第一节 科学实在论

结构实在论是当代的一种比较有辩护力的科学实在论，因此，在讨论结构实在论之前需要简略说明什么是科学实在论、科学实在论有哪些主要论据以及科学实在论有哪几种不同的种类。

在科学哲学中有关科学理论的本体论地位、认识论状态以及语义学指称问题，实在论与反实在论有过旷日持久的大争论。争论的焦点是一种成功的或理想的科学理论意味着什么？蕴含了什么？（1）它意味着与理论相对应，有一些真实的（虽然未观察到或不可直接观察到的）实体客体存在着吗？这是一个形而上学的或本体论的承诺问题。（2）它意味着科学理论本身能正确地描述这些真实的实体从而有真假之分吗？这是一个语义学的承诺和认识论的承诺问题。（3）科学理论有不断的进步吗？即随着历史的发展它不但会越来越获得成功，越来越解决更多的问题，而且会越来越接近客观的真理吗？这是一个对真理和科学进步的承诺问题。

科学实在论对这三个问题的回答都是肯定的，即认为“成功的”“成熟的”或我们所要追求的理想的科学理论，其理论实体及其规律是真实的，即有外部实在的独立存在的客体与它相对应，它愈来愈成功愈来愈准确地描述它所指称的对象，从而逐渐获得真理，逼近真理。关于科学实在论的这个定义及其相关的语义论题、本体论论题和认识论与真理论论题早就有公认的观点，后又由哲学家希洛斯（S. Psillos）比较完整地指出来的。不过我们也可以不必这样咬文嚼字地来理解科学实在论，它的大意不过是说在科学中的一些不可观察的实体或在现阶段还不可观察的理论实体，如原子、基本粒子、电磁场、引力场和空间“弯曲”之类的东西，正如爱因斯坦所说的那样，如同我们坐的那张椅子一样实在，所以叫作“科学实在论”。这里所说的实在与日常生活中人们所说的实实在在的东西一脉相承。不过，读者要注意一点，科学实在论并不是说我们在科学中或教科书中读到的一切科学理论都一定在独立于我们的外部世界中有所指，都一定正确地描述了真实的世界，都一定是真理的东西。它只是说成熟的、成功的、理想的科学理论有这些特征罢了。然而对于这样限定表述的科学实在论，反科学实在论的理论家并不同意。例如，范弗拉森（Bas C. van Fraassen）就认为，科学理论根本不具有这些特征，科学实在论所开列的理想特征根本就达不到，科学理论不过是我们对经验的一种重新建构，使其能“拯救现象”“预言现象成功”，能有效表达可观察到的东西，那就是适当的了。所以，对于不可观察的理论实体没有客观上的真不真之分，只有经验上适当不适当（empirically adequate）之别。有了像范弗拉森的建构经验主义那样的反实在论的批评，科学实在论在争论中和反思中也就不断完善起来。

在为科学实在论进行辩护中有几个最为重要的论证，又有几种最为重要的类型成为科学哲学的经典论题在进行着激烈的论争，我现在将它简述如下。

一 最佳解释推理和无奇迹论证

最佳解释推理（Inference to the Best Explanation, IBE）是利普顿（Peter Lipton, 1954-2007）在1991年的一部同名的著作中提出来的。所谓最佳解释推理，就是对于比较充分的观察证据O，有各种现实的和可能的解释H1, H2, ……其中最好的解释及其所包含的理论实体是最真实的，反映了客观的真理。例如，亚佛加德罗的分子假说，认为所有同体积气体，在相同的条件（如温度、压力）下分子数目是相同的，即一摩尔单位体积的克分子数为6.02×1023。我们通过布朗运动的分子动力学计算，通过α粒子衰变的氦核的计算，通过x光的衍射图像（它指明原子点阵晶格中原子的间距）进行的计算，通过密立根的最小电荷对金属电解质所包含的分子数的计算，还有通过黑体辐射中用普朗克常数来计算原子分子数等等计算，这些彼此独立的观察与测量都计算出一摩尔的克分子数是相同的。因此，分子理论和它指明的理论的实体及其数量是对这些相当充分的观察现象给出的一个最好的解释，于是我们就能理性地推出分子这微粒是真实存在的，我们获得了关于物体是由分子组成的真理。如果原子-分子学说不是真理，只是范弗拉森所说的经验适当性，那么诸多不同种类的实验与测量会如此巧合地收敛到亚佛加德罗的克分子说，就简直是奇迹了。不承认科学中的经验的、预言的和工具意义的结果到处都只是巧合的奇迹，而认为它有接近真理、接近真实的东西的特征，这种论证就叫作无奇迹的论证（No-Miracles Argument, NMA），它是科学哲学家普特南最先提出来的。普特南说：“对于实在论的正面论证就是，这是唯一的一种哲学，它使科学的成功不变成奇迹。”科学中有许许多多这样的实例说明，科学的不可观察的理论实体及其行为规律与结构，是最佳解释的推理和无奇迹论证的结果。这里最佳解释的推理是一阶命题，而无奇迹论证是二阶命题，即关于最佳解释推理何以能导出实在论。例如，物种的进化用自然选择来进行解释，这个解释是最佳的解释，自然选择是真实的就是这个最佳解释的推理。又如恒星的红移，最佳的解释是恒星离我们退行而去，这个最佳解释推论出红移与恒星离我们退行是真实的；用这个解释连同其他证据我们还可以最佳解释宇宙膨胀和宇宙大爆炸的真实性。

当然严格说来，这个最佳解释的推理应该这样来表述：（1）有足够充分的证据O;（2）我们足够充分地考察了所有现实的和可能的假说H1, H2, …, Hn;（3）我们选择了最有理解力、最有解释力、最能说明事情的机制、最受证据支持、最为符合观察现象的、最简单和最能与其他公认的原理相统一的最佳的解释Hi，最能符合我们在第二章中所说的科学合理性的标准，则我们得出结论Hi及其不可观察的实体是真实的，具有真理性。我们还必须注意：这个从前提到结论的推理不是演绎推理，而是某种形式的归纳推理或皮尔士所提出的、现在为科学哲学家和逻辑学家所广泛研究的溯因推理（abduction）。这里所说的最佳解释的推理是指我们有足够的信念来说明它是真理的或接受它为真理，不是说我们已经证明了最佳解释就是完全的真理。所以，对于一个理论具有实在性这样的本体论承诺和认识论状况的最稳妥的表述应该是：凡是经受得住最佳解释推理考验的理论，依据无奇迹论证的原则就具有逼近真理的性质。我们在下面遇到的还是这个问题，不过是将这个问题更加具体化了。

二 因果解释推理和实验实践论证

对科学实在论的第二个著名的辩护是卡特赖特的因果解释推理和哈金的实验实践论证。

南希·卡特赖特（Nancy Cartwright，又译南茜·卡特莱特）认为，最佳解释推理是使我们可相信能最佳地解释现象的理论，它所谈到的不可观察的理论实体的存在是真实的，但并不表明这个理论有关这个实体所说的一切都是真的，但是至少有一点是真的，就是这些不可观察的理论实体的因果作用是真实的。例如说在密封容器中的温度提高会使其中的气体对容壁的压力增大是没有意义的，除非你承认这些不可观察的气体分子存在及其撞击容壁的因果行为是真实的。科学家可以同时承认解释同样的经验规律的各种不相容的理论，说它们可以用于不同的实验场合，但科学家不会同时承认对同一现象的不相容的因果解释。所以对于同一现象只有一种因果解释是真实的，我们可以不接受最佳解释的推理，但我们必须接受那最佳解释的理论中所说到的最有可能的原因。卡特赖特说：“我相信理论实体，但不相信理论定律。通常当我试图去解释我有关理论定律的观点时，我遇到标准的实在论者的回答：‘如果这定律不是真的，它怎样能够解释（问题）呢？’范弗拉森和迪昂教我们反驳道：‘如果它是真的，它怎样被解释呢？’是什么保证了这个解释是真的呢？我认为，当我们用一个定律来解释另一个定律的时候，是不能对这个问题做出合理的回答的。但当我们提出理论实体时，情况就不相同。这个理由是因果的，接受一个解释就是承诺它的原因。……如果云雾室里没有电子，我就不能知道为什么有轨迹线。”“我们对理论实体的信念一般地是从具体的结果到具体的原因的推理的基础上形成的。这里就是对范弗拉森和迪昂问题的一个回答。运用理论实体进行解释的特殊之处就在于它是因果解释，而存在就是因果链的一个内在性质。这与理论定律毫无类似之处。”可见她对于最佳解释的推理做了一个分析，认为在最佳解释推理中，只有因果解释能保护，不是什么别的东西而只是理论实体具有客观实在性。所以我们可以称它为理论实体的因果实在论。卡特赖特对于定律，特别是理论定律相当忽视，认为所有的定律都是假的，这是我们要坚决反对的，这是后话，见本书第九章第六节。哈金提出另一个进路，即我们不应集中注意科学理论所提出的理论实体及其因果作用，我们必须集中注意科学实验中的实验活动。他说，我们不能“被锁在一个表达世界中”，一个“旁观者”而不是参与者的世界中，“只有在实验实践（experimental Practice）的层次上，科学实在论才是不可避免的”。所谓实验的实践就是创生新的现象，创生那种在自然界中并不存在的或转瞬即逝的现象，使那些“效应”或“事件”得以发生。我们之所以相信宏观对象的实在性，因为在实验实践中，它以它的因果力作用于我们，而我们用我们的仪器干预操控了它们。同样，对于微观世界，“我们使用不可观察实体的能力使我们相信它们在那里”。例如，对于电子，当密立根测量它的电荷时，我们可以不相信它真实存在，当我们发现了电子，我们也可以怀疑它的存在。但是，当我们制造了自旋电子枪PEGGYⅡ，操控电子，利用电子的因果力去干预自然现象时，我们就确信它的存在。“如果你能操控它们，它们必须存在。”这使我们想起笛卡儿“我思故我在”的逻辑，我拿起电子枪，我可以怀疑一切，怀疑我们关于电子的理论、我们关于电子各种属性的理论论述，但有一点我不怀疑，就是我操控着电子，我操控了电子的因果力，使我熟悉了通过电子显微镜去观察微粒的技巧。所以我相信我看到的东西。我通过电子枪干预了世界，创造了微观世界的新结构。所以，我深信电子和它的明确的、稳定的因果力是存在的。这和卡特赖特一样，讲的是通过实验操控来确信实体的存在。这是一种实体实在论而不是科学理论的实在论。哈金的优点和缺点都体现在这里。哈金对实体及其因果力的存在做了一个有力的论证，但对于整个科学的理论和实践来说它只是部分的实在论（Local Realism），它未能说明科学理论及其规律何以是近似正确的。他脱离了科学理论进行实体实在的论证，那他怎能知道他所操控着的实体是与某个科学理论框架下的理论词或理论术语相对应的呢，或它是某个理论词所指称的而不是别的东西呢？他还是要依靠某个理论对实体行径的某种诠释，而这个理论对于理论实体及其特征的种种描述是正确地反映了客体世界吗？为要解决这个问题，归根结底还要依靠科学理论的实在性即它的最佳解释的推理和无奇迹论证。实体实在论可以看作最佳解释推理或无奇迹论证的一个特例，但它却是一个最为有力的特例。于是问题又回到了起点，不过对于这个起点我们还得仔细推敲，这就有必要看看科学的反实在论是怎样回应科学实在论的。

概括本节所说的内容，我们讨论了科学实在论的根据；在讨论的过程中，我们划分出三种科学实在论：（1）科学理论实在论，它得到了最佳解释推理和无奇迹论证的支持；（2）科学理论实体实在论，它得到了最佳因果解释和因果链无奇迹论证的支持；（3）科学实验实体实在论，它得到改造世界的实践论的支持。不过这些讨论只注意实体的实在性，对于科学理论所论及的结构、机制与定律的实在性则不甚明了。下面，我们将要讨论第四种科学实在论，即结构实在论。