現(xiàn)出來。具體的做法就是實驗首先把所要研究的現(xiàn)象與其他現(xiàn)象隔離開，通過在可控制的條件下保證研究對象的可顯示性哲學(xué)論文哲學(xué)論文，從而避免自然環(huán)境中事物的無序性和復(fù)雜性。因為在自然中，各種現(xiàn)象混雜在一起，模糊不清，對象和現(xiàn)象不同就會導(dǎo)致它們之間不同的錯綜復(fù)雜的因果關(guān)系。通過實驗儀器的放大和過濾作用，使實驗者要研究的現(xiàn)象可以得到最好的簡化和純化，最終可以使實驗者得到其想要的現(xiàn)象的那種性質(zhì)和狀態(tài)。
第二，研究對象通過實驗方法可以得到相應(yīng)的強化。有些事物的變化規(guī)律或本質(zhì)在一般的條件下是呈現(xiàn)不出來的，要揭示其變化規(guī)律或本質(zhì)，就需要在實驗創(chuàng)造的特殊條件下對其進行強化。如在超高溫、超低溫、超高壓、高真空等條件下，可以發(fā)現(xiàn)在常溫常壓下材料所沒有的性質(zhì)。1911年荷蘭物理學(xué)家卡曼林——昂尼斯首先發(fā)現(xiàn)汞在超低溫4.173K以下時失去電阻，并把這種初次發(fā)現(xiàn)的新性質(zhì)稱為“超導(dǎo)性”，從而開創(chuàng)了超導(dǎo)這一重要研究領(lǐng)域。雖然實驗對象的狀態(tài)可能是無序性的，但是通過實驗過程的操作，其無序的狀態(tài)不會繼續(xù)被放任下去，實驗對象通過實驗儀器的強化過程，在與實驗者的因果互動的過程中才能最終得以確定。
第三，對象的屬性和其變化過程通過實驗方法可以重復(fù)出現(xiàn)。通常而言，在自然條件下發(fā)生的現(xiàn)象，由于其受到時間或其他因素的限制，很難進行反復(fù)的觀察。但是實驗為我們提供了這種便利，在科學(xué)實驗中，人們可以通過實驗手段的充分使用和實驗方案的精確設(shè)計，將與實驗對象相關(guān)的各種要素的適當安排，使被觀察的對象及其結(jié)果可以重復(fù)出現(xiàn)。
第四，研究對象的運動過程在實驗過程中可以得到模擬，從而使對象的性質(zhì)得到充分的認識。比如說，有些現(xiàn)象是沒有辦法直接進行實驗的，還有些現(xiàn)象可能會錯過觀察時機，這就需要實驗的模擬，通過在實驗操作的過程中使實驗現(xiàn)象可以再現(xiàn)，進而進行研究。
（三） 實驗的結(jié)構(gòu)
實驗活動既有實驗者主觀方面的活動，同時也包括實驗者的物質(zhì)活動畢業(yè)論文開題報告中國期刊全文數(shù)據(jù)庫。實驗研究對象和實驗手段是實驗活動的客觀方面。一般而言，實驗的結(jié)構(gòu)通常包括三部分：實驗主體及其活動、實驗客體（即實驗對象）和測量系統(tǒng)（比如工具、儀器、實驗裝置等）。筆者要特別提出，作為實驗結(jié)果的實驗數(shù)據(jù)也是實驗的重要組成部分。
1、實驗主體活動
實驗活動的主觀方面主要指的是實驗主體關(guān)于實驗對象的信息接受能力、邏輯思維能力以及實驗者本身的物質(zhì)活動。實驗者作為實驗活動的執(zhí)行人，在進行實驗之前，首先必須具備一定的理論基礎(chǔ)，我們暫且不談實驗和理論之間到底具有怎樣的關(guān)系，實驗者對實驗活動的安排及實驗儀器的操作原理的了解都是必不可少的。在整個實驗操作的過程中，肯定也少不了實驗者的參與哲學(xué)論文哲學(xué)論文，主要是指實驗者本身的物質(zhì)活動。在實驗活動結(jié)束時，實驗者對實驗結(jié)果的信息接受能力，對實驗數(shù)據(jù)的解讀以及實驗現(xiàn)象的認知，都屬于實驗主體的活動范疇。
2、實驗客體
實驗客體則是實驗者認識活動的興趣指向?qū)ο螅仁菍嶒炛黧w研究屬性的承擔者，也是實驗儀器分析或測量的作用對象，目的就是要揭示隱藏其中的規(guī)律性。在實驗活動中，實驗客體通過實驗測量系統(tǒng)的純化和強化，保持其性質(zhì)的本真性，從而可以保證對實驗對象有最大化的正確認識。
3、實驗測量系統(tǒng)
測量系統(tǒng)主要是在主體和客體間發(fā)生相互作用的過程中發(fā)揮作用的。首先，測量系統(tǒng)相當于中介的作用，在主客體之間發(fā)揮作用，通過測量系統(tǒng)將來自客體的信息進行“編碼”，之后在與主體的相互作用的同時會將“編碼”后的信息傳遞給主體。[1]人生活在宏觀世界中，人的感官也只能直接感知到自然界中的一部分現(xiàn)象，這種感官上的缺陷，對人的生存不會構(gòu)成威脅，但是它卻可以把那些對人的生存來講并非隨時都有用的信息給隔離掉。人如果要從思想上掌握客觀事物，就必須打破感官的局限性。實驗儀器首先成為了實驗主體與實驗客體之間的信息傳遞者。[2]實驗儀器、設(shè)備的使用，拓展了實驗對象的范圍，從宏觀領(lǐng)域拓展到微觀和宇觀領(lǐng)域。實驗儀器加強了對實驗客體在深度方面和廣度方面的.剖析。舉例來說：靜電場是抽象的，不能被人眼感知。但是通過驗電器帶電后錫箔張開，把電學(xué)現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為力學(xué)現(xiàn)象，人眼就可以直接感知靜電場的存在了。也就是說，當研究領(lǐng)域從宏觀世界深入到微觀世界時，感官就無法直接感知物體了。只有通過實驗儀器的運用，人們才能觀測到事物，進而對其進行具體的描述，最終把握微觀世界的本質(zhì)。這樣，儀器本身就不僅僅擔當著“中介”的角色，儀器作為“參與者”和事物構(gòu)成一個整體，不可分離，與客體的生成密切相關(guān)，但是實驗儀器的精密程度是有限的，觀測微觀粒子的實驗對信息有強烈的選擇和隔離作用。通過實驗儀器的操作，最后得到的是可以觀察到的屬于宏觀世界的實驗結(jié)果，包括實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)。
（四） 實驗的發(fā)展
1、實驗自身的發(fā)展
首先是從實驗自身的發(fā)展來分析的，通過實驗的組成部分，即實驗測量系統(tǒng)的進步和實驗對象領(lǐng)域的擴展兩方面來進行說明的。在古代哲學(xué)論文哲學(xué)論文，實驗方法還沒有出現(xiàn)，人們研究和認識自然現(xiàn)象，最主要的方法只能是通過肉眼來進行觀察。此時實驗對象的領(lǐng)域是處于宏觀世界中的。到了中世紀，人們才對實驗方法有了初步的認識，實驗方法逐漸被采用。達.芬奇指出，只有通過實驗方法，科學(xué)才具有確定性，否則科學(xué)是毫無意義的。伽利略的口號是:“知識來自觀測, 不是來自書本, 也不是來自亞里士多德。”[3]伽利略最著名的實驗就是落體實驗。
隨著實驗設(shè)備精密度的不斷提高，實驗技術(shù)手段的不斷完善，實驗對象領(lǐng)域的不斷擴展，實驗條件的不斷復(fù)雜，20世紀以前，實驗所涉及的研究對象幾乎僅限于宏觀物體。自19世紀末、20世紀初，X射線、放射性和電子發(fā)現(xiàn)以后，科學(xué)探索便進入到微觀領(lǐng)域。在當代，物理學(xué)研究的問題已經(jīng)不僅僅是宏觀物體，而且需要在原子、原子核、基本粒子和夸克（層子）等物質(zhì)的不同結(jié)構(gòu)層次上進行深入探索。當代化學(xué)的研究也從分子水平進入到量子水平；甚至像生物學(xué)這樣的傳統(tǒng)描述性科學(xué)也已從生物個體、細胞水平進入到分子水平，出現(xiàn)了像分子生物學(xué)、遺傳工程等新的學(xué)科和新的研究領(lǐng)域。很顯然，要進行現(xiàn)代水平的實驗研究，需要有極為嚴格的實驗條件，例如高真空、高純度、高能量等，其復(fù)雜性遠遠超過了以前任何時代。20世紀的科學(xué)哲學(xué)革命廣泛的發(fā)生在宇觀、宏觀、微觀的三大層次上，使整個自然科學(xué)形成一個前沿不斷擴大的多層次的綜合的統(tǒng)一整體。相對論所要探究的對象是高速的和宇觀尺度的對象，而量子力學(xué)研究的對象卻是微觀領(lǐng)域的對象。[4]微觀屬性是觀察不到的，它只能通過實驗儀器映射到宏觀世界中的現(xiàn)象來揭示。量子論描述的不是自然界本身，而是暴露給人們的自然界，“這個客觀世界在某種程度上是由我們的實際干擾和精化了的觀察技術(shù)造成的”。[5]
2、實驗地位的變化
在科學(xué)哲學(xué)史上，自從產(chǎn)生了實驗方法之后，實驗和理論之間的關(guān)系就是糾纏不清的。從實驗和理論之間的關(guān)系可以看出實驗地位的動態(tài)變化過程。在古代，實驗方法還未產(chǎn)生的時候，人們相信自己看到的就是真的，觀察到的現(xiàn)象是“自然之鏡”，在實驗方法產(chǎn)生之后，人們對待實驗的態(tài)度和觀察是一樣的。例如，13世紀英國的羅吉爾.培根，他認為只有實驗方法才能給科學(xué)以確定性，十分重視實驗作為科學(xué)方法在研究事物方面發(fā)揮的重要作用畢業(yè)論文開題報告中國期刊全文數(shù)據(jù)庫。達.芬奇（Leonardo deVinci）也說：“在研究一個科學(xué)問題時，我首先安排幾種實驗，因為我的目的是根據(jù)經(jīng)驗來決定問題哲學(xué)論文哲學(xué)論文，然后指出為什么物體在什么原因下會有這樣的效應(yīng)。這是一切從事研究自然現(xiàn)象所必須遵循的方法。”在科學(xué)研究中，實驗方法得到普遍運用的時間是從近代開始的。最為突出的代表是弗蘭西斯.培根(FrancisBacon)。在他看來，感覺是作為知識的源泉的，而科學(xué)在本質(zhì)上是經(jīng)驗的，認識應(yīng)該建立在經(jīng)驗的基礎(chǔ)之上，但是經(jīng)驗并非是指簡單的、樸素的經(jīng)驗，他所認為的經(jīng)驗是指經(jīng)過適當安排和消化的經(jīng)驗，即實驗方法，才能成為科學(xué)知識的可靠源泉。培根可以說是近代實驗思想上的創(chuàng)始者，而伽利略就是實踐上的創(chuàng)始者。在伽利略看來，自然科學(xué)的結(jié)論必須是正確的、必然的、不以人的意志為轉(zhuǎn)移的，為此，必須使用觀察和實驗方法，從自然界中獲得客觀事實。從17世紀到19世紀，科學(xué)上的一切重大發(fā)展幾乎都和實驗方法的采用有關(guān)。伽利略把實驗方法看作是他的研究工作的最基本的方法, 他認為基本原理必須來自經(jīng)驗與實驗。自然科學(xué)研究要從客觀事實出發(fā),就離不開觀察和實驗。
從科學(xué)史來看，歷來的科學(xué)哲學(xué)家們都持有這樣的觀點，科學(xué)如果要取得進步，是要依靠實驗為其提供的證據(jù)為基礎(chǔ)的，他們都非常重視實驗的。按理說，科學(xué)哲學(xué)家們一定會重視對科學(xué)實驗的深入細致的考察的，但是實際上情況并非如此。通過對科學(xué)哲學(xué)文獻的查閱和了解，實驗并沒受到哲學(xué)家們的重視，邏輯經(jīng)驗主義就把等同于觀察或經(jīng)驗命題，在他們看來，科學(xué)理論只有能還原到觀察命題才是有意義的，經(jīng)驗只是為科學(xué)理論提供了一個支撐點，至于經(jīng)驗的來源，他們并不關(guān)心，把實驗縮成成“經(jīng)驗”這樣一個點，其作用就是檢驗理論。漢森在《發(fā)現(xiàn)的模式》中提出“觀察滲透理論”[6]，實驗的目的、程序、步驟和結(jié)果都需要參照相關(guān)的理論才是可理解的，實驗相對于理論來說喪失其獨立性和基礎(chǔ)性地位，實驗成為理論的附屬品。總而言之，哲學(xué)家們都沒有深入到實驗室內(nèi)部，對實驗沒有充分正確的理解，更不用說起會考察真實的實驗活動了。理論優(yōu)先性的傳統(tǒng)觀念根深蒂固，哲學(xué)家們往往執(zhí)著于認識論，從而使得他們僅僅是以科學(xué)理論為角度出發(fā)來思考問題，而實驗的作用屬于機械性的哲學(xué)論文哲學(xué)論文，其功能充其量不過是對自然的觀察和原始資料的收集整理，僅僅把實驗作為觀察語句的確證基礎(chǔ)，完全忽略了科學(xué)家的儀器操作、實驗活動的步驟設(shè)計、實驗過程的障礙排除及對實驗對象的改造等實驗活動。但是，哈金的開山之作《表象與介入》第一次把哲學(xué)的重心轉(zhuǎn)向了實驗和介入，試圖扭轉(zhuǎn)哲學(xué)家們對理論優(yōu)先性的偏見，重新賦予實驗以獨立的地位。哈金認為，實驗首先是一項物質(zhì)性的時間活動，其作為一項介入性的、參與性的實踐活動，將對象和自然以一種清晰的、有規(guī)則的方式顯現(xiàn)出來。如果沒有實驗活動的適當安排，我們所能理解到的自然是極其有限的。他的重要名言就是：實驗有自己的生命。[7]由此可見，實驗的地位再次發(fā)生了轉(zhuǎn)折性的變化。
二、實在概述
到底什么是實在？張華夏教授在《實在與過程——本體論哲學(xué)的探索和反思》中提到：實在就是“真實的存在（real being，或realexistence）的意思”。[8]在哲學(xué)上，“實在”就是要在表象和物象之間確立某種對應(yīng)關(guān)系，也就是說，實在指的就是表象和物象之間的映射關(guān)系。對“實在”的討論，肯定是離不開“實在論”的探討的。一般地說，在科學(xué)哲學(xué)史中，實在論可以分為三個重要的類型：（1）柏拉圖或亞里士多德的實在論，（2）知覺實在論，（3）科學(xué)實在論。[9]第一種類型的實在論是指抽象實體或普遍性在時間和空間之外存在。如果按照“第一性質(zhì)”和“第二性質(zhì)”的區(qū)分來看，第一種類型的實在論指的就是物體的“第一性質(zhì)”，為客體自身內(nèi)在所固有的，也可稱為“自在之物”，它既不依賴于觀察者，也不依賴于他物，可以用一元謂詞來刻畫[10]其維護的是傳統(tǒng)的實體——屬性觀，斷言第一性質(zhì)為物體自身所固有。第二種類型的實在論觀點斷定物質(zhì)客體獨立于我們的知覺而存在于空間和時間之中。科學(xué)實在論則主張，科學(xué)認識的客體獨立于科學(xué)家及其活動而存在和起作用。從古代自然哲學(xué)到中世紀哲學(xué)，物質(zhì)就是質(zhì)料，即作為不確定的基質(zhì)；在近代，物質(zhì)就是指實體；在當代，物質(zhì)非無物質(zhì)化了，即非實體化了。在物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)說中，“物質(zhì)”一詞就是單純對物理實體的籠統(tǒng)稱呼。物質(zhì)就是第零性質(zhì)和第一性質(zhì)的承擔者。羅嘉昌認為，物質(zhì)非物質(zhì)化了。“實在”發(fā)展的邏輯順序可以概括如下：質(zhì)料——實體——非物質(zhì)化。
三、不同實驗觀對應(yīng)實在論的發(fā)展
在博物學(xué)時代，科學(xué)理論的實在性是以“目證”為根據(jù)的。博物學(xué)并沒有自己獨立的實踐方法，并且實踐對象多為已經(jīng)存在的事物，特別是天然自然物。觀察是博物學(xué)的主要實踐方法。此時的科學(xué)多為自然哲學(xué)，沒有明顯地與哲學(xué)區(qū)分開來。第一種關(guān)于柏拉圖和亞里士多德的實在論哲學(xué)論文哲學(xué)論文，因為與本文的主題關(guān)系不大，故筆者不予討論。近代實驗科學(xué)與哲學(xué)都認為理論的客觀性是其合理性的前提，他們的區(qū)別于在，科學(xué)具有了自己的獨立的實踐方法，即科學(xué)實驗，并且把科學(xué)實驗視為“科學(xué)的獨一無二的真方法”。 此時實在論處于知覺實在論的階段。科學(xué)的客觀性以科學(xué)實驗為根據(jù)畢業(yè)論文開題報告中國期刊全文數(shù)據(jù)庫。也就是說，一個科學(xué)概念、規(guī)律或模型是否實在或真實，總是在實驗的基礎(chǔ)上才能得出答案。也就是說，沒有實驗，討論科學(xué)理論的實在性或真實性是沒有意義的。
隨著機械技術(shù)的發(fā)展并進入實驗后，近代實驗方法也相應(yīng)出現(xiàn)與成熟，科學(xué)理論系統(tǒng)也同時出現(xiàn)，科學(xué)實在論相應(yīng)而生。唯理論與經(jīng)驗論之爭中，經(jīng)驗論的科學(xué)實在論觀點成為主導(dǎo)。科學(xué)家們認為，如果科學(xué)規(guī)律是真實的，那么其中的理論實體也是實在的。例如，雖然有些學(xué)者批評牛頓理論中的引力概念，但是，并沒有懷疑引力的客觀實在性。而這種實在論的觀點，與實體與規(guī)律之間的關(guān)系以及理論與實驗的關(guān)系有著密切的聯(lián)系。根據(jù)羅嘉昌先生的觀點，現(xiàn)象、實在和存有被限定在一組本質(zhì)上不可分離的關(guān)系結(jié)構(gòu)中，可以用二元函數(shù)來表述：Yr=fr(x,r)。
其中Yr作為序偶（x,r）的集合，表示一種具體的關(guān)系性質(zhì)，f表示個體x所具有的屬性，而fr則表示x和r之間的關(guān)系。此時，x和y之間的相互作用可以忽略，r可以消除，因此現(xiàn)象Y不是別的，它只是客體x“自身”被觀察的結(jié)果。這都是宏觀層面上的東西，實驗主體在宏觀世界中存在，在宏觀世界中進行活動，實驗儀器和設(shè)備是在宏觀領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮作用的，實驗客體也是在宏觀世界中可以直接觀察或感受到的，我們在宏觀領(lǐng)域中討論“實在”，問題不大。
隨著實驗對象從宏觀到微觀、或者從低速到高速、或者從簡單到復(fù)雜、或者從靜態(tài)到動態(tài)，實在論的格局也發(fā)生了變化，分歧出現(xiàn)。有兩種明顯的現(xiàn)象，一是反對傳統(tǒng)實在論觀點，甚至走向反實在論；二是各種新實在論觀點的出現(xiàn)。主要是因為研究領(lǐng)域從宏觀向微觀領(lǐng)域深入哲學(xué)論文哲學(xué)論文，實驗儀器與微觀客體之間的相互作用出現(xiàn)了一個下限——作用量子，它同測量對象本身的運動相比再也不可忽略，因此當人們試圖換一種儀器去把握微觀客體另一側(cè)面的表現(xiàn)，就會破壞客體原來的運動狀態(tài)。由于實驗與實體之間的關(guān)系的變化，理論實體的實在性也呈現(xiàn)出復(fù)雜的情況。實驗儀器的作用不可忽略，微觀客體性質(zhì)的生成有賴于實驗儀器，觀察手段已經(jīng)不能置身于現(xiàn)象之外，儀器和現(xiàn)象作為一種整體是不可分離的。關(guān)系參量r和x的耦合不可忽略，成為決定現(xiàn)象Y生成的本質(zhì)要素。在量子力學(xué)正統(tǒng)學(xué)派把微觀粒子的客觀實體視為實驗的作品，而非天然存在的；邏輯上可能的實體或?qū)傩蕴幱诘訝顟B(tài)，形成波包，在實驗中，波包偏縮，成為一個本征態(tài)。所以，理論實體的實在性與實驗過程是動態(tài)相關(guān)的。對于復(fù)雜系統(tǒng)研究而言，整體論的實在論觀點也相應(yīng)出現(xiàn)，認為有機系統(tǒng)的實在性在于它的整體性，一般整體性表現(xiàn)為關(guān)系或過程概念，而非實體或性質(zhì)概念。關(guān)系實在論、能力實在論等各種實在論的觀點相斷出現(xiàn)。
四、小結(jié)
從科學(xué)史的角度分析實驗與實在之間的關(guān)系，可以看出實驗與實在之間的關(guān)系錯綜復(fù)雜，也不可能形成一個統(tǒng)一的觀點，畢竟各派的理論基礎(chǔ)不同。但是本文的目的是能為“實在”的研究提供一個新的視角，將實驗與實在的關(guān)系重新進行了梳理，實驗已經(jīng)不能再被忽略了，正如哈金所說的，其已經(jīng)作為“介入”成為認識論的重要組成部分。
參考文獻
[2]于衍平，男，1960年，漢族，副教授，主要從事科學(xué)哲學(xué)研究，江蘇徐州中國礦業(yè)大學(xué)文法學(xué)院，221116.
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