望远镜涉及的“认识论问题”
上述归纳的第（1）条，牵涉观察中的仪器的使用问题。用仪器延长我们的感官，扩大我们的感知范围，是物理学中的老问题。望远镜是这一类工具中最早出现的一个。让我们来简单地回顾一下望远镜所造成的“认识论上的新形势”，以及这种形势后来的发展。
望远镜的最早的历史，现在似乎已经不可考。在传闻中可能早至1570年以前，但有比较可靠的文字证据的说法，则在1605年前后。据沃尔夫（Abraham Wolf）说，一个叫汉斯·利佩希（Hans Lippershey）的荷兰人“纯属偶然地把这种透镜组合转到对准附近一座教堂的尖顶上的风标，他惊喜地发现这风标被大大地放大了”[11]。
然而望远镜只是到了伽利略的手中才真正变成了科学仪器。1609年中，他完成了最初的观察，其主要成果发表在1610年早些时候出版的《星际使者》一书上。在这本书的一开头，伽利略即宣布了他利用望远镜发现月球表面不是如同人们想象的光滑平整，而是“粗糙而起伏不平的……就如同地球一样，到处有巨大的突起，深谷和裂口”。而“最最压倒一切的令人惊讶的发现，是四颗漫游在（水星周围）空间的、以前从未被了解或观察的小星。就像金星和水星围绕着太阳一样，他们也有自己的中心。这一中心是我们已经知道的、令人注目的大星……。”
所有这一切都是有赖于一种叫做“天镜”[12]的东西被了解到的。在伽利略的时代，哥白尼的太阳中心说的意义尚未全被明了，多数天文学家和哲学家尚以为这一学说是一种“方便计算的、数学上的技巧”，而不是一种物理真实，而且大多数非专业的知识阶层中的所谓“有识之士”，更是根据亚里士多德的哲学和他们自己的常识，断然拒绝哥白尼的学说。在这种情况下，有一个叫做伽利略的脾气古怪的教授，用一种叫做“天镜”的性能更加可疑的东西，要同时否定延续了两千年的亚里士多德的权威和每天、每个人都可以自己去体验的日常经验，那怎么能接受，怎么能想象，怎么能容忍呢？撇开那些愚蠢的谩骂和无知的怀疑之外，人们有理由提出这样的问题：我们有什么理由相信这台仪器向我们提供的一切呢？或者，甚至进一步，我们有什么理由相信我们的眼睛呢？
最初的反映可以由伽利略当时给开普勒的一封信里看出：“有些人信了，另一些人持否定态度。……这儿，在帕度亚，有一位领一代风气的哲学教授，我多次诚恳地邀请他用我的镜子看一看月亮和行星，可他固执地拒绝了我。”
除了宗教的原因之外，这恐怕也是因为“不屑一看”。但是另一方面，伽利略也有很有说服力的例子。他对他的内弟曾说起把他的望远镜献给威尼斯地方政府的情景：“……当时有传闻说，近两个月以前有人向毛里斯伯爵献上了一台天镜，利用它，两英里以外的人可以看得清清楚楚，……后来，我做成一台的消息也传到了威尼斯……我被要求表演这一仪器。无数绅士和显贵，尽管年事已高，都不止一次地登上威尼斯最高的观察处去观看海里的海轮和帆船。这些船只离港口非常远，即使是全速驶向港口，也至少要在望远镜观察的两个多小时以后才能到达。”
我们可以猜想，望远镜提供的图景，可以简单地由一种“亲眼核对”的方式校验。从那个看教堂风向标的荷兰人，到伽利略描述的威尼斯这些令人尊敬的达官显贵，校验的最好办法就是“亲眼看一看”。而且他们可以做到这一点：派一个人爬到教堂顶上查看风向标的细节，或者等两三个小时去看一看那艘才进港的海船，应该说望远镜提供的图景的真实性是无可怀疑的。
可是且慢。还有别的事不能这么简单地校验。月亮表面的山峰，木星周围的卫星，太阳光轮上的黑子，前者在1969年7月20日之前没有人直接见到过，后两者至今，而且在看得见的将来似乎也很难有什么人有幸用肉眼看一看。对于这些，它们的真实性如何校验呢？(https://www.daowen.com)
我们或者会说，这是不必要的，因为既然望远镜提供的知识的真实性已由两英里外的人和威尼斯港口外的帆船无可辩驳地证明了，那么月亮和木星的知识的真实性可以自然而然地视为上述论断的一种外推。事实上，我们也明确不该要求验证每一个观察结果，当这种仪器的有效性被验证以后，其结果的真实性即是不言而喻的。
但是这种真实性和论述方式，对于伽利略时代的人说来，并不是不言而喻的。恰恰在这一点上，亚里士多德曾指出，必须清楚地划分“月上”和“月下”两个观察领域，物质和规律在这两个领域中是截然不同的。我们恰恰没有而且绝对没有这种权力进行这种未经验证的外推。伽利略于是进入如下困境，他好像一直在论证逻辑上兜圈子：如果望远镜提供的图景是真的，那么亚里士多德的论断是错的。但是只有断定亚里士多德的论断是错的，我们才能推出望远镜的图景是真的。这可不是一个容易挣脱的圈子。而且，这种否认也常常不只是无知的、专断的，其中有一些，即使是在今天看来，也是很难简单否决的。
伽利略的《星际使者》发表还不到一年，1610年4月间，Hasdale在布拉格看到一封马奇尼的来信，认为伽利略的仪器是一种欺人之谈。他指出，用一种特殊的颜色玻璃在日食时观察太阳，可以有三个太阳同时存在。“显然”，马奇尼写道，“伽利略是受了他的仪器的骗。”第二年，布拉格方面更进一步提出，伽利略的发现是因为使用了望远镜而无中生有地产生出来的幻象。这一说法的流传一定很广，因为后来伽利略似乎不得不写信给他的最好的朋友，在布拉格的比埃罗·蒂尼（Piero Dini），愿意悬赏一千斯库提，[13]征求能够利用望远镜在一个没有卫星的行星附近“创造”出卫星来的人。
尽管如此，伽利略并未能直接证明望远镜提供的天空图景的真实性，而且这一真实性迄今为止还没有人直接证明过。在这一点上，伽利略转而诉诸理性。他精辟地指出：“按照哥白尼的看法，一个人必须否定自己的感觉。”[14]“……所以我要再重复一遍，当我想到亚里斯塔克和哥白尼能够使理性完全征服感觉，不管感觉表现为怎样，依旧把理性放在他们信仰的第一位，我真是感到无限的惊异。”[15]在这一本被爱因斯坦称为“每一个对西方文化史……感兴趣的人”的“知识宝库”中，伽利略详尽地论证了哥白尼体系。望远镜所提供的天空图景不时被加以引用，但其真实性并不是用直接的、亚里士多德的信徒们所要求的方式证明的。伽利略的论证方式是一种更为复杂的方式，即望远镜的图景的真实性，哥白尼体系和我们周围的世界的物理学的自洽性，间接地说明了整个理论的真实性亦即客观性。或者我们可以这样归纳伽利略的论证方法：（1）反对哥白尼体系的主要论据可以被实验、经验或者逻辑否定；（2）望远镜所提供的天空图景和哥白尼体系所要求的一致；（3）望远镜的可信赖性在地面上已获验证；（4）哥白尼体系虽然难于理解，可是应用起来颇为方便，所以，把望远镜的天空图景和哥白尼体系一同接受是可以想象的。
显然，这远远不是论证。事实上，如果要从严格的论证逻辑的角度来考察，哥白尼体系的最终确立应晚至1838年的视差的发现。但是，从科学史上说，这时望远镜的可信赖性早已不是问题了。
我们显然冒了离题太远的风险大段地讨论了这一历史，而我们的目的则在于说明，首先，仪器观察的真实性问题，或仪器的可信赖性，绝非量子力学所首先提出的，而是自从仪器一开始进入物理学研究的同时，即摆在物理学家和哲学家面前的大问题；其次，这种可信赖性或真实性的证明，常需经过科学自身很长时间的发展，并且通常说来不能被直接论证，而有赖于出自整个理论结构的综合考察和研究。这一证明不是一个逻辑问题，而是一个认识论问题。
