假说的形成过程

二、假说的形成过程^[1]

（一）假说的提出

假说提出的目的是回答问题。根据不同性质的问题，假说按内容可分为三种。假说提出是科学家在掌握事实材料基础上，在研究者知识背景条件下，运用比较、分析、综合，运用想象和逻辑推理建构的。不同内容的假说使用的逻辑推理方式不同：

1.根据经验事实概括经验定律

经验定律的假说总是在一定理论的指导之下，依据大量的观察事实材料，交互地应用比较、分析、综合和概括等方法建立起来的。例如：

水往低处流、射出的炮弹着地、树上苹果和树叶落地……这些事实意味着地球有某种引力吸引着它们。

非洲西部的海岸线和南美洲东部的海岸线彼此正好可以拼和；北美洲与欧洲也可以拼合；印度、澳大利亚、南极洲也可以拼合。因此，可以设想几块大陆是原始古大陆破裂后，由于某种力漂移而形成。

这就是“万有引力定律”和“大陆漂移说”出现初期的一种经验假说形态。显然，经验定律的假说在科学知识的系统中处于低层次的地位，它只能发现现象之间某种联系的普遍性，并不能理解这种普遍性，但是，经验定律可用于解释在个别的事实中发生的效应。就一般情形来说，它的最初假定主要是受概括外推法的启发而作出的。任何经验定律都不可能直接观察出来（前面我们在介绍汉森观察渗透理论时已经给大家介绍过这一理论），任何观察都是渗透着理论的，观察方法也不是单一的，类比、想象、抽象和理想化等思维都在起作用，只是概括外推法更为明显而已。当我们从科学知识网络结构模型与知识背景上描述经验定律时，它就是低层次的理论。

2.提出理论定律和原理

这类假说是在经验定律假说基础上产生的，它要回答的问题不是关于现象之间的某种可观察到的联系有无普遍性，而是关于“形成联系的原因是什么”这样一个更为根本性的理论和原理。当这个问题以假说形式出现，它就是比经验定律更高一个层次的抽象理论，这类假说特点是以抽象的理论解释为对象，从而使经验定律成为可以理解的。关于理论定律和原理提出既要运用比较、分析、综合、概括等方法，但研究者主要用已知的图景去设想新的未知图景，所以创造性思维在这一阶段起主要作用，类比推理在建立理论定律和原理的时候更为突出。另外，想象、抽象和理想化方法也起着作用。例如：

由于康德与拉普拉斯的星云假说^[2]都没能解释太阳与行星之间的角动量分配问题，到了19世纪末，“星云”假说基本上受到了否定。人们开始寻找太阳系以外的原因，于是出现了一些新的假说。具代表性的有“潮汐假说”和“俘获假说”。

随着本世纪中叶以来天文地质学的发展，人们认识到，太阳系的天体在物质成分、结构构造及形成演化方面都具有相似性，应该具有共同的起源。于是开始重新认识“星云说”的合理成分，并对其进行修正。其中问题的焦点集中在质量与角动量分配的矛盾上。现代比较流行的解释是“磁耦合假说”。

60年代英国天文学家E.霍伊尔（Hoyle）和法国天文学家E.沙兹曼（Schatzman）从电磁作用的机制来研究太阳系的起源问题。他们假说的要点是角动量是可以由带电粒子在磁场中运动的方式来转移的。

霍伊尔的假说在太阳系形成的开始阶段和拉普拉斯的星云说有些相似。他认为太阳系开始时是一团凝缩的星云，但温度并不高，转动并不快，转动速度因急剧收缩而加快，当这团星云的半径收缩到一定的程度，它的转动就达到不稳定的状态，两极渐扁，赤道突出，物质终于由此处抛出，形成一个圆盘。圆盘的质量只有太阳的百分之一。当中心体与圆盘脱离后，继续收缩，不再分裂，最后形成太阳。圆盘内物质则相互凝聚成了行星。星际空间存在着很强的磁场，太阳的热核反应发出电磁辐射，使周围的气体云盘成为等离子体在磁场内转动，当太阳与圆盘脱离时，太阳与圆盘内缘就发生了电磁流体力学作用而产生一种磁致力矩，从而使太阳的角动量转移到圆盘上。由于角动量的增加，圆盘向外扩展；太阳不断收缩，因失去了角动量而使其自转速度减慢。因为太阳辐射作用产生的太阳风推开了轻的物质，聚集成类木行星，较重的物质未能推走便在太阳附近聚集成为类地行星。

霍伊尔的“磁耦合假说”是根据太阳系的天体在物质成分、结构构造及形成演化方面都具有相似性，经过类比、想象——用磁耦合场景类比、想象天体运动场景而提出的。霍伊尔的假说是在康德星云假说基础上发展而形成的，由于天体物理和电磁理论的发展，霍伊尔的假说有了更坚实的理论基础，更能解释康德“星云假说”所不能解释的行星角动量分布异常的问题，也就更能为科学家所接受。

（二）假说的完成

以确立的初步假说为中心，应用科学理论对假说进行论证和寻求经验证据的支持，从而使假说成为一个稳定的系统，假说就完成了。在初步假说形成基础上，研究者只提出了设想，提出一些判断，初步的假说还不是严整的学说，研究者必须全面运用多学科知识，运用演绎推理，全面详细论证一个假说基本原理和相关理论，并用经验事实检验假说。如果一个假说能够被事实检验，并能说明经验事实，该假说的科学性就强，检验的经验事实越多，越能被科学界所认同。如“磁耦合假说”为何被许多学者所认同，就在于这一假说能够很好解释“星云假说”不能解释的太阳与行星角动力异常问题（当然这并不意味着“磁耦合假说”没有问题）。在假说完成阶段，研究者还要用假说理论推测今后科学发展的可能事实，对假说进行整理，使假说内容完善，逻辑严谨，使之成为体系严谨的层次有序的严整体系。在假说完成阶段，演绎推理作用是非常突出的。

（三）假说建立的准则

1.假说是逻辑思维与创造性思维的结果

因循原有的理论是逻辑演绎模式，是假说理论能够成立的依据，但因循而非守旧，创造才是假说之目的。如果在假说中出现了与原有理论矛盾的事实，那就要在假说中给予解释。当然，所有的相关事实都能得到圆满解释是很难的，如果某些相关事实未能得到解释，也未必就放弃自己的设想。新理论可能有不完满的地方，对某些事实可能不能解释；旧理论也可能因为有问题而被新理论所取代。例如科学发展史上哥白尼“日心说”对“地心说”的否定；伽利略“自由落体定律”对亚里士多德“物体下落速度与重量成正比”定律的否定。新科学理论就是在否定中完善自身，科学就是在不停的否定中向前发展的。

2.假说的提出要受到多种因素的影响

在提出假说的初始阶段，研究者自身的素质、知识背景以及使用的逻辑思维和方法等因素，对同一问题提出多种可能的假说是正常的。如：继康德“星云假说”出现后，“潮汐假说”、“俘获假说”以及“磁耦合假说”的出现说明了假说的多元性。面对多元假说，研究者要比较、鉴别，排除不相干假说，筛选出最符合事实的假说，给问题以最合理的解释，这对于假说的基本观点是强有力的辩护。

3.假说结构的严密和可检验性

一个理论的说服力来自其自身的逻辑严密性，假说从建立之初到最后的完成有一个内容逐渐完善、结构逐渐严整的过程，从内容上不断精炼、协调，逻辑上更加严谨。一个内部协调、无矛盾的理论体系是更有说服力的。我们知道，要使一个理论体系简明严谨最好就是建立公理演绎系统，但这只能是假说建立的目标而不是假说建立的起点。

假说的科学性就在于能够解释问题，能够被实践所检验，能够推断未知事实，否则就不是科学的假说。如果一个假说因为实践条件的限制暂时不能检验也是正常的，但科学假说最终要在实践中得到验证是必然的。