如何描繪科學

[摘要] “自然主義”是約翰·齊曼科學學研究的主要特征。他認為科學是一個自然種類，主張以一種自然主義的態度對科學進行描述，而要對科學進行如實的描述，則須借助“自然語言”這一必要的工具。本文分析了齊曼所主張的“自然語言”在科學學研究中的地位，并利用這一工具從側面解析了齊曼本人所體悟的“真科學”形象。

[關鍵詞] 齊曼；科學學； 自然語言；科學語言

[中圖分類號]G301 [文獻標識碼]A [文章編號]1000—4769(2006)04—0047—06

科學學研究與具體的科學研究完全不同?？茖W研究(自然科學)的研究對象是大自然，而科學學的研究對象則是整個科學。在具體科學的學科內部，不同學科有著不同的專業術語，而對于作為整體的科學，必須把復雜整體理解成是一種科學本質。

“科學是什么，它意味著什么?”①一直是科學哲學界關注的根本性的問題。常識告訴我們，恐怕沒有人能比自然科學家自己更深入具象地體驗到科學是什么，沒有人能比科學哲學家更深刻抽象地把握科學的本質，沒有人能比科學社會學家更能夠了解科學的社會屬性了，當然也就沒有誰比他們更有資格對科學評頭論足了。

約翰·齊曼(John Ziman)(1925-2004)就是這樣一位資深的自然科學家、科學哲學家和科學社會學家。約翰·齊曼1952年獲得牛津大學理論物理博士學位，1954年作為卡文迪許實驗室講師移居劍橋大學，不久成為國王學院(king's col—lege)的成員，1964年獲布里斯托爾大學教授教席，1967年入選英國皇家學會，1976—1981年任H．H．威爾士(H．H．Wells)物理實驗室主任。1982年齊曼主動要求退休，成為英國布里斯托爾(Bristol)大學榮譽退職教授。作為一名著名的自然科學家，20世紀50年代末60年代初齊曼成功地另辟了他的元科學(metasclence)研究領域，同時兼顧物理學與元科學兩個領域的研究工作①。他撰寫、編輯出版的《公共的知識》(Public Knowledge)、《可靠的知識》(ReliableKnowledge)、《元科學導論》(An Introduction toScience Studies)等著作成就了他在科學社會學和科學哲學界中崇高的學術地位。

以科學本身為研究對象的科學學，必須弄清科學的涵義?！翱茖W是什么?”一直是齊曼關心的首要問題。《元科學導論》全書想要解決的問題，概括起來講就是回答“什么是‘科學’”。隨著研究的深入，齊曼認識到，要想回答“什么是科學”，就如同試圖說明生命本身的意義一樣是妄言。齊曼以他幾十年來對科學的實踐體驗和哲學探究形成了這樣一個預設：“在對其進行描述和解釋易受影響的意義上講，依據共同的標準，科學和包括人類社會在內的自然世界的其他特征一樣，也是‘自然的’?！痹诖祟A設之下齊曼對科學進行自然主義的研究②，正如David L．Hull所言“自然主義”成為了齊曼科學學研究的特征。齊曼認為：我們碰到的科學是一種自然種類(natural kind)．而非一種抽象范疇。換言之，我們遇見的科學，就像我們遇見一把椅子、一只老虎、或一座城市一樣，一眼就能把它認出來，而不必求助于具體的公式。事實上，試圖用一個公式來表達科學，是行不通的。由于科學的復雜性，人們不可能建構出足夠精致的、能夠充分描述科學的眾多方面特征的公式。況且，這些特征還在不斷的變化發展中。他勸誡我們，“與其給科學下一個抽象的定義，還不如讓我們承認它是一種存在著的事物(existing entity)?！饼R曼認為對科學范疇內的理論作概念上的解釋也是徒勞的。我們應該如有些哲學家那樣把“理論”(如同“事實”一樣)看成原始的認識實體，稱之為“自然種類”，這主要是從經驗而不是通過哲學分析獲取的。

齊曼主張一種自然主義的描述，借助于“自然語言”這一工具，反映出一幅他所體悟的真實的科學的形象。

一、科學術語與日常語言

齊曼本人一直癡迷于科學并醉心于哲學，科學和哲學對齊曼而言看上去是相輔相成的。但是，他對科學的認識越深入，就越意識到哲學家們并沒有如實地將科學描述出來。

許多學者厭惡這種由“外行人”使用的“自然語言”或曰“日常語言”(naturallanguage)涵義上的模糊性。他們的理想似乎是把從不同學科獲得的所有結果精確地翻譯成一種精確的、不含糊的、非常普遍的元科學語言(metascientific lan—guage)。齊曼認為這是不可能實現的目標，即使是對那些遠不如現代科學復雜的實體的描述而言。齊曼從科學的復雜性上否定了凝練或者建構元科學語言的可能性③，同時也提出還存在另一種傾向——集中、擴展和完善本學科自己的特定領域，并期許其專業性觀點最終能被擴展并涵蓋整個自然科學界。顯然，這種“學科霸權主義”是行不通的，至今沒有誰能夠實現其“天下一統”的學科帝國夢。自然也就不可能存在統一的“科學語言”。然而，語言對于科學的可靠性、知識的傳承有著及其重大的意義。齊曼認為科學的權威及可靠性取決于連接科學家與他的同事并使與他相聯系的貢獻成為公共知識的媒體——語言的性質。

1．自然語言的模糊性與科學語言的精確性

齊曼主張要理解一個人成長為“科學家”，并學習“科學地思考”的途徑，必須進行自然語言的發生學考察，即追溯到他的幼年時代，觀察在兒童成長中語言的發展和內在化。這一涉及心理學、生理學、社會學、語言學的有爭議的研究是不能以粗糙的試驗的方式進行的，而精致的自然觀察所提供的解釋卻很少是唯一令人信服的。但是，已經知道嬰兒在能運用語言之前，就有了器官協調能力。這一點人類與其他高等動物是類似的。對于健康的人類幼體，學習語言的神經生理機能是先天的，并且在一定的時間跨度內非常敏感，盡管這種能力的發展只能通過與其他人的接觸、通過對一些適當的應答的模仿來提高與鞏固。一個生長發育正常的小孩，放在任何一個文化團體中，都能完美地習得該團體地道的語言。兒童到一個新的語言環境中很快地學會講方言就是很好的例證。所以說，雖然語言的形式(語音、單詞、語法的應用等等)并不是個人生存所必需的，但是，它在一定的文化團體中確實作為一種社會要素而被保留和傳送。兒童學習說話的過程同時伴隨著感覺運動的行為，它與語言相聯系，被語言指導并指導語言。幼兒時期學習一門語言與通過記憶單詞練習語法規則來學習外語是完全不同的。

口語幫助人形成行為，而未講出來的話，只是在思維中練習，但是如果與特殊的形象或行為相聯系，則是有意識思想活動的素材。我們通過反思而熟悉的“高級”的意識現象，是語言內在化的結果，其社會屬性不可抗拒地把我們引入理智區域。齊曼認為，沒有語言，邏輯只能是個人的邏輯，它不可能由于個人之間的交流和合作而得以調整和發展。在符號凝聚和社會規則的雙重意義下，語言對思維的推敲是必不可少的。由此可見，兒童掌握的一種語言會自動地變成其社會組織的一種手段——它僅能傳遞用他成長環境中的語言表達的消息，并只對那種語言所包含的內容敏感。正是由于自然語言的這種不精確性——不同的人在不同的文化團體中習得的，在形式上又是不完全的，所以語言習得這一社會化過程不可能產生同一的、嚴格定向且受蒙蔽的思想。

正是由于這種不精確性與文化多元性所決定的自然語言的不統一性，導致這樣一種可能的危險：普遍一致的科學見解難以維持其普遍一致性。普遍性或曰普遍主義(universalism)是1942年羅伯特·默頓(Robert Merton)概括的比科學家自認為必須遵守的“規定、禁止、選擇和許可”的少數幾條規范更一般的規范。它要求，給予科學家的貢獻不能因為種族、國家、宗教、社會地位或者其他不相關的標準而被排除在外。自然語言的松散性和多樣性是對普遍主義規范的嚴峻挑戰。精致的專業語言，已經演變到具有使科學家們能夠把他們的個人觀察融入到公共知識體系中去的功能。在此術語①是個人知識公眾化的媒介，使得“私下”的“個人知識”轉變成“公共”的“客觀知識”。術語形成了該學術領域形式化的理論。

2．科學術語的貧困

理論的形式化確實擴大了“不含糊”的交流區域，但我們同時應當注意到的是：理論概念以理論術語的形式表達出來，此前的研究過程都滲透著理論要求，換言之，科學研究選擇什么樣的觀察對象、具體觀測什么、如何報告觀測結果以及如何解釋它都受到理論的影響。所以，齊曼認為“在科學實踐中觀測語言本質上總是理論語言——無論那些理論多么錯誤”。也就是說，存在著術語的規范性形式下掩蓋理論的謬誤實質的可能，即形式的完美遮蔽內容的謬誤的可能。

在活躍的研究領域，總是流行著多個相互沖突的理論。這些理論之間的差異與術語的巨大差異有關。結果，表面上標準的術語在精確含義上的不確定性混淆了所有的科學交流，甚至也混淆了關于經驗“事實”的交流。這就需要一種已經得到公認的形式化語言，來解決這種模棱兩可。在實踐中，關于這樣一種形式主義的共識，通常體現為相互競爭的理論中的一個戰勝了它的對手。齊曼暗示了競爭中獲勝的理論所采用的語言就成為一種公認的形式化的語言。此前科學家們各自所采用的帶有自身理論特征的術語，在競爭中得到統一。

由此可見，術語的精確性是相對的，不同時期其精確程度不一樣。我們姑且將科學理論的發展分為兩個階段，多種理論競爭期和單一理論主宰期。術語是產生并存在于相應的理論中的。在理論競爭期，對于同一領域中的研究對象，各種理論各執一詞，不同文化背景下的科學家所采用的術語有繼承，有創新，還有一些含義的轉移，導致了其內涵不盡相同，再加上科學家們不同的母語背景，科學家們多用本國的語言撰寫論文，在語言轉譯上存在著修辭學上的缺陷：本語種沒有待譯論文術語的對應詞匯，甚至根本不可直譯，只能意會。而在單一理論主宰期，各種理論通過競爭與合作逐漸形成一個公認的理論。該理論中的意義表述是相對明確的，術語也是有著明確的界定的。這時的術語就該理論而言是精確的、單一的。

二、學術交流語言的多語種化與形式化

學術交流是科學發展必不可少的條件，然而，這種自然語言的媒介又是不確切的，甚至最精確的自然語言也包含有含義和用法上的模糊性。怎么才能夠在這樣一個不嚴謹的媒介中明確地表達和交流科學理論呢?

1．多語種語言轉譯的可能

人類的符號化交流的能力是無可匹敵的，這種交流一般通過自然語言的媒介進行?？茖W交流也不例外，“科學話語不是真的不同于其他普通言談的‘教學’方式。”一篇科學論文可以用英語、俄語、法語、漢語或者其他語言來寫作和閱讀，但都必須遵守該語言的語法規則。科學家們思考、交談、寫作的語言各不相同，每一種語言都有不同的普通詞匯和不同的語法結構。當專業性科學術語結合成有意義的符合語法規則的語句時，這些句子在以前肯定也是用普通語言詞匯組合在一起的，而這些詞匯自身可能就是從頗為不同的語言的文本翻譯過來的。

在科學界，語義含糊性這樣的挑戰每天都會遇到，每天又都會被克服，因為“存在來自語言學的所有語言遵循同樣的，巧妙的轉換語法——在任何語言中，有意義的句子可以在不損失意義的情況下，系統地轉換為一種符號標準形式——的證據”。眾所周知，任何一個有能力使用自然語言的人，都能夠造出任意數量的語法上彼此正確轉換的新陳述。這種轉換只不過是形式上的轉換，并不涉及陳述的內容。每一種自然語言內部都有理解其他自然語言——包括它自己的過去——的辦法?！薄弊匀徽Z言本身表達雖然不很精確，但是有著天然的精確轉譯的能力——能夠將其他語言的內容精確地轉換成自己的語言。

在實踐中，科學的普遍性是由于所有人類語言的某些結構特性的普遍性所導致的。普遍語法的存在是一個經驗事實。盡管我們私人的想法具有主觀多樣性和可塑性，但主體間的公共生活世界是唯一的，它拒斥懷疑。這種共享的知識使運用自然語言進行個人之間的交流成為可能，而運用自然語言進行個體交流也使知識的共享成為可能。由此，齊曼推論，用一種語言把有意義的科學術語串成一個句子是可能的，進而把這個句子轉譯成科學含義相同的另一種語言的句子也成為可能。所以齊曼認為，“已經沒有必要把自然語言從科學話語中消除掉。

2.知識的公共性與形式化語言

科學不是個人知識，它僅由能在人之間傳播的東西構成，而現行的人的交流媒介，決定了構成科學知識的信息形式，并在一定程度上決定了信息的內容?？茖W必須以明確的公共語言表達。不論在生活世界還是在科學學術界都存在著多種語言(語種)——人們操著各種語言進行日常交流，各國科學家用英語、俄語、法語、漢語等發表論文著作。盡管許多科學家掌握一門以上的外語，但是要求每位科學家都掌握多種語言顯然是不現實的。語言不通就導致了理解上的障礙，而將科學知識明確地從一種語言翻譯成另一種語言是困難的。不僅如此，齊曼還以詩歌為例——詩歌不可能被完整地在不同的語種之間傳遞——指出轉譯是遠離意見一致性的，“因而對科學的一致性無所貢獻”。即使一些科學家將其論文用國際學術語言——英語撰寫，不論其文字是嫻熟的還是拙劣的，齊曼認為“這類出版物的意見一致可能的內容，并不比一個稱職的科學家能從一種語言準確地翻譯到另一種語言的內容更廣”。由此可見，以某一種自然語言，如英語，國際上運用最廣的語言，作為科學交流的單一語言，看似符合意見一致可能性，但是每一個科學家都堅持意見一致性，而不是僅僅停留在“可能性”上。在科學交流中科學家們尋求完全精確和壓倒性的確定性表述，這導致了語言逐漸形式化。

齊曼認為，“對于大多數人來說，形式的科學話語是一種非常不自然的(unnatural)語言。它運用奇異的專業術語和只有經過多年研究才能理解的復雜論證方式。從詞匯和習語上來看，它已經演變得遠離任何一種普通的自然語言?！边@些語言的用法與哲學和科學文化的世界觀合拍，并把它同其他生命形式區別開來。為什么不徹底地發明一種全新的語言來描述科學知識呢?早在十七世紀，近代科學的開端就有人設想建構一種完美的科學語言。這種做法自然是不會成功的。其基本障礙是那些從個人的、社會的經驗中獲得的隱性知識無法整合到完全形式化的像計算機程序一樣的“計算算法”中去。而這些知識對于有意義的科學交流卻是必不可少的。

數學公式是很好的形式化語言?！熬推浔举|而言，數學是明確的和普遍有效的。”科學理論決不僅僅是公式，盡管科學理論中有許多公式——一種數學形式的表述。借此科學可以進行定量的研究。這種研究不僅可以對無窮多個數據作一個總結，還可以簡化文字表述，采用共同體公認的符號還可以避免語言轉譯的問題。例如玻意爾——馬略特定律，它是經過無數次實驗測量獲得的無窮多個相關數據的概略表述，即“一定質量的氣體的壓強與它的絕對溫度成正比，與它的體積成反比”，而用數學公式則可以表達為“PV＝RT”。這種表達較之語言表述更為簡潔，每一個符號都有明確的定義，在以任何語言書寫的文本中這一公式都能夠被不含糊地看懂和理解。所以，齊曼認為，“實際上，數學是一種通用語言，能很好地適應科學觀察的交流和科學理論的描述。”此外，數學作為一種科學語言，其“真正的力量在于它的‘生成語法’的嚴密性。一個數學關系可以被轉化成他種關系，它們在邏輯上是等價的”。上述的玻意爾——馬略特定律還可以改寫成“P：RT／V”(更利于口頭表述)或者“PV／T＝R”(更利于用數值方法測試)或“T＝PV／R”(適用于校準氣體溫度計)等等。齊曼還將其轉換成更為精致的公式“exp(1nP+lnV-lnR)＝cot[arctanT(modulo π)-π／2]”，并勸慰我們，即使不懂這一堆令人費解的數學符號也不必擔心。他只是想表明“無窮無盡數學上等價的、潛在可應用的定量關系甚至能夠從最簡單的公式中派生出來”。數學被用作科學理論的論證工具，數學論證同其相關聯著的科學理論的認識論地位是一樣的。

數學推理是一種強有力的思維工具，而且數學表述是如此跨文化，或者進而說是文化無涉(culture free)的(以勾股定理在中國和古希臘兩種不同文化中同時代的發現為例)，以致數學經常被當作那種通用的科學語言。在實踐中，多數科學家都喜歡把所有的科學理論用數學形式表述。甚至數學的應用程度被認為是該學科成其為科學學科的指標，即其理論越是能用數學表達便越是具有科學性。伽利略曾有這樣一句名言，“大自然是用數學語言書寫的”。

3．數學語言的貧困

齊曼肯定了數學對科學理論的重要作用，同時不忘告誡我們：盡管數學論證作為描述自然界的手段是非常成功的，但它對世界的描述方式和愛因斯坦在其科學論文中使用德語語法一樣都不是世界的特征。數學經常被認為是完全邏輯的，由于歌德爾定理的緣故，所以這種完全邏輯是不可能的。同符號邏輯一樣，關于它所描述和管理的符號和抽象實體之間的關系，數學沒有告訴我們在原則上還不知道的任何東西。盡管數學語言在表述上是明確的、不含糊的，但是它并不能使原有的信息更真實，即不可以對其所傳遞的信息本身的正誤作判斷?！皵祵W運算符號化的關系是非常專業的，經常是無意義的?！?/p>

齊曼認可數學學科對于自然科學的重要性，同時指出了數學表達不足的另一面。數學固然可以對科學事實作定量描述，甚至還可以進行數學推理、數學論證，但是“并不是世界所有科學上可觀測的特性都能夠被測量出來，也并不是所有的科學測量結果都能夠被恰當地描述為數學公式中的變量”。

所以，數學對于自然科學是有益的，就齊曼本人而言，他在物理學界取得的成就，很大程度上得益于其很強的數學能力。但是，科學論文僅用數學語言書寫是不完全的，從根本上講也是不可能的。科學作品是以書面語言撰寫的。在實踐中，科學家們很少使用形式邏輯的陳述，甚至也并不特別擅長解決邏輯難題。然而，他們因具有相當的“邏輯”思維，而有很好的名聲。這反映了書面話語的獨特形式與自然語言截然不同，它是從科學共同體中演化過來的，以保證清晰、不含糊的交流。然而這種獨特性是在公式、圖像等表達科學思想的困難情況下產生的。這些思想不能像計算機程序一樣僅僅是串成一串的符號公式。它們必須嵌入文本中，而“文本的基本結構是一種自然語言的結構”。

三、自然語言：齊曼科學學研究的最終選擇

齊曼聲稱，科學理論在本質上不是語言實體，但是，科學有賴于一些語言原則——盡管我們很少意識到?！叭祟惖恼Z言從人類與世界打交道的日常經驗中演化而來，這些語言共同的深層結構適應那種經驗的交流。當我們用語匯來陳述科學概念時，我們已經相應地進行了塑造。結果，我們把科學構造成日常世界的自然邏輯，其中有‘固體對象’——相互排斥的實體；‘原因’——使得具體事件發生的行動；‘關系’——如同胞之間，等等?！覀冋J為完全非人格化的、堅定的、普遍的邏輯法則都進化成了語言和思維(或許大腦本身)的結構原則?！彪m然“數學在自然科學中的中心地位是實致名歸的”，并且“數學語言是科學分支的一個理乎需要，但是并非必不可少的特征”，“自然語言也許在意見一致可能性上是不完美的，但卻有比數學無限豐富的詞匯。在科學上第一重要的是有意義的消息應在科學家之間傳遞，而不是這些消息在邏輯精確性的名下由檢查而誤人平庸?！币虼?，齊曼舍棄了科學術語和數學語言，他選擇了自然語言。

同時，我們不難體會齊曼之所以在科學學研究中采用自然語言的一番良苦用心。齊曼一方面強調專業術語在科學學科中的重要性，還突出了數學語言及作為現行國際交流語言的英語的作用；另一方面，齊曼認為一種精確的、不含糊的、非常普遍的元科學語言是不可能存在的。那么，如何表述科學呢?我們認為齊曼是從兩個層次分析的。其一，專業科學學科。在學科內部從事科學研究必須掌握和使用專業術語，盡管該術語在幾種理論競爭時含義是不確定的，但是一旦其中某一理論得到該領域科學共同體的認可，則相關術語就得到了規范，就有了明確、單一的含義；其二，整個科學整體。科學學是以科學整體作為研究對象的。作為一個整體的科學本身分為許多學科，各學科都有自己的術語，而學科間的術語是不可通約的，描述科學的整體的形象的語言必須能被更廣泛的公眾理解和接受。究其原因，不同學科的相關術語在日常語言中都有至少一個近似的、很直白的表述。這些術語是需要證明的，而日常語言是直接源自經驗的，在同一語境下含義是一定的。自然語言確實沒有各專業術語所表述的本領域的內涵那么確切，但是日常語言更易被普通人接受與認可。再者，齊曼揭示科學的真實形象時其目標公眾是一般讀者(當然也包括對科學生活和科學工作有著第一手經驗的人們)，目的在于通俗易懂，就此而言，日常語言或曰自然語言是恰當的。正如齊曼在《真科學》中所言，“除非采用最直接、最簡潔的‘外行語言’否則不能暢所欲言。這不僅只是為了讓絕大多數人能夠理解它，也不僅僅只是為了使得科學家能夠從中認識自己。這還在于，正是運用這樣的語言，‘科學’才得以表征多面的自然實體，并具有了一種描述其自身方方面面的自然的術語?！奔?，自然語言和世界在同一過程中同時被了解。