從科學史看實驗與實在的關係論文
從科學史看實驗與實在的關係論文
論文導讀:：從科學史來看。實驗概述。實在概述。從科學史看實驗與實在的關係。
論文關鍵詞：科學史，實驗，實在
一、實驗概述
（一）實驗的概念
根據自然辯證法教材中的普遍定義，實驗方法就是指人們根據一定的科學研究目的、運用一定的物質手段（包括科學儀器和裝置），在人為控制或變革客觀事物的條件下獲得科學事實的方法。人們進行實驗是有目的性的，根據其目的性來安排實驗條件，從而獲得科學事實。
（二） 實驗的特點
在科學實驗的領域中，不僅具備專業素質的實驗研究人員，而且也配備專用的實驗手段和裝置，並形成了一系列專門的實驗技術和方法。其中，不僅實驗工作者及其所用的實驗方法對科學技術的發展起著重大的作用，而且實驗手段和實驗裝置都起著非常重要的作用。無論是測試記錄裝置、顯示裝置，還是直接作用於物件發生的裝置的革新，都可能帶來科學技術上的進步。具體而言，實驗的特點如下：
第一，研究物件在實驗方法的實施過程中可以得到簡化和純化。在實驗的過程中，實驗物件被置於嚴格控制的條件之下，實驗者儘量排除各種偶然、次要因素和外界的干擾，對實驗物件進行簡化和純化，目的就是使物件的某種屬性或聯絡能夠以本真的形式顯現出來。具體的做法就是實驗首先把所要研究的現象與其他現象隔離開，透過在可控制的條件下保證研究物件的可顯示性哲學論文哲學論文，從而避免自然環境中事物的無序性和複雜性。因為在自然中，各種現象混雜在一起，模糊不清，物件和現象不同就會導致它們之間不同的錯綜複雜的因果關係。透過實驗儀器的放大和過濾作用，使實驗者要研究的現象可以得到最好的簡化和純化，最終可以使實驗者得到其想要的現象的那種性質和狀態。
第二，研究物件透過實驗方法可以得到相應的強化。有些事物的變化規律或本質在一般的條件下是呈現不出來的，要揭示其變化規律或本質，就需要在實驗創造的特殊條件下對其進行強化。如在超高溫、超低溫、超高壓、高真空等條件下，可以發現在常溫常壓下材料所沒有的性質。1911年荷蘭物理學家卡曼林——昂尼斯首先發現汞在超低溫4.173K以下時失去電阻，並把這種初次發現的新性質稱為“超導性”，從而開創了超導這一重要研究領域。雖然實驗物件的狀態可能是無序性的，但是透過實驗過程的操作，其無序的狀態不會繼續被放任下去，實驗物件透過實驗儀器的強化過程，在與實驗者的因果互動的過程中才能最終得以確定。
第三，物件的屬性和其變化過程透過實驗方法可以重複出現。通常而言，在自然條件下發生的現象，由於其受到時間或其他因素的限制，很難進行反覆的觀察。但是實驗為我們提供了這種便利，在科學實驗中，人們可以透過實驗手段的充分使用和實驗方案的精確設計，將與實驗物件相關的各種要素的適當安排，使被觀察的物件及其結果可以重複出現。
第四，研究物件的運動過程在實驗過程中可以得到模擬，從而使物件的性質得到充分的認識。比如說，有些現象是沒有辦法直接進行實驗的，還有些現象可能會錯過觀察時機，這就需要實驗的模擬，透過在實驗操作的過程中使實驗現象可以再現，進而進行研究。
（三） 實驗的結構
實驗活動既有實驗者主觀方面的活動，同時也包括實驗者的物質活動畢業論文開題報告中國期刊全文資料庫。實驗研究物件和實驗手段是實驗活動的客觀方面。一般而言，實驗的結構通常包括三部分：實驗主體及其活動、實驗客體（即實驗物件）和測量系統（比如工具、儀器、實驗裝置等）。筆者要特別提出，作為實驗結果的實驗資料也是實驗的重要組成部分。
1、實驗主體活動
實驗活動的主觀方面主要指的是實驗主體關於實驗物件的資訊接受能力、邏輯思維能力以及實驗者本身的物質活動。實驗者作為實驗活動的執行人，在進行實驗之前，首先必須具備一定的理論基礎，我們暫且不談實驗和理論之間到底具有怎樣的關係，實驗者對實驗活動的安排及實驗儀器的操作原理的瞭解都是必不可少的。在整個實驗操作的過程中，肯定也少不了實驗者的參與哲學論文哲學論文，主要是指實驗者本身的物質活動。在實驗活動結束時，實驗者對實驗結果的資訊接受能力，對實驗資料的解讀以及實驗現象的認知，都屬於實驗主體的活動範疇。
2、實驗客體
實驗客體則是實驗者認識活動的興趣指向物件，它既是實驗主體研究屬性的承擔者，也是實驗儀器分析或測量的作用物件，目的就是要揭示隱藏其中的規律性。在實驗活動中，實驗客體透過實驗測量系統的純化和強化，保持其性質的本真性，從而可以保證對實驗物件有最大化的正確認識。
3、實驗測量系統
測量系統主要是在主體和客體間發生相互作用的過程中發揮作用的。首先，測量系統相當於中介的作用，在主客體之間發揮作用，透過測量系統將來自客體的資訊進行“編碼”，之後在與主體的相互作用的同時會將“編碼”後的資訊傳遞給主體。[1]人生活在宏觀世界中，人的感官也只能直接感知到自然界中的一部分現象，這種感官上的缺陷，對人的生存不會構成威脅，但是它卻可以把那些對人的生存來講並非隨時都有用的資訊給隔離掉。人如果要從思想上掌握客觀事物，就必須打破感官的侷限性。實驗儀器首先成為了實驗主體與實驗客體之間的資訊傳遞者。[2]實驗儀器、裝置的使用，拓展了實驗物件的範圍，從宏觀領域拓展到微觀和宇觀領域。實驗儀器加強了對實驗客體在深度方面和廣度方面的.剖析。舉例來說：靜電場是抽象的，不能被人眼感知。但是透過驗電器帶電後錫箔張開，把電學現象轉化為力學現象，人眼就可以直接感知靜電場的存在了。也就是說，當研究領域從宏觀世界深入到微觀世界時，感官就無法直接感知物體了。只有透過實驗儀器的運用，人們才能觀測到事物，進而對其進行具體的描述，最終把握微觀世界的本質。這樣，儀器本身就不僅僅擔當著“中介”的角色，儀器作為“參與者”和事物構成一個整體，不可分離，與客體的生成密切相關，但是實驗儀器的精密程度是有限的，觀測微觀粒子的實驗對資訊有強烈的選擇和隔離作用。透過實驗儀器的操作，最後得到的是可以觀察到的屬於宏觀世界的實驗結果，包括實驗現象和實驗資料。
（四） 實驗的發展
1、實驗自身的發展
首先是從實驗自身的發展來分析的，透過實驗的組成部分，即實驗測量系統的進步和實驗物件領域的擴充套件兩方面來進行說明的。在古代哲學論文哲學論文，實驗方法還沒有出現，人們研究和認識自然現象，最主要的方法只能是透過肉眼來進行觀察。此時實驗物件的領域是處於宏觀世界中的。到了中世紀，人們才對實驗方法有了初步的認識，實驗方法逐漸被採用。達.芬奇指出，只有透過實驗方法，科學才具有確定性，否則科學是毫無意義的。伽利略的口號是:“知識來自觀測, 不是來自書本, 也不是來自亞里士多德。”[3]伽利略最著名的實驗就是落體實驗。
隨著實驗裝置精密度的不斷提高，實驗技術手段的不斷完善，實驗物件領域的不斷擴充套件，實驗條件的不斷複雜，20世紀以前，實驗所涉及的研究物件幾乎僅限於宏觀物體。自19世紀末、20世紀初，X射線、放射性和電子發現以後，科學探索便進入到微觀領域。在當代，物理學研究的問題已經不僅僅是宏觀物體，而且需要在原子、原子核、基本粒子和夸克（層子）等物質的不同結構層次上進行深入探索。當代化學的研究也從分子水平進入到量子水平；甚至像生物學這樣的傳統描述性科學也已從生物個體、細胞水平進入到分子水平，出現了像分子生物學、遺傳工程等新的學科和新的研究領域。很顯然，要進行現代水平的實驗研究，需要有極為嚴格的實驗條件，例如高真空、高純度、高能量等，其複雜性遠遠超過了以前任何時代。20世紀的科學哲學革命廣泛的發生在宇觀、宏觀、微觀的三大層次上，使整個自然科學形成一個前沿不斷擴大的多層次的綜合的統一整體。相對論所要探究的物件是高速的和宇觀尺度的物件，而量子力學研究的物件卻是微觀領域的物件。[4]微觀屬性是觀察不到的，它只能透過實驗儀器對映到宏觀世界中的現象來揭示。量子論描述的不是自然界本身，而是暴露給人們的自然界，“這個客觀世界在某種程度上是由我們的實際干擾和精化了的觀察技術造成的”。[5]
2、實驗地位的變化
在科學哲學史上，自從產生了實驗方法之後，實驗和理論之間的關係就是糾纏不清的。從實驗和理論之間的關係可以看出實驗地位的動態變化過程。在古代，實驗方法還未產生的時候，人們相信自己看到的就是真的，觀察到的現象是“自然之鏡”，在實驗方法產生之後，人們對待實驗的態度和觀察是一樣的。例如，13世紀英國的羅吉爾.培根，他認為只有實驗方法才能給科學以確定性，十分重視實驗作為科學方法在研究事物方面發揮的重要作用畢業論文開題報告中國期刊全文資料庫。達.芬奇（Leonardo deVinci）也說：“在研究一個科學問題時，我首先安排幾種實驗，因為我的目的是根據經驗來決定問題哲學論文哲學論文，然後指出為什麼物體在什麼原因下會有這樣的效應。這是一切從事研究自然現象所必須遵循的方法。”在科學研究中，實驗方法得到普遍運用的時間是從近代開始的。最為突出的代表是弗蘭西斯.培根(FrancisBacon)。在他看來，感覺是作為知識的源泉的，而科學在本質上是經驗的，認識應該建立在經驗的基礎之上，但是經驗並非是指簡單的、樸素的經驗，他所認為的經驗是指經過適當安排和消化的經驗，即實驗方法，才能成為科學知識的可靠源泉。培根可以說是近代實驗思想上的創始者，而伽利略就是實踐上的創始者。在伽利略看來，自然科學的結論必須是正確的、必然的、不以人的意志為轉移的，為此，必須使用觀察和實驗方法，從自然界中獲得客觀事實。從17世紀到19世紀，科學上的一切重大發展幾乎都和實驗方法的採用有關。伽利略把實驗方法看作是他的研究工作的最基本的方法, 他認為基本原理必須來自經驗與實驗。自然科學研究要從客觀事實出發,就離不開觀察和實驗。
從科學史來看，歷來的科學哲學家們都持有這樣的觀點，科學如果要取得進步，是要依靠實驗為其提供的證據為基礎的，他們都非常重視實驗的。按理說，科學哲學家們一定會重視對科學實驗的深入細緻的考察的，但是實際上情況並非如此。透過對科學哲學文獻的查閱和了解，實驗並沒受到哲學家們的重視，邏輯經驗主義就把等同於觀察或經驗命題，在他們看來，科學理論只有能還原到觀察命題才是有意義的，經驗只是為科學理論提供了一個支撐點，至於經驗的來源，他們並不關心，把實驗縮成成“經驗”這樣一個點，其作用就是檢驗理論。漢森在《發現的模式》中提出“觀察滲透理論”[6]，實驗的目的、程式、步驟和結果都需要參照相關的理論才是可理解的，實驗相對於理論來說喪失其獨立性和基礎性地位，實驗成為理論的附屬品。總而言之，哲學家們都沒有深入到實驗室內部，對實驗沒有充分正確的理解，更不用說起會考察真實的實驗活動了。理論優先性的傳統觀念根深蒂固，哲學家們往往執著於認識論，從而使得他們僅僅是以科學理論為角度出發來思考問題，而實驗的作用屬於機械性的哲學論文哲學論文，其功能充其量不過是對自然的觀察和原始資料的收集整理，僅僅把實驗作為觀察語句的確證基礎，完全忽略了科學家的儀器操作、實驗活動的步驟設計、實驗過程的障礙排除及對實驗物件的改造等實驗活動。但是，哈金的開山之作《表象與介入》第一次把哲學的重心轉向了實驗和介入，試圖扭轉哲學家們對理論優先性的偏見，重新賦予實驗以獨立的地位。哈金認為，實驗首先是一項物質性的時間活動，其作為一項介入性的、參與性的實踐活動，將物件和自然以一種清晰的、有規則的方式顯現出來。如果沒有實驗活動的適當安排，我們所能理解到的自然是極其有限的。他的重要名言就是：實驗有自己的生命。[7]由此可見，實驗的地位再次發生了轉折性的變化。
二、實在概述
到底什麼是實在？張華夏教授在《實在與過程——本體論哲學的探索和反思》中提到：實在就是“真實的存在（real being，或realexistence）的意思”。[8]在哲學上，“實在”就是要在表象和物象之間確立某種對應關係，也就是說，實在指的就是表象和物象之間的對映關係。對“實在”的討論，肯定是離不開“實在論”的探討的。一般地說，在科學哲學史中，實在論可以分為三個重要的型別：（1）柏拉圖或亞里士多德的實在論，（2）知覺實在論，（3）科學實在論。[9]第一種型別的實在論是指抽象實體或普遍性在時間和空間之外存在。如果按照“第一性質”和“第二性質”的區分來看，第一種型別的實在論指的就是物體的“第一性質”，為客體自身內在所固有的，也可稱為“自在之物”，它既不依賴於觀察者，也不依賴於他物，可以用一元謂詞來刻畫[10]其維護的是傳統的實體——屬性觀，斷言第一性質為物體自身所固有。第二種型別的實在論觀點斷定物質客體獨立於我們的知覺而存在於空間和時間之中。科學實在論則主張，科學認識的客體獨立於科學家及其活動而存在和起作用。從古代自然哲學到中世紀哲學，物質就是質料，即作為不確定的基質；在近代，物質就是指實體；在當代，物質非無物質化了，即非實體化了。在物質結構學說中，“物質”一詞就是單純對物理實體的籠統稱呼。物質就是第零性質和第一性質的承擔者。羅嘉昌認為，物質非物質化了。“實在”發展的邏輯順序可以概括如下：質料——實體——非物質化。
三、不同實驗觀對應實在論的發展
在博物學時代，科學理論的實在性是以“目證”為根據的。博物學並沒有自己獨立的實踐方法，並且實踐物件多為已經存在的事物，特別是天然自然物。觀察是博物學的主要實踐方法。此時的科學多為自然哲學，沒有明顯地與哲學區分開來。第一種關於柏拉圖和亞里士多德的實在論哲學論文哲學論文，因為與本文的主題關係不大，故筆者不予討論。近代實驗科學與哲學都認為理論的客觀性是其合理性的前提，他們的區別於在，科學具有了自己的獨立的實踐方法，即科學實驗，並且把科學實驗視為“科學的獨一無二的真方法”。 此時實在論處於知覺實在論的階段。科學的客觀性以科學實驗為根據畢業論文開題報告中國期刊全文資料庫。也就是說，一個科學概念、規律或模型是否實在或真實，總是在實驗的基礎上才能得出答案。也就是說，沒有實驗，討論科學理論的實在性或真實性是沒有意義的。
隨著機械技術的發展並進入實驗後，近代實驗方法也相應出現與成熟，科學理論系統也同時出現，科學實在論相應而生。唯理論與經驗論之爭中，經驗論的科學實在論觀點成為主導。科學家們認為，如果科學規律是真實的，那麼其中的理論實體也是實在的。例如，雖然有些學者批評牛頓理論中的引力概念，但是，並沒有懷疑引力的客觀實在性。而這種實在論的觀點，與實體與規律之間的關係以及理論與實驗的關係有著密切的聯絡。根據羅嘉昌先生的觀點，現象、實在和存有被限定在一組本質上不可分離的關係結構中，可以用二元函式來表述：Yr=fr(x,r)。
其中Yr作為序偶（x,r）的集合，表示一種具體的關係性質，f表示個體x所具有的屬性，而fr則表示x和r之間的關係。此時，x和y之間的相互作用可以忽略，r可以消除，因此現象Y不是別的，它只是客體x“自身”被觀察的結果。這都是宏觀層面上的東西，實驗主體在宏觀世界中存在，在宏觀世界中進行活動，實驗儀器和裝置是在宏觀領域內發揮作用的，實驗客體也是在宏觀世界中可以直接觀察或感受到的，我們在宏觀領域中討論“實在”，問題不大。
隨著實驗物件從宏觀到微觀、或者從低速到高速、或者從簡單到複雜、或者從靜態到動態，實在論的格局也發生了變化，分歧出現。有兩種明顯的現象，一是反對傳統實在論觀點，甚至走向反實在論；二是各種新實在論觀點的出現。主要是因為研究領域從宏觀向微觀領域深入哲學論文哲學論文，實驗儀器與微觀客體之間的相互作用出現了一個下限——作用量子，它同測量物件本身的運動相比再也不可忽略，因此當人們試圖換一種儀器去把握微觀客體另一側面的表現，就會破壞客體原來的運動狀態。由於實驗與實體之間的關係的變化，理論實體的實在性也呈現出複雜的情況。實驗儀器的作用不可忽略，微觀客體性質的生成有賴於實驗儀器，觀察手段已經不能置身於現象之外，儀器和現象作為一種整體是不可分離的。關係參量r和x的耦合不可忽略，成為決定現象Y生成的本質要素。在量子力學正統學派把微觀粒子的客觀實體視為實驗的作品，而非天然存在的；邏輯上可能的實體或屬性處於迭加狀態，形成波包，在實驗中，波包偏縮，成為一個本徵態。所以，理論實體的實在性與實驗過程是動態相關的。對於複雜系統研究而言，整體論的實在論觀點也相應出現，認為有機系統的實在性在於它的整體性，一般整體性表現為關係或過程概念，而非實體或性質概念。關係實在論、能力實在論等各種實在論的觀點相斷出現。
四、小結
從科學史的角度分析實驗與實在之間的關係，可以看出實驗與實在之間的關係錯綜複雜，也不可能形成一個統一的觀點，畢竟各派的理論基礎不同。但是本文的目的是能為“實在”的研究提供一個新的視角，將實驗與實在的關係重新進行了梳理，實驗已經不能再被忽略了，正如哈金所說的，其已經作為“介入”成為認識論的重要組成部分。
參考文獻
[2]於衍平，男，1960年，漢族，副教授，主要從事科學哲學研究，江蘇徐州中國礦業大學文法學院，221116.