第一节 科学历史中的“认知问题”

首先还是从科学史出发，看看我们对科学史上发生的一些现象、事件和过程的说明和解释出了什么问题。下面分别选择天文学、数学和物理学三个方面的例子来加以说明。

例1：为什么中国人未能发现哈雷彗星？

对中国人来说，天文学曾经是一门很重要的学科。历史上，中国人对各种天象曾做过大量而细致的观察和记载。其中，有关彗星的记载尤为丰富、详尽。据今人统计，从上古至1911年止，关于彗星的近日记录不少于2583次。更为重要的是，中国有关哈雷彗星的记录是世界上最早的确切记录。这就是公元前613年（春秋鲁文公十四年）的“秋七月，有星孛入于北斗”。而公元前467年（秦厉公十年）“彗星见”的记录则是哈雷彗星的再现记录。从公元前240年（战国秦始皇七年）起，哈雷彗星每次回归，中国均有记录。^[3]对于中国古代天文学关于彗星特别是哈雷彗星的详细、完整的记录，国际天文学界给予了高度赞扬。科学史家李约瑟引用天文学家C.P.奥利维耶（C.P.Olivier）的观点，说中国古代有关哈雷彗星的记载，特别是1066年的那一次彗星的记载，对西欧天文学的影响是众所周知的。他说，这“应当归功于中国观测记录的细致”^[4]。然而，所有这些，在学术界并没有将哈雷彗星的发现权归属于中国。一般认为，哈雷彗星是由英国科学家E.哈雷（Edmund Halley）于1682年观察发现的。他依据开普勒行星三定律和牛顿的万有引力定律成功地预测了哈雷彗星的再次出现。这里的问题显然是，有如此丰富观察和记录资料又精于天文历算的中国人为什么不能“发现”哈雷彗星呢？

例2：为什么“印度—阿拉伯数码”在西欧传播缓慢？

我们知道，数字是人类最伟大的发明之一。数学史家一般认为，印度人利用巴比伦人的位值制原则建立起了十进制体系，并将巴比伦人的分隔符号转变成了完整意义上的“0”。大约公元662年，西叙利亚人已经知道了印度人的发明。从这个时期开始，包括十进算术和0符号的印度数码体系经由阿拉伯地区传到了中世纪的欧洲。当时被称为“印度—阿拉伯数码”（实为印度数码）。然而，这个传播过程是非常缓慢的。直到12世纪末，一小群学界精英才熟悉这个体系。而这大部分要归功于当时的意大利数学家斐波那契（比萨的列昂纳多，Leonardo of Pisa）1202年出版的《算盘书》一书。即便如此，阿拉伯—印度数码当时并未在整个欧洲扎下根，还只是开头。到13世纪末，意大利佛罗伦萨的银行家们仍然被禁止使用印度—阿拉伯数码。直到17世纪，印度—阿拉伯数码体系才被真正吸收到西方数学理论中来。^[5]这个时候距斐波那契著作的出版已经有近六个世纪之久，距西叙利亚人的传播已整整一千年！对此，科学史家乔治·萨顿慨叹说：“从十进制的发现到获得哪怕如此初步的普遍接受，时间总计一千多年。”^[6]在他看来，16世纪荷兰数学家西蒙·史蒂汶（Simon Stevin）所著的《十进算术》小册子可看作文艺复兴时期算术学的里程碑式的著作。“这项革新意义深远，又是如此‘简单’。在当时那些老练的数学家眼中非常简明易懂。然而十进制小数并没有迅速取代其他类型的小数。”^[7]那么这又是什么原因造成了这样一个缓慢的传播过程呢？

例3：为什么电磁学理论没有产生在中国？

中国古代很早就有关于磁现象的记载和描述。公元前250年左右，战国末年的《韩非子·有度》篇中有“先王立司南以端朝夕”的记载。司南是古人用来识别南北方向的器械（或为指南车，或为磁石指南勺）。东汉哲学家王充的《论衡》描述司南形同水勺，且勺柄自动指南。李约瑟在其巨著《中国科学技术史》中指出：“我们能够相当有把握地说，到了公元一世纪的时候，中国人已熟悉磁铁块的指南特征，把它们制成短勺，就能围绕其钵体的中轴线转动。人们可以随便猜想：在一个每种事物都与其他事物按照确切的相互联系规则联系起来的世界里，一块刻成北斗星状的天然磁石竟能参与其宇宙方向性……在某种方式上，道教的整个观念乃是力场的观念。”^[8]他认为，在《易经》八卦的阴极和阳极中也体现了宇宙力场观念。中国人对“场”（field）、“远程作用力”（action at a distance）等概念的了解，比西方人早一千多年。因为，“12世纪末以前，在欧洲根本没有人谈到过磁学，因此我们相信磁学来自中国人的早期研究”^[9]。可是，让李约瑟感到十分困惑的是，现代意义上的电磁学和量子力学为什么就没有产生于中国。这个谜被历史学家称为“李约瑟之谜”（Needham’s paradox）。

对于科学现象和科学知识的解释，基于基本概念和理论框架的不同，解释类型是不相同的。这些不同类型的解释具有明确的解释目标和一般的解释模式，从而构成各自不同的解释纲要。加拿大著名认知科学家保罗·萨伽德（Paul Thagard）认为，通常的解释纲要有逻辑解释纲要和社会解释纲要两种，分别以逻辑经验主义和科学社会学派为代表。^[10]下面我们试以这两种解释纲要，简要地说明上述三个例子的原因及其所呈现的问题症结所在。

例1解释纲要

A.社会解释纲要

解释目标：为什么中国人未能发现哈雷彗星？

解释模式：天文学在古代中国有着极其重要的政治地位，体现了统治阶级的政治利益；天文学家受制于王权，并服务于王权。这些利益关系和权力关系均使他们形成一些获得性概念和判断。

解释理由：在古代天象观测中，彗星的出现属于异常现象，具有警示和谴责的意味。天文学家可以如实记载，可以按照“旨意”加以解说，但不得随意发挥，更不能擅自篡改，民间也不允许“私习天文”。故古史虽记载有丰富的天文现象，但终未能以科学探究的方式发现哈雷彗星。

反驳：正是由于具有“官方”性质，中国古代天文学才获得了较高的地位，且获得了持久的发展。而且，“中国人连续正确地记录交食、新星、彗星、太阳黑子等天文现象，持续时间较任何其他文明古国都来得长”^[11]。其中，关于哈雷彗星中国人也有三次回归记录。同一颗彗星的轨道相似性已经呈现。

B.逻辑解释纲要

解释目标：为什么中国人未能发现哈雷彗星？

解释模式：中国古代天文学中的主导观念和主导研究方式（如观察、测量）使得天文学家形成一些获得性的概念和判断。

解释理由：在发现哈雷彗星之前，中国尚未形成大地球形观，也缺乏行星按椭圆轨道运行的知识；在方法上主要是搜集经验性的观察资料，具有重归纳、轻逻辑的特点，故未能推演和计算出哈雷彗星的轨道及回归年。

反驳：明代大学者徐光启等已接受西方大地球形观，亦未见少数学界精英据此发现哈雷彗星。同时，古代天文历法精于计算和推演，连复杂的五星会合周期也能相当精确地计算出来。

例2解释纲要

A.社会解释纲要

解释目标：为什么“印度—阿拉伯数码”在西欧传播缓慢？

解释模式：西欧中世纪晚期经济和技术的发展给科学文化的复兴提供了强有力的杠杆，算术或计算数学适应了新兴商业资本经济关系的需要。数学家们顺应这种经济关系和实用商业贸易的要求，形成一些获得性的概念和判断。

解释理由：虽然新兴的工商业早在文艺复兴运动的初期已经在欧洲法国甚至更早时期的意大利等国开始产生萌芽，但资本主义生产关系和经济关系的全面确立却是在17世纪以后的欧洲各国，因此，适应工商业需要的计算数学在西欧的传播经历了比较长的过程。

反驳：且不说17世纪以后的欧洲，即使是文艺复兴时期的西欧各国，其生产力水平和工商业经济规模也应当高于七八世纪的印度、阿拉伯的水平和规模，然而，为什么那个时期的印度、阿拉伯世界会形成印度—阿拉伯数码呢？

B.逻辑解释纲要

解释目标：为什么“印度—阿拉伯数码”在西欧传播缓慢？

解释模式：古希腊时期形成的基本数学概念和数学逻辑方法，使得不同时期的数学家据此形成一些获得性的概念和判断。

解释理由：由于古希腊数学文本的拉丁文译本直到12世纪才在欧洲广泛出现，作为古希腊数学源头之一的丢番图（Diophantus）的《算术》，有一个与“印度—阿拉伯数码”体系漫长的磨合期。

反驳：古希腊数学传统中，占主导地位的是以几何学为代表的演绎数学，而不是计算数学；即使是古希腊的算术和丢番图的早期代数学也与印度—阿拉伯的计算数学有着质的差别。

例3解释纲要

A.社会解释纲要

解释目标：为什么电磁学理论没有产生在中国？

解释模式：中国古代科学技术源于生产经验，服务于国家管理、军事作战、农业灌溉等，具有实用性、经验性等特性。科学家据此形成一些获得性概念和判断。

解释理由：包括指南针、指南车在内的磁应用技术被称为“大一统技术”^[12]，是为高度统一的中央集权制王朝服务的。随着王朝的更迭、战争的损毁，磁应用技术始终未能完整保存下来。再加上儒家思想重人伦、轻自然的倾向，对磁现象背后的原因没有进行深入的探究。

反驳：磁应用技术并不限于政治和军事，在医药、采矿、堪舆以及日常生活中也有广泛应用，为何这些应用中没有探究磁现象背后的原因呢？

B.逻辑解释纲要

解释目标：为什么电磁学理论没有产生在中国？

解释模式：在古代物理学中，阴阳互补、天人感应的观念占主导地位，观象的、类比的方法是基本的研究方法。物理学家据此形成一些获得性概念和判断。

解释理由：中国古代物理学家相信事物间的相互作用和不可分割性，而近代西方物理学家在原子论思想主导下，认为事物和事物的作用力是可分解的。同时，他们所运用的是数学方法，而中国物理学家运用的是经验的、类比的方法。

反驳：中国传统元气论中的“气”颇似具有波动性和微粒性的“场”；电磁场理论的创立者法拉第、麦克斯韦也运用了类比思维。

通过对以上三个案例的简要剖析，可以看出，对社会解释纲要和逻辑解释纲要总有其反驳的证据和理由。也就是说，单一的社会的或逻辑的解释纲要仍然是不完满的。这种不完满性集中表现在，没有描述和解释清楚科学发现和科学思维的心理过程，也没有揭示和比较不同科学共同体的群体思维特征以及不同民族文化的思维类型在具体科学认知中的差异性。同时，也没有从科学主体构造知识的角度刻画概念变化过程。一部科学史就变成了社会学史或逻辑学史。公允的看法是，将社会的、逻辑的、认知的维度均纳入一个综合的考量当中，例如，纳入文化的考量当中，再从认知视角加以审视，这样做常会得出令人信服的解释效果。或许这正是萨伽德所倡导的认知—社会解释纲要的意义所在吧。