首先還是從科學史出發,看看我們對科學史上發生的一些現象、事件和過程的說明和解釋出了什麽問題。下麵分別選擇天文學、數學和物理學三個方麵的例子來加以說明。
例1:為什麽中國人未能發現哈雷彗星?
對中國人來說,天文學曾經是一門很重要的學科。曆史上,中國人對各種天象曾做過大量而細致的觀察和記載。其中,有關彗星的記載尤為豐富、詳盡。據今人統計,從上古至1911年止,關於彗星的近日記錄不少於2583次。更為重要的是,中國有關哈雷彗星的記錄是世界上最早的確切記錄。這就是公元前613年(春秋魯文公十四年)的“秋七月,有星孛入於北鬥”。而公元前467年(秦厲公十年)“彗星見”的記錄則是哈雷彗星的再現記錄。從公元前240年(戰國秦始皇七年)起,哈雷彗星每次回歸,中國均有記錄。[3]對於中國古代天文學關於彗星特別是哈雷彗星的詳細、完整的記錄,國際天文學界給予了高度讚揚。科學史家李約瑟引用天文學家C.P.奧利維耶(C.P.Olivier)的觀點,說中國古代有關哈雷彗星的記載,特別是1066年的那一次彗星的記載,對西歐天文學的影響是眾所周知的。他說,這“應當歸功於中國觀測記錄的細致”[4]。然而,所有這些,在學術界並沒有將哈雷彗星的發現權歸屬於中國。一般認為,哈雷彗星是由英國科學家E.哈雷(Edmund Halley)於1682年觀察發現的。他依據開普勒行星三定律和牛頓的萬有引力定律成功地預測了哈雷彗星的再次出現。這裏的問題顯然是,有如此豐富觀察和記錄資料又精於天文曆算的中國人為什麽不能“發現”哈雷彗星呢?
例2:為什麽“印度—阿拉伯數碼”在西歐傳播緩慢?
我們知道,數字是人類最偉大的發明之一。數學史家一般認為,印度人利用巴比倫人的位值製原則建立起了十進製體係,並將巴比倫人的分隔符號轉變成了完整意義上的“0”。大約公元662年,西敘利亞人已經知道了印度人的發明。從這個時期開始,包括十進算術和0符號的印度數碼體係經由阿拉伯地區傳到了中世紀的歐洲。當時被稱為“印度—阿拉伯數碼”(實為印度數碼)。然而,這個傳播過程是非常緩慢的。直到12世紀末,一小群學界精英才熟悉這個體係。而這大部分要歸功於當時的意大利數學家斐波那契(比薩的列昂納多,Leonardo of Pisa)1202年出版的《算盤書》一書。即便如此,阿拉伯—印度數碼當時並未在整個歐洲紮下根,還隻是開頭。到13世紀末,意大利佛羅倫薩的銀行家們仍然被禁止使用印度—阿拉伯數碼。直到17世紀,印度—阿拉伯數碼體係才被真正吸收到西方數學理論中來。[5]這個時候距斐波那契著作的出版已經有近六個世紀之久,距西敘利亞人的傳播已整整一千年!對此,科學史家喬治·薩頓慨歎說:“從十進製的發現到獲得哪怕如此初步的普遍接受,時間總計一千多年。”[6]在他看來,16世紀荷蘭數學家西蒙·史蒂汶(Simon Stevin)所著的《十進算術》小冊子可看作文藝複興時期算術學的裏程碑式的著作。“這項革新意義深遠,又是如此‘簡單’。在當時那些老練的數學家眼中非常簡明易懂。然而十進製小數並沒有迅速取代其他類型的小數。”[7]那麽這又是什麽原因造成了這樣一個緩慢的傳播過程呢?
例3:為什麽電磁學理論沒有產生在中國?
中國古代很早就有關於磁現象的記載和描述。公元前250年左右,戰國末年的《韓非子·有度》篇中有“先王立司南以端朝夕”的記載。司南是古人用來識別南北方向的器械(或為指南車,或為磁石指南勺)。東漢哲學家王充的《論衡》描述司南形同水勺,且勺柄自動指南。李約瑟在其巨著《中國科學技術史》中指出:“我們能夠相當有把握地說,到了公元一世紀的時候,中國人已熟悉磁鐵塊的指南特征,把它們製成短勺,就能圍繞其缽體的中軸線轉動。人們可以隨便猜想:在一個每種事物都與其他事物按照確切的相互聯係規則聯係起來的世界裏,一塊刻成北鬥星狀的天然磁石竟能參與其宇宙方向性……在某種方式上,道教的整個觀念乃是力場的觀念。”[8]他認為,在《易經》八卦的陰極和陽極中也體現了宇宙力場觀念。中國人對“場”(field)、“遠程作用力”(action at a distance)等概念的了解,比西方人早一千多年。因為,“12世紀末以前,在歐洲根本沒有人談到過磁學,因此我們相信磁學來自中國人的早期研究”[9]。可是,讓李約瑟感到十分困惑的是,現代意義上的電磁學和量子力學為什麽就沒有產生於中國。這個謎被曆史學家稱為“李約瑟之謎”(Needham’s paradox)。
對於科學現象和科學知識的解釋,基於基本概念和理論框架的不同,解釋類型是不相同的。這些不同類型的解釋具有明確的解釋目標和一般的解釋模式,從而構成各自不同的解釋綱要。加拿大著名認知科學家保羅·薩伽德(Paul Thagard)認為,通常的解釋綱要有邏輯解釋綱要和社會解釋綱要兩種,分別以邏輯經驗主義和科學社會學派為代表。[10]下麵我們試以這兩種解釋綱要,簡要地說明上述三個例子的原因及其所呈現的問題症結所在。
例1解釋綱要
A.社會解釋綱要
解釋目標:為什麽中國人未能發現哈雷彗星?
解釋模式:天文學在古代中國有著極其重要的政治地位,體現了統治階級的政治利益;天文學家受製於王權,並服務於王權。這些利益關係和權力關係均使他們形成一些獲得性概念和判斷。
解釋理由:在古代天象觀測中,彗星的出現屬於異常現象,具有警示和譴責的意味。天文學家可以如實記載,可以按照“旨意”加以解說,但不得隨意發揮,更不能擅自篡改,民間也不允許“私習天文”。故古史雖記載有豐富的天文現象,但終未能以科學探究的方式發現哈雷彗星。
反駁:正是由於具有“官方”性質,中國古代天文學才獲得了較高的地位,且獲得了持久的發展。而且,“中國人連續正確地記錄交食、新星、彗星、太陽黑子等天文現象,持續時間較任何其他文明古國都來得長”[11]。其中,關於哈雷彗星中國人也有三次回歸記錄。同一顆彗星的軌道相似性已經呈現。
B.邏輯解釋綱要
解釋目標:為什麽中國人未能發現哈雷彗星?
解釋模式:中國古代天文學中的主導觀念和主導研究方式(如觀察、測量)使得天文學家形成一些獲得性的概念和判斷。
解釋理由:在發現哈雷彗星之前,中國尚未形成大地球形觀,也缺乏行星按橢圓軌道運行的知識;在方法上主要是搜集經驗性的觀察資料,具有重歸納、輕邏輯的特點,故未能推演和計算出哈雷彗星的軌道及回歸年。
反駁:明代大學者徐光啟等已接受西方大地球形觀,亦未見少數學界精英據此發現哈雷彗星。同時,古代天文曆法精於計算和推演,連複雜的五星會合周期也能相當精確地計算出來。
例2解釋綱要
A.社會解釋綱要
解釋目標:為什麽“印度—阿拉伯數碼”在西歐傳播緩慢?
解釋模式:西歐中世紀晚期經濟和技術的發展給科學文化的複興提供了強有力的杠杆,算術或計算數學適應了新興商業資本經濟關係的需要。數學家們順應這種經濟關係和實用商業貿易的要求,形成一些獲得性的概念和判斷。
解釋理由:雖然新興的工商業早在文藝複興運動的初期已經在歐洲法國甚至更早時期的意大利等國開始產生萌芽,但資本主義生產關係和經濟關係的全麵確立卻是在17世紀以後的歐洲各國,因此,適應工商業需要的計算數學在西歐的傳播經曆了比較長的過程。
反駁:且不說17世紀以後的歐洲,即使是文藝複興時期的西歐各國,其生產力水平和工商業經濟規模也應當高於七八世紀的印度、阿拉伯的水平和規模,然而,為什麽那個時期的印度、阿拉伯世界會形成印度—阿拉伯數碼呢?
B.邏輯解釋綱要
解釋目標:為什麽“印度—阿拉伯數碼”在西歐傳播緩慢?
解釋模式:古希臘時期形成的基本數學概念和數學邏輯方法,使得不同時期的數學家據此形成一些獲得性的概念和判斷。
解釋理由:由於古希臘數學文本的拉丁文譯本直到12世紀才在歐洲廣泛出現,作為古希臘數學源頭之一的丟番圖(Diophantus)的《算術》,有一個與“印度—阿拉伯數碼”體係漫長的磨合期。
反駁:古希臘數學傳統中,占主導地位的是以幾何學為代表的演繹數學,而不是計算數學;即使是古希臘的算術和丟番圖的早期代數學也與印度—阿拉伯的計算數學有著質的差別。
例3解釋綱要
A.社會解釋綱要
解釋目標:為什麽電磁學理論沒有產生在中國?
解釋模式:中國古代科學技術源於生產經驗,服務於國家管理、軍事作戰、農業灌溉等,具有實用性、經驗性等特性。科學家據此形成一些獲得性概念和判斷。
解釋理由:包括指南針、指南車在內的磁應用技術被稱為“大一統技術”[12],是為高度統一的中央集權製王朝服務的。隨著王朝的更迭、戰爭的損毀,磁應用技術始終未能完整保存下來。再加上儒家思想重人倫、輕自然的傾向,對磁現象背後的原因沒有進行深入的探究。
反駁:磁應用技術並不限於政治和軍事,在醫藥、采礦、堪輿以及日常生活中也有廣泛應用,為何這些應用中沒有探究磁現象背後的原因呢?
B.邏輯解釋綱要
解釋目標:為什麽電磁學理論沒有產生在中國?
解釋模式:在古代物理學中,陰陽互補、天人感應的觀念占主導地位,觀象的、類比的方法是基本的研究方法。物理學家據此形成一些獲得性概念和判斷。
解釋理由:中國古代物理學家相信事物間的相互作用和不可分割性,而近代西方物理學家在原子論思想主導下,認為事物和事物的作用力是可分解的。同時,他們所運用的是數學方法,而中國物理學家運用的是經驗的、類比的方法。
反駁:中國傳統元氣論中的“氣”頗似具有波動性和微粒性的“場”;電磁場理論的創立者法拉第、麥克斯韋也運用了類比思維。
通過對以上三個案例的簡要剖析,可以看出,對社會解釋綱要和邏輯解釋綱要總有其反駁的證據和理由。也就是說,單一的社會的或邏輯的解釋綱要仍然是不完滿的。這種不完滿性集中表現在,沒有描述和解釋清楚科學發現和科學思維的心理過程,也沒有揭示和比較不同科學共同體的群體思維特征以及不同民族文化的思維類型在具體科學認知中的差異性。同時,也沒有從科學主體構造知識的角度刻畫概念變化過程。一部科學史就變成了社會學史或邏輯學史。公允的看法是,將社會的、邏輯的、認知的維度均納入一個綜合的考量當中,例如,納入文化的考量當中,再從認知視角加以審視,這樣做常會得出令人信服的解釋效果。或許這正是薩伽德所倡導的認知—社會解釋綱要的意義所在吧。