理論修改

科學理論所以要進行不斷地修改，一方面是由於研究者的認識能力具有侷限性。人的認識手段、理論水平受到所處時代的限制。另一方面是由於研究對象的性質、關係的暴露往往是個歷史的過程。人們不可能一蹴而就地獲得完善的認識。

科學是具有複雜的結構而且又是具有韌性的。這就使研究者可以通過調整理論結構的方式來完善自己的認識。要對理論進行調整修改，就必須瞭解理論的組成。理論通常有兩個組成部分。一是理論的主要部分。這是一個理論體系的核心思想，它包括着理論的基本概念、理論的基本命題以及表述定律的基本關係式等等。例如，在牛頓力學中，關於“力”，“質量’，“重力”、“作用力”、“反作用力”、“慣性”、“慣性系”等概念是該理論體系中的基本慨念。而三大定律和萬有引力以及關係式，則是該理論體系中的基本定律。

理論體系的另組成部分是輔助部分。這是理論核心思想的具體應用和辯解。通常所説的輔助性假説就是由此而得名的，表示這種假説在理論體系中是處於次要的輔助性的地位。

對理論進行調整修改，就是對理論組成的次要部分進行刪減、補充、更換，而理論的核心部分依然維持不變。如果修改理論時，改變了理論核心部分的內容觀點，拋棄了原有看待研究對象的理論框架，那就是原有的理論實質上被否定了。所以，一個理論的核心部分是否被變換，這是區別理論的修改與理論被淘汰的界限。

理論的修改最重要的有以下兩大基本類型：

第一，為理論的完善而自主修改。

所謂理論完善的自主修改是指，理論的提出者與支持者為了克服理論自身的不完備，做出一系列理論的補充，以達到理論同經驗進一步有機地聯繫起來。

這種修改的特點在於：對理論的一系列模型進行轉換的工作。而模式轉換實際上就是理論的修改與完善。模型轉換不僅有利於使理論與經驗有機聯繫起來，而且對理論研究方向、研究策略、研究程序提出新的看法，對可能發生的問題作出新的擐見和解釋。

例如，牛頓關於行星理論體系，即關於計算行星和月球軌道的理論，曾有過一系列的模型轉換：

M1——假定太陽和行星都是點狀的質點，並且太陽是靜止的。但是，M1這個模型卻和他的動力學第三定律不協調。於是又提出適合於行星運動的M2模型。

M2——太陽和行星都圍繞它們的公共引力中心(即共同質心)旋轉。然而，M2似乎只有太陽中心力，沒有行星之間的相互作用力。於是他又提出M3。

M3——由於系統中其他行星引力吸引的相互作用，而引起攝動。

M4——行星之間質量分佈上的不對稱等。

這個例子中，牛頓理論由M1到M4的轉換過程的變化，不是由於觀察的“反常”所引起的，而是由於科學理論自身的應用而促使其修改的。模型的轉換是一種自行補充、改進與完善的修改過程。

第二，為對付反常所作的理論修改。

所謂對付反常的理論修改是指：當某一理論受到意外的反常事實的詰難時，為了消除反常的威脅，而對理論的輔助部分作出調整。

這種修改的特點在於：修改不是自主進行的，而是當理論面臨着意外的反常的挑戰，迫使理論作出相應的調整，以提高理論的解釋能力，力圖“消化”反常而成為對該理論的確證。

拉卡託斯在《證偽和科學研究綱領方法論》中曾虛構了下面這個假想的例子是頗能説明問題的：

“這是一個關於—起假想的行星行為異常的故事。有一位愛因斯坦時代以前的物理學家根據牛頓的力學和萬有引力定律N，和公認的初始條件I，去計算新發現的一顆小行星P的軌道。但是那顆行星偏離了計算軌道。我們這位牛頓派的物理學家是否認為這種偏離是為牛頓的理論所不允許的，因而一旦成立也就必然否定了理論N呢?不。他提出，必定有一顆迄今未知的行星P’在干擾着P的軌道。他計算了這顆假設的行星的質量、軌道及其他，然後請一位實驗天文學家檢驗他的這一假説。而這顆行星P’太小，甚至用可能得到的最大的望遠鏡也不能觀察到它：於是這位實驗天文學家申請一筆撥款來建成一台更大的望遠鏡。經過了三年，新的望遠鏡建成了。如果這顆未知的行星P’終於被發現，一定會被當作是牛頓派科學的新勝利而受到歡呼。但是它並沒有被發現。我們的科學家是否因此而放棄牛頓的理論和他自己關於有—顆在起着干擾作用的行星的想法了呢?不。他又提出，是一團宇宙塵雲擋住了那顆行星，使我們不能發現它。他計算了這團塵雲的位置和特性，他又請求撥一筆研究經費把一顆人造衞星送入太空去檢驗他的計算。如果衞星上的儀器(很可能是根據某種未經充分檢驗的理論製造的新式儀器)，終於記錄到了那一團猜測中的宇宙塵雲的存在，其結果一定會被當作牛頓派科學的傑出成就而受到歡呼。但是那種塵雲並沒有被找到。我們那位科學家是否因此就放棄了牛頓的理論，連同關於一顆起干擾作用的行星的想法和塵雲擋住行星的想法呢?不。他又提出，在宇宙的那個區域存在着某種磁場，是這種磁場干擾了衞星上的儀器。於是，又向太空發出了一顆新的衞星。如果這種磁場能被發現，牛頓派一定會慶祝一場轟動世界的勝利。但是磁場也沒有被發現。這是否就被認為是對於牛頓派科學的否定了呢?不。不是又提出另一項巧妙的輔助性假説，就是……於是整個故事就被淹沒在積滿塵土的一卷又一卷期刊之中而永遠不再被人提起。”(載拉卡託斯和默斯格雷夫編：《批判和知識的成長》，劍橋1974，第100-101頁).。

理論的修改除了上述的最基本類型之外，還有為擴大理論的適用範圍所作的修改，為提高理論系統的嚴謹性所作的修改，為精確表述定量規律所作的修改，等等。這裏就不再分別具體論述了。因為理論修改雖是多種多樣的，但並不都是對探討方法論同樣具有特別的意義。

現在，我們討論一下如何評估理論修改的合理性。我們反對那種認為理論的修改無合理性標準的觀點，而肯定理論修改的以下原則：

第一，經過修改後的理論T2，必須能夠解釋原來理論T1所取得的成果。這就是説，凡是原來理論Tl所能解釋的事實，修改後的理論T2也能給予解釋，而且凡是Tl所作的成功預測都能從T2推導出來。如果經過修改後，T2失去T1原來所具有的解釋能力，那麼從Tl到T2的演變就不是進步了，而是退步了。這是不符合修改的目的。理論修改的目的在於增強理論的解釋能力。

第二，經過修改後的理論T2，必須有比T1更多的經驗內容。所謂“更多的經驗內容”是指修改後的T2既能解釋T1所能解釋的事實，又能解釋T1所不能解釋的反常事實。如果T2能比T1解釋更多的事實，特別是作出新的成功預測，那意味着T2經受了更為嚴格的撿驗。

第三，禁止作出任何特設性的假説。所謂特設性的假説是為了解釋反常事實而專門設計出來的又無法給予檢驗的假説。這種假説同輔助性假説不同之點在於：輔助性假説是可以獨立地給予檢驗的，而特設性假説是無法給予檢驗的。

例如，“燃素説”認為燃素是一切可燃物體的根本要素，當物體燃燒時，燃素便逸出。可是金屬鍛燒實驗反駁了燃素説，因為殘剩的物質都比原來物質重。為了避免燃素説被反駁，有人提出了一種假設，即燃素可以在不同情況下，分別具有負的重量或正的輕量或沒有重量，這種辯解是一種無法檢驗的特設性假説。無論是化學反應前後的重量增加或不變或減少，燃素説都可不受其檢驗。所以，提出特設性假説是無助於認識向前發展的。

然而，特設性假説與非特設性假説的區別又是相對的。這是由於人們的認識和實驗手段具有歷史的侷限性，往往把一些當時還不具備檢驗條件的假説，也誤認為是特設性假説。例如狄拉克為了使自己的相對論性電子波動方程不被反駁，為了解決演繹出現的電子負能態困難，作了負能態存在和有關真空新圖象的假説，認為在通常所知的物理世界中，全部負能態的每個態都被電子所佔據，而把這些填滿負能態的全部電子想象為一個無底的電子海，在電子海面以上就是正常的電子態，具有正的能態，在真空情況下所有電子正能態全未被佔據，而所有負能態皆被佔據，而當電子海中出現一個空穴時，電子負能態便顯現出來，一個處在負能態的粒子的運動相似於一個處在正能態卻具有相反電荷粒子的運動，因此狄拉克假設有一個相當於電子電量和質量的特殊“質子”的存在。狄拉克當時的假設只是為了方程本身的需要，雖然他本人堅信他的理論是真理，但是在當時，人們認為這是一個無法檢驗的特設性假説。可是在1931年美國物理學家安德遜發現宇宙射線中存在正電子，使得狄拉克的假説成為可檢驗的，而且被確證了。又如泡裏為了維護能量守恆原理不被β衰變中有能量虧損這—經驗事實駁斥，在1931年提出了一個解決這些不可思議的損失掉的能量的辦法。他假定另有一個粒子帶着這些找不到的能量伴隨着β粒子一起從原子核中發射出，而這是一種神秘的粒子，具有一些特殊的性質，它既沒有電荷，又沒有質量，但卻以光速運動，具有一定的能量，它的貫穿力極強，能夠極容易地穿透地球，而且宇宙中到處存在着它們的蹤跡。這在當時被看作是一個不能被實驗驗證的特設性假説。就連泡裏本人也承認，事實上這種假設看來恰象是為了達到β衰變能量收支平衡而臆造出來的—個假項目。但是，物理學家們不久就確信這種粒子是存在的。費米把這個假想的粒子定名為“中微子”。1956年通過原子能反應堆中的核反應過程間接證明了中微子的存在，1968年又用探測器俘獲了來自太陽的中微子。