科学实验：现象的理论注释与理论检验
现在，我们转而讨论科学实验。由于迪昂对科学实验、尤其是对物理学实验的含义进行了十分精湛的研究，我们拟详细地介绍和评论一下他的科学实验思想。迪昂提出：“物理学中的实验不仅仅是现象的观察；此外，它是这个现象的理论诠释。”他说，当你走进实验室，“你看到的所做的实验像物理学中的任何实验一样，包含两个部分。首先，它在于某些事实的观察；为了进行这种观察，你只要使你的感官充分注意和警觉就足够了。了解物理学是不必要的，实验室主任可能在这种观察事务上不如助手技艺娴熟。其次，它在于被观察的事实的诠释；为了进行诠释，仅有警觉的注意和实践的眼光是不够的，必须知道所接受的理论，必须了解如何应用它们，一句话，必须是一位物理学家。”迪昂以勒尼奥研究气体的可压缩性为例加以说明。这位实验者取来一定量的气体，把它封入玻璃管内，使温度保持不变，测量气体经受的压力和它占有的体积。他和助手观察到的具体事实是压力计、高差计、温度计的图像和刻度，而他在实验报告中并没有写这些具体的实验过程和观察到的标度，而记录的是气体的体积、压力、温度的数值。这些数值是三个具体的客体吗？绝不是。它们是三个抽象的符号，只有物理学理论才能把这些符号与实际的事实关联起来。而且，为了得到这些数值，他必须诉诸算术和几何的抽象观念和原理，也要诉诸力学、光学的诸多假设和定律，因为他的仪器及其使用都基于这些理论。于是，勒尼奥做实验时，在他眼前有事实，他观察事实，但是他就这个实验传达给我们的不是观察到的事实的叙述；他给予我们的是抽象的符号，被接受的理论容许他用这些符号代替他收集到的具体证据。迪昂由此得出结论：
物理学中的实验是对现象的精确观察，同时伴随着对这些现象的诠释；这种诠释借助观察者认可的理论，用与数据对应的抽象的和符号的描述，代替观察实际收集的具体数据。
迪昂进而详细地论证了“物理学中的实验结果是抽象的和符号的判断”这一结论。他说，实验物理学家从事的操作的结果决不是具体事实群的感知；它是把某些抽象的和符号的观念相互联系起来的判断的系统阐明，唯有理论才能使这些观念与实际观察到的事实相关。他不同意彭加勒如下的观点：“科学事实无非是用方便的语言陈述的未加工的事实”“科学家就事实创造的一切是他用来陈述事实的语言”。他通过举例和论证表明：理论事实并不是实际事实的语言翻译，而是理论诠释；科学家的作用不限于用以表达具体事实的明晰而精确的语言，而宁可说是这种语言的创造以物理学理论的创造为先决条件。这是因为，在抽象的符号和具体事实之间可以存在对应，但是不能够存在完备的等同；抽象的符号不能够是具体事实的足够描述，具体事实不能够是抽象符号的逼真实现；物理学家用来表达他在实验过程中观察到的具体事实的抽象的和符号的公式，不能够是这些观察的精密等价物或忠实的叙述。单一的理论事实可以被翻译为无限极不相同的实际事实，单一的实际事实对应于无限不相容的理论事实。这显示出，在实验过程中实际观察到的现象和物理学家系统阐述的结果之间，插入了一个十分复杂的理智精制品，这种精制品用抽象的符号的判断代替具体事实的叙述。迪昂还强调：“唯有现象的理论诠释才使仪器的使用成为可能的。”物理学家借助诠释这种智力操作观察现象，也在他所使用的工具上清楚地表现出来。如果我们不用数学推理承接的抽象的和图式的描述代替构成仪器的具体客体，如果我们不把这种抽象组合交付隐含着理论的同化的演绎和运算，那么实际上便不可能使用我们在物理学实验室中所拥有的这些仪器。
当物理学家做实验时，他正在赖以工作的仪器的两种大相径庭的表象充满他的心智：一个是他实际上操纵的具体仪器的图像；另一个是借助理论提供的符号构成的同一仪器的图式模型；正是在这种理想的和符号的基础上，他进行他的推理，他正是把物理学的定律和公式应用到这种仪器的。
这样一来，所谓矫正实验误差，无非是用实验的理论诠释引入的改善。实验结果的近似度之所以能够不断变好，不仅因为制造者提供了日益精密的仪器，而且也因为物理学理论产生了越来越满意的法则，从而在事实与用来描述事实的图式观念之间建立起对应关系。图式仪器不是且不能是实在仪器的精密等价物，但毕竟是其或多或少完善的图像。物理学家将力图用更为类似于实在的比较复杂的图式仪器代替过于简单和过于远离实在的图式仪器，这种替代本质上是词汇矫正在物理学中指示的操作。迪昂接着论述了，物理学实验在什么地方与普通证据的审查不同；物理学中的实验是较少确定的，但是比事实的非科学的确立要精确和详细。
迪昂还详细而深入地讨论了理论的实验检验问题，他的基本看法有三。
其一，物理学理论的实验检验不像在生理学中那样具有相同的逻辑简单性。这是因为，在生理学或化学的某些分支，实验者直接依据事实推理，数学理论还没有引入它的符号描述，理论演绎和实验事实之间的比较服从十分简单的法则。在物理学中，不可能把我们希望检验的理论留在实验室大门之外，因为没有理论，就不可能调节一个仪器或诠释一个读数。于是，人们根本无法把物理学理论与适合于检验这些理论的实验程序割裂开来，从而以独特的方式使检验复杂化了，并迫使人们仔细审查实验检验的逻辑意义。
其二，物理学中的实验从来也不能够宣判一个孤立的假设不适用，而只能宣判整个理论群不适用。其原因在于：物理学家决定证明一个命题的不正确性时，从这个命题演绎出现象的预言并进行证明这个现象是否产生的实验，为了诠释实验的结果并确立所预言的现象没有产生，他并未使自己限于所讨论的命题，也利用了他当作无可争辩的东西而接受的理论群。未产生现象的预言终止了争论，但是该现象的预言并不是从受挑战的命题——即使它独自接受了挑战——演绎出来的，而是从与整个理论群结合在一起的待裁决的命题演绎出来的；如果所预言的现象没有产生，那么不仅被质疑的命题有毛病，而且物理学家所利用的整个理论的脚手架都是如此。实验告诉我们的唯一事情是，在用来预测现象并证实它是否被产生的命题中，至少有一个错误；但是这个错误在何处，实验恰恰没有告诉我们。物理学家可能宣称，这个错误正好包含在他希望反驳的命题中，但是他能确保它不在另一个命题里吗？如果他能确保这一点，那么他就隐含地接受了他所使用的其他命题的正确性，他的结论的可靠性和他的信念的可靠性一样大。总之，物理学家从来也不能使一个孤立的假设经受实验检验，而只能使整个假设群经受实验检验；当实验与他的预言不一致时，他所获悉的是，至少构成这个群的假设之一是不可接受的，应该加以修正；但是，实验并没有指明应该改变哪一个假设。
其三，“判决实验”在物理学中是不可能的。这是因为，与几何学家使用的归谬法不同，实验的矛盾没有能力把物理学假设转变为毋庸置辩的真理；为了授予它这种能力，就必须完备地列举可以覆盖确定的现象群的各种各样的假设；但是，物理学家从未肯定，他已穷竭了所有可以设想的假定。物理学理论的真理未像掷硬币打赌那样由正面抑或反面决定。
案例评析
弗兰西斯·培根曾经这样说过：为了建立真正可信的科学，就有必要首先成为一名幼童。T·H·赫胥黎也重复了这一观点：“像幼童般面对事实，随时准备放弃任何先入之见，谦卑地跟随自然的引导，即使是堕入深渊也在所不惜。否则，你就将一无所获。”这种良好的愿望固然不错，然而遗憾的是，并没有中性的科学事实——甚至没有中性的事实——可以让科学家本能地保持“天真无邪”的童贞，或从容地充当“铁面无私”的法官，尽管事实依然是科学理论的试金石。其原因何在呢？我们不妨列举几点。(https://www.daowen.com)
首先，事实本身要由概念和范畴统摄，并多少经过理性的加工。康德早就认为，感觉材料是无秩序的、变幻莫测的，需要用理性的范畴整理它们，在概念之下把它们归入范畴。他说：“没有事实内容的概念是空洞的；没有概念的感觉资料是盲目的。因此，使我们的概念变得诉诸感觉同样是必要的；即就是把它们的直觉对象附加在它们之上，正像使我们的直觉变得理智一样；也就是把它们引入概念之下。这两种才能或本领不能调换它们的功能。知性不能观看。借助它们的结合，科学知识才能产生。”多尔比开门见山地道出：“事实在框架内建构。没有简单的途径接近处在框架之外且直接对应于事物存在方式的中性事实。因此，事实的陈述是复杂的认知建构。在科学的假定框架内，科学包含新事实的建构，利用旧事实作为它的关键源泉。不过，除非旧事实被批判地使用，否则错误在事实建筑的传统内积累。构造新科学事实的过程被知识社会学家微观地研究。他们极力坚持，只是在一系列的协商之后，起初尝试的和暂定的实验室的结果，才能够开始被看做是明晰的和毫无争议的事实。”马根瑙也十分清楚，科学实际上所达到的是事实和观念的关联。科学需要事实，正如我们身体需要食物一样；但是在科学的机体内，事实是通过理性的构造被加工、结合、组织和关联起来的，它是一个有机的整体，其中包括理性、观念和猜测的质地，这就是科学。在十分深刻的意义上，科学起源于这样的环境：按照我们感官的判定，事实并不足于完全有序化，以满足我们对于简单性和一致性的需要。科学对我们经验无理性的佯谬给予精心的回答。总之，不连贯的事实被科学通过理性的运用，统一到一致的整体中去。
现代科学告诉我们，人们的感官在接受外界现象的信息时，要经历一系列物理的、化学的、生化的、生理的、心理的过滤、选择、同化、整合等过程，才能获得某种感觉印象。这些本能的、无意识的以及有意识的形成感觉印象的过程，已经混入了先验的和后验的非中性成分。把这种感觉印象用语言表述出来，才能形成可交流的事实的陈述，而陈述事实的语言本身也不可能是中性的。更何况，科学事实的陈述必须使用科学概念，还要纳入科学的理论框架之中，只有这样才能获得科学意义，成为科学理论的有机要素。这一切，都使中性的科学事实实属子虚乌有。
其次，观察渗透理论。在科学哲学界，似乎有一个共识：“观察渗透理论”的命题来自汉森。其实，马赫早就明确指出：“正如我们应该比较准确地提出的，我们称思想对事实的适应为观察；称思想的相互适应为理论。观察和理论也无法截然分开，因为几乎任何观察都已受到理论的影响，要是观察足够重要的话，它反过来也作用于理论。”此前，惠威尔就认为，事实和理论之间只有相对的区别（如果一个理论被归并在另一个理论中，那么它本身就成为事实），尤其是，甚至最简单的事实也包括理论性质的东西。惠威尔和马赫当年的思想现在有许多知音，尽管他们也许并不了解马赫的这一观点。例如，伊利英和卡林金也赞同，事实和理论相互渗透。这种相互渗透有时表现出不可预料的和离奇的形式，以致经验的和理论的边界难以划出，事实和理论熟悉的界限消失了。在这种关联中，证实实验的概念改变了。第一，它不再能够作为理论的独立的法官的角色，它现在作为认识论的程序、作为与其他的知识证实模式结合在一起发挥作用。第二，它从根本上不再表明，给定的理论公式符合在实际实验之前存在的某种东西，而宁可说理论假定对于给定的条件受到辩护。
这一观点也受到科学的支持：来自心理学研究的一个基本结论是，观察从来不会像标准观点所要求的那样是被动的。我们从来不是简单地接受和记录来自外部世界的信息。直接观察，不管是科学性的还是非科学性的，都不仅仅是记录和报告“所接触到的原始材料”。观察者必然要对他所感知的材料加以整饰，因为他从原始材料中不会得到关于自然界物体或过程的稳定的和全面的记录。由于他对自然界的作用，所以他实际上所获得的是一系列有关自然界特征的不断变化的意向。借助这些意向，观察者便能够进行推理工作，这些工作常常比日常世界中的推理更为复杂，它能够使人们决定什么是他所观察到的事物。而且，科学观察从根本上依赖于语言。我们完全可以认为，观察就是通过概念范畴寻找事物和事件的活动；这些范畴通过指明一定的陈述可以被用于所观察到的事物，从而获得其意义。这并不是指科学家先获得各种类型的知觉，然后再把概念和解释运用于其中。概念和理论总是贯穿在科学观察这类行动之中。马尔凯进而阐明：对自然界的观察至少具有下列特征，但是这些特征没有一条与标准的科学观一致。它是主动的过程，即指观察者创建并回答一系列变化发展的意向性。它包括分类过程，即根据意向性用先定的概念体系去处理设定的物体和事件。由此可推论出，观察者为了确立他所认识到的结果，必然从那些总是“不全面”的意向中进行概括。观察脱离不开解释；相反，它们是同一过程的两个方面。在大部分科学研究中，观察深刻地受一种复杂的符号形式的条目的指导，而且是通过这类条目来表达的。这些方面形成了比较明确的期望，与这些期望相关，观察被赋予了科学意义。科学的量化语言以及其控制的实验程序可提供非常具体和多样的经验证据。但是，不论是这些观察的肯定性还是其表达形式的正确性，无论如何都不能得到保证。也不会只有“一条正确的方式”去报告所观察的结果。对观察的适当性的判断，似乎跟命题的意义一样，根据解释背景和社会背景的不同而有所不同。
再次，科学事实处于作为一个整体的理论之中，它只有从理论整体中才能获得其地位和意义；一旦使它游离于理论整体，它就变得无意义，发挥不了应有的启迪思想和确认定律的作用。迪昂的理论整体论（假设、命题、事实形成整体性的理论，不可能把它们从理论中孤立起来加以处理）和爱因斯坦的意义整体论（假设、命题、事实脱离理论整体则无意义），对此已有清晰的认识。正是从这一视角看问题，马尔凯发现，在实践中特别难以把其意义来自经验的观察术语与猜测性的理论术语区分开来。一个主要原因是，这些术语不是作为孤立的单位（如观察术语可与自然实体相对应），而是作为更大的语言学框架中的要素而具有意义的。既然观察脱离它所从属的更大的概念和命题框架就没有实践意义，那么就根本不可能去分析构成科学知识得以建立的根本基础的不同类型的事实陈述。因此，一切经验陈述都是“理论负荷”的。如果分析框架发生变化，那么在此参考框架内所形成的观察陈述（无论是特殊发现还是经验概括）的意义也会发生变化。因此，科学的事实陈述既不独立于理论，也不是在意义上永恒不变的。一定的事实陈述的意义常常因科学共同体的派别不同而不同，因为其意义依赖于各个社会群体的解释框架。这样一来，不但科学的事实“基础”具有理论依赖性和意义可变性，而且它们似乎还具有社会可变性。
最后，正像我们前面已经多次涉及的，人们不得不用非中性的语言陈述和表达科学事实，科学事实非中性就是题中应有之义了。彭加勒揭示出，科学事实实际上是一种语言的约定，也就是用科学语言把未加工的事实翻译为科学事实。科学家就事实而做的创造就是创造阐述事实的语言。如果他预言事实，那么他将使用这种语言，对于所有讲该语言和理解该语言的人来说，他的语言便摆脱了模棱两可。而且，这种语言一旦被创造出，它便明显地不依赖于科学家，不管是否将它付诸实现。因此，科学事实在某种意义上是科学家的制作，斯坦利·阿罗诺维茨借助现代科学革命的成果说明：量子力学和相对论的意义在于，科学理论一方面涉及探究“场”和测量工具之间的关系，另一方面涉及主体和客体之间的关系。第一个评述采取的立场是波普尔模式的“客观知识”；第二个借助相互作用和相互决定以解释学和辩证法的分析详述该问题。在无论哪一种情况中，“观察者”的参与在场的构成中都是不可避免的（这里使用“场”一词而未用“客体”一词，因为“事实”涉及关系和关系的关系，而不是事物）。第二个和第三个诠释假定，由额外决定引起的不确定性，是由场的漂移指称性和由致力于科学探究过程的主体为媒介的社会的东西的指称物二者作用的结果。科学事实是社会地、技术地构成的，这指明科学是两种指向上的干预。这意味着，对象或客体是作为科学探究的目的及其手段之间的关系而被构成的。正如弗莱克证明的，事实是被产生的，而不是被发现的。有趣的是，“事实”（fact）一词的语源学也表明，事实是“被制造的东西”。与它在拉丁语facere的词根一致，是制造。可是，我们却倾向于认为科学事实是给定的实体，而不是制作。当然，这种制作并不是凭空任性的制作，而是受客观的实在和现象以及主观的感觉和经验制约的。诚如彭加勒在回答“人们有权利说科学家创造了科学事实吗？”这一问题时所说：科学家并没有凭空创造科学事实，他用未加工的事实制作科学事实。因而科学家不能自由而随意地制作科学事实。工人不管如何有本领，他的自由度总是受到他所加工的材料性质的限制……总而言之，科学家就事实而创造的一切不过是他用以阐述这一事实的语言。
必须明白，科学事实并不能充分而足够地证实或证伪理论，尽管“科学是心甘情愿地接受事实，即使事实与愿望针锋相对”。之所以如此，除了归纳逻辑的固有缺陷（有限的事实枚举不能证实普遍的全称命题）和整体论的不充分决定性，实验无法绝对自主地证实、反驳或证伪一个严整的理论）外，还有其他许多原因。卡里尔等就此给出了一些说明：简单地参照事实并不能满足证明的需要，这至少表现在三个方面：意义不明确，事实上的经验等同，纯经验等同。第一，在某些情况下，事实无法使你在可供选择的理论中作出明确的决定，因为在某一现象领域这个理论更为成功，而在另一领域，它的竞争者却更为成功。19世纪光的波动说和微粒说就是如此。第二，洛伦兹的电子论和爱因斯坦的狭义相对论不管其理论机制和解释有何区别，二者在可行的实验和观察上是等同的。第三，对于牛顿的引力理论，可以用一种在概念上与通常的阐述截然不同的方式进行表述。我们用不着像一般假定的那样有一种引力作用在平直时空结构上，而像爱因斯坦那样把引力解释为时空结构的一种表现。这两种可供选择的理论不仅对于实际中进行的观察，而且对于所有可能的观察都是不可认识的。它们完全是在经验上等同的。难怪费耶阿本德说：没有一个理论会和其领域中的全部事实都相符，但该受责难的并非总是理论。事实是由旧的意识形态形成的，所以事实和理论间的冲突可能是进步的证明。这也是我们试图寻找常见的观察概念中所隐含的那些原理的第一步。不过，对于不同的理论，情况也有差别。正如何秀煌所言：
在一个理论里，有些命题比较接近理论核心，另外有些命题比较靠近经验末梢。比较接近经验末梢的命题通常可以使用观察实验等方法，由经验证据比较直接地加以印证。可是那些比较接近理论核心的命题，就没有这么直接的经验给证的办法，它们往往要通过逻辑的蕴涵网络，跟理论的其他命题层层相依，步步环扣，最后从靠近经验末梢的那些命题那儿，获得间接的经验支持。
有必要强调的是，科学事实是相对的和变化的。马尔凯认为：“科学是建立在不断发展中的事实基础上的观点已经过时。认为已确立的事实是不可变更的，并由此认为科学知识是以相对直线的方式发展的观点也已经过时。”布罗诺乌斯基则径直断定：“在世界上没有事实是即时的、无穷小的和终极的、单一的标志。我坚持认为，没有原子事实；用科学语言来讲，每个事实都是场。”塞耶斯还作出了一个有趣的比喻：“事实像母牛，如果你紧紧盯着它们，它们通常会跑开。”诺尔·塞蒂纳解释说，这个类比隐藏着哲学和方法论的观点。哲学的观点是，事实不是我们能够理所当然地认为的那样，是知识赖以建立的牢固基岩。实际上，它们的本性是相当成问题的，以致正视常常吓跑它们。方法论的观点是，正视不得不是长期的、艰难的和直接的。像母牛一样，它们变得充分驯化，为的是处理普遍事件。
科学事实之所以是相对的和变化的，其原因是很多的：科学理论基础或概念框架的革新、科学背景预设的演进、社会文化语境的变迁，都会引起对同一事实的描述、理解、翻译和诠释的不同。另外，还有两个值得注意的原因。一个如阿罗诺维茨所说：科学是以它的理论装备和物质装备，即探究技术的发展水平为媒介的探究准则来定义的，而这些媒介不可避免地额外决定我们所谓事实意指什么（即事实总是依赖理论和技术的）。另一个是在科学中已经变成众所周知的命题、定律乃至理论（其中有些也许已经变成常识），有时也被称为“科学事实”。爱因斯坦对事实的理解为我们提供了有力的例证。在谈到“一个希望受到应有的信任的理论，必须建立在有普遍意义的事实之上”时，他举出了一系列这样的事实：热力学的主要假设所根据的永动机的不可能，力学所根据的惯性定律，分子运动论所根据的热同机械能的相当性，狭义相对论所根据的光速不变性和真空中的麦克斯韦方程，广义相对论所根据的惯性质量同引力质量的等效性。
