【刘高岑】当代西方科学哲学的科学创新研究述评
20世纪90年代以来，伴随着语言哲学、认知科学和心智哲学的深化和发展，科学创新思维的方法、途径和具体实现过程越来越成为西方科学哲学关注的重要研究领域。包括罗姆·哈瑞（Rom Harre）、保罗·萨伽德（Paul Thagard）、亚瑟·米勒（Arthur Miller）、乔克·梅休斯（Joke Meheus）、洛伦佐·马格纳尼（Lorenzo Magnani）等人在内的著名科学哲学家和科学方法论学者均从新的思想平台上展开了对这一论题的探讨，并取得了诸多重要研究成果。本文拟对国外近年来科学创新方法论研究的基本情况、最新进展和理论模型做一扼要评述，以期对我国的科学创新研究和创新型社会建设能有所启发和助益。
一、研究概况
当代西方科学哲学视域的科学创新研究肇端于20世纪50年代，伴随着科学发现问题的复兴和重铸而形成。20世纪50年代后，随着历史主义科学哲学的逐步兴起，传统的科学发现问题再度成为科学哲学关注的重要论题。不过，此时的科学发现论题的含义已经远远超越了传统上关于科学发现的理解。按照传统的观点，发现和发明创新根本不同，创新需要主体的思维创造，而发现则似乎无需主体的思维创造。如康德曾经指出的：“发现某物，这完全不是发明，须知发现某物时，该物在发现前就已经事先存在了，只不过尚未为人所知罢了，如哥伦布之前的美洲。”[1]然而，历史主义视域的科学发现论题则是从主体的思维创造性视角来研究科学发现：既然“观察负荷理论”、所“见”之物依赖于“概念的格式塔构造”、既然观察的真理性和实在性要依赖于主体的理论范式、发现的核心在于把一个对象“正确地概念化”，科学发现就理所当然地要依赖于主体的思维创造性。因此，可以说，20世纪50年代后所逐步形成的科学发现研究是在一种新的思想架构中进行的，实质上就是关于科学创新问题的研究。到20世纪70年代这种新型的科学发现（科学创新）研究曾一度成为西方科学哲学领域的热点之一。也正是在这一背景下，图尔敏（S. Toulmin）从科学哲学视角明确地对科学创新概念做出了初步定义：“所有重大的科学创新（scientific innovation）……旨在用新颖的概念对我们的经验做出新的解释。”[2]
这种新型的科学发现（科学创新）研究虽然后来曾一度沉寂，但随着语言哲学、认知科学和心智哲学的深入和发展，在90年代后不仅复苏起来，而且蓬勃发展，形成了相当大的研究规模，已经成为当代西方科学哲学领域最重要的研究论题之一。仅从如下三个方面我们即可看出科学创新研究在当今西方科学哲学中的重要地位和强劲势头。其一，包括罗姆·哈瑞、保罗·萨伽德、亚瑟·米勒、乔克·梅休斯、洛伦佐·马格纳尼、南希·纳塞申等人在内的著名科学哲学家和科学方法论学者均从不同视角展开了对科学创新论题的研究，并取得了诸多新的重要研究成果。近10年来除了各类学术期刊上发表的大量相关论文外，也已出版了相当一批研究专著。[3]其二，为了总结科学创新论题的研究状况和未来发展，国际学术界从1997年开始在比利时的Ghent大学等地举行了多次以科学创新为主题的世界性的学术研讨会，对“科学创新的语境理论”、“科学创新的隐喻理论”、“认知科学理论在科学创新研究中的应用”、“不一致性在科学研究和科学创新中的作用”等论题进行了深入探讨。其三，著名的Kluwer学术出版社于2000年组织了以罗姆·哈瑞、亚瑟·米勒等著名科学哲学家和科学方法论家为编委的“科学创造的源泉研究”（Studies in the Sources of Scientific Creativity）丛书编委会，开始组织出版该系列丛书。丛书编委对该丛书的定位是：“该丛书的目的是进行科学创造之源泉的历史研究和理论研究。要说明科学创新之起源的特定科学因素，我们需要对科学创新问题进行多学科的研究：既要对之进行逻辑的、认知的研究，也要对之进行修辞学的、思想史和其他学科的研究，需要所有这些学科进行共同的研究和审视。简言之，该丛书要进行的是一种广阔的、革新的科学哲学和科学史研究。”[4]该丛书于2000年出版了《科学中的隐喻和比拟》，对隐喻和比拟在科学创新中的基础性地位进行了深入研究； 2002年又出版了《科学中悖异》，对科学中的不一致性问题及其对科学创新的重要作用进行了具体而系统的分析和探讨。
二、基本特征和理论模型
科学创新被铸造为当代科学哲学的一个重要研究论题，有着复杂的思想背景。当代科学哲学从实证主义到后实证主义的转变，不仅使科学发现问题再度进入科学哲学的视域，而且引发了从“发现”到“创新”的概念转换；而语言哲学的深化、认知科学与心智哲学的兴起和发展则为具体开展科学创新问题的研究构筑出其得以实现的思想平台。正是在这样的思想背景下，科学创新成了诸多科学哲学家关注的重要论题。概括地讲，这种新型研究理路的基本特征是：深入到语言和认知的层面对科学创新思维的具体实现过程进行研究，试图揭示出科学创新的认知结构、思维机制和一般模式，构建出科学创新思维的理论模型。正如梅休斯所指出的：科学的本质是以可理解的方法创造性地解决各种难题，因此，我们对科学之根本特征的研究“应该集中于科学创造性地解决难题的过程，而不是其结果；如果我们真的想理解科学创新背后的机制、如果真的想激励科学创新，我们就必须研究以过程为中心的科学创新的途径和模式。”[5]目前，国外的科学创新方法论研究主要有三种取向，并初步形成了三种理论模型：其一是语境论取向，运用当代语言哲学的语境理论，从语境的层面揭示科学创新思维的方法和模型；其二是意向论取向，把当代认知科学和心智哲学的意向性理论运用于科学创新思维问题的研究，从人类心智认知特征的层面揭示科学创新思维的方法和模型；其三是隐喻论取向，把当代哲学关于隐喻的新理论运用于科学创新思维的方法和模型的研究。
1.科学创新的语境理论。从语境层面研究意义和思维问题，古已有之。但把语境作为具有本体论和方法论意义的思想平台，则是当代语言哲学发展到后期的成果。当代语言哲学的语境理论把语言（或思想）所处的境况看做具有本体论意义的思维单元，对问题进行语境性思维，在诸多语境要素的相互作用中动态地生成和构建语言的意义和思想。其核心是把语言的意义看做是对周围世界的映射，认为意义是在这种映射中生成的，而人们也是在这种映射中理解和把握语言的意义和思想的。
当代语言哲学的语境理论为研究科学创新问题提供了一种新的思想框架。从语境论来看，科学创新就是在特定创新难题与特定科学实践语境的相互作用中实现难题的求解。巴腾斯、梅休斯、尼克尔斯等人都沿着这一思路来研究科学创新问题，并提出了所谓科学实践中“解决创新性难题的语境模型”（the contextual model of creative problem solving）。[6]按照这种科学创新理论，科学创新是从特定的难题开始的，难题的解决就是创新的实现；而任何难题都不可能是孤立的，而必定处于由相应的约束项目所构成的语境之中，并通过各语境要素的相互作用来实现难题的求解。要言之，“语境模型的核心思想是：一个难题不可能从一系列的约束项目中分离出来。这一系列的约束项目即是对该难题的解决施加了某些条件或缩减了解决途径的这样一些信息项目：实验结果、定律、理论发现、认知价值、启发规则，等等。所有这些构成解决难题的约束项目。”[7]
按照巴腾斯和梅休斯的看法，科学创新的语境由四类项目构成：一是引发科学创新契机的特定的难题，也就是达到某个目标的要求。科学创新就是解决相应的难题，而解决难题就是设法满足相应的目标要求。“这个要求可以是回答某个问题、认识某种事态，等等。”[8]二是确定的事物（certainties）。确定的事物就是在相应语境中被认为必然真的东西，即事实。其主要功能之一是确定在该语境要素中出现的那些实体（即语词、概念的结构、图式或图画的表征等）的意义。就此而言，确定的事物决定了难题的可能的解决方法。例如，在开普勒研究火星轨道的初期，他把行星轨道是正圆形接受为确定的东西，这样，对开普勒来说，就只有正圆形才会被考虑为可能的解决方案。它还决定着在某个语境中哪些逻辑推导和思维操作是已经被辨明的。三是相关项目（relevant items），即在给定语境中不能被看做必然真的那些东西。确定的事物决定着难题的可能解决方法，而相关项目则对正确的解决方法施加某些条件。相关项目诱导着我们对难题的解决，至少它能够使我们消去某些可能的解决方案。例如，在开普勒研究火星轨道的语境中，关于火星位置的观察陈述就构成相关项目——它们使开普勒能够消去某些方案而更接近于正确的解决方案。四是方法论指令，它阐明我们在相应语境中为达到或接近目标应该或不应该进行哪些操作，它们既包括一些类似于算术法则的东西，也包括一些启发性规则。
按照语境模型，科学创新的过程就是科学家在四种语境要素相互作用中实现难题的求解。如果一个难题在原初语境中无法解决，研究者可以采取“再语境化”的方法来继续对难题的研究而实现创新。“再语境化”把原来未能实现科学创新的难题引向新的语境，使难题的形式和意义发生一定的改变，并在这种新语境中解决从原有难题中导出的难题，从而实现一种变形的科学创新。创新难题的“再语境化”可以进行多次。
2.科学创新的意向性理论。随着认知科学、心智哲学和科学哲学的深入发展，人类心智在认知过程中的意向性特征得到了越来越深刻的揭示和阐发，心理意向性理论也成为各学科领域研究人类心智认知机制的重要基础理论。按照当代哲学的意向性理论，人类心智的认知状态本然地是意向性的：当它处于认知状态时，它必然是表征性的，它必然要指向、关于或涉及特定的对象。人类心智在认知过程中的这种意向性表征特征典型地表现为选择性、超时空性和构造性，即心智总是从众多对象中选择出特定的对象进行认知表征；心智能够超时空地构造和联系认知对象；心智的意向性并不被局限于存在的领域，而是能够创构和联系不存在或尚未存在的事物。
显然，当代哲学的心理意向性理论为科学创新思维研究提供了重要理论工具。选择意向论进路的学者认为，科学创新思维的本质是在思维中形成此前所没有的新的心理表征内容，而这个新的表征内容（即思想）正是通过心智的意向性活动建构起来的，正是在心智的选择性、超时空性和构造性的表征活动中形成的。詹特纳（D.Gentner）、尼克尔斯、洛伦佐·马格纳尼、南斯·纳塞申、保罗·萨迦德等人提出的“结构—映射理论”（structure-mapping theory）和“表征—程序理论”（the theory of representation-procedures），均是从心智认知的意向性表征层面来研究科学知识的创新问题。
按照这些哲学家的看法，人类心智的认知活动就是精神程序（mental procedures）对意向性精神表征（mental representations）的运作，科学创新的形成过程就是科学家运用心理操作程序对心理表征进行意向性心理操作，通过类别化、概念化、范畴化、模型化而形成新的精神表征。所谓概念化就是通过内部的心理表征和心理操作程序以某个认知对象为中心形成一个新的概念表征图式。在这里，概念图式被认为仅仅通过内在的精神表征系统而得到，而精神表征的融惯性则由心理上的操作程序来判定。而“关于科学知识创新的模型化理论，主要地是利用认知心理学的研究资料去理解科学理论的建构，并进而阐明模型化在关于科学知识创新中所起的作用。”[9]按照模型化理论，在构建模型以形成新的思想内容时，心理认知的过程就是以某个特定的表征性概念为中心向外围进行辐射性建构；对特定概念的心理表征的不同，将导致心理操作过程中构建出不同的模型，从而形成不同的思维创新。总之，这种研究范式试图从心理意向性框架来探讨科学创新的方法和模型。
3.科学创新的隐喻理论。至迟从20世纪60年代开始，隐喻问题便超出了传统的语言学范域而逐渐成为当代哲学关注的重要论题。粗略地讲，当代哲学关于隐喻的基本思想是：隐喻不仅仅是修辞学中的一种修辞手段，隐喻意味着与思想相关，人对世界的认知及其思维创造本质上都是通过隐喻实现的，因为我们正是依赖我们已经理解的东西及其意义的语言表达来认识和描述未知的事物；正是隐喻把人们已知的事物与未知的事物联系了起来，所以隐喻本身就内蕴了思想的创造性。当代哲学在隐喻的本质、隐喻的形成机制和隐喻在人类认知中的作用机制等方面进行了深入研究。
当代哲学关于隐喻的上述理论也为人们探讨创新思维问题开辟出一条新的研究进路。从这一理论视角来看，所谓科学创新，就是通过隐喻思维把尚未理解的事物与已理解的事物联系起来，使新事物的某些方面的性质和关系通过已理解的事物显示出来；或者，联系已理解的事物借助隐喻创造出新的事物、把不理解的事物转化为可理解的事物。布朗（T. L. Brown）、若斯巴特（D. Rothbart）、白拉-琼斯（D. Bailer-jones）、米勒、麦卡墨尔（P. Machamer）等科学哲学家均是沿着这一思路研究科学创新问题的代表人物。主张这一研究进路的科学哲学家试图以隐喻理论“对科学研究的方法提供一种新的视角，即从一种新的视野研究科学家如何进行关于世界的推论、如何设计和解释实验、科学家之间如何相互交流、科学家与科学之外的更大的社会集团之间又如何相互交流。”[10]按照这一理论，对于科学的每一方面来说，隐喻都是实质性的，“科学家所做的事情——他们怎样构想富有成果的实验、他们观察什么以及他们对观察的解释——都是被隐喻性推理所支配的。”[11]
因此，科学创新的中心环节就是通过隐喻构建从源领域（source domain）到靶领域（target domain）的映射（mapping）。具体而言，在科学创新思维中隐喻的形式多种多样，可以是语言性的、图画性的，也可以是图表性的和三维模型等。而隐喻的创造性功能则可以通过多种形式和多种途径发挥作用，诸如，通过隐喻建立本体和喻体之间的联系，通过本体和喻体之间的结构类比、性质类比、功能类比等，使未知对象的结构、性质、功能等得到具体的描述而彰显出来；通过隐喻的方式建构未知对象的模型；基于隐喻展开对未知对象的推导；通过建构隐喻模型来实现对未知对象或面临难题的初步理解，等等。这些科学哲学家还运用大量的科学史案例对隐喻在科学创新中的核心作用进行了详细分析，并提出了一些理论模型。按照他们的看法，麦克斯韦的电磁场理论是通过力线隐喻建立的、普朗克描述黑体辐射的思想是通过谐振器隐喻构造的、原子结构理论则是通过太阳系隐喻形成的、全球气候理论则是基于温室隐喻创立的，如此等等。要言之，这种理论认为，隐喻作为科学探索的工具，为人们提供了进入未知世界的途径，科学家们正是通过各种形式的隐喻推理实现了科学创新，扩展了人类视野。
三、评价和意义
显然，当代西方科学哲学的上述理论把科学创新研究推进到了新的高度。众所周知，科学创新思维方法论研究曾长期停留于“直觉”、“顿悟”、“想象”等抽象概念而难以获得具体描述，一直被认为是无章可循，因而“完全依赖于有运气的思维”[12]。当代西方科学哲学在新的思想平台上对科学创新的思维方法进行具体的研究、描述和建立思想模型，这无疑是一个巨大的理论进步。当然，上述的三种科学创新理论还有待进一步深入、发展和完善。但毫无疑问的是，这种新的研究框架和进路，不仅为人们研究科学创新思维方法论开拓出了光明的前景，而且将会从根本上改变人们关于“科学创新”和“创新思维方法”的理解，从而将为人们进行科学创新和创新思维提供卓有成效的方法论工具。
值得注意的是，尽管国外从新的思想平台展开的科学创新思维方法论研究如火如荼，成绩斐然，但这种新的研究进路和成就却并未引起国内学术界的足够重视。这种状况使我国的科学创新思维研究在理论和观念上仍处于传统框架而远远落后于国外研究水平，也使新的科学创新理念和思维方法难以在现实中发挥作用。建设创新型国家和创新型社会是我国目前正在着力实现的重要目标，而要实现这一目标，必须深入研究和应用科学创新思维理论，以新的科学创新思维理论转变人们的创新理念、培养人们的创新素养。目前，对国外关于科学创新思维的三大理论模型进行深入研究，把科学创新思维的语境理论、意向理论和隐喻理论加以整合，构建一种对科学创新思维的一般模式、认知结构、思维机制和实现途径进行具体描述的新型创新思维理论，并使之全面应用于我国创新型文化和创新型社会的建设，已成为摆在我们面前的一项至关重要的任务。
【注释】
[1]引自孙慕天：《作为科学哲学概念的创新》，《自然辩证法研究》2002年第1期。
[2]S Toulmin， Rationality and Scientific Discovery[M]， Boston Studies in the Philosophy of Science， 1974，p.390.
[3]如：Lorenzo Magnani, Nancy J. Nersessian and Paul Thagard, Model-based Reasoning in Scientific Discovery， Kluwer Academic Press, 1999；Lorenzo Magnani, Abduction, Reason, and Science: Processes of Discovery and Explanation, Kluwer Academic Press, 2001；Keith J. Holyoak and Paul Thagard, Mental Leaps: Analogy in Creative Thought, MIT Press, 1995；Lorenzo Magnani and Nancy J. Nersession, Model-based Reasoning: Technology, Science, Values, Kluwer Academic Press, 2002；Howard E. Gruber, Creativity, Psychology and the History of Science， Springer, 2005；Dean K. Simonton, Creativity in Science, Cambridge University Press, 2003；Eric Martin and Daniel Osherson, Scientific Discovery from the Perspective of Hypothesis Acceptance， Cambridge University Press, 2002；Daniel Kothbart, Explaining the Growth of Scientific Knowledge: Metaphors, Models, and Meanings, The Edwin Mellen Press, 1997；Rom Harre, Modeling: Gateway to the Unknown, Elsevier, 2004；等等。
[4][5][7][8]Fernand Hallyn, Metaphor and Analogy in the Science, Kluwer Academic Press, 2000, Preface, p.20，p.18,p.19.
[6]D Batens, Do We Need a Hierarchical Model of Science,John Earman, Inference, Explanation, and Other Frustrations, University of California Press, 1992,pp.199~215; J Meheus. & D Batens, Steering Problem Solving Between Cliff Incoherence and Cliff Solitude, Philosophica, 58(1996): pp.153~187。
[9]R Giere, The Cognitive Structure of Scientific Theories. Philosophy of Science, 1994(61): p.178.
[10][11]Theodore L. Brown, Making Truth: Metaphor in Science, University of Illinois Press
[12]T Nickles,Scientific Discovery, Logic and Rationality. Routledge, 1980,p.181.
（原载：《哲学动态》，2008年第一期。录入编辑：中庸）