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1、科学哲学与相缴育的核心问题实在论与反实在论很多科学提出的基本哲学问题，也可以在科学课堂中提出来。其中一些科学问题的哲学特征，已经在本书第四章论述“形而上学与大气压”、第五章论述“麟中的哲学”、第六章论述嶂摆运动”以S笫七*论述“普里斯特利(Priestley)与光合作用”的时候探讨过，并将在第十一章“科学的本质”探讨其他部分。令人高兴的是，哲学无需被带入科学课堂因为它已经存在于科学课堂：学生自身可以理解科学的哲学维度，并采用哲学的思考方式，以便对哲学进行识别和探讨；哲学对教师来说并非额外的负担，它本身就是教师所教科目的一部分。任何科学哲学的教材、文集或者百科全书都会有关于以下内容的章节：理论变
2、革、实验研究、理想化、科学革命、定律、归约、比喻、类比、模型、因果关系、说明、价值观、方法论、观察、真理、近似真理，等等。当在课堂中教授类似进化论、遗传学、氧化作用、力学、相对论、电学、古生物学和光合作用等日常主题时，这些哲学特征就能得以识别与阐述。当学生开展调查、进行实验、收集数据、提出及评价假设等时，这些特征或方面就得以恰当地展现。同样，哲学也出现在教师、课程编写者以及管理者参与研究的大多数理论问题中：宗教信仰、多元文化论、学科结构等。上一章谈到的建构主义正是这些理论问题中的一个，它自发地引出了一个贯彻整个科学史的核心哲学问题，并瞄准了科学本质的教学内容，即“实在论者与反实在论者关于科学目
3、标的争论”，以及关于“用以解释事件和现象的科学理论中所假定的理论实体的实在性与可知性的争论”。这个根本性的争论引起了科学哲学中许多其他争论的共鸣，并在科学教育的舞台上频频上演，实在论者和反实在论者双方的阵营里都有声名显赫的研究者和教师。教师和学生都可以通过展现科学哲学维度的方式，理解并参与这一讨论。实在论者与西在论者的实在论者最基本的信念是认为世界和我们对世界的了解是截然不同的两件事。我们怎样认知事物和事物本身是相同的。人不是万物的尺度一普罗塔哥拉(PrOtagOraS)也许没有这样说过。巴斯范弗拉森(BasvanFraassen)为实在论提供了如下简明的定义：“科学的目标是通过其理论，给我们
4、描述一个确切真实的世界。接受某个科学理论就意味着相信它的真实性。”(vanFraassen1980,p.8)需要注意的是，这里展开的讨论是关于科学实在论与反实在论的，而不是关于哲学唯心主义和怀疑主义中所说的“全面”反实在论。唯心主义主张，没有任何事物是真正超越认知主体而存在的，外部世界是一种幻象。怀疑主义主张，“客观事实”是存在的(如建构主义者通常所说)，但我们无法感知这一事实，甚至可感知世界(例如桌子、椅子、树木)也永远超越我们的认知。所有科学家和绝大多数的科学哲学家都反对这些彻底反实在论的观点，科学教师们也不支持这些观点。然而，一些科学家以及许多有声望的科学哲学家是维护科学反实在论的，本章
5、将会对这一观点进行评价。同样需要注意的是，科学理论是否能够告诉我们世界是什么一这是核心的、或许也是唯一的争论。这些争论是关于解释性的、不可观察的、理论的建构和实体，如磁场、电子、万有引力等。哲学论证通常并不是可见的科学主张，至少不是直接与数据和测量读数相关，而是对它们的解释。认识到实在论中存在“维特根斯坦派(WittgenSteilIian)大有裨益1他们的共tt口下： 本体论层面，承认世界的真实性和独立性，包括不可观察的事物在内的外部事物、事件独立于认知主体而存在； 语义学层面，承认科学主张和外部事物、事件的联系，科学是关于世界的主张； 认识论层面，即科学针对可观察世界、不可观察世界的实体和
6、过程，提出了一些真实或者近乎真实的主张，前者是普通视觉所能观察到的日常世界(台球、鱼、云等)，后者是由工具和推理呈现出的世界(分子、原子、磁场、蛋白质等);价值论层面，承认科学的目的是提出关于真实世界的陈述和理论，其他目的-一如公共事业或经济收益都是次要的，这些目的只是真实世界的副产品2。同样，由于实在论者反对本体论、语义学、认识论和价值论中的某个或全部主张，有时也出于其他原因，反实在论者达成了一致立场。反实在论家族包括实证主义、经验主义、工具主义、建构主义、建构经验主义、唯心主义，当然还有所有的后现代主义流派。反实在论者相信，科学知识受限于经验世界或感知现象，任何超越经验的理论假设实体必须被
7、看做是协调感知或观察现象的助手、工具、模型或启发装置，但它们并非真实存在。进一步说，科学的目的是提出可以预测现象、可以简练准确地联系经验的理论。关于实在论者和反实在论者立场的详细阐述、细化和辩护可以阅读注释里的参考文献。为与本书所有的方法论保持一致，此处的争论将选用科学教师熟悉的、教材和课程中普遍使用的历史案例来进行详细阐述3。从古代天文学的水晶球宇宙体系之争，到红衣主教贝拉尔米内(Bellarmine)支持伽利略(Galileo)工具主义的观点，再到牛顿学说追随者与笛卡尔思想追随者之间关于万有引力真实性的激烈争论，以及同样激烈的18世纪关于热量等无重量流体是否存在的争论、19世纪恩斯特马赫(
8、EmstMach)等参与的关于原子是否真实存在的争论，再到实在论者爱因斯坦(EinStein)与工具论者玻尔(Bohr)对哥本哈根量子力学解释的争论，实在论者与反实在论者对科学理论解释的抗衡问题，始终处于关于科学的哲学争论的中心位置天文学：动所有的人类社会，自形成起便开始寻求对宇宙构造的认识恒星、行星、太阳、月亮、彗星，等等。这种认识混合了宗教、形而上学、宇宙学、神话、占星术和天文学(用现代术语进行大致描述)等多种元素。在大多数社会里，这些元素是一起出现的，但在不同的时间、不同的地点，其中某个元素可能或多或少占据主导地位。天文学史作为一门普通的学校科目一一至少对太阳系从日心说到地心说的转变这一
9、理解而言一为展现实在论者和反实在论者对科学认识的根本差异提供了绝佳的思路（此外，还有数学与技术在科学中的作用、对人类观察的“解释”、科学中权威与真理的冲突来源等众多反复出现的主题）O美国科学促进会（AmericanAssociationfortheAdvancementofScience,AAAS）在面向全体美国人的科学中介绍天文学时这样写道：“站在地球上观察，地球好像是静止不动的，而别的东西都围绕地球运转。因此，在古代，人们推想宇宙运转原理时，以这种显而易见的真理开始是很有意义的。古希腊思想家，特别是亚里士多德（AriStOtle）创立了一个运转模式，一直沿用了2,000年。这个模式为：一个
10、很大的、静止的地球处于宇宙的中心，地球的四周围绕着太阳、月亮和小星星。它们分布在一个正圆形的轨道上，所有这些物体都以恒定的速率沿着正圆形轨道旋转。”（AAAS1989,p.112）这是一幅美丽且令人满意的关于宇宙的感知图像，但是古代的自然哲学（或者说早期科学）一直在推测宇宙运转的原因和机制。这正是实在论者和反实在论者产生分歧的地方。柏拉图的经验论和亚里士多德的实在论古代关于行星动力学（或者说行星运动机制）的争论，被视为旷日持久的实在论者与反实在论者对科学认识之争的开端。阿那克西曼德（AnaXimalIder）（约公元前488428年）、欧多克索斯（EUdOXUS）（约公元前409356年）、卡
11、里普斯（CalIiPPUS）（约公元前370300年）和亚里士多德（约公元前384322年）先后提出将按规律运转的星球置入一个旋转的透明的星球内，并保持这些星球之间、星球与地球之间以及与其他星球之间的平稳运动和固定距离，而水晶球最外面的一层即为世界的极限。逆行、“加速运动”和“减速运动”是由于球的数目增加所导致的，欧多克索斯假设有26个球层，卡里普斯假设有33个球层，亚里士多德假设有47个球层，以便与更多的天文学观测结果相吻合4。这些日益复杂的机制是为了满足“拯救现象”（即从地球所观测到的天体运动现象）的需求。关于前亚里士多德学派如何真实地解释“假设球层”，在学术界曾有过许多争论，伴随着亚里士
12、多德的著作形而上学和论天的问世，这些球体被赋予了实体存在的属性，它们是由永恒不变的第五元素以太构成的。这就是后来自然哲学所说的“水晶球”。这些球体当然需要它们自己的动力，即亚里士多德所说的“第一推动力”，后来这一推动力被认为是希腊基督教传统中的上帝5。然而，天文学实在论也受到了来自反实在论的挑战。柏拉图(PIatO)使关于自然哲学的反实在论解释合法化。这点可由新柏拉图主义学者辛普利丘斯(SimPIiCiUS)(公元490560年)的注释得知。他是这样评价柏拉图的：“他(柏拉图)提出了天体运动的规律是匀速圆周运动。随即他又向数学家提出下述问题：什么样的规律性匀速圆周运动，才能符合行星运动所呈现的
13、形式，从而使假说被大家接受？”(DUhem1908/1969,p.5)柏拉图给天文学家和数学家提出了这样一个问题：什么模型符合且能够预测天体运动现象?这些现象包括太阳的东升西落、月亮的阴晴圆缺、星球周期性的上升下沉、四季的更迭、行星的回归、行星的周期、昼夜平分等。模型并不意味着一定要符合实际，它只要能够符合天体圆周运动规律、与天文现象保持一致、能预测天文现象等形而上学的原理即可，数学模型只是一种计算工具。柏拉图的学生欧多克索斯接受了这个挑战。托马斯希思(ThOmaSHeath)写道：“欧多克索斯既没有推测这些旋转运动的原因以及它们如何从一个球体发射信号到另一个球体，也没有探究它们的构成材质。看
14、起来他没有赋予这些球体模型任何物质或是力学联系，整个系统是纯粹的几何假说，或者说是一套可以呈现行星的外在路径并可以用于计算的理论建构。”(Heath1913/1981,p.196)随后，克劳迪厄斯托勒密(CIaUdiUSPtolemy)(公元90-168年)348在他的著作天文学大成中，反驳了数学天文学和工具主义天文学所支持的球体模型。他认为，行星在被称为本轮和均轮的圆周上运动，它们按照天文学家提出的“拯救现象”的模式运行。托勒密继承了柏拉图的圆周运动这一形而上学的观点，但是摒弃了亚里士多德现行的水晶球模型这一顽固实在论观点，水晶球模型由纯粹的几何构思支撑，顶多是在形式上承认如行星灵魂或智能之
15、类的机制。托勒密认同亚里士多德将哲学划分为理论和实践两个分支，之后他曾写道：“亚里士多德颇为恰当地将理论哲学划分为物理学、数学和神学三类(PtOIemy1952,p.5).,托勒密避开物理学和神学拥护数学，他说：“理论的另外两个大类可以阐述为猜想，而不是科学理解：神学是因为它无法被感知、触及，物理学是因为其问题模糊且易变，因此哲学家们决不会认同它们只有数学，如果人们带着怀疑靠近它，那么它将会把准确可靠的知识带给它的实践者。”(Ptolemy1952,pp.5-6)亚瑟凯斯特勒(ArthUrKoestlerX19051983)这样描述这种情况，亚里士多德之后的天文学脱离了物理现实，变成了一门抽象
16、的天空几何学它的一个实际用途是为太阳、月球和行星的运动提供一种计笄表格，但对宇宙的真正本质而言，它却没做任何说明。”(Koestler1964,p.77)就行星机制而言，一些具有传统工具主义思想的人其实是认知层面的反实在论者，他们认为这些机制有可能存在，只是我们无法接近它们。另一些人则是这些机制本体论层面的反实在论者，他们认为我们没有理由去假设这些机制的存在。当然，对待行星和天体，所有人都是实在论者，物体的存在与否取决于人们是否对其进行思考或假设，然而认为天体进入视线但并不存在这一观点想要普及可能还需要2,500年。无论如何，反实在论最终并没有取得胜利，因为亚里士多德提出了一个兼具哲学性和“科
17、学性”的系统，该系统与行星动力学巧妙契合，亚里士多德的天文学实在论和实体同心球理论，在此后的1,500年里一直占据统治地位6。哥白尼、伽利略的实在论与奥西安德工具主义的对阵尼古拉斯哥白尼(NiCOIaUSCopernicus)(147311543)撰写的六卷本天体运行论(CoPCrniCUS1543/1952)使天文学中古老的实在论得以复兴。哥白尼相信，天文学和物理学都需要提出假说，这些假说都能够对柏拉图的可预测性和拯救现象的需求予以回应，而且都与现实世界相符。最终，他重塑了古老但被人忽视的日心说，即萨摩斯人(SamoS)阿利斯塔克(AriStarChUS)的地球转动模型。哥白尼的著作在对教皇
18、保罗二世(POPePaUlH)的献辞中，如此评价托勒密体系：“另一方面，尽管那些设计偏心圆系统的人通过适当的计算，似乎在很大程度上已经解决了显而易见的运动问题，然而他们引入了许多看上去与匀速运动基本原则相悖的概念?。”在哥白尼生命垂危之际，路德教会(theLUtheran)的教士安德烈亚斯奥西安德(AndreaSOsiander)(14981552)受托去安排天体运行论的出版事宜，他增加了体现经验主义者和工具主义者对科学理论认识的序言。部分陈述如下：“天文学家的工作包括以下内容：通过努力且有技巧的观测来收集天体运动的历史资料，然后依自己的喜好想象或构造某一假说因为天文学家无论如何也推导不出这些
19、运动的真正原因，他们所设想的关于过去或将来的运动，可以通过几何学的原理进行计算这些假说并非必须为真，甚至不需要看起来像是真的。他们所进行的计算与观测结果相符，这就足够了。”(Duhem1908/1969,p.66)这篇充满工具主义色彩的序言，与恩斯特冯格拉塞斯费尔德(EmStvonGlasersfeld)最后一章的叙述如出一辙：“我们的知识是有用的、相关联的、可行的如果它是由经验支持，且能够使我们做出预测它并没有给我6腿供客观世界是什么样子的线索。”这种相似并不令人惊讶，因为建构主义正是一种工具主义认识论。美国建构主义学者乔治博德纳(GeorgeBodner)坦言：“建构主义模型是一种关于知识
20、的工具主义认识观。当知识能够解决问题或让我们实现目标时，它就是有益的奥西安德曾在哥白尼天体运行论的序言里提出过相似的观点：这些假设并非必须为真，甚至不需要像是真的。他们所进行的计算与观测结果相符，这就足够了。”(Bodner1986,p.874)大约在1600年，伽利略(15641642)接受了哥白尼假说。当然,这个假说在科学和神学上都是有争议的。1615年，著名的红衣主教罗伯特贝拉尔米内(RobertBellarmineX15421621)向伽利略推荐了哥白尼的经验主义和工具主义，这是奥西安德拐弯抹角强加给哥白尼的。红衣主教是这么说的：“在我看来，把自己的言论设为假设的、而非绝对的，这表明你
21、正在谨慎地前行，就如同我对哥白尼言论的信奉一样。假设地球在移动而太阳保持静止，该假设比假设均轮和本轮更契合所有的现象，而且这种假设对数学家来说证据也很充分，总之这样说是没有危险的。但是，想要肯定实际上太阳才是世界的中心，结果则是不同的这是一件非常危险的事。”(Finocchiaro1989,p.67)然而伽利略并没有接受贝拉尔米内抛来的工具主义橄榄枝：他对哥白尼的假说持有坚决的实在论观点。在他的著作关于两大世界体系的对话(1633)中，伽利略重述了哥白尼反对托勒密的主张：“那些只把自己看做是计算器的天文学家或许会感到满足，但对把自己看做是科学家的天文学家而言，他们是不会感到满足的尽管天象可能会
22、被本质错误的假说解释并得以保留，但如果能从其的假设中得出就更好了。”(Galileo1633/1953,p.341)通过望远镜观测，伽利略的实在论得到验证和支持这个故事已经广为人知8.正如伽利略1610年所写：“大约10个月前，我们听闻一个荷兰人制作了一架望远镜，通过这个望远镜，即使是相距甚远的物体，也可以被观测者清楚地看到，就如同在附近一样。”(Galileo1610/1989,p.36)同年，伽利略制造了自己的望远镜，并对月球和木星进行了里程碑式的观测。同时代的经验主义者和工具主义者妄图否定伽利略所表达的事实，他们认为伽利略看到的完全是他的肉眼和新工具带来的可疑的技术共同产生的图像。此外，
23、伽利略的主张违背了长达2,000年来“天体与地域的本体是分离的”这一形而上学的信念。前者是不变的、完美的、不朽的，后者则是变化的、不完美的、易腐的，这两个领域毫无共同点。伽利略绘制的月球图像无法如实地得到解释，因为这些图显示月球和地球很相像，同样显示出木星也有自己的卫星，科学与形而上学之间出现了争执。17世纪伽利略的反对者们使用的言辞，在400年后科学教育领域建构主义者的著作中竟变得司空见惯：“我们无法独立地去获取.真相，我们不知道什么是真实存在。”伽利略不断改进仪器原有的缺点，并在附近的教堂、高塔和停泊在港口外的船只上试用他的望远镜，检查所见之物是否与裸眼所见一致或近似一致，以此来回应哲学上
24、的怀疑。因此，伽利略的天文学主张是反形而上学的，其真实性建立在实证基础之上，这是科学史上一个反复出现的主题。经典物理学：牛顿的实在论与贝克莱的经验主义艾萨克牛顿(ISaaCNewton)(16421727)与亚里士多德和伽利略一样，是一名实在论者。他提出了天体运动的机制(万有引力),万有引力既符合开普勒(KePler)发现的天上行星的运动定律，也印证了伽利略发现的地面上的定律。牛顿的实在论思想奠定了他坚信绝对空间和绝对时间的基础，这一点与主张世界上只存在相对空间和相对时间(即我们所体验到的空间和时间)的观点相反。在其论”空间与时间”一书的注释中，牛顿说：“但是，由于我们无法通过感觉去看或区分不
25、同的空间，因此我们使用可感知的测量来代替它们同样，我们使用相对方位和相对运动来代替绝对方位和绝对运动；而这并未给普通事物带来任何不便；但在哲学专题内部，不同于那些可以通过感觉观测的事物，我们应该将目光从自身感觉上移开，转而考虑事物本身。”(Newton1729/1934,p.8)关于力学，牛顿也是实在论者。当一个物体加速时，包括在轨道上平稳运动时，总有一个实在的力作用于它：一定有什么东西使得物体加速。力不仅是数学上为了方便或为了按照规定描述运动物体的位置变化而存在的，力还能导致物体运动，它和运动的物体有着相同的本体论地位。例如在自由落体运动和行星运动中，尽管只能看到正在加速的物体，但牛顿相信该
26、加速依赖于一个真实的、看不见的力。著名的机械唯物主义哲学家惠更斯(HUygenS)和莱布尼茨(LeibniZ)否定了这样的力,对他们来说，只有通过接触或者物体碰撞才会产生力。相反，牛顿对这些力持实在论的观点，对他来说，力是用来解释观察到的现象的理论假设10;它不仅仅是数学方法中用来联系各个变量的中间变量(Meeh1&MacCorquodale1948);不是心理学中一个常用的方法论概念：也不仅仅是后来马赫所主张的思维经济中所说的便利。主教乔治贝克莱(GeorgeBerkeley)(16851753)在他1721年出版的运动一书中，继续对万有引力的真实性进行经验主义攻击，此外，他对力的真实性进行
27、了更为广泛的反驳。贝克莱说道：“力、重力、引力以及类似的术语，都是为了方便对运动及运动物体进行推理和计算，并不是为了理解运动自身的本质。”(Berkeley1721/1901,p.506)这是他1710年出版的人类知识原理提出的早期论点的延伸，该论点是对超感官存在的非实在论的唯心主义论证。书中他说道：“所有的天堂圣歌和地球陈设，总之所有那些构成世界强大结构的物质，没有了精神就不复存在它们的存在是用于感觉和认知的让任何一个人去考虑那些被认为是显而易见的、证明色彩和味道只存在于思想中的论证，他就会发现，它们同样也能证明范围、形月烽运动都是相同的情况。”原子论：实在论者与反实在论者的解释2,500年
28、以来，实在论者与工具主义者、经验主义者以及建构主义者关于科学目的和科学理论的解释一直存在争论，原子理论是该争论的一个精彩案例。现代原子理论横跨多个科学领域及学科，它不可阻挡地将科学和哲学联系起来，它是许多现代家庭、通信、医学、工业和军事技术的基础，它出现在全世界高中(或有些初中)科学课程中-因此，本书的主题适合用来检验历史和哲学思考怎样才能更好地促进对科学的理解，进而增加学生对科本质的认识。美国下一代科学教育标准在“跨学科”概念部分提及原子时这样描述：“例如，桌子上的书本的稳定依赖于书本向下的压力引起桌子的微小形变，继而引起桌子内部原子的位置变化。这些原子的位置变化随后改变了原子间的作用力，变
29、化的作用力导致桌子向书本提供了向上的支持力。”(NRC2013,p.100)这是一幅看似简单的实在论画面，通过融入历史和哲学内容使该画面明显增强并更具趣味性和挑战性。当科学教育中富含IiPS的内容，科学学习中的“迷信”成分(这在前面的引文中很明显)就会削弱，与重要传统的联系也得以增强，而学生自己的认识论或知识理论雏形也得以发展。在此处提及原子论的一些历史及其与哲学的相关争论，旨在表达HPS对课堂教学的贡献。值得高兴的是，当对原子论进行历史和哲学研究时，我们新彳政的攵获”。原子论的起源原子论起源于前苏格拉底哲学，具体来说是源自唯物主义哲学家留基伯(LeUCiPPUS)和德谟克利特(DemOCri
30、tUS)O他们认为万物的基本组成都是微小的、不可见的原子，这些原子是不可分割的，并且虚空存在。德谟克利特受世人称赞，一是由于他尝试为自然事件和过程提供“自然的”解释，而不是神话的、万物有灵的、宗教的、赋予人性的或目的论的解释：二是他认为世界远不止人们肉眼所见的那么简单。阿裕蚌史桶蜉醇版献艾伦查默斯(AlanChalmers)(2009)在最近的原子论历史综合研究中发现了古代原子论的两个基本问题：第一，这些对原子的解释总是跟随在事件之后，他们从不预测经验和事件，而仅仅在事件发生之后提出“解释”；第二，提供的解释是不确定的，用来“解释”事件或性质的原子，其形状和大小可以以任意数目进行排列。对查默斯
31、来说，这种早期原子论是哲学层面而非科学层面的原子论，它相当于只“打了个招呼”，并未带来任何富有成效的实践。“哲学层面的原子论并非科学原子论的原始资料或者灵感来源，反而成为科学原子论需要跨越的障碍”(Chalmers2009,p.265),众所周知，原子论者混乱的、无序的、无目的的、机械的、“互相碰撞”的世界观被亚里士多德有序的、目的论的、有针对性的、“有机的”自然观所取代。后者似乎更能与人们自身的意向经验、努力以及他们周围所有事物的有序发展相适应。比如说橡树种子，不论如何摇晃，最终都会长成橡树，而绝不会变成一株番茄或一只老鼠。除了原子外，似乎种子内部还有些重要结构，这些结构“控制”种子的生长及
32、其与环境的相互作用。亚里士多德建了一幢系统化的哲学大厦，质料因、形式因、动力因和目的因是其基本分类，这引领了其后2,500年的亚里士多德自然哲学(科学)。17世纪的原子论17世纪，与科学革命相关的自然哲学家在与占主导地位的亚里士多德哲学的斗争中，使古代原子论得以复兴。伽利略是第一批重新拥护原子本体论的学者。在伽利略的著作试金者(Galileo1623/1957)中，他提出看不见的“原子”运动产生热，这是他最早、也是最著名的陈述。他说：“首先我必须考虑我们所谓的热是什么，因为我怀疑大众普遍持有的这一概念与事实相差甚远。他们认为热是存在于材料中的一种真实现象，或者说是性质、特性。通过热我们能够感到
33、温暖。”(Galileo1623/1957,p.274)伽利略认为，微小的、不可见的“原子”或微粒，其形状、大小、运动和碰撞决定了所有外在的、可感知的状态、过程和现象。此处不再对亚里士多德哲学中的形式或潜能进行展开。随后在第十章中我们将会看到，罗马天主教会立刻意识到，本体论的复兴将对自身哲学或神学教义的整罗伯特波义耳(RobertBoyle)(1627-1691)提出著名的微粒哲学或称为机械哲学，但他很谨慎地将神学排除在外。因此，永恒的灵魂、精神、恩惠赐予、天使行为以及基督教其他丰富的群集存在，都被排除在波义耳的新(或旧)体系之外。在该体系中，万物都是原子或者真空。作为17世纪最伟大的科学家，
34、牛顿是新哲学的拥护者，或者说是机械世界观复兴的拥护者。在牛顿还是学生的时候，他便支持伽利略的数学研究方法、哥白尼主义和经验主义，同时支持伽利略对亚里士多德物理学和经院哲学的反对，支持伽利略提出的、仍处于萌芽阶段的原子论13。恩斯特马赫的工具主义恩斯特马赫(18381916)在20世纪初期的哲学之争中秉持经验主义和工具主义的标准：原子和分子是否存在、原子假说有无意义。马赫在他1872年出版的能量守恒定律的历史和根源中首次公开反对原子论。在书中，他认为这个假说是无用的，因为它对解决“基于现象所得的知识告诉了我们什么”这一问题毫无裨益。马赫论证道：“让我们暂时假设所有的物理事件都能简化为物质粒子(分
35、子)的空间运动。关于这个假设我们能做什么？我们假设那些看不见或摸不到的、只存在于我们想象和认识之中的物体可以拥有能被触及的物体所独有的属性与关系。我们强行给思想的创造物加以可见及有形的限制在一个完整的理论中，所有关于现象的细节和关于假设的细节要完全一致，而且所有这些适用于假定事物的规则必须能直接转移给相应的现象。但这样的话，分子的概念就只是一个毫无价值的想象。”(Mach1872/191 l,p. 49)马赫不只反对原子论，他还拒绝任何理论建构的具体化。例如，对于牛顿的万有引力，他说这不只是未知，而是根本不存在，万有引力是为了思维经济原则及特殊实验关系的数学化而人为创造的概念。马赫认为贝克莱和
36、休谟(Hume)是志趣相投的哲学家(尽管马赫的思想在他阅读这两人的著作之前就已经形成)。普朗克的实在论马克斯普朗克(MaXPlanck)(18581947)是马赫最强劲的对手。然而，几乎所有与普朗克同时期的物理学家都曾赞同马赫的经验主义观点、(HeiIbron1989p.44-46)。理查德米勒(RichardMiller)记录了建构主义者为保留这些成功理论所付出的努力，但他并不认同这些建构主义者代表的理论。他写道：“现代科学哲学大多数典型的方法和观点，都可以追溯到19世纪的后25年。此时期富有哲学思想的物理学家和化学家，尤其是奥地利和德国的，都在尝试展示经典力学、麦克斯韦电动力学和原子化学的
37、丰硕成果，但却不承认各自理论中各具特色的实体。”(Miller1987,p.351)普朗克信奉马赫哲学的时期，他反对玻尔兹曼(BOltZmanIl)对热力学第二定律的原子解释。1900年，普朗克亲自研究黑体辐射问题之后，他转向了实在论及原子论者的阵营。同许多转变者一样，他变得比大部分实在论者更坚信实在论他主张原子同行星一样是真实存在的，而且很可能看起来就像是按比例缩小的行星(Toulmin1970,p.24)。1908年，普朗克应洛伦兹(LorentZ)之邀在莱顿进行了题为物理世界画面的统一的演讲。在此演讲中，他首次公开反驳了马赫的观点(转引自Toulmin1970)o普朗克反驳了马赫关于科学
38、必须立足于我们的心理因素蟠验这一根本主张，他说“迄今为止，理论物理的全部发展是以统一为标志的，这个统一是通过从拟人的因素中，尤其是从特定的感官知觉中解放出来得以实现的(TOUhnin1970,p.6)o另外，普朗克还在力学科学中批判了马赫对物理学史的赞颂：“当精密科学的大师们介绍他们的科学观点时：当尼古拉斯哥白尼将地球从宇宙的中心移走时当伊萨克牛顿发现万有引力定律时当法拉第建立电气力学基础时经济的观点必定是这些人与传统看法和至高权威的战役中最后的防守，不，是他们对(原子)世界存在的决不动摇的信念无论基于艺术还是宗教基础。”(Toulmin1970,p.26)普朗克的演讲以“马赫的经验主义与科学
39、进步相对立”这一主张结束：“如果马赫的思维经济原则成为认识论的核心，就会扰乱这些顶尖知识分子的思维过程，麻痹他们的想象力，科学的进程将会遭受致命的阻碍。”(Toulmin1970,p.26)当然，这些言辞具有一定的挑衅性。尽管已经72岁高龄，马赫还是对此做出了回应。1910年马赫发表了题为我的科学认识论的指导原则的文章作为回应(转引自TOUlminI970)。马赫以论战的风格，如此评价普朗克及其支持者们：“他们正在组建一个教派对此我简要回答：如果对你们来说，相信原子真实存在如此重要的话，那么我将放弃自己物理学家的思维模式，我不再期望成为真正的物理学家，我放弃所有的科学荣誉。简而言之，我婉言谢绝
40、子实在论团体，我更崇尚思想自由。”(Toulmin1970,p.37)一些哲学思考实在论者与反实在论者之间，关于天文学机制和原子论争论的历史概况表明，若要讨论此问题，了解一些基本分歧是很重要的，太过局限地对待该主题，非黑即白的对比会使人难以理解历史的细微差别。这个概况同时阐明了本书的一个中心主题：科学与哲学紧密联系，认识这两个领域对认识二者的历史，以及正确认识讨论过的或学过的科学理论具有重要作用。经验主义者反对实在论的论证经验主义者反对实在论者三个最有力的论证分别是：第一、“惰性”论证：第二、“墓地”论证：第三、“不充分决定论”论证。拉里劳丹(LarryLaudan)(1984)和巴斯范弗拉森
41、(1980)曾对实在论提出了广泛的批评，经验主义和工具主义作为可行的科学哲学，范弗拉森曾给出了非常严谨的重述。范期舔说：“成为一个经验主义者，要拒绝相信任何超越实在、超越可观察现象的事物，要承认自然中不存在客观形态(它)包括坚决拒绝对自然中可观察过程规律进行解释的需求，通过真理关注超越实际存在的现实和可观察的现实。”(vanFraassen1980,p.202)第一个“惰性”论证是由马赫提出的，卡尔亨佩尔(CarlIIempeD(1905-1997)在他著名的论文理论家的困境(Hempel1958/1965)中也曾做过简明表述。亨佩尔认为，经验主义者布雷思韦特(Braithwaite)卡纳普(
42、CamaP)、费格尔(FeigI)等将科学术语归到两个领域中：可观察领域和理论领域。理论的功能是通过演绎解释观察结果或通过归纳规范观察结果，根据一组观察，就能对另一组观察进行预测。实在论者认为这些解释是有效的，因为他们假设的理论实体和过程与可见的事物之间是有联系的。假设的理论实体像定律一样表现良好(因此，将天使和灵排除在科学理论实体之外)。在引用行为主义者赫尔(Hull)和斯金纳(Skilmer)就此话题发表的看法之后，亨佩尔提出了理论家面临的困境，其论述如下：“如果某个理论的术语和原理服务于它们的目的，那么它们就不是必要的如果它们不能服务于其目的，它们无疑也是不必要的。而对于任何给定的理论，
43、它的术语和原理要么能够服务于其目的，要么不能。因此任何理论的术语和原理都是不必要的。”(Hempe11958/1965,p.186)理创精力、场、热、笔力、微、班T等牖科学空间却没有做出任何贡献。在详细阐述后，亨佩尔批判并抛弃了此论证，他认为假设的观察基石是“虚构的(HefflPen963,p.701)。与现象的演绎解释一样，理论必须为其主张提供归纳式扩展，而只通过观察术语是无法实现的(HemPeIl963,p.700)。第二个“墓地”论证，反实在论在传统上是极具说服力的。拉里劳丹对该论证进行了简明扼要的阐述(LalIdan1984)。他指出，科学史堆满了被抛弃的理论实体，而它们都曾牢固地位于
44、所处时期最顶尖的科学体系中水晶球理论、热质论、燃素说、体液学说、以太学说等等所有这些理论实体都曾被假定是具有指称功能的，结果它们并没有。劳丹补充说，没有理由让我们认为现有最佳候选真理会有截然不同的命运。这就是他反实在论的“悲观一元归纳”(pessimisticmeta-induction,PMI)观点(LalIdaIl1984)。第三个“不充分决定论”论证，认为事实上理论术语总是无法被己有的证据充分证明，因此同样的证据可能也支持其他现有的或潜在的理论实体。所以，证据并未给任何有特殊指称功能的主张提供专门的依据。对实在论的辩护在上文概述中，实在论者为反对经验主义的论证做出了辩护，在课堂讨论和讲述
45、中，这些努力很容易得到理解与使用希拉里帕特南(HilaryPutnam)的“无奇迹”论点得到广泛支持：“支持实在论的观点认为，实在论是唯一不把科学成就归为奇迹的哲学(实在论)是对科学以及科学与其对象之间的关系进行充分科学描述的T吩。”(Putnam1975,p.73)其他实在论者(PSiIIOS1999,2011)概述了如何应对劳丹的PMl观点。首先，通过规定更严格的埋葬条件，来减少公墓里坟墓的数量。并不是所有陈旧的、被抛弃的理论都有资格被埋葬，只有那些充分证实的理论才有资格被埋葬，这些理论的证实是由新的事实预测的。经验主义不像占星术和自然神学那样，消极地与事实或现象保持一致，理论要基于其假设
46、的理论实体做出新颖的、确定的预测，才有资格被埋葬在科学领域的公墓里。这一步减少了基于悲观归纳的坟墓数。第二，检验被埋葬的理论是否真的已经死亡。实在论者确实需要知道理论的改变一一即使是最坚实的、成功的理论。但是新理论在多大程度上继承了其替代理论的要素和实体，这一直是一个有待解决的问题。理论改变存在多大程度的连续性，PMI论证的基础就在多大程度上被削三椿瓣T物明物郭城弱、菲涅尔(FreSneI)的光学理论获准埋葬于科学公墓(该理论被广泛认同，是成功的，且做出了正确的预测)，尽管被埋葬了，该理论的部分内容仍继续存活并推动了之后19世纪光学的发展，因此它值得被挖掘出来，无须在公墓中占据更多空间。劳丹有
47、一个观点：被埋葬并不痛苦，常常被反实在论者挖出才痛苦。伊恩哈金(IanHackingX1983)提示说，如果科学被看做是世界的简单呈现，那么经验主义者的论证就足够强大，而实在论者的回答并不尽如人意，实在论者不得不寻找新的辩护形式。哈金在科学干预和科学实验中成功发现了这些。对于电子的真实性，哈金赞同一位科学家的观点：“对我而言，如果你能够喷射出它们，那么它们就是真实的”(Hacking1983,p.23)o哈金为这位工作者的直觉提供了哲学支撑，同艾伦富兰克林(AllanFrankIin)一样认为实验实践的持续成功证实了温和实在论：“然而，支持实在论观点并不意味着我相信定律的绝对真理性，或者相信实
48、体的真实存在。它只是意味着我认为我们有足够充分的理由来相信定律的真实性以及实体的存在。”(Franklin1999,p.160)描述实在论接受的一些形式，以此来阐明哪些内容以实在论之名被辩护，哪些不被辩护，这种做法是有用的。利普林(LePIin1984.l)提供了一个跨越整个实在论哲学阵地的综合列表。他指出，实在论者可以说认同以下这些略有不同的命题之一，这些命题是：1 .现存最好的科学理论至少是近似为真的。2 .现存最好的理论的核心术语是真正具有指称功能的。3.科学理论的近似为真是对成功预测的充分解释。4 .科学理论的近似为真是对成功预测唯一可能的解释。5.科学理论仍可能近似为真，即使指称不够成功。6 .至少，成熟的科学史展示了对物质世界进行逐步真实阐释的过程。7.科学理论的理论主张可按照字面理解，并确定其为真或为假。8 .科学
