科學方法

科學方法

科學方法是指人類認識自然和社會，為獲得科學知識系統，所遵循或運用的規則、手段和途徑等；也是人類在創新實踐活動中，所採用的思路、程序、過程、技巧和模式等。科學方法種類繁多：既有適合科學各個學科的普適方法，又有各個學科各自的特殊方法，甚至還有一些專門性的技巧。

所以科學方法可分為三個層次：單學科方法，即專門科學方法；多學科方法，即一般科學方法，適用於自然科學和社會學；全學科方法，即最普遍的方法論，具有普遍意義的哲學方法。

科學方法又可分為三大部類：經驗方法，包括觀察、測量、實驗方法等；理性方法，包括邏輯、數學、統計方法等；臻美方法，包括直覺、對稱、類比方法等。

然而，科學方法不是機械的程式和/或僵化的教條，這蘊含三層意義：

一是科學方法是多元的：它既包括較為有序的經驗方法和理性方法，也包括不很有序或很不有序的臻美方法，它甚至對無序的猜測、想像、靈感、頓悟、幻想等，創造性的心理活動亦持寬容或歡迎的態度，尤其是做假設或假說的情形；

二是科學方法是創新的：一般來說，偉大的科學發現都沒有固有的程式和現成的方法可循，科學大師往往能在已有的方法中保持必要的張力，或伴隨著創造出新的方法；

其三是科學方法是開放的：它向各種後來的合理性的方法，諸如系統方法、計算機模擬方法等；以及非理性的方法，諸如擬人化方法、目的論方法、宇宙宗教思維方法等都敞開大門。

如像直覺、靈感、頓悟、洞察力甚至運氣一類的因素，也常常起作用，在整部科學史中充滿了這樣的例子。有不少科學家僅僅根據很不充分的數據和很少一點實驗結果，有時甚至一點實驗結果也沒有，便突然靈機一動，得出有用的、合乎事實的論斷。這樣的論斷，如果按部就班地通過上述理想的科學研究方法進行，就可能要用好幾年的時間才能完成。例如，凱庫勒就是在郵車上打瞌睡的時候，突然領悟到苯的化學結構的。洛維則在半夜醒來的時候，突然得到了關於神經刺激的化學傳導問題的答案。格拉澤由於無聊地凝視著一杯啤酒，才得到了氣泡室的想法。然而這是不是說，一切都可以憑好運氣得來，根本不需要動腦筋去思考呢？絕對不是的。這樣的「好運氣」只那些具有最好領悟力的人才會碰上，換句話說，有些人之所以會碰上這樣的「好運氣」，只是因為他們具有十分敏銳的直覺，而這種敏銳的直覺則是依靠他們豐富的經驗、深刻的理解力和平時愛動腦筋換來的。

在科學發展過程中，所運用的正確方法，具有以下特點和特徵：

一是鮮明的認識主體性，即主動性、創造性和目的性；

二是充分的合乎規律性，是以合乎理論規律為主幹的程序化；

三是高度的保真性，具有觀察、實驗和數學方法有機結合的特徵。對研究對象進行量的考察，保證所獲得的實驗事實的客觀性和可靠性。

在科學方法的形成和演化中，劃時代科學理論的誕生；或出現傑出科學家群體的時期；出現集科學家和哲學家於一身的哲人科學家等，對於科學和科學方法進程，起著舉足輕重的獨特作用。

英國的弗蘭西斯.培根（F.Bacon,1561-1626）是經驗論者，強調歸納法，他認為科學定律是通過歸納得出的。著名的「知識就是力量」的鏗鏘語句就是由他提出的，征服自然、控制自然在他看來是研究科學的目的和基礎。

法國哲學家勒內.笛卡兒（René Descartes，1596-1650年），黑格爾稱他為「現代哲學之父」，人們也認為他是「現代科學鼻祖」。他寫過一本《方法談》的書。他是理性論者，強調理性邏輯的演繹方法。他高瞻遠矚的指出，只有通過對自然現象的觀察分析，並經過人們的「邏輯推理」，所得出的判斷、結論或理論，才是可靠的、普遍的、唯一的、統一的。對於已有知識體系，需要進行不斷地質疑，這是從已知到未知的推進動力，從而使知識的探索，逐步逼近未知真理。

從根本上說，培根和笛卡兒兩人貫穿著兩種科學觀，正如愛因斯坦所言，培根是強調外部的證實，笛卡兒強調內部邏輯的完備。

近代科學的奠基者伽利略和牛頓，也是近代科學方法的奠基人。他們對於經典力學的構建，成功地使數學與實驗、假設（說）與驗證、歸納與演繹以及分析與綜合諸方法珠聯璧合，相得益彰。

達爾文的生物進化論，是十九世紀的科學成就之一，它所蘊涵的科學思想方法，廣泛地滲透到哲學和社會學領域，成為人們觀察和處理問題的方法，具有獨到的維度、角度或視域。

哥白尼、伽利略、牛頓，一步步確立了西方近代科學的基準。與近代科學形成幾乎同時，就有哲學家開始思考「科學是什麼？科學的方法是什麼？」 18世紀德國哲學家康德（I. Kant，1724-1804）提出了哲學的反思：科學是怎樣可能的？在他看來，牛頓力學這麼大的成就，科學是怎麼可能的？通俗的說，他奇怪牛頓如何想出了這樣一套深奧的東西。後來他寫了《未來形而上學導論》，這本書是《純粹理性批判》的通俗本。書里談到科學怎樣是可能的。在這之後的實證主義、經驗論、邏輯經驗論、證實原則、假說演繹、證偽主義等等，都試圖回答「科學是什麼？科學的方法是什麼？」的問題，也都曾各領風騷。20世紀70年代，澳大利亞學者艾倫?查爾默斯出版了《科學究竟是什麼》一書，從歸納主義到工具主義，洋洋洒洒，以15萬字的篇幅梳理了一遍。是否就此可以定義「科學」了？可以定義「科學方法」了？這仍然是仁者見仁，智者見智的，並非有定論的難題。

這裡很有必要強調一下批判學派對科學方法的傑出貢獻。批判學派的代表人物很多，其中馬赫、彭加勒、迪昂、奧斯特瓦爾德、皮爾遜等活躍在十九世紀末和二十世紀初的科學和哲學的舞台之上，他們是二十世紀科學革命（物理學革命）和哲學革命（邏輯經驗論）的先驅，

馬赫的感覺分析、歷史批判意識、思維經濟等諸多方法論原理以及探究心理學論綱等，都是異彩紛呈；

彭加勒的約定論的方法論以及關於假設、直覺、科學美、數學發明的心理機制的論述，也都美不勝收；

迪昂的整體論和歷史主義的方法、關於物理學理論的邏輯架構、對卓識的探究以及對人類精神的探險，都表現得各有千秋；

奧斯特瓦爾德的能量論的思維方法和在研究中主動變換角色的實踐。真是別開生面；

皮爾遜的懷疑批判風格、對科學方法的意義和特徵的揭示、對想像力和審美感的倡導以及對統計方法的發明和運用，都使人拍案叫絕。值得注意的是，在批判學派的科學方法中，還包含著諸多的後現代的意識或酵素。

愛因斯坦是二十世紀科學革命的主將和先鋒，他在現代科學哲學與科學方法兩方面獲得巨大成功，它也是現代科學哲學和科學方法的集大成者。他從前人、尤其是從批判學派那裡吮吸了豐富的思想營養，又融匯了對自己的科學實踐的親身體悟和哲學反思，從而錘鍊出展現時代氣質和科學精神的、別具一格的科學方法。愛因斯坦的科學方法蘊含溫和經驗論、科學理性論、基礎約定論、意義整體論以及綱領實在論的有機要素，體現了多元互補和張力平衡的特徵，顯示出廣博的包容性和涵蓋性。他的統一性、對稱性、相對性、幾何化等科學思維方法或科學研究基本宗旨，既有科學眼力的敏銳，又有科學智慧的深邃。可以當之無愧地稱為「科學的眼力」或「科學的智慧」。他的探索性的演繹法、邏輯簡單性原則、准美學原則和形象思維，是創立像相對論這樣的現代科學理論的銳利武器。在科學方法論的發展史上，愛因斯坦起到了承前啟後的偉大作用，孕育或催生了各個流派的哲學家的方法論的成果。

對於科學研究活動而言，科學方法的地位和意義至關重要。彭加勒認為科學創造「首先需要創造方法」；皮爾遜也強調「科學方法是通向絕對知識或真理的唯一入口」和「唯一道路」，「整個科學的統一隻在於其方法而不在於其材料」；懷特海把方法本身視為「震撼古老文明基礎的真正新鮮事物」；薩頓則言之鑿鑿：「在科學領域，方法至為重要。一部科學史，在很大程度上就是一部方法或工具史，這些工具無論有形或無形，都是由一系列人物創造出來的，並用以解決他們遇到的某些問題。

每種工具和方法都是人類智慧的結晶。科學方法的運用不僅在自然科學範圍內所向披靡，而且在社會學和人文學領域也有重要意義，乃至在人們的日常思維和為人處事中也不無裨益。更為重要的是，科學方法是科學精神的重要構成要素和集中體現。它洋溢著科學的實證精神、理性精神和審美精神，充盈著科學的懷疑和批判意識，無怪乎皮爾遜把它看作是訓練公民的科學心智的有效手段。

關於科學方法的特徵，皮爾遜將其概述為：（1）仔細而精確地分類事實，觀察它們的相關性和秩序；（2）藉助創造性的想像發現科學定律；（3）自我批判和對所有正常的心智來說，是同等有效的最後檢驗。這一概述比較適合像生物學以及運用經驗為主的科學，也許達爾文的進化論是很好的範例。

迪昂的概括為：（1）物理量的定義和測量；（2）假設或假說的選擇；（3）理論的數學展開；（4）理論與實驗的比較。這一概括更為適合像物理學以及數學化的精密科學。愛因斯坦的相對論是出色的範例。相對論正是愛因斯坦運用其獨創的探索性的演繹法等一類科學方法建構起來的，符合迪昂模式的理論。