科学框架及其内部结构

科学的目标是认识物理世界的运行方式。实现这一目标的第一步是科学家要创造一个整体框架，根据这一框架可以识别自然界的各构成要素，并使要素之间产生联系。正如我们所知，创造科学框架是一种设计行为，而监管科学框架及其内部特定概念结构创造的就是科学家已经采纳（或发明）并融入其世界观的规则。其中有一套由伽利略引进的规则，并且被大量的实践派科学家所接受，它在科学话语中就专门使用了数学架构。但是，我们要记住，是否采纳这套规则或其他任何一套规则都是科学家个人展现出来的个人偏好问题。我们无法宣称哪一套规则或哪一种框架对自然界的解释比其他规则更有效，就如同无法宣称哪一种特定的艺术表达形式能够比其他形式更有效地表现美的世界。

科学框架和规则共同构成了“物质现实理论”。很明显，根据上述内容，我们无法“证明”一种理论是正确的或错误的。我们只能说某个或某些科学家在寻求认识物理世界的过程中所使用的某种理论是一种有用的工具。其有用程度就由检验科学体系的科学家来确定了。科学家往往采纳一种现成的理论，然后去发展理论内部当中那些在他看来有助于他认识自然界的概念结构。如果这位科学家失败的话，那么他会面临两个选择：放弃这个理论——科学框架，或者用概念性模块在科学框架内搭建新的、让他满意的概念结构。第一种选择是万不得已的，因为创造一种新的理论或者用他人的理论作为起点[1]需要大量的知识积累，相当于创造世界观所需的知识积累量。最好先尝试第二种选择，对理论框架内的一些次要概念进行修补，看是否能对这些概念进行调整从而得到对自然界满意的解释。

那么，何时科学家才能确认其试图认识物理世界某些方面的努力陷入了僵局？这完全取决于科学家对“认识”这一概念的理解。在伽利略的科学框架中，“认识”意味着得出一套从该理论推论出的对特定物体的预期行为的描述（或特定类型事件的预期展开），这些描述与从直接经验中得到的描述完全一致，并且按这一科学框架的不变性的要求，随着时间的推移这种完全一致保持不变[2]。当这种一致性无法存在时，根据这一科学体系展开研究的科学家就会得出概念性推论错误的结论。

考虑到构建新体系的难度大并且任务量巨大——这也使他人要理解科学家所从事的工作、新发表的观点及其用法极其困难，科学家极少尝试全新的科学框架。在世界观相同的情况下，通过模糊的语言窥探他人的想法非常难；在世界观不同的情况下，当新的世界观出现时，互相理解就成为一项极其繁重的工作。[3]

自然哲学史和科学史上有无数例子可以证明我的观点。例如哥白尼有一本著名的著作，对从托勒密理论框架原则中总结出的对行星运动的描述与自己辛苦观察行星运动得出的描述之间的分歧进行了详细的分析。[4]我们知道，他在想方设法修补托勒密理论框架与创造一种全新的理论框架之间痛苦抉择。在他所处的时代还没有修补工具（如傅立叶级数），而且他也无法完全掌握新的综合性理论体系的要素（如当有人提出地球是运动的理论时，我们却感觉地球是静止的）。最终，哥白尼也没有发表自己的研究成果。过了一个多世纪，牛顿才提出一个自己满意的新的理论设计，又过了一个世纪，多数科学家才接受了他的新理论。

我认为有必要强调说明本章中引出的一些思考，因为科学家中普遍存在一种错误观点，认为科学研究的是真理，科学理论以及源自科学理论的解释也可以被证明是正确的（或者被与预测行为相冲突的经验证伪）。能认识到这是一种错误观点是理解教育的意义的关键。因为它将教育就是学习关于世界的“真相”这一谬论，与认识到教育的核心就是“认识世界”，就是设计一种能够帮助人们在环境中生存并活得有意义这二者区分开来。