歸納法與科學發現

摘要 歸納法是一種重要的科學方法，但是人們對歸納推理的有效性一直爭論不休。對于歸納法在科學發現中作用，古典歸納主義者和現代歸納主義者各自走向極端。科學發現的歷史表明，歸納是人們從經驗中獲得知識和發現低層次經驗定律的重要方法，對于推動科學的發展具有十分重要的意義。

關鍵詞 歸納法 經驗 知識 科學發現

中圖分類號：G304文獻標識碼：A

Induction and Scientific Discovery

WANG Taizhong[1]，ZHANG Ge[2]

([1]Chinese Department，Zhaotong Teacher`s College， Zhaotong，Yunnan657000;

[2]Art Department，Zhaotong Teacher's College， Zhaotong， Yunnan657000)

AbstractInduction is one of important scientific methods， But people have been debating the validity of inductive inference.As to the role of induction in scientific discovery， classical and modern inductive logic both reached their extreme.The history of scientific discovery told us that induction is important，it could help us to find empirical knowledge and low-level experience laws，and it is of great significance to promote scientific development.

Key wordsinduction; experience; knowledge; scientific discovery

1 古典歸納主義者和現代歸納主義者對歸納法在科學發現中的作用的不同見解

在西方哲學、科學哲學和邏輯學中，科學發現的邏輯問題是一個傳統課題，什么是科學發現的邏輯？科學發現的邏輯是否存在？歸納法是不是一種可靠的科學發現的方法？在這些問題上，人們爭論不休，各持己見。

亞里士多德是歷史上第一個系統地研究邏輯學的人，也是第一個研究科學發現的邏輯的人，他提出的科學發現的邏輯的模式是“歸納——演繹”，并且他把直覺歸納與演繹溯因結合起來，建立了最早的科學模式。亞里士多德把歸納法看作是從特殊事物中揭示普遍規律的一般方法，認為沒有歸納就不可能有一般知識。由此可見，歸納法在亞里士多德看來是科學發現的方法。

演繹推理的結論沒有超出前提的范圍，因此演繹被弗蘭西斯·培根認為對于科學發現毫無幫助。以弗蘭西斯·培根為代表的古典歸納主義者認為，科學原理是人們運用歸納法從反復發生的事實經驗和對材料的分析整理中推導出來的。在培根看來，科學知識結構是一種命題的金字塔，經驗事實的命題構成了金字塔的底層，科學研究的過程就是通過特定的歸納程序從金字塔底層的經驗命題逐步地歸納上升到頂部，最終發現最一般原理，抽象出分析命題的過程。亞里士多德認為演繹和歸納都是必不可少的科學方法，但是培根持有不同的觀點。培根認為科學發現必須突破舊知識的范圍，把人類的知識延伸到未知領域。演繹的結論包含在前提之中，對于新知識的發現沒有幫助，而歸納法從特殊到一般的思維進程使得它成為唯一的科學發現方法。

歸納雖然把人類的觸角伸向了更為廣闊的未知領域，但是歸納的前提和結論之間的或然性關系使得歸納結論的可靠性受到人們的質疑，這種質疑到了休謨時代終于形成一股強勁的力量，對歸納理論造成了巨大的影響，迫使歸納研究和歸納理論急劇蛻變。質疑雖然不無道理，但是“歸納問題”在哲學上是無解的，妥協的辦法是現代歸納主義者不再像古典歸納主義者那樣理直氣壯地認為歸納法是科學發現的方法?，F代歸納邏輯與概率論相結合，求得前提對于結論的支持度，這種推理的結論不再是一個全稱命題，而是一個用百分比表示的數據，這種數據只在一定程度上反映前提和結論之間的邏輯關系。

古典歸納主義者的強歸納主義的觀點太僵硬了?？茖W發現是多種邏輯方法共同參與的過程，演繹、歸納、分析、綜合等缺一不可?？茖W發現的過程還存在著許多想象、聯想、靈感爆發等非邏輯思維因素，并且這些非邏輯思維因素，科學史上還造就了無數偉大的發現。牛頓從蘋果落地發現了萬有引力，瓦特從壺蓋沸動發明了蒸汽機，凱庫勒受夢的啟發而發現苯分子的結構，這些科學發現或者科技發明都是在想象、聯想、靈感爆發等非邏輯因素參與的情況下進行思維的結果。想象、聯想、靈感爆發等非邏輯思維因素可以使人們超越現實的時空限制去預測未來，科學發現便具有了一定程度的隨機性質和假設性質。古典歸納主義者的一個偏激之處是沒有意識到歸納前提和結論之間的概然性關系，把歸納推理的結論作為科學真理；另一個偏激之處是沒有認識到其他邏輯方法和非邏輯思維在科學發現中的作用，過分夸大了歸納在科學發現中的作用。

現代歸納主義者否認科學發現的邏輯，這種觀點也是偏激的。他們把科學發現的機遇性與合理性對立起來，認為科學發現充滿著不確定因素，非邏輯思維或者非理性思維在科學發現中占據主導地位，這種科學觀給科學發現蒙上了神秘色彩，成為個別人的幸運猜測，而大多數人只能在科學的城堡外悲觀地嘆息。我們認為，科學發現固然需要思維的自由創造，需要許多非邏輯因素的作用，但并不能因此否認科學發現需要以邏輯上的合理性為條件。透過科學發現的隨機性質和自由創造過程，我們可以看到其中必然有著一些確定的方法程序?？茖W發現始終是一個連續的過程，始終要在某種邏輯框架中進行，是重要經過邏輯的縝密的嚴肅的思考與檢驗。在科學發現的過程中，邏輯框架以及歸納方法必不可少。

2 歸納法是科學發現必不可少的方法

古典歸納主義者的歸納是科學發現唯一可靠的方法的觀點以及現代歸納主義者的歸納與科學發現無關的觀點，都是不可取的。雖然，從個別到一般的結論并不一定是真的，但是從歷史上看，歸納法確實在科學發現中起過重要作用。

2.1 歸納是人們從經驗中獲得知識的有效方法

從經驗中獲得有關知識，就是說在過去的經驗的基礎上做出概括，得出一般性的結論。這種經驗知識很重要，能夠幫助我們預見某種現象，解釋現在的經驗并指導我們的行為。例如，“螞蟻搬家蛇過道，明日必有大雨到”、“下雪不寒化雪寒”，“ 莊稼一枝花，全靠糞當家”、“清明前后，種瓜種豆”、“今冬麥蓋三層被，來年枕著饅頭睡”、“朝霞不出門，晚霞行千里”等，這些諺語都是人們對過去經驗的概括，是人們在無數次的經驗中總結出來的一般結論?？茖W因解釋世界的現象知道人們的行動而產生，人們把日積月累的經驗歸納概括起來，便發現了事物現象間的因果關系，從而獲得了某些經驗知識。沒有歸納，經驗再多，也不能發現知識。

人們總是在自覺或不自覺地在運用歸納法來總結經驗，發現問題，獲得知識。我國現存最早的一部醫學巨著《內經》中記載的關于大敦穴的發現的故事，是人們不自覺地運用歸納法來總結經驗推動科學發展的一個鮮明的例子。一般來說，非科學研究工作者在日常生活和工作中不自覺地運用歸納法來總結經驗，而專業的科學工作者則自覺地運用歸納法來總結經驗。醫藥研究者要想知道某種新藥品所引起的不良反應，他必須觀察這一藥品在不同條件下對不同的人的作用，這一藥品所引起不良反應的癥狀是他經過多次的觀察試驗總結歸納出來的。自覺地運用歸納法，為我們獲得知識提供了有力的工具。

在科學史上，有許多知識都是人們從經驗中歸納出來的。意大利的博物學家、生理學家和實驗生理學家斯帕拉捷自覺地運用了契合差異并用法，從而揭開了蝙蝠依靠耳朵回收超聲波遇到障礙物的情況來控制飛行方向和捕食活動的這一科學之謎。英國的化學家、物理學家道爾頓發現色盲癥的存在運用了簡單枚舉法。波蘭裔法國籍物理學家、放射化學家居里夫人發現鐳和釙，德國化學家文克勒發現新元素“鍺”，英國化學家拉姆塞發現隋性氣體，德國物理學家倫琴發現x射線運用了剩余法。

2.2 歸納法是人們發現低層次經驗定律的重要方法

“經驗定律在理論知識體系中處于低層次的地位，它們揭示了事物現象之間的某種聯系的普遍性，證明了某種事物或現象中存在的共同特征?！雹俳涷灦沙尸F出不同的類型，最主要的是性質描述型經驗定律和關系描述型經驗定律。性質描述型經驗定律是對已有經驗知識的概括與擴展，它對某種事物現象具有的共同性質或特征作出描述。關系描述型經驗定律對兩類事物現象之間存在的關系作出描述。

近代科學實驗科學的興起之后，人們從事科學研究，需要對分散的、凌亂的單一事物現象進行觀察和實驗。但是，要想發現事物的普遍特征和事物之間的普遍聯系，把經驗知識上升到理論知識，形成經驗定律，人們往往運用歸納法。

“英國化學家波義耳和法國物理學家馬略特各自從實驗中發現：一定質量的氣體在溫度不變的情況下，如果氣體的體積越大，那么它的壓力就越??；如果氣體的體積越小，那么它的壓力就越大，這就是關于氣體壓強和體積關系的波義耳定律。法國化學家蓋·呂薩克根據多次實驗發現：一定量的氣體，在壓力不變的情況下，氣體的絕對溫度與它的體積成正比，如果氣體的溫度越高，那么它的體積就越大；如果氣體的溫度越低，那么它的體積就越小，這就是蓋·呂薩克第一定律?！雹诓x耳定律和蓋·呂薩克第一定律都屬于經驗定律，這兩個經驗定律的發現運用了共變法。

經驗定律是在對個別事實的觀察和實驗中總結出來的，其中的思維進程是從個別事實到一般原理，這是一種歸納程序，沒有歸納，觀察和實驗中所積累的經驗材料就難以條理化、系統化，經驗就不能有一個飛躍，理論的形成就缺乏方法的支持。德國物理學家普朗克曾經說過：“物理定理的性質和內容，都不可能單純依靠思維來獲得，唯一可能的途徑是致力于對自然的觀察，盡可能收集最大量的各種經驗事實，并把這些事實加以比較，然后以最簡單最全面的命題總結起來，換句話說，我們必須采用歸納法?！雹?/p>

通過歸納法建立起具有假說性質的經驗定律是人們在科學研究的過程中常用的方法。俄國化學家門捷列夫發現化學元素周期律，英國博物學家、發明家胡克發現彈性定律運用了共變法。法國化學家普魯斯特提出關于元素化合的定比定律，德國的約翰·丹尼爾·提丟斯提出波德定律運用了完全歸納法。

理論和眾多的科學發現的事實表明，歸納法是科學發現的重要方法之一，它不僅是人類獲得經驗知識的有效方法，也是獲得經驗定律的重要手段。不管人們承認還是不承認歸納法的作用，但是人們總是自覺或者不知覺地在運用歸納法總結經驗；盡管歸納的結論不是絕對可靠的，但是歸納法確實給科學發現帶來很多成果，對人類獲得知識，推動科學的發展具有十分重要的意義。因此，我們雖然不能過分夸大歸納法在科學發現中的作用，但也不能否認它的功能。我們應該正確地評價歸納法在科學發現中的作用，合理地利用歸納法使之為科學發現服務。

注釋

①盧明森.創新思維學引論[M].北京:高等教育出版社，2005:256.

②王太忠.關于歸納邏輯與科學方法論的幾點探討[D].昆明:云南師范大學，2007:25.

③黃菊麗.歸納法在邏輯中的地位和作用[C].北京邏輯學會.歸納邏輯.北京：中國人民大學出版社，1986:105.