自然科学研究中的“纠错机制”及其推广——科学与人文漫话之十二

钱时惕

(河北大学 河北 保定 071002)

在中世记(5～10世纪)经院哲学中，判定是非的标准是看一个学说(或理论)是否与“圣经”、“圣典”相符．随着文艺复兴运动的兴起(14～16世纪)，自然科学逐渐摆脱了神权统治，走上了独立发展的道路．在科学方法论方面，一个突出贡献就是建立了以实验检验为关健的“纠错机制”，正是这个“纠错机制”保证了自然科学可以不断排除错误、修正并完善原有认识，逐渐逼近真理．使自然科学快速发展．

1 “纠错机制”的理论基础

1.1 科学认识过程的分析

自然科学研究中的“纠错机制”是建立在对科学认识过程的分析与认识的基础之上．图1给出了这种认识过程的一种图示．分述如下.

(1)物质(本体)世界不断发出信息(物质状态及其变化)，这些信息作用在人的器官及其延伸物——仪器上就成为感性材料或实验事实．

(2)认识主体(人类)根据这些实验事实经过逻辑过程(归纳、分类、分析等)或非逻辑过程(猜测、推测、联想等)提炼出基本概念及基本概念之间的关系——基本原理及基本定律．它们以假说的形式出现，成为建构理论体系的逻辑基础．

(4)从逻辑基础出发，经逻辑推理(或数学演算)推出一系列的逻辑结论．

(5)把这些逻辑结论与实验事实(必要时，要专门设计某些检验性的实验)进行对比，检验理论的真理性．

图1 科学认识过程示意

1.2 严格的实验检验

一个理论体系的建构，它最初一般都只是一种假说，要使这种假说提升到理论，必须经受严格的实验检验．

所谓严格的实验检验，至少包括二个方面的要求.

(1)精确性：从逻辑体系推演出的逻辑结论与实验数据在允许的误差范围内完全相符．

(2)整体性：由逻辑体系推演出的所有逻辑结论都应与实验事实相符．也就是说，一个理论正确与否，不能局限于某些结论与实验事实相符，而要求所有结论都与实验事实相符．

只有能通过整体性检验理论才能被确认，否则，将被淘汰．例如，在19世纪末20世纪初围绕着解决“以太风”的问题提出了多种不同理论，也进行过一系列实验．最后，通过整体性实验检验，狭义相对论才被确认．表1给出了这种整体性实验检验的比较与说明．

表1 狭义相对论与以太理论、发射理论之比较

注：表中A表示理论与实验结果符合；D表示理论与实验结果不符合；H表示理论不能应用于实验

1.3 “纠错机制”实施

自然科学研究中的“纠错机制”实施步骤如下：

当发现理论体系的逻辑结论与实验事实存在不相符的情况，说明在某些环节存在着错误．下面的任务，就是要分析错误发生在什么地方，逐 个进行排查．

RV10旋转蒸发仪(德国IKA),TE1502S电子天平(北京赛多利斯科学仪器有限公司),CU-600电热恒温水槽(上海一恒科技有限公司),RV10DS25旋转蒸发仪(德国IKA公司),UV-1800紫外可见分光光度计(上海美谱达仪器有限公司),3K15台式高速冷冻离心机(Sigma公司)。

首先，检查一下实验设计有无问题?测量仪表能否提供理论要求的精度?实验测定或记录有无错误?若这些问题都被排除，则转入下一步．

其次，检查逻辑推理过程是否存在错误?若这些方面也不存在问题，则要追溯到推理的逻辑基础．

第三，若实验及逻辑推理过程都不存在问题，那么，问题就出在逻辑推理的起点，也就是作为假说提出的基本原理或基本定律．因为，这些基本原理或基本定律往往是通过非逻辑过程提出的，出现错误的概率较大．

第四，为了消除理论之错误，修改或补充假说，并以新的假说为前提推演出一系列新的结论，再与实验事实去比较；若符合性程度有所改善，说明错误得到一定消除．这个过程要一直进行下去，直至从理论前提推出的逻辑结论在精确性与整体性上都与实验事实完全相符，则表示错误已得到完全纠正．

1.4 举例说明

下面，我们以人类对原子结构的认识过程，来对这种“纠错机制”作一具体说明．

(1)X射线、放射性、电子发现后，科学家开始探讨原子的结构模型．先后提出了动力子模型(1902年)、布丁模型(1903年)、土星系模型(1903年)等．但这些模型都因为存在种种问题而被否定，特别是不能解释α粒子散射实验(1909年)．

(2)受α粒子散射实验结果的启发，卢瑟福提出了原子有核结构模型(1911年)．这个原子有核结构模型很好地解释了α粒子散射实验，但是，与原子光谱的分立性及原子的稳定性不符．

(3)为了解决原子光谱的分立性及原子稳定性问题，玻尔提出了原子结构的量子理论(1913年)．这种理论很好地解释原子光谱的分立性及原子的稳定性．但是，不能对原子现象作出全面解释，例如，不能解释原子光谱的精细结构．

(4)由于德布罗意在光的二象性的基础上，引入电子二象性的概念，在此基础上，至1926年，建立了微观粒子运动的量子力学，进一步建立了原子结构的量子力学模型．其结果与实验上观察到的各种原子现象完全相符．人类对原子结构的认识到此告一段落．

2 “纠错机制”在人文社会科学研究中的推广

人文社会科学的理论观点实际上也可以通过实验检验(“纠错机制”)来排除错误，不断修正、完善，最后逼近真理．但是，对于人文社会科学来说，社会实践检验及纠错的方式、方法更为复杂，时间更长，往往需要几十年，甚至几百年．

例如，对于市场经济的认识，就经历了200～300年才逐渐完善．

市场经济的观念，最早出现在18世纪．1776年，斯密的《国民财富的性质与原因的研究》一书出版，提出了“看不见的手”的原理，即市场原理．20世纪30年代，资本主义经济危机暴发，显示出自流放任的市场经济的局限性．1936年，凯恩斯发表了《就业·利息和货币通论》，进行经济总量的研究，提出了国家对经济进行干预的必要性及政策措施．

20世纪30年代以来，西方经济学家对市场失灵的问题进行了研究，指出导致“市场失灵”的因素有：外部性、公共物品、市场权力(垄断的存在及过度竞争)，收入分配不均及经济波动等．针对上述问题，先后提出了福利经济学(庇古)、产权理论(科斯1960年)、规制经济学(施蒂格勒，1971年)，使市场经济体制更有利于社会的稳定与发展．

传统的社会主义模式(斯大林时代)是反对市场经济的，认为只有计划经济才是社会主义．前苏联在革命及战争时期，依赖政治力量，通过计划经济曾使苏联经济快速发展．但是，第二次世界大战以后，当时代主题从“革命与战争”转入到“和平与发展”以后，计划经济导致效率低下，经济短缺等的弊端暴露出来了，最后，导致前苏联的解体．

我国从20世纪80年代开始进行经济体制改革．1992年邓小平提出“社会主义本质论”,突破了传统的社会主义模式，开始在我国建构社会主义市场经济体制．20多年的经济体制的改革实践证明，在社会主义国家也可以搞市场经济．

不过，由于搞市场经济也带来了不少社会问题，例如贫富差距拉大，诚信缺失、腐败蔓延……等等．党的新一代领导集体提出的“科学发展观”、“ 以人为本”、“ 建设和谐社会”等思想，有望解决上述问题．我们要把社会主义的原则(以人为本，共同富裕，公正、公平、正义)与市场经济更好地结合起来，走出一条社会主义市场经济的新路．通过“纠错机制”把人类对市场经济的认识与实践提高到一个更新、更完善的阶段．

参考文献

1 钱时惕.重大科学发现个例研究.北京：科学出版社，1987.249～277

2 张传平.市场逻辑与社会主义.北京：人民出版社，2002.22～34

3 钱时惕.认识中的客观性原则及其与主体性之关系.河北学刊, 1991(5)