科学理论的评价标准
晚年,爱因斯坦把自己在科学实践中的经验从认识论和方法论的高度加以思考和提炼。在“自述”( 1946 年)这篇有
名的回忆录中,他在开始批判那个作为理学基础的力学之前,论述了批判各种物理学理论的普遍观点。爱因斯坦明确
提出,评价科学理论有两个标准。他认为: “第一个观点是很明显的:理论不应当同经验事
实相矛盾。”
它“所涉及的是用现成的经验事实来证实理论基础”。“
第二个观点
涉及的不是关于(理
论)同观察材料的关系问题,而是关于理论本身的前提,关于人们可以简单地,但比较含糊地称之为前提(基本概念
以及这些概念之间作为基础的关系)的‘自然性’或者
‘逻辑的简单性’
。”爱因斯坦分别称这两个标准为
“外部的确认”和“内部的完美”。它们可以看作是评价科学理论的外部标准和内部标准。
在爱因斯坦看来,评价科学理论的外部标准是最高标准和最终标准。 他这样
说过:“物理学中没有任何概念是先验地必然的,或者是先验地正确的。惟一地决定一个概念的‘生存权’的,是它
同物理事件(实验)是否有清晰的和单一而无歧义的联系。”我认为,这里的“惟一”,无疑是就最高标准和最终标
准而言的,它并不排斥作为评价科学理论的内部标准的地位和作用。爱因斯坦认为,经典力学中的一些基本概念,如
绝对同时性、绝对速度、绝对加速度等等,在相对论中之所以被抛弃,正因为它们同实验之间不可能有单一而无歧义
的联系。欧几里得几何学中的“平面”、“直线”等概念,也遭到了同样的命运。
爱因斯坦提出了一个原则性的命题:理论体系所具有的真理性取决于它同经验总和的对应可能性的可靠性和完备
性。他后来还说过:“只有考虑到理论思维同感觉经验材料全部总和的关系,才能达到理论思维的真理性。”这说明,
理论的真理性的确立必须在实验检验之后,它是一个后验问题,而不是先验问题。我认为,这并不意味着一些科学理
论在提出(未受实验检验)时不具有真理性。试问,难道麦克斯韦 1864 年提出的电磁场方程不具有真理性,而只是赫
兹 1887 年的电磁波实验才使它具有真理性 ?难道狄拉克 1928 年预言正电子的理论不具有真理性,而只是安德森 1932
年通过实验在宇宙线中发现了正电子才使它具有真理性?这些科学理论在提出时本身就具有真理性,它们只是不具有
所谓的“现实的真理性”。与此相对,我们不妨称科学理论在未受实验检验时本身所“固有的”真理性为“潜在的真
理性”。通过实验检验,这些潜在的真理性就转化为现实的真理性,从而使科学理论焕发出它的现实性和力量。也许
可以说,“内部的完美”标准,恰恰就是用来评价科学理论的“潜在的真理性”的。
外部标准固然是评价科学理论的最高标准和最终标准,但它也有明显的局限性。对于这一点,爱因斯坦是了如指
掌的,这也是他相当重视内部标准的原因。综观爱因斯坦的观点, 内部标准在评价科学理论中之所以必不可少 ,概括
起来,主要是由以下几方面的因素引起的。
第一,理论不应当同经验事实相矛盾 ,这一要求初看起来似乎很明显,但应用起来却非常伤脑筋。
爱因斯坦敏锐地觉察到:“人们常常,甚至总是可以用人为的补充假设来使理论同事实相适应,从而坚持一种普遍的
理论基础。”爱因斯坦认为,理论物理学的完整体系是由基本观念(基本概念和基本原理)以及由此用逻辑推理得到
的结论构成的,前者是整个理论体系的基础。在用外部标准对理论进行评价时,常常可以引入人为的补充假设把反驳
事实变成非反驳的事实甚或有利的证据,从而保持理论基础不变。这正如迪昂(旧译杜恒)早在本世纪初就指出的,
预言出现某一现象涉及到若干个假设,即使这类情况的先行条件陈述无误,未能观察到所预见的现象,也仅仅是否证
那些假设的合理。为了恢复与观察的一致,科学家可以随意改变出现在前提中的任何一个假设。拉卡托斯后来在他的
“研究纲领”方法论中进一步发挥了这些观点。研究纲领有内部结构即“硬核”,它对应于爱因斯坦的基本观念;研
究纲领的外部结构即“保护带”,它由各种辅助性的理论假设构成。因此、当经验事实与理论不相容时。人们可以通
过调整辅助性假设来使理论适应经验事实,从而使“硬核”免遭否证。例如,斐兹杰惹和洛伦兹针对迈克耳逊 - 莫雷实
验的否定结果提出的收缩假设就是这样的人为的辅助假设。从这个意义上讲,没有也不可能有所谓的“判决实验”。
我在一篇短文中通过历史事实表明,就连许多人认为是判决实验的迈克耳逊 - 莫雷实验,当时既没有驳倒一般的以太理