作者:贾文毓 来源:科学时报 发布时间:2009-7-17 0:27:25
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贾文毓:知“常”达“变”与常规科学研究
 
美国科学哲学家T·S·库恩于1962年出版了《科学革命的结构》一书,将科学发展过程分为“常规科学”和“科学革命”交替进化的两个阶段。在其看来,“常规科学”是指严格根据一种或多种已有科学成就所进行的科学研究,并且某一科学共同体承认这些科学成就是一定时期内进一步开展科研活动的基础。
 
常规科学研究,是一个知“常”—达“变”的过程。常,用库恩的话说,乃为“规范”。他认为,在科学研究中,某些被公认的范例——包括定律、理论、应用以及仪器设备统统在内的范例——为某一种科学研究传统的出现提供了模型。比如,一些历史学家在“托勒密(或哥白尼)天文学”、“亚里士多德(或牛顿)力学”、“微粒(或波动)光学”等标题下所描述的那种科学传统,就属于常规科学研究。显见,科学研究中的“常”,指的是科学概念、科学定理(律)、科学理论、科学模型、基本原理等。
 
唐初诗人骆宾王诗曰:“含章光后烈,继武嗣前雄。”知常达变之“变”,是对“常”而言的“变”。中国古代按汉字形体分部编排的字书《玉篇》中说:“常,恒也。”可引申为常规、规律等。“变”是变异、变化之意。在常规科学时期,研究者首先应该知“常”,尔后方能达“变”。因而知常就成为研究者的一项基本功。那么如何知常呢?学习教材可谓知常的最便捷途径,精研经典也是达到知常的一种非常有效的手段。库恩指出,亚里士多德的《物理学》、托勒密的《至大论》、牛顿的《原理》和《光学》、富兰克林的《电学》、拉瓦锡的《化学》以及莱伊尔的《地质学》等,都在一定时期内为以后几代的科研工作者暗暗规定了在某一领域中应当研究些什么问题、采用些什么方法。
 
翻开科学史不难发现,那些科学巨擘、学术大家无不在知常上狠下苦功。如,英国著名数学家、逻辑学家、哲学家罗素早年曾对欧几里得的《几何原本》进行过悉心钻研。他曾说:“我在11岁开始学习欧几里得几何……这是我一生中的一件大事,像初恋一样使人眩晕。我想不到世界上有什么东西会这样有趣味。”无独有偶,爱因斯坦在12岁时就学习了欧几里得的《几何原本》。他说:“谁要是在青年时代没有被这部著作所吸引,那他就不会成为一个理论研究家。”
 
库恩把常规科学研究视为“范式”定向下的日常“解题”活动。这种解题活动,就是一种知“常”基础上的达“变”。比如,解数学题,其常者,为数学定理;解物理题,其常者,是物理定律。美国区域经济学家胡佛与费希尔关于区域经济增长的“标准阶段次序”——自给自足阶段、乡村工业崛起阶段、农业产业结构转换阶段、工业化阶段和服务业输出阶段,即为分析区域经济发展之“常”。对于城市空间结构研究来说,克里斯塔勒的三原则基础上形成的中心地模型,就是分析具体地域城市空间结构的参照系,就是一种“常”态。其他如标准大气压、标准海平面、理想气体、理想大陆、理想溶液等等,皆为达变之基——常。
 
知常是达变的前提和基础,不知常则不足以达变。中医学中的本脉是常,病脉是变。《黄帝内经》有言:“夫脉者……春日浮如鱼之游在波;夏日在肤,泛泛乎万物有余;秋日下肤,蛰虫将去;冬日在骨,蛰虫周密。”若异于此,则为病脉。
 
物理学史上第一类永动机和第二类永动机设计方案的提出,盖没有充分知常所致。其常,乃热力学第一定律和热力学第二定律。某物质循环一周回复到初始状态,不吸热而向外放热或做功,叫做“第一类永动机”。这种机器不消耗任何能量,却可以源源不断地对外做功。早期最著名的一个永动机设计方案是由13世纪时一位名叫亨内考的法国人提出来的。能量守恒转换定律的建立,对制造第一类永动机的幻想作了最后的判决。
 
从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其他影响的热机称为“第二类永动机”。历史上首个成型的第二类永动机装置是1881年美国人约翰·嘎姆吉为美国海军设计的。1820年,法国工程师卡诺设计了一种工作于两个热源之间的理想热机——卡诺热机。德国克劳修斯和英国开尔文在研究了卡诺循环和热力学第一定律后,提出了热力学第二定律:不可能从单一热源吸取热量,使之完全变为有用功而不产生其他影响。热力学第二定律的提出,宣判了第二类永动机的死刑。
 
南朝梁·萧统《文选·序》云:“踵其事而增华,变其本而加厉。”常规科学研究亦然:继往开来,踵事增华。但无论开怎样的来,增何样的华,知常达变都是常规科学研究过程中的惯常之举、普遍行为。
 
(作者为山西师范大学城环学院副教授)
 
《科学时报》 (2009-7-17 A4 周末评论)
 
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