第六章 类比推理和假说 第一节 类比推理 一、类比推理及其特征 类比推理是根据两个（或两类）对象在一系列属性上是相同（或相似）的，并且已知其中的一个（或一类）对象还有其他特定的属性，由此推出，另一个（或一类）对象也具有同样的其他特定属性的推理方法。 例如，我国新疆塔里木河流域过去并不生产长绒棉，现在却能够生产出高质量的长绒棉。原因何在呢？原来，我国农业专家一次前往乌兹别克地区考察，发现了该地区生产长绒棉。有的农业专家认为，乌兹别克地区与我国新疆的塔里木河流域在日照情况、霜期长短、气温高低、降雨量等方面均很相似，既然乌兹别克地区能生长长绒棉，那么，我国新疆的塔里木河流域也应当能够生长该类植物。后来经过实验，长绒棉果然成功地移植到我国新疆的塔里木河流域。这里，我国农业专家所运用的推理便是类比推理。其推理形式如下： 乌兹别克地区与我国新疆的塔里木河流域在日照、霜期、气温、降雨量等方面均很相似； 乌兹别克地区能够生长长绒棉； 所以，我国新疆的塔里木河流域也应当能够生长长绒棉。 再如，我国著名的地质学家李四光，在对我国的地质结构进行了长期、深入的调查研究后发现，我国东北松辽平原的地质结构与中亚细亚的地质结构极其相似。他推断，既然中亚细亚蕴藏大量的石油，那么，我国的松辽平原也很可能蕴藏着大量的石油。后来，大庆油田的开发证明了李四光的推断是正确的。同理，李四光在思考过程中所运用的推理也是类比推理。类比推理的逻辑形式可以表示如下： A对象具有属性a、b、c，又有属性d； B对象具有属性a、b、c； 所以，B对象也具有属性d。 上式中，“A”和“B”可以表示两个类，也可以指两个个体，还可以其中一个指某类，另一个指不同类的个体。 类比推理作为一种特殊类型的推理，并非出自人们的自由创造、随意比附；在现实中其存在是有客观基础的，这个基础就是客观事物之间具有的共同性与差异性。就是说，我们之所以能够进行类比推理，即是因为不同事物之间存在着共同性，我们可以由它们之间的某些属性的相同或相似自然地推断出它们的另一些属性也相同或相似。比如声音和光这两种物理现象之间不仅具有若干相似的性质，而且这些性质之间的联系方式也极为相似，荷兰科学家惠更斯就是根据这些相同属性，提出了光的波动学说。但是正如世界上找不到两片相同的树叶一样，客观事物之间也存在着差异性；正是由于客观事物之间所具有的这种差异性，使得我们并不能根据它们在某些方面的相同或相似，就必然地推出它们在另一些方面的属性也相同或相似。因此，类比推理是一种或然性推理，也就是说，即使其前提是真的，由于其结论超出了前提所断定的范围，其结论并不必然为真。比如，地球和太阳有许多相同点，它们都是天体，都有氧、氮、硫、磷、钾等元素，科学家根据太阳上有氦元素，进而得出地球上也有氦元素。这一结论是可靠的，因为氦元素是它们的共同点。但如果由太阳自身发热、发光，也类推地球自身发热、发光，就明显是错误的，因为这些正是它们的差异性。所以说，类比推理在实质上只能是一种或然性推理。 类比推理是通过比较不同事物之间的某些方面的属性相同或相似，从而推出其他的属性也相同或相似。相比演绎推理与归纳推理而言，类比推理具有以下显著特点； 第一在思维路径上，类比推理是一种从个别到个别、或从特殊到特殊的推理，类比推理的这一特征明显有别于演绎推理和归纳推理。演绎推理是从一般到个别的推理，归纳推理是从个别到一般的推理。 第二在适用范围上，类比推理比演绎推理和归纳推理应用的要更广泛。演绎推理和归纳推理虽然在思维路径上截然相反，但就应用范围而言，它们只能试用于同类对象之间。相比之下，类比推理则完全不受这些方面的限制，它可在同类对象之间进行，比如在前例中的乌兹别克地区与新疆地区，还可以在两个不同的个体事物之间进行类比，比如地球和月亮；也可以在两个不同类的事物之间进行类比，如太阳系与原子内部结构；还可以在某类事物的个体与另一事物的类之间进行类比，比如在实验对象的老鼠与人类。 第三在前提与结论的关系上，类比推理的结论受前提的制约程度较低。因为，类比推理是从个别到个别、或从特殊到特殊的推理。这种推理的前提大多是为结论提供线索，但不能严格地规定或限制它的指向，所以，类比推理尽管缺陷明显，但由于它能够使思维主体的思维很从容地在不同领域间跳跃，因此，这是一类灵活性极强的推理。比较而言，演绎推理是一种必然性推理，其前提完全蕴涵结论，结论受到前提的绝对制约，完全归纳推理也是如此。不完全归纳推理和类比推理有所类似，其结论也超出了前提所断定的范围。但不完全归纳推理又明显有别于类比推理，它的结论虽然受前提的制约程度远低于演绎推理，而其结论仍然需要足够的前提和严密的例证作依据；否则，这种推理就很容易犯“以偏概全”的逻辑错误。二类比推理的种类 类比推理的划分有不同标准，标准不同，种类的划分也不相同。大致来说，类比推理的种类可以分为两个系列。一是根据两个（或两类）对象在属性上的共同性与差异性进行划分的，按照这个标准，类比推理可以分为正类比和反类比；另一个是根据事物的属性是事物的性质还是事物的关系之别进行划分的，按照这个标准，类比推理可以分为性质类比和关系类比。 （一）正类比与反类比 1、正类比。正类比也称肯定类比，即根据两个或两类事物若干属性的相同，又知其中某个或某类事物还有其他某种属性，从而推知另一个或一类事物也具有某种属性的类比推理。例如， 我们观察到甲同学热爱计算机专业，学习刻苦，天资聪颖，学习方法得当，学习成绩优秀，毕业后很快成为一名优秀的计算机专家；又观察到，乙同学同样热爱计算机专业，学习刻苦，天资聪颖，学习方法得当，学习成绩优秀，于是得出结论：乙同学毕业后也将会很快成为一名优秀的计算机专家。 正类比可用公式表示如下： A对象具有属性a、b、c，又有属性d； B对象具有属性a、b、c， 所以B对象具有属性d。 2、反类比。反类比亦称否定类比，即根据两个或两类事物若干属性都不相同，又知其中某个或某类事物还具有某种属性，从而推知里一个或一类事物也没有某种属性的类比推理。例如： 地球上有水、空气、昼夜温差很小，有生命现象； 月球上无水、无空气、昼夜温差很大； 所以，月球没有生命现象。 反类比可用公式表示如下： A对象具有属性a、b、c、d； B对象不具有属性a、b、c， 所以B对象不具有属性d。 （二）性质类比与关系类比 1、性质类比。性质类比亦称质料类比，它是根据两个或两类对象之间的某些性质的相同或相似，而进行的类比推理。例如： 18世纪中叶，维也纳有位开业的医生名叫奥恩布鲁格。有一次他给一位病人看病，从外观上检查不出该病人有什么严重的疾病，但这位病人很快就死了。解剖该病人的尸体才发现他胸腔化脓，积满脓水。那么，今后如何诊断出此类疾病呢？忽然他想起其父经营酒业时，常用木棍敲击木制的酒桶，根据酒桶被敲击而发出的卜卜声，就能估量出桶内是否有酒以及酒的部位。那么，人的胸腔不也很象酒桶吗？岂不是也可以用手指扣击胸腔，根据其声响而作出诊断吗？于是，他发明了“扣诊法”。 性质类比可用公式表示如下： A对象具有性质a、b、c、d； B对象具有性质a、b、c， 所以，B对象也具有性质d。 2、关系类比。关系类比亦称形式类比，它是根据两个或两类对象之间存在某些因果关系或者规律性的相同或相似而进行的类比推理。例如： 人们根据光与声在许多性质上的相似，推出光和声一样具有波动性，这属于性质类比推理。但人们通过将光与声在反射定律、折射定律以及强度随距离成平方反比等等方面类比，发现了它们的相似性，从而使光的定律借助于声的定律得到解释，这就是关系类比。 关系类比可用公式表示如下： A系统具有关系R1、R2、R3、R4； B系统具有关系R1、R2、R3， 所以B系统具有关系R4。 三、提高类比推理结论可靠性程度的条件 类比推理是一种或然性推理，其结论是或然的，就是说，即使前提为真，结论也有可能为假。那么怎样才能提高类比推理结论的可靠性程度呢？ 1、积累有关对象的丰富知识是提高类比结论可靠性的前提。类比推理的应用是以已有的知识作为基础的。因此，所积累的知识越丰富、越广博，在对类比对象的选择上，就越能够应用自如。否则，在必备的知识缺乏的情况下，勉强运用类比推理，就容易作出牵强附会的结论。 2、前提中据以类比的相同或相似属性确认的愈多，其结论的可靠性就愈高。因为两个或两类对象之间相同或相似属性愈多，就意味着两个或两类对象在客观领域的地位愈接近或相似，从而其推出的结论就愈真实可靠。例如，一种新药物在临床应用之前，总是先在动物身上进行实验，先从动物身上考察新药物的效应，以此类推人体对新药物可能引起的反应。由于高等动物在属种系统中比低等动物更接近于人类，所以，以高等动物作实验就比以低等动物做实验来进行类推，其结论要可靠的多。 3、前提中确认的对象的属性愈是本质的，相同属性与类推属性之间愈是相关的，那么结论的可靠性程度就愈高。因为对象的本质属性制约着其他属性。相同属性愈是本质的，类推属性就愈可能受其制约，愈可能被两个或两类类比对象所共同拥有。例如，科学家将猿猴与海豚的大脑进行比较发现：猿猴和海豚的脑沟回比较多，猿猴和海豚脑的重量比较大，猿猴有智能活动能力，所以，海豚也应有智能活动能力。事实证明，目前接受过训练的海豚是有一定的智能活动能力的，比如它们可以参加救生，给潜水员传送工具以及寻找回收鱼雷等。反之，如果作为类比对象的前提属性和结论之间的联系是偶然的，非本质的联系，其结论的可靠性就会很低。例如，如果从甲、乙两个同学的身高、体重，年龄几个方面的相同，加上甲同学的学习成绩好，就推出乙同学的学习成绩也好，这一类比的可靠性程度就会比较低，甚至这一推理的结论还可能是错误的。 4、必须注意避免机械类比的错误。机械类比是指仅根据两个或两类事物在表面上和一些偶然属性上的相同或相似，便牵强附会地进行类比。例如，有位神学家曾用机械类比证明上帝的存在，在他看来，宇宙是由各部分构成的和谐整体，钟表也是由许多部分构成的和谐整体；既然钟表有一个创造者，那么宇宙同样也应有一个创造者，它就是上帝。再比如，社会达尔文主义者为了论证资本主义社会人剥消人，人压迫人的制度的合理性，他们提出，既然自然界存在生存竞争，人类社会无疑也存在着这种竞争。以上都是机械类比的典型例子，由于机械类比是错误甚至荒谬的，这就要求我们在推理时，必须着力避免犯机械类比的错误。 四、类比推理的作用 类比推理虽然是一种或然性推理，但是它却在人们认识和改造世界的过程中，有着十分重要的作用，尤其是在科学的发现与发明中，类比推理具有不可低估和不可忽视的作用。这表现在以下几个方面： 1、类比推理能启迪人的思维，促进人的联想，从而扩大人们的视野，开拓人们的认识。例如： 某供销社的工作人员在下乡途中，看到山坡上长满红红的酸棘子，他摘下几颗尝了尝，发现这种果实含有淀粉、酸里带甜。他联想到玉米也有同样这些属性，而玉米的这些属性和它能够酿酒有关。于是，该工作人员推测酸棘子也可以酿酒。后来经过多次实验，他终于获得成功。 2、类比推理是一种创造性思维方法，它在科学事实的发现以及科学假说的提出方面有着重要的作用。例如阿基米德发现浮力定律就是类比推理触发的。 海罗在锡拉丘兹称王后，为了显示自己的功绩，决定在一座圣庙里放上一顶金皇冠，奉献给不朽的神灵。海罗与承包商谈好价钱，订立了合同，并把定量的黄金交给了商人。到了规定的日期，商人送来了做工极其精美的皇冠，大王极为满意。后来，有人告发说，商人在做皇冠时偷窃了金子，而在皇冠中加入了等量的白银。海罗觉得自己受了骗，为了揭发窃贼的嘴脸，就命阿基米德想想办法。阿基米德在洗澡时都在想办法。一天，在他进澡盆时，他发现自己的身体越往里浸，从盆里溢出的水就越多。这可找到解决问题的方法了，他一下子从水里跳了出来，光着身子欣喜若狂地回了家，一边喊着他找到了朝思暮想的答案了。这里，阿基米德正是通过人体与皇冠之间的类比，推知同样能从其排水量测定皇冠的体积和密度。 同样，许多的科学理论或假说也往往通过类比推理而受到启发的。比如，达尔文创立进化论就运用了类比推理。达尔文经过长期观察发现，家养的动植物会发生变异，而这种变异通过世代遗传性累积，逐渐形成新的物种。他同时发现，人类对动植物有意或无意地选择是形成新物种的关键。于是他便设想，自然界中的物种是否和家养条件下的物种类似，以及它们是由谁进行选择？在读了马尔萨斯的《人口论》后，受“生存竞争”理论的启发，他认识到自然界也存在生存竞争。于是，他进行了类比推理：自然界中物种的变异是普遍的事实，物种的差异也是普遍的事实。在家养条件下，人工选择造就了新物种的形成，在自然条件下，是自然的选择造就了不同的物种，而且自然界还在时时刻刻进行着选择的工作。 3、类比推理在科学技术的发明和发展方面具有重要作用。科学技术史上的许多发明创造，就是受益于类比推理。例如： 1816年的一天，法国医生雷奈克出诊为一位年轻的女性看病，一见病人，雷奈克犯起愁来：她身体非常肥胖，要诊断她的心脏和肺部是否正常，按当时医生惯用的方法，把耳朵贴近病人的胸部来听，肯定听不清楚，更何况她是一位年轻的女性。雷奈克抬头看了看院子里正在玩耍的小孩，脑子里突然浮现出几年前看到一个孩子们玩的游戏：一个孩子用钉子敲打木板的一头，另外的孩子争先恐后地抱着把耳朵贴近木板的另一头，兴致勃勃地倾听着。 为什么木头能够把声音清晰地传过来呢？雷奈克稍微想了想，只见他很很地拍了一下手说：“就是这样！就是这样！”雷奈克要来一叠纸，紧紧地卷成一个卷，然后把纸卷的一端放在姑娘的胸部，另一端放在自己的耳朵上，侧着脸听了起来。“真是一个妙法！”雷奈克高兴地喊了一句。回到家里，雷奈克找到一根木棒，造成了历史上第一个“听诊器”。 4、类比推理是现代自然科学与工程技术模拟法与仿生学的逻辑理论基础。所谓模拟法，就是用模型去代替原型，通过模型间接研究原型的规律。一般而言，模拟有两种类型。一种是从试验模型到研制原型，一种是从自然原型到技术模型。从试验模型到研制原型的类比推理不仅可以再现已经消失了的自然现象，对它们进行追溯性认识（如米勒等人对生命起源的模拟）；而且还可以对尚未发现的自然现象进行推测性认识（如超高层防震建筑）；等等。当代科学技术工厂中的许多高、精、尖成果（如新型飞机、通讯卫星、宇宙飞船等）的获得都是这种类比推理的结果。这种模型的推理模式可以表示如下： 试验模型：a、b、c、d 研制模型：a、b、c 所以，研制模型也具有d 从自然原型到技术模型，是根据自然原型和技术模型都具有相似属性，而自然原型还具有另一属性，从而推出技术模型也有此种属性的方法。上个世纪60年代兴起的一门富有生命力的新科学——仿生学就是运用这种模拟方法的结果。科学家们经过对某些生物的结构和功能的系统研究，创造出了模拟它们的某种结构和功能的各种精密仪器。比如，根据蛙眼的结构和功能，模拟出的“电子蛙眼”；根据人脑的结构和功能，模拟出的“电脑”和“机器人”；等等。这种模型的推理模式可以表示如下： 自然原型：a、b、c，又有d 技术模型：a、b、c 所以，技术模型也具有d 5、类比推理在科学研究中还是一种重要的辩护和说明方法，它对科学理论的辩护、阐述与证明起着某种辅助的作用。类比推理作为一种辩护的方法，指如果两个理论相似，其中之一已得到证实或高度确证，那么与之相似的理论也可由此得到辩护。例如：托勒密学派的天文学家为了反对哥白尼的“地动说”，提出了所谓的“塔的证据”。反对者认为，既然地球是自转的，那么从塔顶丢下一块石头，由于地球每时每刻都在自转，而塔已经离开了原位，因此石头应该落在离塔较远的地方，而事实并非如此。为了捍卫地动说，伽利略用“行船”作类比成功地解释了所谓的“塔的证据”现象，伽利略指出，正如一条匀速航行的船，从桅杆上丢下一重物，总是落在桅杆脚下而非船尾一样，塔的证据也可得到同样的解释。因此，所谓的“塔的证据”并不能真正驳倒“地动说”。 类比推理作为一种说明方法，指人们为了解释某种事实或理论，往往找出已得到解释的事实或理论作类比，使原事实或理论得到解释。例如，19世纪50年代，达丰纳和雷野从染上炭疽病死亡的牲畜血液中提取了一种线状或杆状的纤毛虫，当时他们并不了解这种纤毛虫和炭疽病有何联系。就在这时，巴斯德成功地解释了酵母现象。巴斯德的发现使达丰纳深受启发。他想，既然酵母是发酵的原因，那么纤毛虫也可能是炭疽病的原因，后来，他经过反复实验，证明了自己的类比是正确的。 总之，类比推理是人们经常应用的一种推理方法，在科学认识和改造世界的过程中，它可以启发思想、开阔视野，起到由此及彼、由表及里，举一反三、触类旁通的作用。擅长运用类比推理不仅可以培养开发一个人的创造性思维能力，而且也是人们认识事物、解决问题的重要手段之一。 第二节 假说 一、假说及其特征 假说是人们依据一定的事实材料和科学原理，对事物的未知原因或规律性所作的假定性解释。 人们在认识及改造客观世界的过程中，不免会遇到种种疑惑，一些疑惑根据现有的知识和理论就能得到合理的解释；也有一些疑惑依靠当下的知识和理论却无法作出令人满意的解答。此时，人们往往就会陷入对自然奥秘的猜想之中。一种是毫无事实依据、愚昧无知的荒诞臆想；一种是在已掌握的事实材料和科学原理的基础上，对所存在的疑惑作出某种猜测性的假定，第二种猜想就是假说。人类认识的历史，就是在一个个假说的或被证实、或被推翻，个种假说的相互排斥、相互补充的无穷运动中不断向前发展的。例如： 19世纪20年代，科学家发现天王星的实际运行与根据天体力学为它编制的运行表的误差越来越大，以至于大到了无法根据力学规律预测其未来位置的地步。天王星的反常运行引起了天文学界的重视。该怎样解释天王星的这种反常运行呢？有的科学家据此提出万有引力定律并不普遍适用，牛顿定律对远离地球的天体并不可靠。另一些人认为，在天王星外可能还存在一颗未知的行星，正是它的摄动作用，使天王星偏离了正常的轨道。后来，亚当斯和勒维烈通过数学计算，给出了新行星的轨道和大小。1846年9月23日，柏林天文台的天文学家加勒成功地观测到该行星的存在，这颗星就是海王星。 假说具有如下三个基本特征： 1、假说是以客观事实和科学知识作为依据的。科学的假说是以一定的事实材料和科学理论为基础，对未知的事实或规律性所作的假定性解释。它是生长在真实知识的土壤里，和毫无根据的主观臆想以及宗教迷信截然不同。例如： 法国医生米歇尔·奥当在其新书《水与性》中认为，人与海豚比类人猿更接近。这一看法是对人类进化的常规理论的挑战。奥当认为，在人类史前的某个时候，人类经历了一个海生时期。人类的祖先也许是存在于类人猿与人类之间的过渡生物——水生灵长目。他认为，人与类人猿有许多差异，而其中多半与水有关，而人与海豚则有更多相似之处。表现在：类人猿不喜欢水，而刚出生的婴儿则能够在水中游泳；类人猿不会流泪，而海豚与人都会流泪；人乳酷似海豚乳而不像类人猿的乳汁；人和海豚皮肤下有脂肪层，而类人猿没有；与海洋动物一样，人体的皮肤大部分是光滑的；类人猿的交配方式与人不同，而大多数海洋哺乳动物与人类似；海豚分娩时有“助产士”在身旁，准备迎接新生儿，而类人猿没有。等等。 应当说上述奥当的关于人的起源假说绝不是空穴来风，它的建立是有诸多客观事实作为依据的。 2、假说具有猜测的性质。凡假说虽皆以一定的事实为依据，但它们并不局限于事实本身，而是在有限的事实基础上，对未知事物或规律作出的大胆猜测。所以，假说有别于已被证实了的科学理论，它在人们的社会实践中存在着既可能被证实，亦可能被证伪的两种情形。因此，只要假说没有被最终证实为真理，无论它经历了多么漫长的时间，在本质上它仍然只能是一种猜测。 3、假说是科学发展的必经途径，是人们的认识接近客观真理的方式。假说作为对未知机制的假定性解释，它是否正确，还有待于证实。但从发展的眼光来看，假说的不断修改、补充与完善，就会更全面、更正确地反映客观世界。正如恩格斯所言：“只要自然科学思维着，它的发展形式就是假说，一个新的事实被猜测到了，它使得用来说明它和同类的事实不中用了。从这一瞬间起就需要新的说明方式——它最初仅仅以有限的数量的事实和观察为基础，进一步的观察材料会使这些假说纯化，取消一些，修正一些，直到最后纯粹地构成定律。如果要等到构成定律的材料纯化起来，那么，就要在以前要把运用思维的研究停下来，而定律也永远不会出现。” 二、假说的形成 假说的形成和发展，是一个十分复杂的创造性思维过程，不同性质的假说，其形成的具体途径往往差异很大。所以期求发现假说形成的普遍性的固定程式，或整齐划一的逻辑路径是不可能的。但是，就科学认识活动的一般程序或规律性而言，假说的形成大致要经过两个基本阶段：初始阶段和完成阶段。 （一）初始阶段 为了回答某个特定性质的问题，根据为数不多的事实材料和已有的科学原理，通过创造性的想象（主要是逻辑推理的程序）而作出初步的假定，这就是假说形成的初始阶段。例如，魏格纳就是根据非洲西海岸与南美洲东海岸线彼此吻合等事实，经过认真的分析与推理，提出了这两块大陆原先是合在一起的，只是后来由于大陆有过巨大的水平移动才漂流开来的所谓的“大陆漂移学说”的基本观点。 在假说形成的初始阶段，或然性推理的作用比较突出，最常见的是类比推理和归纳推理。这是因为，研究者总是以并不充分的事实材料和已有的科学理论为依据去推测未知的事实，这时或然性推理就可以帮助研究者拓展思想的想象空间，对某种未知的现象或规律作出猜测。 比如类比推理，它能促使研究者做到举一反三、触类旁通，不少重要的科学假说就是靠类比推理才得以建立起来。例如： 17世纪时，英国生理学家哈维在建立血液循环学说时使用了几个类比。一是天文学的类比。他把人体看成小宇宙，认为太阳是宇宙的中心，天体作圆周运动，心脏是人体的中心，血液的运动也是圆周运动。二是气象学的类比。他说，湿的土地被太阳温暖，产生蒸汽，蒸汽上升后凝聚，又作为雨降下，再温暖土地，由此产生新生命代代相传。在体内，血液运动也是如此。大自然是循环的，因此，血液的循环运动也是可能的。三是把心脏与水泵作类比。这种类比是他做出发现的关键。水往低处流，而水泵却能把水从低处抽到高处，心脏的作用同水泵的作用是一样的。 除了类比推理，归纳推理也是创立假说的重要工具。例如，著名的“哥德巴赫猜想”这一假说的提出，就是归纳推理的结果。在1742年，德国数学家哥德巴赫根据77=53+17+7；461=449+7+5；461=257+199+5等例子，发现这些奇数每次相加的三个数都是素数。于是，他提出了一个假说：所有大于5的奇数可以分解为三个素数之和。他把这个假说写信告诉欧拉，欧拉肯定了他的思想，并补充提出大于4的偶数可以分解为两个素数之和。这两个假说后来合并称为哥德巴赫猜想。 在假说形成的初始阶段，研究者提出的初步假定往往不是单一的。人们经常从不同的角度设想出若干个可供选择的假定，经过认真的比较、研究，才最终决定取舍。例如： 脉冲星为什么能够非常有规则地发出脉冲？天文工作者最初曾设想了三种情况：脉动、双星作轨道运动以及自转。脉动即设想整个星体时而膨胀、时而收缩，就像人体心脏的跳动一样。双星作轨道运动即设想两颗恒星在互相绕转的运行过程中，由于发生了相互遮掩的交食现象而使我们观测到周期性的脉冲。自转即设想该星像灯塔上不停地旋转的探照灯一样，当探照灯的光束扫描海面时，每扫描一周，灯光就照射到海轮上一次，而在船上的人看来，就是灯每隔一定周期亮一下。天文工作者经过一番考察后确认：如果是脉动作用的话，那就不可能维持脉冲周期的极端稳定性。可是，脉冲星最明显的特征是脉冲周期的高度稳定，所以，选用“灯塔辐射”机制是最合理的。 大致来说，这种对若干假定作出选择的思维过程，也可以用公式表示如下： p1或p2或p3 如果p1，则r1；但非r1（或r1的可能性极小） 因此，p1不能成立。 如果p2，则r2；但非r2（或r2的可能性极小） 因此，p2不能成立 所以，p3 （二）完成阶段 当我们从若干个假定中选择了一个比较合理的假定后，假说便进入了完成阶段。从已经确定的初始假说出发，经过事实材料和科学理论的广泛论证，使初始假说充实成为一个严密完整、结构稳定的系统，这就是假说形成过程中的完成阶段。 在假说的完成阶段，研究者主要运用演绎推理。因为这一阶段的主要任务就是扩大假说的解释力，以便确定假说的普适性和真理性。假说的解释力主要表现在两个方面，一是假说对已知事实能否给予圆满解释；另一方面是假说能否推出较多可以检验的未知事实。如果一个假说能够成功地做到以上两个方面，这就标志着该假说形成过程的终结。例如： “大陆漂移说”在被近代德国学者魏格纳提出后，围绕着大陆漂移的中心观念，魏格纳曾系统地解释了以下事实： ——各个大陆块可以像拼版玩具那样拼合起来，大陆块边缘之间的吻合程度是非常高的。这是大陆漂移的几何（形状）拼合证据。 ——大西洋两岸以及印度洋两岸彼此相对地区的地层构造是相同的。这是大陆漂移的地质证据。 ——大西洋两岸的古生物种（植物化石与动物化石）几乎完全相同，还有大量的古生物种属（化石）是个大陆都相同的。这是大陆漂移的古生物证据。 ——留在岩层中的痕迹表明，在3．5亿年前到2．5亿年之间，今天的北极地区曾经一度是气候很热的沙漠，而今天的赤道地区曾经为冰川所覆盖，这些陆块古时所处气候带与今日的气候带恰恰相反。这是大陆漂移的古气候证据。 “大陆漂移说”对以上事实的成功解释，为该假说的合理性提供了具有较强的经验证据，但“大陆漂移说”如若成为一个完整的学说，还必须看它能否对未知的事实进行预测。事实上，我们知道，魏格纳还曾根据大陆漂移的设想，成功地预言了大西洋两岸的距离正在逐渐增大；格陵兰岛由于继续向西移动，与格林威治之间的经度距离正在逐渐增大等事实。正是“大陆漂移说”既能够解释诸多的事实，又能够对未知事实作出成功预测，这就使得它的合理性与真理性的程度大大提高。 假说是一种具有高度创造性的思维形式，虽然在假说的形成过程中没有什么规则可言，但提出假说时，研究者必须要遵守以下原则： 1、必须合理运用已有的科学知识与原理，但又要适时冲破传统知识与理论的束缚。 科学假说的形成是对既有知识和理论的拓展和发展，所以，在假说形成的过程中，应当遵循和应用已有的科学知识和原理，不能与科学中已经被证实了的原理、定律相违背。但是，人类的认识在本质上是实践的，实践在发展，认识也在深化。因此，原有的原理和定律并非完美无缺，特别是当它与新事实发生一系列矛盾时，也就暴露出了原有知识与理论的缺陷。在这种情况下，提出有关假说时，就应该突破传统观念的束缚。问题是，传统观念是一种习惯势力，根深蒂固的“常识”是最难突破的。这就需要有非常大的勇气，敢于向“经典理论”挑战。在科学史上，凡属伟大的科学革命，都是在突破成规的基础上完成的。比如，哥白尼提出的“太阳中心说”、达尔文提出的“自然进化论”、普朗克提出的量子假说以及爱因斯坦提出的相对论假说等等，莫不如此。 2、应当以经验事实为依据，但又不受原有事实材料的限制。 任何假说都必须以一定的事实材料为依据，决不能让主观的想象来影响我们对客观现象的解释与判断。恩格斯说过：“不论在自然科学或历史科学的领域中，都必须从既有的事实出发，因而在自然科学中必须从物质的各种实在形式和运动形式出发；因此，在理论自然科学中也不能虚构一些联系放到事实中去，而是要从事实中发现这些联系，并且在发现了之后，要尽可能地用经验去证明。”的确，任何假说，哪怕是后来被证明为假的假说，都有或多或少经验事实的依据；所以，事实是提出假说的前提或根据。但从另一方面来说，人们也不可等待事实材料全面、系统地积累起来之后，才去建立相应的假说。因为，材料的收集是一个历史的过程，事物的本质暴露也是一个历史的过程。如果期待在事实材料全部积累完备之后，方去建立假说，那势必造成任何理论思维研究活动的停止，这样科学就难以得到发展了。所以，研究者在提出假说时，既应以经验事实为依据，又不必等待经验事实全面、系统地积累完备之后才来进行。例如，19世纪60年代门捷列夫提出元素周期律的假说时，已知的元素只有63种。可是他并没有等待所有元素全部被发现完毕之后在探索元素周期律，而是先建立假说，并应用周期律去预测未知元素及其性质。正是在元素周期律提出之后，化学工作者才开始系统地探索新元素，并取得了十分丰硕的成果。 3、应当能够综合地解释已有的事实，又能够预测未知事实，并且包括有能够在实践中得到检验的结论。 正是由于存在着原有理论和知识无法解答的事实，人们才会去建立有关的假说。因此，凡是假说都应该能够对各种有关的事实给予正确的解释。如果一个假说连既有的事实材料都无法解释，那么，这个假说即使再美妙也毫无意义。但另一方面，也是最重要的，即便假说能够提出多么异乎寻常的理论解释，但它必须包含有能够在实践中进行检验的结论，特别是关于未知事实的推论。否则，它就不是假说，只能是神话似的空谈。例如，大陆漂移说虽说是关于古地质史的猜想，但它却包含有可在实践中得到检验的结论，它曾推断出未知河床的所在地。如在西非发现金刚石的矿床，可以推知在南美洲的东南部，即能够和西非拼合的地区也有同样的金刚石矿床。这是在实践中可以检验的事实，事实的确如此。现在，大陆漂移说对于探矿工作来说非常有意义。 4、应当谨慎对待不同假说。 为了达到对既存事实的合理解释，人们往往提出几种不同的假说进行验证。在试验性研究活动中，往往通过提出几种不同假说，并通过不同方式进行验证，使主观的认识更接近客观真理。还有在一些场合之下，同时提出几种假说特别有好处，比如，在医生对病人的病情一时难以做出明确判断的情况下，高明的医生此时经常会提出几种假说进行猜测，然后通过化验或进一步的检验，才做出最后的诊断。这样同时提出的几种假说，能够促使研究者努力寻求与每一种假说有关的事实，并赋予那些看似微不足道的事实以重要意义。此外，由于受人们的实践水平的限制，在同时人们还会对同一事实作出两种完全相反的假说，比如，光的微粒性与波动性的争论。此时如果随意的淘汰任何一个假说，都会对科学发展造成巨大的损失。当然，在实际的研究工作中，较常用的办法是提出一系列假说，首先选择可能性最大的假说进行实验，然后，如果证明有所欠缺，在转向其他的假说。 除以上几个重要的原则之外，简单性原则也常常是人们对形成假说的一个要求。就是说，虽然假说在形成的过程中，不可避免地会夹杂着许多无关紧要的或是过多重复的内容，还可能出现局部不协调的状况，但对假说而言，应尽可能的结构简明严谨，既要注意清洗提炼假说的内容，又要注意整体与部分、各个局部之间、侧面之间的协调。当然使假说结构严谨简明的最好方式是建立公理演绎系统，但公理系统又往往是研究者系统总结以往丰富理论知识的结果，所以，在时机尚不成熟的情况之下，又不要期求立即建立公理演绎系统。 三、假说的验证 假说完成之后，就要面临验证的问题。任何假说都不能靠人们的主观信仰或权威崇拜或社会公认去确证它的真理性。假说真理性的确证，关键在于主观的认识是否与客观的世界相符合。而主、客观是否符合的问题，不在于主观认识，也不在于客观世界，惟有社会实践本身才是架接主客观世界的桥梁。因此，除了社会实践，没有任何其他的东西可以作为验证假说真理性的标准。 假说的验证并不是在假说形成之后才开始的。事实上，在假说形成的初始阶段就已经伴随着假说的验证。在假说形成的初始阶段，研究者往往提出几个假定性的猜想，然后经过分析、论证，从中挑出比较合理的那个假定。这既是一个假说选择的过程，同时又是对初始假说的验证过程。当然，毕竟此时的假说还不成熟、不系统，这个验证对假说的真假不具有决定性效果。真正的假说验证是在假说形成之后。 一般而言，假说的验证过程可以分为两个步骤： 1、从假说的基本理论观点出发，结合一定的背景知识，引出关于事实的结论。这些结论有的是对已知事实的解释，有的是对未知事实的预言。假说验证的第一个步骤是个逻辑推演的过程，这个过程需要必然性推理。其推理过程可以用公式表示为： 如果p并且r，那么q； 即p∧r→q 这里，p表示假说的基本观点；r表示有关的背景知识、条件陈述或辅助性假说等；q表示关于事实的判断。从这个推理的形式来看，这是一个充分条件的推理形式，就是说，只要假说的基本观点p以及背景知识、条件陈述或辅助性假说r的合取是真实的；那么由它们所推出的事实判断q一定是真的。 2、通过社会实践检验从假说的基本观点结合背景知识所推出的结论是否真实。这里所说的实践，包括观察、实验等。一般说来，如果推出的结论和事实相符合，则通常认为该假说得到了证实；如果推出的结论和事实不相符合，则通常认为假说被证伪了。例如，生物学家施旺与施列登分别发现了动物和植物机体都是由细胞组成的，施列登又在植物细胞中发现了细胞核。施旺设想：如果动物同植物在本质上相似的话，那么动物也应有细胞核。后来，施旺用显微镜反复观察，动物细胞中果然存在细胞核。再比如，1972年美国科学家戴维森在精密的实验条件下，做了电子束在镍晶体反射时产生散射现象的实验，经计算证实了德布罗意公式。同年，英国科学家汤姆逊用高速电子穿透金属箔，直接拍摄到电子衍射图样，这样，德布罗意的物质波假说就被证实了。 假说的验证是一项很重要的工作，因此，在假说的验证过程中，必须注意以下几个方面： 1、既要重视一般验证的意义，但更重要的是要力求对假说作出严格的验证。 假说的一般验证指假说要对已知的事实作出比较圆满的解释。之所以要重视这种一般的验证，主要在于：凡是构造假说的理论观点未曾引用过的相关已知事实，无论是在理论观点形成之后发现的，还是在理论观点形成之前发现的，只要能够给予它们比较圆满的解释，它们都将作为支持理论的经验证据，都能够发挥为理论辩护的作用。 但必须看到，圆满地解释已知事实毕竟与成功预测未知事实大不相同，后者给予理论的支持程度要远远超过前者。所以，在验证假说的理论观点时，要求人们应集中精力去预测未知的事实。而且越是大胆新颖的预测就越是对理论的严峻考验。如果这种大胆新颖的预测在实践的检验中成功，那将给予理论强有力的支持。例如：牛顿当时用万有引力的假说，圆满地解释了长期以来被认为是神秘的涨潮与退潮现象，在一定程度上为万有引力的假说提供了经验的支持。但这并不能有力地证实万有引力的假说。到了18世纪，法国的数学家克雷洛，根据万有引力假说，计算出了哈雷慧星的轨道，并预告它将要出现的日期。当时所有的天文学家都很焦虑地等待这个预言的结果，因为一旦彗星在那时出现就将有力地证实万有引力假说。后来人们果然在预言期的误差范围内观察到了哈雷慧星。这是对牛顿的万有引力假说的光辉成就，也是对该假说的有力证实。 2、假说的验证是一项极其复杂的工作。 假说的验证过程是一项极其复杂的工作，这表现在无论是假说的证实或证伪，其过程都非常复杂。 首先，假说的证实是极其复杂的。假说的证实过程，可以用公式表示如下： 如果（p并且r），那么q q 所以，p并且r 一般地说，q得到证实，假说p就得到一定程度的确证。但是由于上述的推理形式并非演绎推理，而是逆绎推理；所以，事实q只能“确证”p，但不能完全证实p。因此，要证实p，往往要证实从假说p与背景知识r的结合中引申出的大量的事实命题。在引申出的事实中，支持假说的事实越多，假说得到的确证程度就越高。但是，应当注意，不同类型的事实对假说的支持程度是不同的。如果从假说及背景知识的合取中引申出的已知的事实命题，则这种事实只能给假说一般性的支持；如果假说能预测到未知的事实，并且这种事实不能单纯地从背景知识中单独推导出来，那么，这种事实就能给假说以较强的支持。例如：爱因斯坦的广义相对论，就是根据它能预测的水星近日点的进动、光线在引力场中的弯曲和光线谱在引力场中的红移这三大事实证实而得到确认的。 由于不同的事实对假说的支持程度各不相同，并且从根本上说假说被证实的过程不具有逻辑上的必然性，所以，证实假说不是一次实践就能完成的，而是一个历史的过程。 其次，证伪假说的过程也相当复杂的。因为假说的证伪过程，可以用公式表示如下： 如果（p并且r），那么q 非q 所以，非（p并且r） 这里，如果引申事实q与客观事实不符，只能推出作为充分条件假言推理前件的假说的基本观点与背景知识的合取虚假，而不能必然推出假说基本观点虚假，因为此时既可能是假说的基本观点虚假，也可能是背景知识虚假。比如，牛顿提出万有引力假说之后，曾结合其他知识，计算出月球的运行情况。但对月球的观察使他大失所望，观察结果与他的计算不符。牛顿不愿意在事实面前在提出其他理论，于是，他把理论的原稿搁进抽屉里去了。大约20年之后，法国一个实地考察团对地球的圆周重新作出测量，牛顿看到他以前计算所依据的数字是错误的，而修改后的数字正是为了全面证实他的是设想所需要的。在这次验证之后，牛顿才发表他的假说。从此例可以看出，有时从假说的基本观点与背景知识的合取中推出的的事实命题与实际观察不符合，但发生错误的不一定是假说，也许是背景知识出了错。再如，天文学家第谷为了否定哥白尼的地球围绕太阳运动的观点，曾假定被观察的恒星距离地球很近。在这个假定之下，第谷并没有观察到所谓的“视差运动”。于是第谷用这样的结果否定了哥白尼的地球围绕太阳运动的观点。科学研究的实践证明，第谷做出上述推断的背景知识发生了错误，因为，即使是最近的恒星也比第谷设想的要远的多，并且视差测定需要高倍率的望远镜和十分精密的技术。 需要指出，有时从假说和背景知识推出的事实命题与观察和实验结果并不相符，其原因并不在于假说或背景知识，而是由于观察或实验的技术手段不完善，进而所得出的事实材料不准确、甚至是错误所造成的。在这种情况下，就不能证伪一个假说。例如，关于一种化学元素可以转变为另一种化学元素的思想，早先的化学家和物理学家鉴于中世纪炼金术士长期的失败经验，就认为这是个既荒谬又可笑的想法，以为一种元素不可能转变为另一种元素。直到人类进入原子能时代，一种元素可以转变为另一种元素的思想，才在核子物理实验中被证实。 总之，假说的证伪和证实一样，都是极其复杂的过程。个别的、有限的实践活动并不足以做出确定的结论，证伪与证实都是一个复杂的历史过程。 事实上，关于假说的验证，科学发展史上常见的情形并不表现为对一定假说的完全证实或完全证伪，而是表现为以下几种不同的情形：第一，在实践检验的过程中，假说的部分内容得以确证，部分内容被否定；假说通过研究者的局部修正或补充变得更加完善或确切化。例如，哥白尼的“日心说”假说，认为太阳位居宇宙的中心，任何行星皆围绕着它而运行，且运行的轨道是圆的。这个假说的基本思想是正确的，但也有不足之处。后来，开普勒修正了“日心说”，提出了行星椭圆形是轨道的说法，从而使得哥白尼的“日心说”变得更加完善、确切。第二，在实践检验的过程中，假说被全部否定。就是说，有的假说后来被证明为是彻底错误的。例如，“永动机假说”、“燃素说假说”以及“地球中心说假说”等。第三，在实践检验的过程中，有的假说获得了越来越多的经验事实的支持，特别是经受了预言的严格检验，并且在战胜其他竞争假说的基础上，转化上升为科学理论。例如，达尔文的进化论提出“物种是由选择而进化”的假说，后来，达尔文又通过广泛收集材料，以大量确凿的事实证明了这一假说，从而使进化论的假说转变为科学理论。当然，科学的理论在人类认识真理的路途中，仍然存在着被取代的可能，比如牛顿力学虽然被证明为是科学的理论，但它仍然没能摆脱被爱因斯坦相对论的取代。这就要求我们要辨证地看待科学的理论，必须认识到，即便假说上升为科学的理论，它仍然是不完全地反映客观现实的相对真理。假说转化为科学的理论，并不意味着人类认识的终结。正如恩格斯所言：只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。正是通过新旧假说的不断更替，才使科学理论不断向前发展。 思考题 1、什么是类比推理？类比推理有那些基本特征？ 2、为什么类比推理是一种或然性推理？如何提高类比推理结论的可靠性？ 3、什么是假说？假说有哪些基本特征？ 4、为什么说假说的验证是复杂的历史过程？ 参考书目： 1姜国文、潘世墨：《普通逻辑概论》，厦门大学出版社1992年版。 2郭桥、资建民：《大学逻辑导论》，人民出版社2003年版。 3吴加国主编：《普通逻辑教学导引》，上海人民出版社1998年版。 4张礼建、何文模、陈素：《实用逻辑学》，重庆大学出版社2001年版。 5连丽霞主编：《形式逻辑教程》，中国农业大学出版社2004年版。 6《普通逻辑》（增订本），《普通逻辑》编写组，上海人民出版社2004年版。 7梁永春主编：《逻辑学新编》，北京大学出版社2005年版。 8《逻辑学新教程》，中央财经大学逻辑教研室，经济科学出版社2001年版。 9陈紫明：《科学逻辑学》，福建科学出版社1991年版。 10齐家福、栗宗祥：《新编普通逻辑学》，中国人民公安大学出版社2002年版。