从科学史看实验与实在的关系论文

论文导读:：从科学史来看。实验概述。实在概述。从科学史看实验与实在的关系。

论文关键词：科学史，实验，实在

一、实验概述

（一）实验的概念

根据自然辩证法教材中的普遍定义，实验方法就是指人们根据一定的科学研究目的、运用一定的物质手段（包括科学仪器和设备），在人为控制或变革客观事物的条件下获得科学事实的方法。人们进行实验是有目的性的，根据其目的性来安排实验条件，从而获得科学事实。

（二） 实验的特点

在科学实验的领域中，不仅具备专业素质的实验研究人员，而且也配备专用的实验手段和设备，并形成了一系列专门的实验技术和方法。其中，不仅实验工作者及其所用的实验方法对科学技术的发展起着重大的作用，而且实验手段和实验设备都起着非常重要的作用。无论是测试记录装置、显示装置，还是直接作用于对象发生的装置的革新，都可能带来科学技术上的进步。具体而言，实验的特点如下：

第一，研究对象在实验方法的实施过程中可以得到简化和纯化。在实验的过程中，实验对象被置于严格控制的条件之下，实验者尽量排除各种偶然、次要因素和外界的干扰，对实验对象进行简化和纯化，目的就是使对象的某种属性或联系能够以本真的形式显现出来。具体的做法就是实验首先把所要研究的现象与其他现象隔离开，通过在可控制的条件下保证研究对象的可显示性哲学论文哲学论文，从而避免自然环境中事物的无序性和复杂性。因为在自然中，各种现象混杂在一起，模糊不清，对象和现象不同就会导致它们之间不同的错综复杂的因果关系。通过实验仪器的放大和过滤作用，使实验者要研究的现象可以得到最好的简化和纯化，最终可以使实验者得到其想要的现象的那种性质和状态。

第二，研究对象通过实验方法可以得到相应的强化。有些事物的变化规律或本质在一般的条件下是呈现不出来的，要揭示其变化规律或本质，就需要在实验创造的特殊条件下对其进行强化。如在超高温、超低温、超高压、高真空等条件下，可以发现在常温常压下材料所没有的性质。1911年荷兰物理学家卡曼林——昂尼斯首先发现汞在超低温4.173K以下时失去电阻，并把这种初次发现的新性质称为“超导性”，从而开创了超导这一重要研究领域。虽然实验对象的状态可能是无序性的，但是通过实验过程的操作，其无序的状态不会继续被放任下去，实验对象通过实验仪器的强化过程，在与实验者的因果互动的过程中才能最终得以确定。

第三，对象的属性和其变化过程通过实验方法可以重复出现。通常而言，在自然条件下发生的现象，由于其受到时间或其他因素的限制，很难进行反复的观察。但是实验为我们提供了这种便利，在科学实验中，人们可以通过实验手段的充分使用和实验方案的精确设计，将与实验对象相关的各种要素的适当安排，使被观察的对象及其结果可以重复出现。

第四，研究对象的运动过程在实验过程中可以得到模拟，从而使对象的性质得到充分的认识。比如说，有些现象是没有办法直接进行实验的，还有些现象可能会错过观察时机，这就需要实验的模拟，通过在实验操作的过程中使实验现象可以再现，进而进行研究。

（三） 实验的结构

实验活动既有实验者主观方面的活动，同时也包括实验者的物质活动毕业论文开题报告中国期刊全文数据库。实验研究对象和实验手段是实验活动的客观方面。一般而言，实验的结构通常包括三部分：实验主体及其活动、实验客体（即实验对象）和测量系统（比如工具、仪器、实验装置等）。笔者要特别提出，作为实验结果的实验数据也是实验的重要组成部分。

1、实验主体活动

实验活动的主观方面主要指的是实验主体关于实验对象的信息接受能力、逻辑思维能力以及实验者本身的物质活动。实验者作为实验活动的执行人，在进行实验之前，首先必须具备一定的理论基础，我们暂且不谈实验和理论之间到底具有怎样的关系，实验者对实验活动的安排及实验仪器的操作原理的了解都是必不可少的。在整个实验操作的过程中，肯定也少不了实验者的参与哲学论文哲学论文，主要是指实验者本身的物质活动。在实验活动结束时，实验者对实验结果的信息接受能力，对实验数据的解读以及实验现象的认知，都属于实验主体的活动范畴。

2、实验客体

实验客体则是实验者认识活动的兴趣指向对象，它既是实验主体研究属性的承担者，也是实验仪器分析或测量的作用对象，目的就是要揭示隐藏其中的规律性。在实验活动中，实验客体通过实验测量系统的纯化和强化，保持其性质的本真性，从而可以保证对实验对象有最大化的正确认识。

3、实验测量系统

测量系统主要是在主体和客体间发生相互作用的过程中发挥作用的。首先，测量系统相当于中介的作用，在主客体之间发挥作用，通过测量系统将来自客体的信息进行“编码”，之后在与主体的相互作用的同时会将“编码”后的信息传递给主体。[1]人生活在宏观世界中，人的感官也只能直接感知到自然界中的一部分现象，这种感官上的缺陷，对人的生存不会构成威胁，但是它却可以把那些对人的生存来讲并非随时都有用的信息给隔离掉。人如果要从思想上掌握客观事物，就必须打破感官的局限性。实验仪器首先成为了实验主体与实验客体之间的信息传递者。[2]实验仪器、设备的使用，拓展了实验对象的范围，从宏观领域拓展到微观和宇观领域。实验仪器加强了对实验客体在深度方面和广度方面的剖析。举例来说：静电场是抽象的，不能被人眼感知。但是通过验电器带电后锡箔张开，把电学现象转化为力学现象，人眼就可以直接感知静电场的存在了。也就是说，当研究领域从宏观世界深入到微观世界时，感官就无法直接感知物体了。只有通过实验仪器的运用，人们才能观测到事物，进而对其进行具体的描述，最终把握微观世界的本质。这样，仪器本身就不仅仅担当着“中介”的角色，仪器作为“参与者”和事物构成一个整体，不可分离，与客体的生成密切相关，但是实验仪器的精密程度是有限的，观测微观粒子的实验对信息有强烈的选择和隔离作用。通过实验仪器的操作，最后得到的是可以观察到的属于宏观世界的实验结果，包括实验现象和实验数据。

（四） 实验的发展

1、实验自身的发展

首先是从实验自身的发展来分析的，通过实验的组成部分，即实验测量系统的进步和实验对象领域的扩展两方面来进行说明的。在古代哲学论文哲学论文，实验方法还没有出现，人们研究和认识自然现象，最主要的方法只能是通过肉眼来进行观察。此时实验对象的领域是处于宏观世界中的。到了中世纪，人们才对实验方法有了初步的认识，实验方法逐渐被采用。达.芬奇指出，只有通过实验方法，科学才具有确定性，否则科学是毫无意义的。伽利略的口号是:“知识来自观测, 不是来自书本, 也不是来自亚里士多德。”[3]伽利略最著名的实验就是落体实验。

随着实验设备精密度的不断提高，实验技术手段的不断完善，实验对象领域的不断扩展，实验条件的不断复杂，20世纪以前，实验所涉及的研究对象几乎仅限于宏观物体。自19世纪末、20世纪初，X射线、放射性和电子发现以后，科学探索便进入到微观领域。在当代，物理学研究的问题已经不仅仅是宏观物体，而且需要在原子、原子核、基本粒子和夸克（层子）等物质的不同结构层次上进行深入探索。当代化学的研究也从分子水平进入到量子水平；甚至像生物学这样的传统描述性科学也已从生物个体、细胞水平进入到分子水平，出现了像分子生物学、遗传工程等新的学科和新的研究领域。很显然，要进行现代水平的实验研究，需要有极为严格的实验条件，例如高真空、高纯度、高能量等，其复杂性远远超过了以前任何时代。20世纪的科学哲学革命广泛的发生在宇观、宏观、微观的三大层次上，使整个自然科学形成一个前沿不断扩大的多层次的综合的统一整体。相对论所要探究的对象是高速的和宇观尺度的对象，而量子力学研究的对象却是微观领域的对象。[4]微观属性是观察不到的，它只能通过实验仪器映射到宏观世界中的现象来揭示。量子论描述的不是自然界本身，而是暴露给人们的自然界，“这个客观世界在某种程度上是由我们的实际干扰和精化了的观察技术造成的”。[5]

2、实验地位的变化

在科学哲学史上，自从产生了实验方法之后，实验和理论之间的关系就是纠缠不清的。从实验和理论之间的关系可以看出实验地位的动态变化过程。在古代，实验方法还未产生的时候，人们相信自己看到的就是真的，观察到的现象是“自然之镜”，在实验方法产生之后，人们对待实验的态度和观察是一样的。例如，13世纪英国的罗吉尔.培根，他认为只有实验方法才能给科学以确定性，十分重视实验作为科学方法在研究事物方面发挥的重要作用毕业论文开题报告中国期刊全文数据库。达.芬奇（Leonardo deVinci）也说：“在研究一个科学问题时，我首先安排几种实验，因为我的目的是根据经验来决定问题哲学论文哲学论文，然后指出为什么物体在什么原因下会有这样的效应。这是一切从事研究自然现象所必须遵循的方法。”在科学研究中，实验方法得到普遍运用的时间是从近代开始的。最为突出的代表是弗兰西斯.培根(FrancisBacon)。在他看来，感觉是作为知识的源泉的，而科学在本质上是经验的，认识应该建立在经验的基础之上，但是经验并非是指简单的、朴素的经验，他所认为的经验是指经过适当安排和消化的经验，即实验方法，才能成为科学知识的可靠源泉。培根可以说是近代实验思想上的创始者，而伽利略就是实践上的创始者。在伽利略看来，自然科学的结论必须是正确的、必然的、不以人的意志为转移的，为此，必须使用观察和实验方法，从自然界中获得客观事实。从17世纪到19世纪，科学上的一切重大发展几乎都和实验方法的采用有关。伽利略把实验方法看作是他的研究工作的最基本的方法, 他认为基本原理必须来自经验与实验。自然科学研究要从客观事实出发,就离不开观察和实验。

从科学史来看，历来的科学哲学家们都持有这样的观点，科学如果要取得进步，是要依靠实验为其提供的证据为基础的，他们都非常重视实验的。按理说，科学哲学家们一定会重视对科学实验的深入细致的考察的，但是实际上情况并非如此。通过对科学哲学文献的查阅和了解，实验并没受到哲学家们的重视，逻辑经验主义就把等同于观察或经验命题，在他们看来，科学理论只有能还原到观察命题才是有意义的，经验只是为科学理论提供了一个支撑点，至于经验的来源，他们并不关心，把实验缩成成“经验”这样一个点，其作用就是检验理论。汉森在《发现的模式》中提出“观察渗透理论”[6]，实验的目的、程序、步骤和结果都需要参照相关的理论才是可理解的，实验相对于理论来说丧失其独立性和基础性地位，实验成为理论的附属品。总而言之，哲学家们都没有深入到实验室内部，对实验没有充分正确的理解，更不用说起会考察真实的实验活动了。理论优先性的传统观念根深蒂固，哲学家们往往执着于认识论，从而使得他们仅仅是以科学理论为角度出发来思考问题，而实验的作用属于机械性的哲学论文哲学论文，其功能充其量不过是对自然的观察和原始资料的收集整理，仅仅把实验作为观察语句的确证基础，完全忽略了科学家的仪器操作、实验活动的步骤设计、实验过程的障碍排除及对实验对象的改造等实验活动。但是，哈金的开山之作《表象与介入》第一次把哲学的重心转向了实验和介入，试图扭转哲学家们对理论优先性的偏见，重新赋予实验以独立的地位。哈金认为，实验首先是一项物质性的时间活动，其作为一项介入性的、参与性的实践活动，将对象和自然以一种清晰的、有规则的方式显现出来。如果没有实验活动的适当安排，我们所能理解到的自然是极其有限的。他的重要名言就是：实验有自己的生命。[7]由此可见，实验的地位再次发生了转折性的变化。

二、实在概述

到底什么是实在？张华夏教授在《实在与过程——本体论哲学的探索和反思》中提到：实在就是“真实的存在（real being，或realexistence）的意思”。[8]在哲学上，“实在”就是要在表象和物象之间确立某种对应关系，也就是说，实在指的就是表象和物象之间的映射关系。对“实在”的讨论，肯定是离不开“实在论”的探讨的。一般地说，在科学哲学史中，实在论可以分为三个重要的类型：（1）柏拉图或亚里士多德的实在论，（2）知觉实在论，（3）科学实在论。[9]第一种类型的实在论是指抽象实体或普遍性在时间和空间之外存在。如果按照“第一性质”和“第二性质”的区分来看，第一种类型的实在论指的就是物体的“第一性质”，为客体自身内在所固有的，也可称为“自在之物”，它既不依赖于观察者，也不依赖于他物，可以用一元谓词来刻画[10]其维护的是传统的实体——属性观，断言第一性质为物体自身所固有。第二种类型的实在论观点断定物质客体独立于我们的知觉而存在于空间和时间之中。科学实在论则主张，科学认识的客体独立于科学家及其活动而存在和起作用。从古代自然哲学到中世纪哲学，物质就是质料，即作为不确定的基质；在近代，物质就是指实体；在当代，物质非无物质化了，即非实体化了。在物质结构学说中，“物质”一词就是单纯对物理实体的笼统称呼。物质就是第零性质和第一性质的承担者。罗嘉昌认为，物质非物质化了。“实在”发展的逻辑顺序可以概括如下：质料——实体——非物质化。

三、不同实验观对应实在论的发展

在博物学时代，科学理论的实在性是以“目证”为根据的。博物学并没有自己独立的实践方法，并且实践对象多为已经存在的事物，特别是天然自然物。观察是博物学的主要实践方法。此时的科学多为自然哲学，没有明显地与哲学区分开来。第一种关于柏拉图和亚里士多德的实在论哲学论文哲学论文，因为与本文的主题关系不大，故笔者不予讨论。近代实验科学与哲学都认为理论的客观性是其合理性的前提，他们的区别于在，科学具有了自己的独立的实践方法，即科学实验，并且把科学实验视为“科学的独一无二的真方法”。 此时实在论处于知觉实在论的阶段。科学的客观性以科学实验为根据毕业论文开题报告中国期刊全文数据库。也就是说，一个科学概念、规律或模型是否实在或真实，总是在实验的基础上才能得出答案。也就是说，没有实验，讨论科学理论的实在性或真实性是没有意义的。

随着机械技术的发展并进入实验后，近代实验方法也相应出现与成熟，科学理论系统也同时出现，科学实在论相应而生。唯理论与经验论之争中，经验论的科学实在论观点成为主导。科学家们认为，如果科学规律是真实的，那么其中的理论实体也是实在的。例如，虽然有些学者批评牛顿理论中的引力概念，但是，并没有怀疑引力的客观实在性。而这种实在论的观点，与实体与规律之间的关系以及理论与实验的关系有着密切的联系。根据罗嘉昌先生的观点，现象、实在和存有被限定在一组本质上不可分离的关系结构中，可以用二元函数来表述：Yr=fr(x,r)。

其中Yr作为序偶（x,r）的集合，表示一种具体的关系性质，f表示个体x所具有的属性，而fr则表示x和r之间的关系。此时，x和y之间的相互作用可以忽略，r可以消除，因此现象Y不是别的，它只是客体x“自身”被观察的结果。这都是宏观层面上的东西，实验主体在宏观世界中存在，在宏观世界中进行活动，实验仪器和设备是在宏观领域内发挥作用的，实验客体也是在宏观世界中可以直接观察或感受到的，我们在宏观领域中讨论“实在”，问题不大。

随着实验对象从宏观到微观、或者从低速到高速、或者从简单到复杂、或者从静态到动态，实在论的格局也发生了变化，分歧出现。有两种明显的现象，一是反对传统实在论观点，甚至走向反实在论；二是各种新实在论观点的出现。主要是因为研究领域从宏观向微观领域深入哲学论文哲学论文，实验仪器与微观客体之间的相互作用出现了一个下限——作用量子，它同测量对象本身的运动相比再也不可忽略，因此当人们试图换一种仪器去把握微观客体另一侧面的表现，就会破坏客体原来的运动状态。由于实验与实体之间的关系的变化，理论实体的实在性也呈现出复杂的情况。实验仪器的作用不可忽略，微观客体性质的生成有赖于实验仪器，观察手段已经不能置身于现象之外，仪器和现象作为一种整体是不可分离的。关系参量r和x的耦合不可忽略，成为决定现象Y生成的本质要素。在量子力学正统学派把微观粒子的客观实体视为实验的作品，而非天然存在的；逻辑上可能的实体或属性处于迭加状态，形成波包，在实验中，波包偏缩，成为一个本征态。所以，理论实体的实在性与实验过程是动态相关的。对于复杂系统研究而言，整体论的实在论观点也相应出现，认为有机系统的实在性在于它的整体性，一般整体性表现为关系或过程概念，而非实体或性质概念。关系实在论、能力实在论等各种实在论的观点相断出现。

四、小结

从科学史的角度分析实验与实在之间的关系，可以看出实验与实在之间的关系错综复杂，也不可能形成一个统一的观点，毕竟各派的理论基础不同。但是本文的目的是能为“实在”的研究提供一个新的视角，将实验与实在的关系重新进行了梳理，实验已经不能再被忽略了，正如哈金所说的，其已经作为“介入”成为认识论的重要组成部分。

参考文献

[2]于衍平，男，1960年，汉族，副教授，主要从事科学哲学研究，江苏徐州中国矿业大学文法学院，221116.

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