文獻 | 論近代科學方法的起源與發展

原載《廣州大學學報》2005年第11期

作者：李建珊

嚴格意義上的科學方法是近代科學的產物。但作為其雛形，則早在古代人類對自然的初步認識活動中就已經以萌芽的形式存在著。古希臘哲學家不僅提出了有關自然哲學的許多問題、假說和猜測，還在認識論、方法論等方面為近代科學準備了條件。在古希臘文化中最可寶貴的科學成分在於它為後來科學方法的孕育和產生提供了數學理性、邏輯理性和實驗理性等精神準備。不過，近代科學之所以產生，還需要直接面對自然的方法。如果說近代科學發生的外部標誌是科學已開始成為社會建制，那麼它的內部標誌則是區別於前科學（自然哲學、工藝傳統等）方法的專門科學方法的產生。這就是實驗--數學方法、科學歸納方法和直觀--演繹方法。

（一）伽里略的實驗-數學方法

在古代和中世紀，處於萌芽狀態並彼此分立的數學理性和實驗理性在自然研究中的地位、作用很不相同，並且分別從屬於不同的知識傳統。以畢達哥拉斯為代表的數學理性基本上從屬於以哲學家為代表的學者傳統（或思辨傳統），並且建立在「數為萬物本原」的本體論信念基礎上。儘管它在古典天文學研究中取得了進展，但因輕視、鄙薄經驗觀察和實驗，致使借它而獲得的知識不可能擺脫自然哲學的思辯和猜測性質。而以阿基米德為代表的實驗理性則基本上從屬於工匠傳統（其中包括中世紀煉金活動家的傳統），儘管由於這種方法的產生使阿基米德被譽為「近代型物理學家」，但同數學方法相比，它遠未成為以學者傳統為主流的古典自然研究的普遍方法。兩種理性方法及其所隸屬傳統之間的長期對立，導致了近代前的自然研究不可能獲得對自然界特殊本質與規律的理性認識，因此根本不能產生科學。

自中世紀末葉起，一些異端的經院哲學家多少地看到了由於兩種傳統對立所造成的弊端。如羅吉爾·培根在經院哲學盛行的時期第一個提出了「實驗科學」（運用實驗方法的科學）的術語，他清晰了解只有實驗方法才能給科學以確定性，同時他認為「數學是一切其他科學的門徑和鑰匙」這就肯定了數學在自然研究中的方法論地位。他不僅不把數學同實驗相對立，而且強調數學與經驗及實驗的密切關係。文藝復興運動的主將達·芬奇一方面十分注重觀察、實驗等經驗直觀方法，主張藝術和科學都要從觀察入手，認為「理智是實驗的兒女」，實驗是科學之母；另一方面也注意到，自然界的力和動作必須通過數量的研究來探討，藉助並超越經驗而獲得數學規律乃是研究自然的目的。哥白尼和刻卜勒作為近代天文學革命的大膽旗手雖未專門論述科學方法，然而在他們共同奠定日心說的理論基礎的過程中把天文觀測和數學計算有機地結合在一起，開創了以實驗、觀察為基礎，以數學為手段的近代天文學新時代。

不過，天文學中的觀測方法不是嚴格意義上的實驗方法，而且由於沒有廣泛應用科學儀器作為觀測手段，使得日心體系在剛剛誕生時還缺乏優於地心體系的強有力的證據支持。正因為如此，可以說，哥白尼與早期刻卜勒的日心體系在方法論上主要地側重於數學工具，並且還沒有徹底擺脫柏拉圖倡導的畢達哥拉斯主義的神秘色彩。當然，這裡不包括後來刻卜勒在注重系統地天文觀測的第谷·不拉赫的影響下所取得的成功。

在近代科學中第一個完整地提出、並成功地運用「實驗-數學方法」的是伽利略。作為近代科學方法論支柱之一的「實驗-數學方法」的基本思想是：針對一個科學問題，必須以定量實驗的觀測結果作為認識出發點和判定理論真偽的標準，同時運用數學抽象來描述關於客體的各種基本概念和基本關係，即用數學符號來表達物理實在及其運動規律。將數學理性和實驗理性有機結合起來的這種方法突出地表現在伽利略的力學研究中。正如英國科學史家亞·沃爾夫在《十六、十七世紀科學、技術和哲學史》中所指出：「伽利略對於落體定律、單擺和拋射體運動的研究，樹立了科學地把定量實驗與數學論證相結合的典範，它至今仍是精密科學的理想方法。」[1]以落體定律的發現為例來說明。

伽利略對落體運動的研究是以對亞里士多德理論的批判為起點的。他首先批判了亞里士多德關於「自然運動」趨向「自然位置」的解釋，極力主張把這類目的論解釋從科學解釋中排除出去。基於這種思想，並鑒於該時代「萬有引力」概念尚未提出等歷史條件，伽利略給自己規定的任務是：要發現的不是物體為什麼降落，而是怎樣降落，即依照怎樣的數學關係而降落，並且將自己在研究中提出的一系列假設、猜測和邏輯推論同實驗的結果比較，這就使他的研究同自然哲學的、非科學的研究區分開來，這是科學方法上的一個大發展。

他用思想實驗和歸謬法批判了亞里士多德關於落體速度與重量有關的錯誤理論。為正面提出落體運動定律以取代亞里士多德的錯誤理論，伽利略走過了一條曲折艱難的路。在晚年發表的《兩種新科學》（1638）中，他以自己提出的「勻加速度」和「慣性」等重要概念為前提，以幾何圖解法等數學方法為手段，首先推導出：從靜止開始墜落的物體，如落下時間為t，末速度為v，則在t時間內經過的距離與始終以v/2的勻速運動經過的距離相等（s=? vt）。然後根據「速度與降落時間成比例」的假設導出了落體定律：物體墜落所經過的空間按時間的平方而增加。用現代數學語言表述，這個定律可寫成s=? gt² .

為驗證上述假設及其數學推論，伽利略精心設計了斜面實驗。由於落體運動速度太快，伽利略決定讓一個小球在光滑斜面上滾動，以便「沖淡重力」。其根據在於：斜面越陡，球滾得越快；作為其極限情形，即當斜面傾角為90⁰時，小球將沿該面自由落下。他採用水鍾作為計時工具，經多次實驗發現，對於任何給定的傾角，實驗數據與上述假設及其數學推論都基本上符合，即，「小球所經過的距離總是同所用時間的平方成比例」。他從斜面實驗中還發現：沿斜面下落物體的末速度僅隨垂直高度而變，而與斜面傾角無關。而這個規律在「擺—釘」實驗[2]中，又得到進一步證實。

對伽利略科學活動的深入研究表明，他的「實驗-數學方法」既不同於古代數學方法論的畢達哥拉斯主義，又區別於中世紀末期以來出現的科學方法論的經驗主義。

人們往往引證伽利略關於「自然界這本書是用數學寫成的」這句名言來說明他在方法論上的畢達哥拉斯主義傾向，如美國科學哲學家約翰·洛西的《科學哲學歷史導論》一書就持這種觀點。然而，在筆者看來，伽利略的方法論同畢達哥拉斯主義在本體論和認識論方面都有本質區別。首先，儘管伽利略認定數學是理解自然的基本指導工具，為了力圖運用數學抽象對運動進行一種全新的描述，他的確把注意力傾注於可量度的事物並竭力尋找自然現象間的數學關係。但是，正如著名科學史家丹皮爾所說，「他所找的不是神秘的原因，而是要了解支配自然變化的永恆定律」，[3]同時，他還從亞里士多德和經院哲學分析運動時採用的模糊的目的論範疇，跳到關於時間和空間的確定的數學觀念。從伽利略開始，「時間和空間在物理科學中具有了本原而根本的性質」。[4]其次，伽利略的方法不同於古代數學方法的又一特點是他非但不鄙薄經驗、忽視實驗，恰恰是在巧妙地設計實驗並反覆精確地測量的基礎上歸納和提煉出數學關係。這就使得對自然定律的數學表述具有一定程度的客觀真理性和可靠性，而這一特點，也是徹底擺脫畢達哥拉斯主義的神秘色彩的根本保證。

同時，伽利略也不是一個經驗主義者。他深知在空氣中發生的實際的落體運動以及其他加速運動同他的數學描述並不完全吻合（而是基本上符合）。然而，為了揭示紛繁複雜的現象背後的本質，即「在混亂經驗中發現不變的模式」，伽利略在實驗基礎上廣泛利用了科學抽象、思想實驗和理想化方法。實際上，他的落體定律和單擺定律所描述的是「真空中的自由落體」和「理想擺」的運動規律，這是突破各種主客觀條件的束縛、大膽捨棄現實中存在的次要因素或偶然因素（其中包括當時已知的空氣阻力、摩擦力以及尚不清楚的轉動慣量帶來的能量消耗等）影響的結果。其次，在伽利略看來，實驗對假說的確證有時未必能立即實現。有時即使實現了也不具有絕對的性質。比如，伽利略認為，前文所述的擺—釘實驗對於斜面運動假說的證實僅僅是一種間接確證，而不是直接確證。應當補充說明的是，伽利略對於經驗的超越並非是哲學上的直覺，而是由科學自身需要所導致的自發意識。

總之，伽利略成功提出的「實驗-數學方法」既不是脫離實驗基礎的單純數學方法，也不是缺乏科學抽象和理想化的單純實驗方法。它是在發展了阿基米德開創的實驗理性的新的根基上對古希臘數學理性的復興。「實驗-數學方法」開闢了實驗科學向精密科學發展之先河，特別是為牛頓力學的建立直接奠定了知識的和方法論的基礎。

（二）F. 培根的科學歸納法及其發展

與近代科學同步產生的另一種方法——科學歸納法是由F. 培根首創、而由穆勒等人加以完善的邏輯方法。這種方法與上述的「實驗-數學方法」不同，它不是科學家在科學研究中實際運用的方法，而是哲學家把實驗科學中自發運用的某種歸納方法從自然科學中搬到哲學中來並加以提煉、發揮而形成的一般方法理論。這裡，首先應當提到的是F培根。

對於F. 培根在近代科學史中的地位的評價，至今仍有爭議。許多中外科學史家都注意到，培根不僅否定帕拉塞爾蘇斯的化學研究，反對吉爾伯特的磁學理論和哈維的血液循環理論，而且反對伽利略的科學方法，並對他的顯微鏡和望遠鏡的價值表示懷疑，甚至對哥白尼日心體系也持否定態度。這是他 「大法官式」的傲慢以及科學知識的缺乏等原因造成的。然而，不可否認，培根在其《新工具》和《新大西島》中對科學的巨大社會功能的論述，對亞里士多德和經院哲學的批判，以及在方法論方面的某些重要思想，無疑為近代科學的發展鋪墊了道路。正如一位歷史學家所說，培根在科學中所起的作用與希臘瘸詩人弟泰厄斯在軍事上的作用相仿。後者儘管不能打仗，但他的詩歌卻鼓舞了四肢健全、勇敢善戰的人去贏得戰爭。F. 培根在科學歸納法方面的主要貢獻有兩點：

首先，F. 培根強調科學實驗對擴大科學認識的經驗基礎和做出科學發現的巨大作用。他認為，從經驗中導出公理，首先必須準備一部充足、完善的自然和實驗的歷史，這是一切的基礎。培根批評亞里士多德及經院哲學的演繹法。認為亞里士多德的三段論不能給人以新的知識，而經院哲學家則是忽視經驗、注重教條，象蜘蛛從自身抽絲結網一樣只憑個人臆想作出判斷，因此也不會獲得真正的知識。為了在自然研究中揭示自然界的真正奧秘，必須從自己頭腦中消除種種偏見和傾向（即四種「假象」），特別是要擺脫人們的先入之見。培根有一句名言：「要征服自然，必須服從自然」。而要服從自然，就要從不帶任何偏見的觀察開始，而特別是要進行主動的實驗。他強調實驗與單純經驗、觀察的區別，認為單純的經驗、觀察是「自行出現的」，是被動的「偶遇」，是「漫無定向」的盲目摸索；而實驗則是「著意去尋求的」，是主動的和有目的的探索。正如他所指出：「隱藏在自然中的事情，只是在技術的挑釁下，而不是在任其自行遊盪下，才會暴露出來」。[5]他把主動的實驗（而不是被動的觀察）看成是獲取關於研究對象的系統經驗材料的唯一可靠的方法。可見，F. 培根所倡導的「實驗」其內涵已遠遠超出了R.培根在常識意義上的「經驗」的範圍，而上升到自覺的、有計劃的、有組織的科學實踐的層次。也正是在這個意義上（也僅僅應該在這個意義上），馬克思才讚譽F. 培根是「英國唯物主義和整個現代實驗科學的真正始祖」。[6]

其次，培根在提出科學抽象原則的基礎上首創了排除-歸納法。培根在《新工具》中多處批評了自亞里士多德以來僅僅根據少數觀察、用簡單枚舉法匆忙地從感覺和特殊而抽象出普遍公理的作法；認為這種抽象由於「沒有採取對自然作排除和分解或分離的方法」，因此所得出的概括必定「是不確定的和含混的」。為此，應當用科學歸納法取而代之。他把實驗理性和邏輯理性有機結合起來而提出的排除-歸納法，其基本思路是：通過實驗、觀察獲得有關某些現象的一切事實知識，其中包括對該類現象的肯定事例、否定事例和該類現象所具物理性質的程度不同的表現；然後將全部事例編製成肯定事例表、否定事例表、程度表（或比較表）；藉助逐步歸納和排除法，從事例中抽出最低層次的公理，然後從低層次的公理中再構造出較高層次的公理，直至最終達到普遍性程度最高的公理（即形式）。其中最重要的方法是逐步歸納和排除法。歸納與排除乃是同一過程的兩個相反相成的側面。培根把事實之間以及低層次公理之間的相關，區分為偶然相關和必然相關（即本質相關）。在歸納過程中，不論是由系統的實驗觀察材料概括出普遍性有限的真理，還是從普遍性程度低的真理上升到內涵更豐富、概括性更高的真理，都要通過比較、鑒別，以發現並排除偶然的或非本質的相關，從而抽取出必然的、本質的相關，作為進一步歸納、概括的合適題材。只有如此，才能牢固地建立起科學理論的金字塔。有人認為培根「否定抽象概念」。其實，培根僅僅反對借簡單枚舉法根據少數觀察貿然作出不恰當的抽象，他並不反對、而且竭力主張以系統觀察為基礎，以排除和捨棄偶然相關（即非本質相關）為關鍵程序的科學抽象。甚至可以說，科學抽象原則是培根的科學歸納法的靈魂。

當然，具體應用培根的科學歸納法的程序和規則十分困難，關鍵是三種表的編製既繁瑣又不可能完全。他的這些具體規則和方法對於科學家的研究與發現活動並沒產生多少實際影響。這與他對同時代科學家及其貢獻的「法官式」態度也密切相關（例如與培根同時代的著名生理學家哈維就稱培根發表意見不象哲學家倒象大法官）。但是培根的三種表的制定畢竟為一些具體的歸納方法（如求同法、差異法、求同差異共用法和共變法等）的應用提供了必要的資料。

十九世紀，以英國為中心的一些科學家和邏輯學家進一步發展了歸納法。首先，赫舍爾（1792－1871）發揮了培根關於發現與證明之間有區別的思想。培根認為，三段論不是發現的工具，而只是證明已發現知識的工具；只有歸納才是發現的工具。赫舍爾則進一步強調發現和證明的相互獨立性。然而，在赫舍爾看來，發現的途徑並不都是歸納的，而是包括歸納和假說兩條途徑。關於科學發現的歸納途徑，他認為是這樣：第一步，把複雜的現象分解和還原為他們的組成部分和有關方面。例如，物體的運動可分解為力、質量、速度等方面，聲音可分解為聲源的振動、振動通過介質的傳遞、振動被耳朵受納併產生聽覺等部分。第二步，對上述部分或方面當中具有重要意義的性質和事件進行歸納，即尋求性質之間合乎規律的相互關係或事件之間合乎規律的關係，從而上升為自然定律。所以，研究氣體的體積和壓強兩變數有什麼關係，就要從實驗結果（數據）中經過歸納而得出波義耳定律。第三步，各條定律經過歸納而上升為理論，在這裡需要的是科學家創造性的想像力。赫舍爾不僅提出了發現的兩條途徑還制定了發現事物間因果關係的九條原則，其中特別是求同法、差異法、剩餘法和共變法，成為著名的密爾歸納五法的先導。

如果說，赫舍爾對歸納的理解已經不僅僅局限於形式邏輯的理解，那麼與他同期的惠威爾(1794-1866) 則乾脆把「歸納」和「歸納邏輯」區分開來。他認為科學發現中運用的歸納不是形式上可靠的推理，任何建立與演繹邏輯相稱的「歸納邏輯」的企圖都是無效的。惠威爾所謂的歸納就是用精確合適的概念把事實「捆綁」（結合）在一起的「綜合」過程。這是一個試錯與消錯的過程，即發明嘗試性假說和用實驗觀察來檢驗假說和演繹推斷的過程。這種綜合靠的是科學家的洞察力。顯然，惠威爾的歸納概念完全不是邏輯學意義上的歸納推理，倒有些類似於康德的「先天綜合」，即用先天的範疇去整理那些無結構的感覺經驗。但無論如何，他身為科學家畢竟看到了科學思維的真實過程，他的這些思想後來成為現代科學哲學諸多學派的思想淵源。

近代歸納方法的集大成者是與赫舍爾、惠威爾同時代的英國哲學家、經濟學家和邏輯學家密爾（J.S.Mill，1806——1873，舊譯穆勒）。他把邏輯推理從廣義上分為歸納和演繹。他把歸納定義為發現和證明一般性命題的活動。他繼承了中世紀末期鄧·司各脫和威廉·奧康的有關歸納方法，對F. 培根的三表法和排除法加以改造，並直接吸取了赫舍爾關於發現因果聯繫的若干原則，終於提出了實驗研究的歸納法，即契合法（即求同法）、差異法、剩餘法、共變法，還考察了將前兩者結合起來的契合差異並用法。統稱為「密爾求因果五法」。

密爾十分強調上述方法在科學定律發現中的重要性。甚至說，科學上已知的每一個因果定律的發現都是「由於可歸結為這些方法的某一種」的作用。其實，我們說，這些方法只適合於經驗定律的發現，而並不適用於理性定律的提出。而且，正如密爾本人有時所承認的，它們對於探求複雜的因果關係往往是不適用的，因為上述方法本身並未將現象的多因性以及存在於各事例的因素有主次之分考慮進去。鑒於此，他又提出有些科學定律的發現要藉助於假說-演繹法作為補充。但無論如何，密爾看到了歸納方法較之演繹方法優越之處在於它能從已知知識推出未知知識。只是他不應賦予歸納法在科學發現和證明方面的太大的功能。

（三）笛卡兒的直觀-演繹法

科學知識的發展在文藝復興所開創的新時期里，遇到了一系列重大問題，即科學知識本身的價值問題以及科學知識的結構和系統性等問題。因為在古代和中世紀人類所積累的自然知識尚未從哲學或工藝傳統的母體中獨立出來，當然更不會形成自己的體系，所以近代科學家在建立科學知識的體系時必須先解決人的知識是什麼，人的知識特別是科學知識如何獲得，以及怎樣使獲得的科學知識具有系統性等問題。如果說以培根為代表的經驗主義和歸納主義從一個角度初步解決了科學知識的起源和發生途徑的問題，那麼，以笛卡兒（1596—1650）為奠基人的理性主義和演繹主義則從另一個角度解決了這個問題，並初步回答了如何建立科學知識的體系問題。

1、笛卡爾方法論的產生

從思想史淵源上講，笛卡爾的方法論產生於古代希臘和近代歐洲科學方法論思想的批判、繼承和改造。笛卡爾的科學方法論是以普遍懷疑為起點、以數學方法為模板、以直觀-演繹為核心的方法論。

笛卡爾是哲學史上第一個指出經驗主義和歸納主義在認識自然中的局限的人。在他看來，從感覺經驗中引申出來的認識不具有普遍性和必然性，而具有不可靠性以至欺騙性；至於培根的歸納主義方法則充其量只能看作是建立「物理學」知識大廈的否定性準備，卻不能當作這個「大廈」的確定的、肯定性的出發點。其理由在於，運用歸納法只能得到或然性的、不確定的知識。

為了實現建立自然科學理論大廈的目標，笛卡爾批判地吸取了亞里士多德等古希臘學者關於科學是公理化系統的理想。笛卡兒在其《方法談》中認為，光憑邏輯學的一些原則還不能建立真正的科學知識體系。要建立真正的科學知識體系必須找到一條基本出發點（即公理、公設、假說）作為基礎，之後才能運用演繹方法。而這條出發點乃是處於演繹法之外的，對它不能用演繹法來論證，它必須是直接真實的，從而在它的基礎上才能引申出一切間接的原理。他認為，出發原理應該不是藉助於感覺，而是藉助於直觀來直接考察的。但這種直觀不是神秘的、超自然的，而是一種普遍的反思即理智的能力，它使人們得以揭示和確定原理的出發點。這也是笛卡兒對柏拉圖神啟靈感論的揚棄。笛卡兒提出的科學的「出發點原理」概念及其所藉助的直覺方法，是建立近代科學理論體系的重要基礎。

笛卡爾的方法論，特別是作為其核心的直觀-演繹法還有其個人知識背景上的根源。作為17世紀偉大數學家的笛卡爾不僅把數學視為一門知識，而且把它當作科學規範和普遍方法。在他看來，數學方法是演繹方法最完整、最徹底的體現，完全適用於整個經驗自然科學；而且，自然界最基本和最可靠的性質是形狀、延展和在時空中的運動，它們必定服從於數學規律。因此，笛卡爾把數學理性和邏輯理性緊密結合起來，作為其直觀-演繹法的基礎。

但是，笛卡爾似乎已經看到了由於數學同經驗自然科學在研究對象上的差異所導致的將數學方法直接運用於科學中的困難。指出，希臘幾何是抽象幾何，只能練習思維而不能解釋自然；阿拉伯人開創的代數學又過分拘泥於某些規則和數字，難免晦澀乃至陷於混亂。他試圖對數學方法加以改造，以便找到「包含這兩門科學的好處而沒有它們的缺點的方法」，這就是笛卡爾的四條方法規則：（1）決不把任何我沒有明確地認識其為真的東西當作真的加以接受，只把那些十分清楚明白地呈現在我心智之前，使我根本無法懷疑的東西放進我的判斷之中。（2）把我所考察的每一難題都儘可能分成細小的部分，直至能夠圓滿解決的程度。（3）按照次序引導我的思想，以便從最簡單的對象開始逐步上升到對複雜事物的認識。（4）最後，要盡量完全地列舉一切有關情況並審查推理步驟，勿使遺漏。這些規則的第一條是普遍懷疑和直觀方法，第二條是從具體到抽象的分析方法，第三條是由一般到個別的演繹過程，第四條是歸納過程。這正是笛卡爾方法論的基本框架。

2、直觀-演繹法及其運用

在笛卡爾的方法論中，最核心的內容既不是普遍懷疑原則，更不是對所演繹出的原理和推論的事後驗證與歸納，而是作為其知識哲學中心要素的直觀-演繹方法。笛卡爾的直觀-演繹法是由互相聯結的兩個認識環節——直觀和演繹組成的。在他看來，真理性的認識只能來自理性直觀和對直觀到的公理的演繹展開。正如他所指出的：「離開理性直觀和演繹，就不可能獲得科學知識」，「除了通過自明性的直觀和必然性的演繹之外，人類沒有其他途徑用來獲得確定性的知識。」[7]他認為認識自然界客觀規律的基本方法，就是用理性的邏輯思維，從直觀地認識的「首要和基本的原則」中演繹出這些規律。

所謂「直觀」，就是對於基本的、清楚明白的、不證自明的真理的直接了解。笛卡爾指出，直觀「指的不是感覺的易變表象，也不是進行虛假組合的想像所產生的錯誤判斷，而是由純凈而專一的心靈所構想的概念。這種概念的產生是如此簡易而清楚，以致對於認識的對象，我們完全無需要加以懷疑」。[8]他舉例說，人們對於上帝的存在、自身的存在、自身在思維、三角形有三條邊、球形有一個表面等所具有的知識，均屬於通過理性直觀得來的知識。

所謂「演繹」，笛卡爾指的是從已經確實地認識到的其他事實出發所進行的全部帶必然性的推理。演繹的任務就是從第一原理中推演出一切知識來。笛卡爾把演繹作為「認識的補充方法」。人們需要這種方法乃是對象本身的要求，因為許多事物雖然不是由它們本身的證據直接把握（即直觀認識）到的，但卻是由於心靈的、持續的、不間斷的活動而從真實的、自明的原則中推演來的。

演繹同直觀的區別在於：第一，直觀是一種直接的認識方式，而演繹則是一種間接的認識方式，正如笛卡爾在《探求真理的指導原則》中所說的：「在演繹中包含著運動或某種前後相繼的關係，而直觀中則沒有。」第二，「明顯可見性在演繹中並不象在直觀中那樣必不可少」，[9]演繹的明顯可見性即確實性在某種程度上寧可說是記憶賦予的。第三，作為演繹大前提的第一原理只是通過直觀得到的，與此不同，「較遠的推論是僅僅通過演繹而獲得」的[10]，即通過一系列的間接論證才能得到。

笛卡爾對亞里士多德三段論的批判並不是徹底否定演繹法，而是對演繹法實行了改造。他的直觀-演繹法同亞里士多德以及經院哲學常用的三段論有本質的區別。傳統的三段論式的證明只能用來說明常識，而不能給人提供任何新知識，人們「從這種公式中不能收集到新的東西」，它「對於那些發現真理的人來說是毫無價值的」。笛卡爾的直觀-演繹法則不僅是一種說明的邏輯，而主要是一種發現的邏輯。因為這種方法的關鍵和首要特點，在於作為演繹推理大前提的第一原理乃是運用理性直觀而發現的確定無疑、清楚明白的公理，正是第一原理的創造性保證了由它推演出的知識的新穎性，因此，直觀-演繹法是發現真理的最有效方法。

笛卡爾十分強調直觀--演繹在認識自然中的至關重要作用，他說，若不通過心靈直觀和演繹就不能掌握任何真知，不能得到任何科學。他嘗試運用這一方法構建了人類知識的金字塔。（見圖示[11]。）

構建這一科學知識金字塔的過程可概括如下：（1）經過運用四條認識規則而進行的一系列否定性準備——即普遍懷疑，他首先確立了作為肯定性出發點的最高公理——「我思故我在」。（2）從我的存在推出了創造了人類的「上帝的存在」。（3）從上帝的存在推出為人的感覺和理性所把握的、由上帝所創造的「物理世界的存在」。（4）由世界的存在又推出了上帝賦予人們認識世界的清楚明白的觀念是真實的、不以任何條件為轉移的。（5）從清楚明晰觀念的真實性出發，經過排除，確定被人類的真觀念所認識的物理世界的「廣延性」是最可靠、最確定、最根本的屬性；同時由觀念的真實性又推出了他的運動觀——「運動不滅（守恆）原理」。（6）接著，他從廣延性推出了「無虛空」（即空間充實）理論、「以太-旋渦理論」和「直接接觸原理」；與此同時，又從運動不滅原理推出了「慣性定律」、「力-阻力關係」和「碰撞規則」，如此等等。於是形成了自上而下的關於科學知識的演繹系統。

儘管笛卡爾有構造包羅萬象的知識體系的勃勃雄心，但也不得不承認：人們依靠演繹，只能從金字塔頂端前進一段很短的距離；何況，僅僅根據一般定律的考慮，人們不可能確定物理事件的進程。這是直觀-演繹法的局限性所在。於是他給了實驗和觀察及與此相聯繫的歸納方法以一席之地，然而他的理性主義使得觀察、實驗與歸納在他的方法論中僅僅被看作科學研究的輔助手段，並僅僅被用於把藉助直觀和演繹獲得的結果系統化的認識過程中。笛卡爾否認有可能通過核對和比較觀察到的事實而確定重要的自然定律。

3．笛卡爾方法論的四段圖式

如果考慮到笛卡爾的方法論的「普遍懷疑」原則和他對公理起源和基本特徵問題的唯理論解決，特別是通過剖析笛卡爾的直觀-演繹法和他對歸納、觀察和實驗的態度，那麼笛卡爾認識自然的模式的全貌，就可以展示在我們面前。這就是：以「普遍懷疑」即排除一切可疑的、不確定的知識及其原則為起點；再憑藉理性直觀而發現作為「首要和基本原則」的天賦觀念；然後以這種普遍性、必然性觀念作為肯定性出發點（即公理），用數學中嚴格的演繹推理方法從中推演出一系列可成功地解釋（說明）自然現象的定律或推論；最後運用歸納法和實驗觀察對所獲定律或推論，進行事後的事實驗證或經驗批准。我們可以把這些環節，表述為下列圖式（權且稱之為「四段圖式」）：

　　 發現的邏輯

　　普遍懷疑 → 理性直觀 → 演繹展開 → 事實驗證

　　 說明的邏輯

　　 (前奏) （主旋律） （後續）

在這裡，以排除和否定為特徵的「普遍懷疑」環節僅僅是認識自然、進行科學研究的前奏，或者說是構築科學知識大廈前的否定性準備，它顯然不能作為獲得確定性知識的肯定性出發點。只有藉助理性直觀力量獲得的公理或第一原理才能充當這種出發點。

「理性直觀」和「演繹展開」兩個環節是四段圖式中的核心，它們構成了笛卡兒四段圖式的「主旋律」。其中，前者是構築科學知識大廈的肯定性出發點和前提，而後者則是前者的延伸與擴展。科學「發現的邏輯」主要體現於這兩大環節、特別是第一個環節之中。因為公理的得出過程乃是運用創造性思維而做出科學發現的過程。

從對公理的「演繹展開」開始，經過由演繹得出的推論，到對所預見事實加以驗證的全過程，應當說不需要多少創造性思維，它主要是一個純粹邏輯思維的過程。因此這個過程是一種科學「說明的邏輯」 。

至於最後的「事實驗證」環節，則僅僅是作為核心環節的直觀-演繹階段的「後續」或補充。或者說它不過是笛卡爾為擺脫其直觀-演繹法的困難，而向經驗主義和歸納主義的一個小小的妥協。笛卡爾指出：「如果我們從各種各樣而又沒有聯繫的事實中推論出任何單個事物，常常我們的理智能力不足以在一個單一的直觀中全部地把握它們。」[12]在這種情況下，就要求助於列舉或歸納。同時，這一環節也是保證他的科學認識論完整性的需要。正如笛卡爾本人所說，「如果我們希望使我們的科學完善，……列舉也是需要的。」[13]

應強調的是，歸納與實驗觀察方法在笛卡爾的科學認識論和方法論以及他的具體科學實踐中的地位，同它在笛卡爾一般認識論中的地位是不同的。一方面，在笛卡爾的科學實踐及其科學認識論與方法論中完全排除歸納和實驗觀察方法是不可能的。因為離開這種方法，直觀就無從產生，演繹過程也就無從展開。因此，笛卡爾對於在科學研究中忽視實驗觀察和歸納方法的人表示蔑視。他正確地指出：「那些離開物理學來研究力學的人……輕率地設計出產生運動的新器械。與他們同出一轍的是那些哲學家，他們無視經驗，想像真理將會從他們頭腦里產生出來，就像帕拉斯從宙斯的腦子裡變出來一樣。」[14]我們不能因為笛卡爾在一般認識論中對培根經驗論和歸納法的貶低，而否認實驗觀察和歸納方法在他的科學認識論與方法論以及他的科學活動中所具有的一定地位。另一方面，我們也不能無視這樣一個事實，即他的實驗觀察和歸納方法同他的理性主義認識論體系之間很不協調，甚至格格不入。儘管在科學研究實踐及科學認識論中他不得不承認其作用，但是這種方法無論如何絕不會上升到科學研究出發點的地位。換句話說，在笛卡爾的認識論與方法論中，實驗觀察環節絕不會成為科學發現邏輯的一部分，而僅僅是科學說明邏輯的一部分，即它只能作為對定律及推論的事後的事實驗證和經驗批准。總之，笛卡爾在方法論領域的辯證法思想使他在不放棄演繹主義的前提下表現了實驗觀察與歸納方法的容納。但是，在實驗觀察是研究「出發點」還是「後續」的重大原則問題上，演繹主義同歸納主義從未有過絲毫的妥協。

以理性主義和演繹主義為特徵的笛卡爾認識論與方法論，同處於經驗水平的17、18世紀科學中的主流顯然不大合拍，但自19世紀以來，隨著自然科學由經驗水平向理論領域的過渡，這種演繹主義思潮逐漸成為一種方法論傳統，並且基本上成為至今為止在理論自然科學中佔主導地位的方法論傳統。

總之，上述三種直接面對自然界的新方法的形成與完善既是對希臘文化理性精神的提升，又是對於自然哲學方法的揚棄，並且反過來有力地推動著近代科學的迅速發展。那種認為近代科學奠基人只有對希臘哲學的批判、而沒有某種繼承的傳統觀點，看來是有失偏頗的。

【注釋】

　　[1]亞·沃爾夫:《十六、十七世紀科學、技術和哲學史》,商務印書館1985，47頁。

　　[2]詳見約翰·洛西：《科學哲學歷史導論》，華中工學院出版社，1982, 第58頁。

　　[3]丹皮爾：《科學史及其與哲學和宗教的關係》，商務印書館1979，199頁。

　　[4]丹皮爾：《科學史及其與哲學和宗教的關係》，商務印書館1979，200頁。

　　[5]轉引自[英]S.F.梅森：《自然科學史》，上海人民出版社1977，177頁。

　　[6]馬克思恩格斯全集,第2卷，人民出版社1977，133頁。

　　[7]笛卡兒哲學著作，第1卷，劍橋大學出版社1911，第10、45頁。

　　[8]笛卡兒哲學著作，第1卷，劍橋大學出版社1911，第7頁。

　　[9]笛卡兒：《探求真理的指導原則》，商務印書館，1991，第11頁。

　　[10]笛卡爾：《探求真理的指導原則》，商務印書館1991，第11頁。

　　[11]引自約翰·洛西：《科學哲學歷史導論》，華中工學院出版社，1982，第79頁。

　　[12]笛卡兒哲學著作，第1卷，劍橋大學出版社1911，33頁。

　　[13]笛卡兒哲學著作，第1卷，劍橋大學出版社1911，20頁。

　　[14]笛卡兒哲學著作，第1卷，劍橋大學出版社1911，14—15頁。

　　【參考文獻】

　　[1] 亞·沃爾夫著，十八世紀科學、技術和哲學史.北京：商務印書館，1995

　　[2] 約翰·洛西：《科學哲學歷史導論》.武漢：華中工學院出版社，1982

　　[3] 笛卡爾：《探求真理的指導原則》，商務印書館，1991

　　[4] W.C.丹皮爾.科學史及其與哲學和宗教的關係.北京：商務印書館,1980

　　[5] 李建珊.科技文化的起源與發展[M].天津：南開大學出版社,2004

　　[6] 林德宏,肖玲.科學認識思想史[M].南京：江蘇教育出版社,1995

　　[7] 巴特菲爾德.近代科學的起源.北京：華夏出版社，1988

　　[8] 笛卡兒哲學著作，第1卷，劍橋大學出版社,1911