第五章?黑箱認(rèn)識論

一種科學(xué)理論通常的命運(yùn)是：開始它被當(dāng)作異端邪說，后來又成為一種迷信。

赫胥黎

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????????我們研究了各種反饋耦合系統(tǒng)。但是，對于我們?nèi)祟悂碚f，有一種反饋耦合具有特殊的意義，這就是主體和客體之間的反饋。對這一反饋耦合系統(tǒng)的研究形成了控制論的認(rèn)識論。

????????任何一種方法論都對應(yīng)著它的認(rèn)識論，與控制論獨(dú)特的方法對應(yīng)，它有一種獨(dú)特的認(rèn)識論，人們通常稱之為黑箱理論。

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5.1 認(rèn)識對象和黑箱

????????控制論把人們認(rèn)識和改造的對象看作黑箱。任何一個(gè)客體事物，它和我們?nèi)说年P(guān)系總可以歸結(jié)為兩個(gè)部分：

????????一部分是客體對主體的作用，包括主體所接收到的客體的信息及客體對主體的各種作用、影響。它們反映在客體的輸出中，可以用一組變量來表示，被稱為這個(gè)客體的可觀察變量。

????????另一部分是主體對客體的主制作用，包括主體傳遞給客體的信息及主體對客體的各種作用、影響。它們反映在客體的輸入中，也可以用一組變量來表示，被稱為這個(gè)客體的可控制變量（圖5.1）。

?? ? ????通過可觀察變量，人們對客體進(jìn)行觀察，了解客體的存在及其變化，認(rèn)識客體。

????????通過可控制變量，人們對客體實(shí)行控制，創(chuàng)造使客體變化的條件，改造客體。

????????此外，通過主體和客體的反饋耦合，在客體被認(rèn)識和改造的同時(shí)，主體的精神活動也被認(rèn)識和改造著。因此，人們的實(shí)踐活動，從根本上來說都可以表示為主體和客體之間的反饋耦合，都可以用可觀察變量和可控制變量來描述。

????????對于一個(gè)客體，我們用一組可觀察變量和可控制變量構(gòu)成的系統(tǒng)來描述它。這個(gè)客體系統(tǒng)也就是一個(gè)黑箱。在這里，系統(tǒng)和黑箱是兩個(gè)等價(jià)的概念。那么為什么要叫黑箱呢？黑，意味著一些未知的東西。關(guān)鍵也就在這個(gè)問題上。

????????我們知道，客體事物是復(fù)雜的，在人們認(rèn)識的一定階段，任何客體總有許多情況是我們還不了解的，任何客體也總有許多變化是我們還不能控制的。也就是說，任何客體除了可觀察變量和可控制變量之外，還有一大批尚不可觀察和尚不可控制的變量。正是從這個(gè)意義上，控制論把一個(gè)客體稱為黑箱。

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控制論認(rèn)為，認(rèn)識客體黑箱有兩種不同的方法：

????????一種叫不打開黑箱的方法。不打開黑箱的方法就是不影響原有客體黑箱結(jié)構(gòu)，通過黑箱外部的輸入輸出變量的研究得出關(guān)于黑箱內(nèi)部情況的推理，探求黑箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

????????一種叫打開黑箱的方法。打開黑箱的方法則要通過一定的手段來影響原有客體黑箱直接觀察和控制黑箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

????????例如一只手表，它的分針和時(shí)針的運(yùn)動有著某種聯(lián)系。所謂不打開黑箱，就是從外部觀察長針和短針的運(yùn)動，尋找它們運(yùn)動的規(guī)律?；蛘呷軇颖S，施加一定的輸入，觀察長針和短針運(yùn)動的關(guān)系。通過這些觀察，來尋找變量之間的約束，構(gòu)想它們之間的聯(lián)系機(jī)制。

????????而打開黑箱呢？干脆把表殼打開，直接觀察手表內(nèi)部的齒輪轉(zhuǎn)動，研究長針和短針之間的聯(lián)系。顯然，這是兩種完全不同的方法。我們打開表殼，原來一些不可觀察和不可控制的變量成為可觀察和可控制的了。由于增加了新的可觀察和可控制變量，原有黑箱就發(fā)生了變化。原有的系統(tǒng)增加了新的變量，就形成一個(gè)新的系統(tǒng)，也就是構(gòu)成了一個(gè)新的黑箱。

????????不打開黑箱和打開黑箱這兩種方法都是人們經(jīng)常要用到的方法。不但對于研究表針運(yùn)動這樣簡單的問題，對于一些更復(fù)雜的問題也是如此。我們來分析一個(gè)遺傳學(xué)方面的例子。

????????19世紀(jì)60年代，奧地利神父孟德爾用豌豆做了一些實(shí)驗(yàn)。他把具有不同性狀的豌豆進(jìn)行雜交，然后觀察雜交豌豆下一代的性狀。孟德爾把他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果仔細(xì)地統(tǒng)計(jì)記錄后，提出了一種假說。他認(rèn)為，豌豆的性狀是由某些“因子”控制著的。例如，關(guān)于種子顏色的一種因子將使種子成為綠色，另一種因子則使種子成為黃色。這些“因子”，也就是后來生物學(xué)家所稱呼的基因。

????????孟德爾發(fā)現(xiàn)，每一棵豌豆植株的每一個(gè)特征都由一對因子來控制，其中從父本和母本各傳來一個(gè)?；蛴酗@性和隱性的區(qū)別，由基因控制著植株的性狀。盡管孟德爾假設(shè)了關(guān)于基因的種種性質(zhì)，但基因究竟是什么東西，孟德爾并不清楚。他一輩子也沒見過基因，他所觀察到的只是豌豆的性狀，諸如種子和花的顏色、莖的高矮等等。

????????顯然，孟德爾所使用的是一種典型的不打開黑箱的方法。豌豆的遺傳機(jī)制對孟德爾來說就是一個(gè)黑箱，這個(gè)黑箱的輸入是父本和母本的性狀，這些性狀是可以控制的，也就是說可以由實(shí)驗(yàn)者選擇的。這個(gè)黑箱的輸出則是雜交后子代的性狀，這些性狀是可以觀察到的。由輸入輸出性狀變量就組成了一個(gè)系統(tǒng)。而基因?qū)γ系聽杹碚f是尚未觀察到也尚未能加以控制的變量，它在遺傳黑箱的內(nèi)部。孟德爾只是通過對黑箱外部輸入輸出的分析研究假定了它的存在。這種根據(jù)黑箱外部的輸入輸出而提出的關(guān)于黑箱內(nèi)部的情況的假定，在控制論中稱為模型。

????????通過建立模型，人們解釋了黑箱的輸入和輸出之間為什么會具有這種或那種聯(lián)系。模型只是一種假設(shè)，它不一定表示黑箱內(nèi)部的實(shí)際結(jié)構(gòu)。人們利用模型來研究黑箱，總結(jié)黑箱的變化規(guī)律，控制黑箱。這只是認(rèn)識的一個(gè)階段。

????????隨著人們觀察手段和控制手段的進(jìn)步，一個(gè)黑箱原來未能觀察到的變量可能成為可觀察變量了，原來不能控制的變量也可能可以被控制了，我們預(yù)先提出的模型被證實(shí)或部分證實(shí)了，這時(shí)候我們說原來的那個(gè)黑箱被我們打開了或部分打開了。例如關(guān)于遺傳機(jī)制的研究，20世紀(jì)初，不少生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)孟德爾的基因跟在顯微鏡下看到細(xì)胞的染色體有聯(lián)系。生物細(xì)胞中的染色體和基因一樣，是成對存在的，一個(gè)來自父本，一個(gè)來自母本。

????????美國生物學(xué)家摩爾根和他的同事通過果蠅連鎖的遺傳性狀的研究，成功地推斷出控制遺傳性狀的基因在染色體上的相對位置，從而作出了果蠅的基因“坐落圖”。一對果蠅染色體里至少有一萬個(gè)基因，而一對人的染色體里可能含有2—9萬個(gè)基因。正是由這些染色體上的“等位基因”決定了生物的性狀。摩爾根由于對果蠅的遺傳所進(jìn)行的工作而獲得了1933年的諾貝爾醫(yī)學(xué)與生理學(xué)獎。如果我們把摩爾根的工作與孟德爾做一個(gè)對比，可以發(fā)現(xiàn)，孟德爾的黑箱被摩爾根打開了，摩爾根所觀察和控制的不僅是生物的性狀，他還觀察了生物染色體上基因的位點(diǎn)。

????????從認(rèn)識的角度來看，一方面打開黑箱標(biāo)志著人們認(rèn)識的深化。人們在打開黑箱后，發(fā)現(xiàn)了新的變量。使不打開黑箱時(shí)所發(fā)現(xiàn)的變量之間的聯(lián)系從黑箱內(nèi)部得到了解釋。新變量提供了原有變量之間聯(lián)系的聯(lián)系，使人們能夠更精確地更本質(zhì)地探討黑箱的變化規(guī)律性。

????????另一方面，打開黑箱增強(qiáng)了人對黑箱的控制能力。人們獲得了新的控制手段，能夠從原有黑箱的內(nèi)部來控制黑箱的變化。

????????但是，打開黑箱是相對于原來那個(gè)黑箱而言的。一旦我們打開了一個(gè)黑箱，發(fā)現(xiàn)了一批新的變量，同時(shí)一個(gè)新的黑箱也就形成了。打開黑箱只意味著我們對黑箱的性質(zhì)有了新的了解，我們認(rèn)識和改造事物的能力增強(qiáng)了一些。但在我們?nèi)祟愓J(rèn)識的任何一個(gè)階段，我們不可能通曉事物的一切內(nèi)在聯(lián)系。必定還有其他的許多變量是我們依然無法觀察和控制的。

????????更精確地說，打開黑箱在任何場合只是打開了黑箱的某一個(gè)層次。客觀事物的黑箱總是一層套一層的，永遠(yuǎn)不會完結(jié)。摩爾根發(fā)現(xiàn)了性狀和染色體上基因位點(diǎn)的聯(lián)系，我們說打開了黑箱。但染色體又是一個(gè)黑箱。染色體的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么？為什么染色體能夠控制性狀？這些問題摩爾根也不清楚。摩爾根以后的生物學(xué)家對此繼續(xù)深入研究，發(fā)現(xiàn)了基因通過酶起作用，發(fā)現(xiàn)染色體中決定遺傳的物質(zhì)是脫氧核糖核酸（DNA），又發(fā)現(xiàn)DNA的分子結(jié)構(gòu)和遺傳密碼。這樣，黑箱一層又一層地被打開了。

????????人們打開了一層黑箱，又得跟新的黑箱打交道。在人類認(rèn)識的任何階段，人們總得研究一些未被打開的黑箱。因此在任何時(shí)候，人們總得采用一些不打開黑箱的方法來研究問題，解決問題。

????????有些人認(rèn)為，研究問題只有打開了黑箱才算真正認(rèn)識了黑箱，在打開黑箱之前，僅僅從黑箱的輸入與輸出來研究黑箱并根據(jù)輸入輸出之間的關(guān)系來建立黑箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模型都不算對黑箱的認(rèn)識。持這種觀點(diǎn)的人沒有看到，我們的主體認(rèn)識與客體之間歸根結(jié)底是通過輸入輸出相互聯(lián)系的。從本質(zhì)上來說，我們只能通過對黑箱的輸入輸出變量來認(rèn)識黑箱、改造黑箱。因此，采用不打開黑箱的方法在人類認(rèn)識的任何階段都不失為一種重要的實(shí)踐手段。

????????與打開黑箱的方法相比，不打開黑箱的方法具有簡單易行，不破壞黑箱原有結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。因此，在以下幾類系統(tǒng)的研究中這種方法就顯得特別重要：

????????（1）某些內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的系統(tǒng)。

????????這類系統(tǒng)被人們稱為特大系統(tǒng)，又叫特大黑箱。它們的內(nèi)部不但變量數(shù)目眾多，而且相互關(guān)系也錯(cuò)綜復(fù)雜，我們即使打開了黑箱，也往往只能從某一個(gè)局部來觀察它們。采用不打開黑箱的方法反而有利于人們從整體的角度、從綜合全局的角度來考察問題。

????????（2）至今為止人們所擁有的手段尚不能打開的黑箱。

????????例如我們要研究地球內(nèi)部的構(gòu)造，但迄今我們還不能直接觀察地心深部的情況，我們用鉆機(jī)打洞的辦法，充其量只能取到幾十公里處的巖層樣品，這對于半徑六千多公里的地球只不過觸及了一點(diǎn)皮毛，地球是一個(gè)還未被打開的黑箱。那么人們是怎么知道地球深部有地幔地核等構(gòu)造的呢？原來人們是通過地球表面的一些輸入輸出的變量來研究地球的，如地磁、地電、地變形、地球化學(xué)、超聲波等方法。人們通過這些變量數(shù)據(jù)的觀察和分析，而建立了關(guān)于地球深部情況的模型。這是一種典型的不打開黑箱的方法。

????????（3）人類在某一階段掌握的某一類打開黑箱會嚴(yán)重干擾本身結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。例如生物體就是這樣的系統(tǒng)，生物體是活生生的有機(jī)體，它的內(nèi)部各部分有嚴(yán)密而復(fù)雜的組織。目前為止，我們打開這類黑箱的辦法主要還是解剖。一旦我們采用解剖的方法把黑箱打開了，這個(gè)黑箱的結(jié)構(gòu)就會受到嚴(yán)重的破壞，我們所觀察到的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與黑箱未被打開時(shí)可能大不相同。

????????當(dāng)然，我們不否認(rèn)隨著科學(xué)的進(jìn)步，人類總有一天會找到打開生命系統(tǒng)、大腦等黑箱的新手段。但在沒有新的打開手段之前，采用不打開黑箱的方法來研究顯然會有它獨(dú)特的長處。

????????科學(xué)史上有一個(gè)非常生動的例子可以說明黑箱方法的意義。巴甫洛夫是怎樣研究大腦的？比如研究狗的視覺問題，狗是通過區(qū)分不同的顏色（不同波長的光）還是通過區(qū)分光的亮度來辨別周圍事物的呢？顯然，到目前為止我們只能用不打開黑箱的辦法對其進(jìn)行研究，因?yàn)槲覀儾捎矛F(xiàn)有的打開手段就是打開了狗的大腦，也無法了解狗是怎樣看見的。

????????巴甫洛夫想了一個(gè)辦法。他把給狗看不同顏色或同一顏色不同亮度的東西看作對狗大腦的輸入，把狗的唾液分泌情況看作它大腦的輸出，并通過一定的給食訓(xùn)練，用條件反射原理建立了輸入與輸出的聯(lián)系。結(jié)果他發(fā)現(xiàn)，在不給狗食物的情況下，給它看不同顏色的東西時(shí)，它的唾液分泌紊亂，不能按照原先建立的條件反射來分泌一定量的唾液。這說明，狗不能區(qū)別不同的顏色。

????????而給它看同一顏色不同亮度的東西時(shí)，唾液分泌量是有規(guī)則的，可以按原先建立的條件反射來分泌唾液，而且這種區(qū)分能力比人敏感得多，達(dá)到0.001燭光的精確度?？梢姽肥巧さ模峭ㄟ^區(qū)別外界事物的發(fā)光亮度來“看見”的。在狗的眼里外界事物只是一幅黑白相片，而在我們?nèi)说难劾锿饨缡挛锸且环宀世_紛的圖畫。很明顯，這里巴甫洛夫采用了不打開黑箱的研究方法（圖5.2）。

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5.2 認(rèn)識論模式

????????無論是不打開黑箱的方法，還是打開黑箱的方法，它們都是主客體耦合并互相作用的一種方式。它們互相依存，是人類認(rèn)識自然黑箱中的不同環(huán)節(jié)，都是不可缺少的。一般說來，

????????運(yùn)用不打開黑箱的方法大致相應(yīng)著人們根據(jù)黑箱已知的輸入和輸出建立模型，提出假設(shè)的階段。

????????而打開黑箱則更多地相應(yīng)著證實(shí)模型、驗(yàn)證假設(shè)的階段。

????????這兩個(gè)階段是交替進(jìn)行，缺一不可的。因此，我們可以用模型的提出，模型的檢驗(yàn)，模型的修改、再檢驗(yàn)等循環(huán)過程來概括人類認(rèn)識黑箱時(shí)交替運(yùn)用打開黑箱和不打開黑箱的方法，使主觀認(rèn)識不斷逼近真理過程。如果我們把自然界整體地看作一個(gè)大黑箱，那么，廣義來說，黑箱模型包括了我們?nèi)藢陀^事物的到目前為止的一切認(rèn)識、一切理論、定律、假設(shè)、計(jì)劃、方案、思想······

????????那么，模型是如何建立起來的呢？它又是怎樣深化、改變的呢？這個(gè)問題實(shí)際上與人們?nèi)绾握J(rèn)識客觀事物，如何認(rèn)識客觀真理這個(gè)問題完全等價(jià)，回答它也就等于回答了認(rèn)識過程是如何進(jìn)行的這個(gè)認(rèn)識論的根本問題。本章，我們將運(yùn)用控制論的一些基本概念來研究主體和客體耦合過程，來揭示人類認(rèn)識黑箱的一般運(yùn)動規(guī)律。

????????關(guān)于認(rèn)識過程，人們曾經(jīng)提出過許多模式。20世紀(jì)30年代，毛澤東在《實(shí)踐論》中提出了一個(gè)著名的認(rèn)識過程模式，這就是“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”的反復(fù)循環(huán)。他認(rèn)為，人不可能一下子認(rèn)識客觀規(guī)律，只能通過不斷實(shí)踐來修改我們的主觀認(rèn)識，使我們的認(rèn)識不斷逼近真理。如果從主客體之間反饋耦合角度來分析一下毛澤東提出的認(rèn)識模式，可以發(fā)現(xiàn)，“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”的反復(fù)循環(huán)正好相當(dāng)于控制論的負(fù)反饋調(diào)節(jié)原理。這一認(rèn)識結(jié)構(gòu)模式我們可以表示為圖5.3。

?????????圖中A表示客觀存在，即黑箱。B表示人的主觀認(rèn)識，即模型。一開始，人們的主觀認(rèn)識不一定符合客觀實(shí)際，甚至可能相差很遠(yuǎn)。人們不斷地去實(shí)踐，不斷地把從理論得出的預(yù)期結(jié)果（B的輸出）跟人們實(shí)踐的結(jié)果（A的輸出）加以比較。如果理論結(jié)果和實(shí)踐結(jié)果有差距，那么就需要我們修改自己的主觀認(rèn)識，使理論結(jié)果和實(shí)踐結(jié)果之間的差距變小。這樣只要我們不斷實(shí)踐，不斷地比較，不斷地修改主觀認(rèn)識，不斷地使理論結(jié)果和實(shí)踐結(jié)果之間的差距縮小，我們就能保證自己的主觀認(rèn)識不斷地逼近客觀真理。

????????顯然，“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”的循環(huán)模式反映了人們用負(fù)反饋調(diào)節(jié)原理認(rèn)識真理的過程。只要有這種調(diào)節(jié)機(jī)制存在，無論一開始理論是多么粗糙，和實(shí)際相差多么遠(yuǎn)，它都可以通過不斷修正自已而逼近真理。讀者可以發(fā)現(xiàn)圖5.3實(shí)際上是圖5.1的精確表達(dá)。圖5.3中D、B、C都是屬于圖5.1的主體部分。圖5.3相當(dāng)于把認(rèn)識主體分解成為能動精神、知識系統(tǒng)和鑒別系統(tǒng)三個(gè)子部分。

? ? ????從20世紀(jì)40年代開始、反饋調(diào)節(jié)的一般性原理被科學(xué)家逐步揭示出來。今天，科學(xué)家對反饋調(diào)節(jié)的研究已經(jīng)很透徹了。因此，運(yùn)用控制論的成果，為我們進(jìn)一步深入揭示認(rèn)識過程的規(guī)律提供了工具。

????????我們在第一、第三章已談到過反饋調(diào)節(jié)規(guī)律。其中最重要的成果之一，是指出任何反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)要順利地逼近目標(biāo)都是有條件的。如果反饋結(jié)構(gòu)中存在著某些問題，可能出現(xiàn)兩種新的情況：

????????一種是系統(tǒng)長期停留在遠(yuǎn)離目標(biāo)的錯(cuò)誤穩(wěn)態(tài)中，不論怎樣調(diào)節(jié)，系統(tǒng)離不開穩(wěn)態(tài)，不能逼近目標(biāo)。

????????另一種可能是，系統(tǒng)不但不能逼近目標(biāo)，而且還可能在目標(biāo)值附近左右搖擺，形成振蕩。

????????這一成果對認(rèn)識論極為重要，因?yàn)樗赋鲋挥芯邆淞艘欢l件，人們的認(rèn)識才能通過“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”的過程逼近真理。這也是為什么在實(shí)際工作中，有時(shí)候看起來我們在不斷地實(shí)踐，并且不斷地修改我們的主觀認(rèn)識，但結(jié)果還是停留在一個(gè)錯(cuò)誤的圈子里，或者忽左忽右，從一種錯(cuò)誤跳向另一種錯(cuò)誤，不能正確地認(rèn)識客觀對象。

下面我們試圖從5個(gè)方面來分析“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”模式成立的具體條件：

????????可觀察變量和可控制變量的限制；

????????理論缺乏清晰性；

????????認(rèn)識速度跟不上客體變化速度；

????????反饋過度；

????????可判定條件不成立。

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5.3 可觀察變量和可控制變量的限制

????????為了保證我們的認(rèn)識能夠不斷地逼近客觀真理。首先當(dāng)然是我們必須要具備一定的實(shí)踐手段。反映在認(rèn)識結(jié)構(gòu)圖中，也就是人必須能夠通過某種方式對客體A施加輸入變革，進(jìn)行控制；同時(shí)也要能夠?qū)腕wA的輸出進(jìn)行觀察，了解客體的變化結(jié)果。如前所述，它們可以用客體黑箱的可觀察變量和可控制變量來表示。

????????可觀察變量和可控制變量反映了人類實(shí)踐活動的深度和廣度。無論采用不打開黑箱的方法還是打開黑箱的方法，人們掌握的可觀察變量越多，表示人們對自然界了解越多。掌握的可控制變量越多，表示人們改造世界的能力越大。顯然，人類認(rèn)識真理首先跟掌握這兩類變量的程度有關(guān)。

????????科學(xué)史表明，人類對自然界認(rèn)識的每一個(gè)劃時(shí)代進(jìn)展都跟開拓一批新的可觀察變量和可控制變量有關(guān)。伽利略把當(dāng)時(shí)剛發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡指向夜空，天文學(xué)就在16世紀(jì)開始了革命性的發(fā)展。19世紀(jì)光譜分析出現(xiàn)以前，絕大多數(shù)人認(rèn)為別的星球上的物質(zhì)組成是我們不可能知道的。光譜分析技術(shù)的發(fā)明，使天體物質(zhì)的組成成為可觀察的變量，從而開始了天體物理和天體化學(xué)的發(fā)展。高能加速器使人類在微觀世界的控制范圍增大，有了它，人們才能建立并驗(yàn)證各種各樣的基本粒子理論。

????????隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、生產(chǎn)力的發(fā)展，客體可觀察變量和可控制變量的數(shù)目越來越多，范圍越來越大。但在一定的條件下，在一定的歷史時(shí)期內(nèi)，客體的可觀察變量和可控制變量受到人們生產(chǎn)水平和實(shí)踐手段的限制。這種限制也必然會影響到人們對客觀真理的認(rèn)識。

????????科學(xué)史上有許多事實(shí)證明，在客體的可觀察變量和可控制變量被限制的某一水平之內(nèi)，無論人們怎樣進(jìn)行“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”的反復(fù)循環(huán)，都不能使認(rèn)識進(jìn)一步逼近真理。在一定的實(shí)驗(yàn)手段范圍和精度內(nèi)，盡管人們反復(fù)實(shí)驗(yàn)，反復(fù)修改理論，充其量也只能使理論跟所做的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合。但這種反復(fù)并不構(gòu)成理論向客觀真理的逐步逼近。

????????16世紀(jì)時(shí)，范·赫耳蒙特做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，他在稱量過的土中種了一株柳樹，每天澆一些稱量過的水。5年之后，這株柳樹的重量增加了164磅，而土質(zhì)的損失僅僅為2盎司。他因此得出結(jié)論，認(rèn)為柳樹的新物質(zhì)差不多全是由水組成的。顯然，這個(gè)理論是錯(cuò)的。當(dāng)時(shí)空氣的成分沒有發(fā)現(xiàn)，也沒有用于發(fā)現(xiàn)植物通過光合作用吸收空氣中的技術(shù)手段。從今天的角度來看，建立模型所必需的一些基本變量，如果只有柳樹、水和土壤重量是可觀察變量和可控制變量，其余都不在觀察和控制的范圍之內(nèi)，那么，即使范·赫耳蒙特把實(shí)驗(yàn)做得再精確，把實(shí)驗(yàn)的次數(shù)重復(fù)得再多，也不能得出正確的結(jié)論。

????????1821年，愛沙尼亞的物理學(xué)家塞貝克用兩個(gè)不同導(dǎo)體組成閉合電路。他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩個(gè)導(dǎo)體的接頭處存在溫度差時(shí)，導(dǎo)體附近的磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。塞貝克認(rèn)為，這是溫差引起了磁化現(xiàn)象。他并據(jù)此來解釋地磁現(xiàn)象，認(rèn)為地磁是由于赤道和兩極的溫差造成的?，F(xiàn)在我們知道，塞貝克錯(cuò)了。兩個(gè)不同導(dǎo)體接頭處的溫差使導(dǎo)體產(chǎn)生了電流，電流產(chǎn)生的磁場才是引起磁針偏轉(zhuǎn)的原因，磁場和溫度差之間沒有直接的聯(lián)系。

????????在塞貝克所做的實(shí)驗(yàn)條件下，電流是一個(gè)不可觀察和不可控制的變量。因此在塞貝克實(shí)驗(yàn)的限度之內(nèi)，無論怎樣重復(fù)實(shí)驗(yàn)，無論怎樣修改理論，都不會找到磁場產(chǎn)生的直接原因。在這個(gè)限度之內(nèi)，人們也無法判斷“地磁由赤道和兩極溫差引起”這一理論的真?zhèn)?。丹麥物理學(xué)家奧斯特證明，在導(dǎo)體中有電流通過時(shí)，導(dǎo)體附近的磁針會偏轉(zhuǎn)，電流是產(chǎn)生磁場的原因。這一突破使電流在磁場形成的過程中成為可觀察和可控制的變量，并使溫差和磁場之間的關(guān)系得到了解釋。

????????宇稱守恒定律的發(fā)現(xiàn)更進(jìn)一步說明人類的實(shí)踐手段跟理論檢驗(yàn)之間的關(guān)系。50年代初，楊振寧、李政道提出宇稱在弱作用條件下不守恒。如果這一學(xué)說早提出三十年，也許它不會被接受，因?yàn)樗荒苡脤?shí)驗(yàn)證明。吳健雄為了證實(shí)宇稱在弱作用下不守恒，要把鈷60原子整齊排列起來，使它們的自旋平行。這需要高超的控制技術(shù)，把原子完全“凍住”，幾乎沒有熱運(yùn)動。這依賴于超低溫技術(shù)。如果人們不具備這種控制和觀察鈷60原子自旋平行的技術(shù)，新的理論就不能有效地被實(shí)踐鑒別。

????????如果客體的可觀察變量和可控制變量總是停留在一個(gè)水平上，那么理論就只能在原有的一批可觀察和可控制量范圍之內(nèi)得到檢驗(yàn)。在人類社會發(fā)展的一定階段，人們掌握的可觀察變量與可控制變量在總體上取決于那個(gè)時(shí)代的生產(chǎn)力水平，包括科學(xué)技術(shù)水平。所以人們對世界認(rèn)識總和一定時(shí)期的生產(chǎn)力發(fā)展水平相適應(yīng)。

????????在一定時(shí)期內(nèi)，不管認(rèn)識者的才能多高以及“實(shí)踐—認(rèn)識—實(shí)踐”多少次，他們都不能越出這個(gè)時(shí)代所決定的可觀察變量與可控制變量的局限。那種忽視實(shí)踐所采用的方法，是十分有害的。這種限制的條件下，盡管主客體之間的反饋依然不斷進(jìn)行，但整個(gè)認(rèn)識系統(tǒng)仍停留在舊有的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)當(dāng)中。

????????由此可見，人們的認(rèn)識要不斷地逼近真理，理論要在實(shí)踐的檢驗(yàn)中不斷發(fā)展，要求人們的實(shí)踐手段不斷更新，使可觀察變量和可控制變量的數(shù)目和范圍不斷增大。

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5.4 理論的清晰性

????????要使我們的主觀認(rèn)識能夠通過“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”的負(fù)反饋調(diào)節(jié)不斷逼近真理，對模型有一個(gè)最基本的要求，即模型本身要具有清晰性。一個(gè)模型，或者說一種理論，不論是否正確，只有具備了清晰性，才能在“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”的反饋中不斷得到修正而逼近客觀真理。也就是說，一種理論只有具備了清晰性，才是可以被檢驗(yàn)的。

????????那么什么叫模型或理論的清晰性呢？從反饋實(shí)踐結(jié)構(gòu)圖可以看出，我們用一定的實(shí)踐手段對客體施加影響，觀察客體的變化結(jié)果，同時(shí)，我們也對理論（主體模型）提出相應(yīng)的判斷性輸入，根據(jù)理論得出某種預(yù)期結(jié)果。

????????所謂檢驗(yàn)，就是用理論的預(yù)期結(jié)果與客體的實(shí)際變化結(jié)果相互比較，找出它們之間的差距。根據(jù)這一差距來修改理論。

????????因此所謂理論的清晰性，用現(xiàn)代科學(xué)的話來講，就是理論要給出一定的信息量。預(yù)期結(jié)果只有具備一定的信息量，才能與客體變化的實(shí)際結(jié)果相比較，才是可檢驗(yàn)的，否則就無法檢驗(yàn)。

????????例如天氣預(yù)報(bào)，根據(jù)某種預(yù)報(bào)理論，我們得出“明天要下雨”的預(yù)期結(jié)果，這一預(yù)期結(jié)果就具有一定的信息量。如果明天天氣的實(shí)際情況是下雨了就證明預(yù)報(bào)正確，沒下雨就證明預(yù)報(bào)錯(cuò)誤。如果天氣預(yù)報(bào)說“明天可能下雨，也可能不下雨”，那么預(yù)報(bào)不預(yù)報(bào)一個(gè)樣。根據(jù)信息量計(jì)算法則，這個(gè)預(yù)報(bào)的信息量為零，人們并沒有從這種預(yù)報(bào)理論中獲得任何信息量，無論明天下雨還是不下雨，都無法檢驗(yàn)這一理論是否正確。這個(gè)理論就不具備清晰性。

????????清晰性也包含了理論所規(guī)定的條件和某些統(tǒng)計(jì)的結(jié)果。客觀事物的變化是有條件的，不同的條件下會有不同的變化結(jié)果，有的事物變化結(jié)果具有概率性，體現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)的規(guī)律。這都不妨礙理論的清晰性。理論只要明確指出在什么條件下事物這樣變化，什么條件下那樣變化，指出事物變化的各種可能性是多大，理論就給出了一定的信息量，這些信息量都是可計(jì)算的。

????????科學(xué)上最犯忌的是那些不具備清晰性的理論，那些渾渾噩噩、似是而非、模棱兩可的理論，那些看起來包羅萬象、面面俱到，而實(shí)際上不著邊際，什么問題也說明不了的理論。總用一套讓人摸不著頭腦的規(guī)范性語言去套用。什么“既是好事又是壞事”，“既變又不變”，“既存在又不存在”，“既同一又不同一”······弄得人暈頭轉(zhuǎn)向。這類理論不提供任何信息量。如果用實(shí)踐去檢驗(yàn)，不管實(shí)踐的結(jié)果是什么，它們都不會錯(cuò)，也不會不錯(cuò)。無法判定真?zhèn)危簿褪遣痪邆淇蓹z驗(yàn)性。因而也就不能通過“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”的模式得到修正。以這種形式出現(xiàn)的理論，甚至還不如雖然完全不對但表述清晰的觀點(diǎn)，因?yàn)楹笳邿o論如何是可以得到實(shí)踐的檢驗(yàn)的，是可以修正而不斷發(fā)展的。

????????實(shí)際上，泛泛地談?wù)摾碚撘脤?shí)踐來檢驗(yàn)是不夠的，重要的是首先理論要具備清晰性，要能夠?yàn)閷?shí)踐所鑒別。對比古代中國的科學(xué)理論和西方的科學(xué)理論，我們可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)明顯的差別，這就是西方科學(xué)理論不管正確還是謬誤，它們的觀點(diǎn)和結(jié)論相當(dāng)清晰。比如托勒密的地心說，就地球是字宙中心這一點(diǎn)十分明確。蓋倫的血液運(yùn)動潮汐說，明確認(rèn)為血液自肝臟產(chǎn)生，通過心臟和動脈靜脈流到全身被吸收。燃素說明確指出燃燒是物質(zhì)失去燃素的過程。這些理論雖然錯(cuò)誤，但都十分清晰，因而它們都是可檢驗(yàn)的，也是可以修正的，為日后正確理論的產(chǎn)生提供了基礎(chǔ)。

????????哥白尼可以從大量天文觀測的事實(shí)來證明地心說的錯(cuò)誤，提出日心說。哈維可以通過一套實(shí)驗(yàn)和計(jì)算來證明蓋倫學(xué)說的錯(cuò)誤而提出血液循環(huán)理論。而拉瓦錫則可以用天平來稱一下燃燒后物體的重量，證明燃素說的錯(cuò)誤。我們可以設(shè)想，如果亞里士多德沒有明確提出重的東西落得快，輕的東西落得慢，伽利略也許不會發(fā)現(xiàn)這種說法的自相矛盾。正因?yàn)閬喞锸慷嗟潞唾だ缘穆潴w理論都具有清晰性，因而它們能夠通過實(shí)驗(yàn)來加以檢驗(yàn)。

????????模棱兩可，不明確，是中國古代科學(xué)理論的一個(gè)大弱點(diǎn)。渾天說雖然有大地是球形的思想，許多學(xué)者深信渾天說，一行等天文學(xué)家還測量過子午線的長度，但他們從來沒有想明確說明大地是一個(gè)球體。雖然不少人有地動的思想，但這些思想從來沒有表述成哥白尼日心說那樣清晰的理論。

????????這種風(fēng)格甚至表現(xiàn)在數(shù)學(xué)領(lǐng)域中。數(shù)學(xué)是一切科學(xué)中要求最嚴(yán)格最清晰的一種。中國古代數(shù)學(xué)雖然發(fā)達(dá)，但從來沒有發(fā)明過記錄公式和符號的方法，數(shù)學(xué)主要是用文字陳述的，而中國的文言文字不易也不能表達(dá)明確的數(shù)學(xué)概念。解方程是中國古代數(shù)學(xué)在世界上遙遙領(lǐng)先的學(xué)科，但中國數(shù)學(xué)家在方程中連等號都沒有引用，并且計(jì)算只寫最后結(jié)果，沒有中間步驟。大約中國數(shù)學(xué)家認(rèn)為把一個(gè)深奧的思想用簡單的符號清晰地表述出來都是對思想本身的傷害。

????????在這方面，奧地利哲學(xué)家波普爾于上世紀(jì)中葉提出的證偽主義科學(xué)觀中有許多東西是值得我們借鑒的。

????????波普爾提出一種理論科學(xué)性的標(biāo)準(zhǔn)是可證偽性。他認(rèn)為科學(xué)是一組旨在精確陳述或解釋宇宙某方面行為的推測性假說。但不是任何假說都是科學(xué)。如果假說要成為科學(xué)的一個(gè)部分，就必須首先滿足可證偽性這個(gè)基本條件。

????????那么什么是可證偽性呢？波普爾認(rèn)為，如果一個(gè)假說存在著一個(gè)或一組在邏輯上可能的與該假說相抵觸的觀察陳述，那么這個(gè)假說是可證偽的。比如“所有的物質(zhì)遇熱膨脹”這一假說就滿足可證偽性。與這一假說在邏輯上可能抵觸的觀察陳述是存在的，如“某物質(zhì)遇熱不膨脹”。

????????又比如“所有行星以橢圓軌道繞日運(yùn)動”這一假說也滿足可證偽性，相應(yīng)的在邏輯上可能與之抵觸的觀察陳述是：“某行星不以橢圓軌道繞日運(yùn)動”，可證偽性是一個(gè)先決條件，只有滿足了這個(gè)條件，理論才能夠在實(shí)踐中得到檢驗(yàn)。一旦與之抵觸的觀察陳述在實(shí)踐中被證明為真，那么就可證明那個(gè)理論為假，而被實(shí)踐否定。如果與之抵觸的觀察陳述在實(shí)踐中未被證明為真，那么那個(gè)理論就應(yīng)當(dāng)受到更嚴(yán)格的檢驗(yàn)。

????????也許有人會認(rèn)為可證偽性是一個(gè)很簡單的條件，是任何假說都可以滿足的。其實(shí)不見得。有的假說就不滿足可證偽性。比如“明天下雨，或者不下雨”，這個(gè)假說就不具備可證偽性。因?yàn)闆]有一個(gè)邏輯上可能的觀察陳述能與之抵觸。不管我們說一句什么話都不能否定這個(gè)假說。

????????又比如“在歐氏幾何的圓周上任何一點(diǎn)與圓心等距”，這個(gè)假說也不具備可證偽性。因?yàn)闅W氏幾何的圓的定義就是與圓心等距的點(diǎn)的軌跡，這個(gè)假說是同義反復(fù)，也不存在與之抵觸的觀察陳述。不具備可證偽性的假說或者不能在實(shí)踐中得到檢驗(yàn)，或者不具有任何價(jià)值。無論實(shí)踐的結(jié)果是什么，它們都不會錯(cuò)，也不會不錯(cuò)。它們對于世界有什么樣的性質(zhì)、以什么方式行動，沒有告訴我們什么，沒有提供任何信息，因此也就不能算是科學(xué)。

????????理論的清晰性和波普爾提出理論的可證偽性是一致的。理論只有具備了清晰性才能夠被證偽。從本質(zhì)上來說，清晰性和可證偽性都要求理論給出信息量。

????????在圖5.3的認(rèn)識結(jié)構(gòu)模式圖中，如果一個(gè)主體模型是可證偽的，那么當(dāng)我們對這個(gè)模型施加一個(gè)判斷性輸入時(shí)，這個(gè)模型就可以給出一個(gè)清晰的結(jié)論，也就是給出有信息量的輸出。這個(gè)清晰的結(jié)論可以與實(shí)踐的結(jié)果相比較而得到目標(biāo)差。人們正是根據(jù)理論結(jié)果與實(shí)踐結(jié)果的目標(biāo)差來修改模型的，修改以后的模型將使目標(biāo)差變小，使理論結(jié)果更接近實(shí)踐的結(jié)果。這意味著人們認(rèn)識的進(jìn)步。

? ? ?????如果一個(gè)模型、一個(gè)理論不具備可證偽性，那么模型就不能給出有信息的輸出。這意味著不管實(shí)踐的結(jié)果是什么，理論結(jié)果與實(shí)踐結(jié)果都無法進(jìn)行比較，也無法找到目標(biāo)差。沒有目標(biāo)差也就等于失去了進(jìn)一步修改模型的依據(jù)，人們的認(rèn)識就成了一個(gè)僵死的東西，永遠(yuǎn)也不會進(jìn)步。因此波普爾認(rèn)為一個(gè)不具備可證偽性的假說不能成為科學(xué)，是完全有道理的。

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5.5 模型逼近客觀真理的速度

????????客觀事物是在不斷變化著的，人們的主觀認(rèn)識也得跟著推移轉(zhuǎn)變，使之適合于新的情況變化。但在很多情況下，人們的思想跟不上客觀事物的變化，其原因并不是人們輕視實(shí)踐，沒有用“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”模式使自己的主觀認(rèn)識逼近客觀真理，而是由于反饋調(diào)節(jié)速度跟不上客體變化速度造成的。

????????要知道梨子的滋味，就得親口嘗一嘗。不過這有一個(gè)條件，就是梨子的滋味必須有一定的穩(wěn)定性，不會輕易變化，如果我們拿了梨子，還沒有削好皮梨子的滋味就變質(zhì)了，那么不管我們怎么嘗，還是無法知道梨子的滋味。當(dāng)然，對于梨子，這樣的事不會發(fā)生，因?yàn)槔孀拥淖涛恫粫兊眠@么快。但在別的場合，就不一定了。例如在煉鋼生產(chǎn)中，鋼水成分的變化速度很快，要準(zhǔn)確地控制鋼的成分，必須迅速地取得爐內(nèi)鋼水成分的數(shù)據(jù)。因此煉鋼廠搞爐前分析的化驗(yàn)員是十分緊張的，一勺樣品取出，常常在一兩分鐘之內(nèi)就要報(bào)出數(shù)據(jù)。爐前技術(shù)員則要迅速采取相應(yīng)的控制措施。時(shí)間一長，爐前分析就毫無意義了。

????????隨著科學(xué)技術(shù)和大工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，人們越來越多地跟變化速度很快的控制對象打交道。現(xiàn)代軋鋼機(jī)的速度很迅速，火車運(yùn)行每小時(shí)超過兩百公里。因此如何盡快取得客體的觀察數(shù)據(jù)，盡快修改模型，盡快實(shí)行控制的問題就顯得突出了，在這方面人們進(jìn)行了許多研究工作。

????????科學(xué)家指出，要使一個(gè)反饋調(diào)節(jié)有效，反饋調(diào)節(jié)的速度必須大于客體變化的速度，否則就會在調(diào)節(jié)中發(fā)生振蕩現(xiàn)象，從一種極端走向另一種極端，不能達(dá)到有效控制的目的。顯然，這一原理對于我們研究“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”反饋模式十分重要。它說明要正確地認(rèn)識客觀事物，不但要求我們不斷地進(jìn)行“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”的循環(huán)，而且規(guī)定這一循環(huán)要有一定的進(jìn)行速度，這個(gè)速度至少不得小于客體的變化速度。

????????《呂氏春秋》中有一個(gè)故事，說有一次楚國去進(jìn)攻宋國，軍隊(duì)必須渡過澭水。楚國先派人去測了一下澭水的深度。探子說澭水很淺，軍隊(duì)完全可以涉水過去。探子剛剛調(diào)查完畢，山洪暴發(fā)，澭水猛漲，結(jié)果軍隊(duì)涉水過河時(shí)，淹死數(shù)千人，造成了軍事行動的失敗。從認(rèn)識論上總結(jié)一下，這個(gè)故事的教訓(xùn)是很深刻的。它告訴我們，在實(shí)踐中必須注意“實(shí)踐—認(rèn)識—實(shí)踐”的速度。楚人之所以失敗，就是因?yàn)槲茨芗皶r(shí)獲知客觀情況的變化，并根據(jù)這種變化來改變自己的決策。

????????那么為什么說反饋調(diào)節(jié)速度小于客體變化速度就會發(fā)生認(rèn)識過程中的振蕩現(xiàn)象，造成從一種極端走向另一種極端呢？我們來舉一個(gè)經(jīng)濟(jì)學(xué)方面的例子。

????????在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)中，計(jì)劃部門是通過生產(chǎn)部門、商業(yè)部門的報(bào)表來制定生產(chǎn)計(jì)劃的。但由于統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)與計(jì)劃機(jī)構(gòu)的效率所限，作出計(jì)劃的速度往往跟不上市場上需求變化的速度，這就會出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)行為的振蕩現(xiàn)象。

????????例如某個(gè)階段市場上短缺電風(fēng)扇，由于市場短缺情況反映到生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)，再由計(jì)劃系統(tǒng)搞綜合平衡，常常需要相當(dāng)長的時(shí)間。結(jié)果生產(chǎn)部門未能及時(shí)作出反應(yīng)，這種短缺情況長期得不到解決。等到生產(chǎn)部門大量增產(chǎn)轉(zhuǎn)產(chǎn)電風(fēng)扇時(shí)，市場的需求可能變了，電風(fēng)扇已不需要那么多，造成積壓現(xiàn)象。這一信息又不能及時(shí)由商業(yè)部門傳遞到生產(chǎn)部門，致使積壓越來越多。等積壓的信息再轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)部門的調(diào)節(jié)措施，市場可能又發(fā)生了新的變化。這樣，盡管人們的計(jì)劃是從實(shí)踐中來，并且回到實(shí)踐中去的，但由于認(rèn)識和控制的反饋速度太慢，反應(yīng)遲鈍，總是落后于客觀實(shí)際的變化，就往往由一個(gè)極端跳到另一個(gè)極端，不能與實(shí)際很好地符合。

????????對于現(xiàn)代科學(xué)的某些研究和大工業(yè)生產(chǎn)，認(rèn)識客體的變化速度在不斷加快。據(jù)統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)以來，通訊的速度增加了一千萬倍，記錄信息的速度增加了一百萬倍，運(yùn)輸速度增加了一百倍，在這樣一個(gè)高速度的世界面前，單憑人們加快自己的認(rèn)識速度已經(jīng)無法達(dá)到要求。

????????電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)為人類認(rèn)識自然和改造自然帶來了新的革命，其中一個(gè)很主要的原因是電子計(jì)算機(jī)有極快的運(yùn)算能力。電子計(jì)算機(jī)可以在很短的時(shí)間里根據(jù)所獲得的信息建立起客體的模型，并且不斷地把從模型推出的結(jié)果和實(shí)際情況加以比較，根據(jù)比較結(jié)果又迅速修改模型。所以運(yùn)用電子計(jì)算可以準(zhǔn)確地認(rèn)識自然界那些迅速變化而且變化過程相當(dāng)復(fù)雜的事物。在這方面，人類對天氣變化規(guī)律的認(rèn)識是一個(gè)明顯的例子。

????????古人云，天有不測之風(fēng)云，風(fēng)云之所以不可測，常常是因?yàn)闅庀髮W(xué)家從獲得觀察數(shù)據(jù)、建立模型到作出預(yù)報(bào)，并根據(jù)預(yù)報(bào)和事實(shí)符合程度修改模型，需要相當(dāng)長的時(shí)間。在預(yù)報(bào)作出之前，天氣情況可能早就變了。認(rèn)識速度跟不上天氣變化速度，是長期以來天氣預(yù)報(bào)不準(zhǔn)確的重要原因。

????????1910年里查德森通過大量計(jì)算對倫敦天氣作了6小時(shí)預(yù)報(bào)，但結(jié)果與預(yù)報(bào)嚴(yán)重不符。事后他總結(jié)時(shí)認(rèn)為，并不是計(jì)算方法有問題，而是運(yùn)算速度太慢。半個(gè)世紀(jì)后的今天，由于大型電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，預(yù)報(bào)只需要幾分鐘時(shí)間就可作出，氣象預(yù)報(bào)準(zhǔn)確程度大大提高。

????????增加“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”這一循環(huán)的速度，可以大大提高實(shí)踐活動的效率。很多時(shí)候，即使認(rèn)識對象比較穩(wěn)定，變化速度不快，反饋逼近速度也是十分重要的，尤其是對于那些復(fù)雜的認(rèn)識對象。因?yàn)橐粋€(gè)認(rèn)識過程拖得越久，在實(shí)踐過程中碰到的干擾也就越大。

????????摩爾根之所以能發(fā)現(xiàn)染色體是基因的攜帶者，和他注重“實(shí)踐—認(rèn)識—實(shí)踐”的速度是分不開的。我們知道，利用生物雜交繁殖來研究遺傳規(guī)律時(shí)，“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”的速度直接和生物的繁殖周期長短有關(guān)。孟德爾用豌豆作試驗(yàn)，他至少要一年后才能觀察到雜交的結(jié)果。摩爾根為了提高實(shí)踐的效率，曾經(jīng)試過多種生物。他要尋找一種繁殖周期短，在實(shí)驗(yàn)室中便于控制和觀察的生物。他試過白鼠、老鼠、鴿子甚至蚜蟲，最后才找到果蠅。果蠅生命周期只有10天，一年中可以傳30代，而且性狀便于觀察，干擾少。這樣，摩爾根大大提高了“實(shí)踐—認(rèn)識—實(shí)踐”的速度，開創(chuàng)了遺傳學(xué)研究的新紀(jì)元。

????????20世紀(jì)30年代，遺傳學(xué)家比德爾和塔圖姆曾學(xué)習(xí)摩爾根用果蠅做實(shí)驗(yàn)，最初他們的結(jié)果沒有超出摩爾根。后來，他們改用紅色面包霉作實(shí)驗(yàn)。紅色面包霉生命周期更短，實(shí)踐—認(rèn)識—實(shí)踐速度又一次大大加快，并且取得了新的可觀察量和可控制量，他終于發(fā)現(xiàn)了基因和酶之間的聯(lián)系，使遺傳學(xué)有了生物化學(xué)的根據(jù)。

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5.6 反饋過度

????????使人們的認(rèn)識常在錯(cuò)誤中振蕩的另一個(gè)原因是反饋過度。

????????我們知道，導(dǎo)彈打飛機(jī)是依靠負(fù)反饋調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的。雖然飛機(jī)為了使自己不被擊中，總是不斷地改變自己的飛行方向，但導(dǎo)彈中有一個(gè)調(diào)節(jié)裝置，可以不斷地把飛機(jī)每一時(shí)刻的實(shí)際位置和導(dǎo)彈的實(shí)際位置進(jìn)行比較，當(dāng)兩者有差距時(shí)，調(diào)節(jié)裝置就根據(jù)這個(gè)差距改變導(dǎo)彈的飛行方向，使差距不斷縮小，直到擊落飛機(jī)為止。這一負(fù)反饋調(diào)節(jié)如果搞得不好，就會出現(xiàn)故障，發(fā)生振蕩現(xiàn)象。

????????例如某一時(shí)刻導(dǎo)彈的尋的裝置發(fā)現(xiàn)自己的飛行位置在飛機(jī)的左邊，導(dǎo)彈的調(diào)節(jié)裝置根據(jù)這一信息調(diào)整飛行方向，使導(dǎo)彈向右飛行。但如果調(diào)得不夠精確，一下子偏過了頭，就會跑到飛機(jī)的右邊去。尋的裝置發(fā)現(xiàn)導(dǎo)彈的位置在飛機(jī)的右邊，調(diào)節(jié)裝置會根據(jù)這一偏差重新調(diào)整導(dǎo)彈航向，使它向左飛行。如果這時(shí)調(diào)得不夠精確，偏過了頭，導(dǎo)彈又會跑到飛機(jī)左邊去······

????????就這樣，導(dǎo)彈雖然運(yùn)用了負(fù)反饋調(diào)節(jié)原理，不斷把自己的位置跟飛機(jī)的位置進(jìn)行比較，不斷地修改自己的航向，但每次不是偏左就是偏右，總在目標(biāo)左右搖擺，不能順利地逼近目標(biāo)。顯然，這樣的導(dǎo)彈是打不下飛機(jī)的。負(fù)反饋調(diào)節(jié)出現(xiàn)的這種振蕩現(xiàn)象是什么造成的呢？如果我們檢查一下導(dǎo)彈，它的尋的裝置和飛行裝置都沒有什么毛病，問題出在控制裝置中，控制裝置接到尋的裝置發(fā)現(xiàn)的位置信息后，每次都作出了過頭的調(diào)節(jié)，從而形成振蕩。這被稱為反饋過度現(xiàn)象。

????????現(xiàn)代科學(xué)指出，任何負(fù)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)如果出現(xiàn)反饋過度，都會從一個(gè)逐步逼近目標(biāo)的穩(wěn)定過程轉(zhuǎn)化為振蕩過程。

????????神經(jīng)生理學(xué)指出，人肌肉的有目的運(yùn)動都是靠一系列反饋來進(jìn)行的。比如用手去拿一件東西，人的手靠眼—目的物—手—大腦之間的反饋調(diào)節(jié)使手不斷逼近目的物。如果人的神經(jīng)系統(tǒng)受到損傷，使得每一次調(diào)節(jié)作出過頭的反應(yīng)，就會形成振蕩，手在目的物周圍擺來擺去，拿不到東西。這種振蕩在醫(yī)學(xué)上稱為目的性震顫，是小腦受到傷害而出現(xiàn)的一種疾病。

????????在第三章我們曾經(jīng)研究過不穩(wěn)定和周期性振蕩現(xiàn)象，我們曾經(jīng)指出，那些相互作用過分強(qiáng)烈的系統(tǒng)往往會發(fā)生振蕩。

????????類似的現(xiàn)象不僅發(fā)生在無生命和有生命的自然界，也發(fā)生在人們的認(rèn)識過程中。導(dǎo)彈、人體運(yùn)動和人們的認(rèn)識過程雖然屬于不同的運(yùn)動層次，它們運(yùn)動規(guī)律的復(fù)雜程度大不相同，但作為負(fù)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它們具有一些共同的規(guī)律性。在導(dǎo)彈的例子中需要逼近的目標(biāo)是飛機(jī)，在手的運(yùn)動中逼近的目標(biāo)可能是一只杯子，在認(rèn)識過程中逼近的目標(biāo)則是客觀真理。如果在逼近過程中出現(xiàn)了反饋過度的現(xiàn)象，不管系統(tǒng)的運(yùn)動屬于哪一層次的，都會發(fā)生振蕩。這對于“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”模式也不例外。

????????我們在用實(shí)踐檢驗(yàn)理論的過程中，發(fā)現(xiàn)了理論不符合實(shí)踐結(jié)果的偏差。自然必須通過修改理論以使之符合客觀實(shí)際。但如果在修改理論時(shí)作出反饋過度的反應(yīng)，也就是說對理論作出過頭的修改就會發(fā)生認(rèn)識過程的振蕩現(xiàn)象，使我們的認(rèn)識從一種極端走向另一種極端，從一種片面性走向另一種片面性。

????????科學(xué)史上一個(gè)著名的例子是物理學(xué)中對光的本性的認(rèn)識。17世紀(jì)，物理學(xué)家根據(jù)光的直線傳播、折射、反射等實(shí)驗(yàn)提出微粒說，認(rèn)為光是一種粒子。隨著實(shí)踐的發(fā)展，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)粒子說不能解釋光的衍射、干涉等現(xiàn)象，于是物理學(xué)家修改了理論，放棄粒子說，提出了波動說。特別是電磁波發(fā)現(xiàn)后，光的波動說得到肯定。到19世紀(jì)，粒子說幾乎完全被拋棄，物理學(xué)家都確信光是一種電磁波了。20世紀(jì)初，光壓以及光電效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)，這是波動說無論如何不能解釋的，科學(xué)家不得不重新考慮光的粒子說。

????????三個(gè)世紀(jì)以來，雖然對光的本性的認(rèn)識在發(fā)展，但走過了一段曲折的道路。人們要么拋棄波動說，全盤肯定粒子說，要么拋棄粒子說，全盤肯定波動說。光學(xué)在粒子說—波動說—粒子說之間振蕩。這一振蕩直到量子場論對光的本性作出正確的解釋才結(jié)束。

????????如果說，在歷史上人們認(rèn)識過程雖然發(fā)生了振蕩，但還總是在振蕩中逼近真理的話，那么對于個(gè)人的認(rèn)識過程，反饋過度作為一種思想方法可能使振蕩根本穩(wěn)定不下來。研究者無論怎樣修改自己的理論，都不能使它和實(shí)踐符合。人們常常因?yàn)檎袷幵阱e(cuò)誤中徘徊。盡管有的人一直在實(shí)踐，一直在修改自己的理論，但從來也沒有提出過正確的理論。

????????當(dāng)然，在人類認(rèn)識真理的長河中，我們用“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”逼近客觀真理，出現(xiàn)反饋過度是難免的。而且，大多數(shù)事物的認(rèn)識過程都是先經(jīng)過在錯(cuò)誤中振蕩，在波浪式的前進(jìn)中慢慢接近真理的。但是，分析出現(xiàn)波浪式振蕩的原因，使以后的認(rèn)識過程少走彎路，是當(dāng)代科學(xué)家和哲學(xué)家的重要任務(wù)。在這方面，現(xiàn)代科學(xué)研究反饋過度產(chǎn)生的原因以及用以消除振蕩的方法，對認(rèn)識論研究是很有意義的。

????????非常有趣，科學(xué)研究指出，認(rèn)識過程之所以反饋過度或不夠準(zhǔn)確，跟一種叫“可判定條件不成立”的現(xiàn)象有關(guān)。下面我們來研究這個(gè)問題。

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5.7 可判定條件

????????在運(yùn)用“實(shí)踐—認(rèn)識—實(shí)踐”這一模式時(shí)，我們是根據(jù)實(shí)踐結(jié)果和理論結(jié)果之間的誤差來修改理論，使理論不斷完善而逼近客觀真理的。顯然，這里有一個(gè)大前提：實(shí)踐結(jié)果和理論結(jié)果之間的誤差必須要能夠反映理論跟客觀真理的接近程度。也就是說誤差越大，反映理論越不正確，誤差變小，反映理論在逼近真理。這個(gè)大前提我們稱之為“可判定條件”。

????????在一般情況下，認(rèn)識過程中可判定條件是成立的。我們舉一個(gè)人們認(rèn)識苯的分子結(jié)構(gòu)的例子來說明可判定條件。早在1825年法拉第就發(fā)現(xiàn)苯了，化學(xué)分析表明苯有6個(gè)碳原子和6個(gè)氫原子。那么這些原子組成的苯分子結(jié)構(gòu)是怎樣的呢？19世紀(jì)的化學(xué)家凱庫勒曾經(jīng)設(shè)想苯的結(jié)構(gòu)是，根據(jù)這一結(jié)構(gòu)，苯應(yīng)當(dāng)具備與三鍵有關(guān)的化學(xué)性質(zhì)，而實(shí)際上苯的性質(zhì)并不活潑，理論結(jié)果與實(shí)踐結(jié)果差距較大。于是凱庫勒修改了他的理論，又提出了一個(gè)新的結(jié)構(gòu)（圖5.4）：

? ? ? ? ?這個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)沒有三鍵，跟實(shí)驗(yàn)比較符合。凱庫勒就得到了初步正確的模型。但是這個(gè)模型也不是一點(diǎn)問題沒有。模型中有了個(gè)雙鍵，但是實(shí)際上苯并不具備雙鍵的活潑性質(zhì)。理論結(jié)果與實(shí)踐結(jié)果仍然有些誤差，模型必須進(jìn)一步修改。今天，人們認(rèn)為苯的結(jié)構(gòu)應(yīng)是：苯分子的6個(gè)碳原子不僅形成環(huán)，而且形成大鍵，6個(gè)碳原子都是等價(jià)的（圖5.5）。這更符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果。對比這三種苯結(jié)構(gòu)的模型，人們的認(rèn)識過程是朝著實(shí)踐結(jié)果與理論結(jié)果的誤差逐步減小的方向發(fā)展的。誤差最小的理論被認(rèn)為是最正確的理論。

? ? ? ? 那么可判定條件是不是永遠(yuǎn)成立呢？不一定。

????????在某些情況下，人們的某一具體認(rèn)識過程或認(rèn)識過程的某些階段也會出現(xiàn)可判定條件不成立的現(xiàn)象。也就是雖然有時(shí)候?qū)嵺`證明某一理論有誤差，但它可能是正確的。有時(shí)候?qū)嵺`證明某一理論誤差很小，但它可能是錯(cuò)誤的。原因很簡單，人們認(rèn)識自然規(guī)律都是在一定生產(chǎn)力、一定科學(xué)技術(shù)條件下進(jìn)行的，可判定條件也只能根據(jù)當(dāng)時(shí)人們所掌握的可觀察量和可控制量完全可能有不同的判定結(jié)果，因此認(rèn)識過程的某些階段出現(xiàn)可判定條件不成立的現(xiàn)象是完全可能的。

????????我們舉一個(gè)例子，20世紀(jì)20年代，薛定鍔試圖用波動方程來建立氫原子中電子運(yùn)動的模型。他先考慮了相對論效應(yīng)，得出一個(gè)方程。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這一方程跟實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差很大，這使他很失望。過了一個(gè)多月，他修改了模型，不考慮相對論效應(yīng)，得到一個(gè)新的方程。這就是今天著名的薛定鍔方程。根據(jù)這一方程算出的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)符合得很好。但是，后來人們才發(fā)現(xiàn)，并不是薛定鍔的前一個(gè)方程不對，而是電子的自旋當(dāng)時(shí)沒有被發(fā)現(xiàn)，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)果和第一個(gè)方程有較大的差距。以后這個(gè)方程由別人重新發(fā)現(xiàn)，它就是克萊因—高登方程。描述基本粒子的行為，它比薛定鍔方程更正確。

????????這個(gè)例子說明，在一個(gè)具體的認(rèn)識過程中，跟實(shí)驗(yàn)不符合的模型并不一定不正確。科學(xué)史上有不少這種令人遺憾的例子?？茖W(xué)家常常因?yàn)槔碚撆c實(shí)驗(yàn)結(jié)果暫時(shí)不符而放棄了許多先進(jìn)的思想。地球自轉(zhuǎn)的觀點(diǎn)之所以長期不能被人接受，因?yàn)樵趹T性定律和萬有引力發(fā)現(xiàn)之前，人們怎么也無法解釋地球運(yùn)動不構(gòu)成地球上人運(yùn)動障礙的問題。牛頓發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律，也差一點(diǎn)被他放棄掉。因?yàn)楦鶕?jù)當(dāng)時(shí)測量的子午線算出的引力大小跟他的理論不符合。以后有了更精確的數(shù)據(jù)，他才開始堅(jiān)定起來。

????????可判定條件不成立給認(rèn)識過程帶來了極大的難題。因?yàn)槿魏慰茖W(xué)家在建立理論的時(shí)候，都不可能一下子就提出正確的模型。他要經(jīng)歷一個(gè)艱難的摸索過程，要先提出許多假說，將這些假說跟實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較來修改假說。可判定條件不成立，那就等于使科學(xué)家失去了修改的標(biāo)準(zhǔn)，他將不知道模型應(yīng)當(dāng)朝什么方向修改。這種困難在科學(xué)研究中，尤其在那些艱苦的開創(chuàng)性工作中大量存在?？茖W(xué)家經(jīng)常像瞎子摸象一樣來尋找真理。這在反饋調(diào)節(jié)中等于把鷹的眼睛蒙起來去抓兔子，反饋調(diào)節(jié)變成了一個(gè)隨機(jī)控制，只有抓到兔子，才能停止探索。

????????科學(xué)史上，不少有遠(yuǎn)見卓識的大科學(xué)家能甩開可判定條件不成立設(shè)下的障礙，即使實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不支持他的新理論，他也不會鼠目寸光地輕易拋棄自己的觀點(diǎn)，這往往使他們能遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超越他們同時(shí)代的科學(xué)家，取得突破性的進(jìn)展。19世紀(jì)羅巴切夫斯基和黎曼的非歐幾何建立的時(shí)候，在現(xiàn)實(shí)世界找不到一點(diǎn)它們的物理意義。直到20世紀(jì)相對論建立的時(shí)候，非歐幾何才找到了用武之地。

????????那么究竟是什么力量在發(fā)生作用，是什么標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)著這些科學(xué)家繞過層層暗礁而不迷失方向呢？

????????在以實(shí)踐作為檢驗(yàn)真理的最終標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，人們還運(yùn)用著一些中間標(biāo)準(zhǔn)。這些中間標(biāo)準(zhǔn)和“范式”有關(guān)，科學(xué)的范式思想由美國科學(xué)家?guī)於魈岢龊?，近年來受到國際學(xué)術(shù)界的廣泛重視。

????????為了說明中間標(biāo)準(zhǔn)怎樣在可判定條件不成立時(shí)幫助科學(xué)家找到使自己理論逼近真理的方向，我們舉幾個(gè)例子。

????????愛因斯坦為了解釋光的二重性，曾提出了“導(dǎo)場”的理論。這種理論和現(xiàn)在的量子場論圖像有很大的類似性，成功地解釋了光行為的波粒兩重性。但是，這種理論和能量守恒原理矛盾，它導(dǎo)出動量與能量僅僅在統(tǒng)計(jì)上成立。而愛因斯坦是相信能量守恒定理是自然界普遍適用的真理，是真理統(tǒng)一性的表現(xiàn)，因此，愛因斯坦雖然很喜歡自己的“導(dǎo)場”理論，但從未發(fā)表它，并且沒有認(rèn)真地把“導(dǎo)場”理論當(dāng)作一回事。后來這個(gè)問題被薛定鍔理論解決。在這里，愛因斯坦對真理統(tǒng)一性和能量守恒定律的信仰，就是一種中間標(biāo)準(zhǔn)，它幫助愛因斯坦在認(rèn)識真理過程中少走彎路。

????????20世紀(jì)20年代，物理學(xué)家在研究β衰變時(shí)發(fā)現(xiàn)，原子核放出電子的能量不等于原子核失去的能量。為了解釋這一實(shí)驗(yàn)事實(shí)，科學(xué)家提出三種可能的假說：

????????（1）能量守恒定律在這里不成立；

????????（2）能量守恒定律僅僅在統(tǒng)計(jì)意義下成立；

????????（3）有一種尚未發(fā)現(xiàn)的新粒子，帶走了一部分能量，這種新粒子不帶電荷，穿透力極強(qiáng)，不易發(fā)現(xiàn)。

????????這三個(gè)假說在當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)條件下均不能被檢驗(yàn)。當(dāng)時(shí)著名物理學(xué)家泡利提出并支持第三個(gè)假說，這就是中微子假說。結(jié)果30年代中微子發(fā)現(xiàn)了，泡利的預(yù)見是對的。泡利之所以敢作這種預(yù)見，也是因?yàn)樗莆照_的中間標(biāo)準(zhǔn)。

????????這類事在科學(xué)史上很多，大家知道，1900年普朗克提出了能量子學(xué)說，認(rèn)為能量是不連續(xù)的?，F(xiàn)在我們知道，這是物理學(xué)上一個(gè)意義重大的革命。但在當(dāng)時(shí)，能量子學(xué)說是與經(jīng)典力學(xué)根本對立的，這種對立使新的理論看起來與許多經(jīng)典的事實(shí)不符合，從而顯得錯(cuò)誤百出。因此新理論并沒有給普朗克帶來信心。到了1911年普朗克終于頂不住內(nèi)心的壓力而部分修改了他1900年的理論。到1914年，他又進(jìn)一步修改了能量子理論，認(rèn)為不論能量發(fā)射還是吸收都是連續(xù)的。普朗克的倒退說明了什么？說明一個(gè)科學(xué)家如果只根據(jù)眼前的實(shí)驗(yàn)事實(shí)來修改自己的理論，就可能放棄許多超越同時(shí)代人的先進(jìn)思想。

????????從哥白尼日心說的確立過程更可以說明正確的中間標(biāo)準(zhǔn)對認(rèn)識論的意義。前幾年，一位科學(xué)家用一臺大型電子計(jì)算機(jī)對托勒密的本輪說進(jìn)行研究，得出一個(gè)驚人的結(jié)論。他發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用本輪體系來預(yù)測星的方位，只要運(yùn)用為數(shù)不多的本輪，計(jì)算并不像人們傳說那樣錯(cuò)誤百出。哥白尼日心說算出的結(jié)果本質(zhì)上并不比托勒密學(xué)說來得準(zhǔn)確。日心說的算法反而更復(fù)雜一些。如果從和實(shí)驗(yàn)觀察符合程度來講，兩個(gè)模型是一樣的。那么為什么哥白尼的日心說會引起近代自然科學(xué)的一場革命呢？有很多人曾堅(jiān)持說，這是因?yàn)楦绨啄岬娜招恼f解釋了地心說無法解釋的現(xiàn)象，如行星的逆行等。

????????當(dāng)然，用哥白尼學(xué)說可解釋的自然現(xiàn)象比用托勒密學(xué)說解釋的現(xiàn)象來得多，所以哥白尼學(xué)說比托勒密學(xué)說更接近真理。但這只是歷史的結(jié)論，在哥白尼時(shí)代，甚至直到牛頓力學(xué)奠定之前，是不能這樣講的。當(dāng)時(shí)，由于慣性定律和萬有引力均沒有發(fā)現(xiàn)，哥白尼學(xué)說甚至和人們的常識矛盾。實(shí)際上，托勒密在提出地心說時(shí)，是知道日心說的，但他因覺得如果地球在轉(zhuǎn)動，那么人由東向西行走都不可能，因此地球動是不可思議的。

????????在哥白尼時(shí)代，托勒密對日心說提出的問題仍然存在，因?yàn)閼T性定律和萬有引力均沒有發(fā)現(xiàn)。所以，哥白尼時(shí)代先進(jìn)的科學(xué)家是很難從哪一種學(xué)說和實(shí)驗(yàn)更符合事實(shí)來判定誰是真理的。也就是說可判定條件不成立。那么是什么因素促使在哥白尼及其以后的時(shí)代日心學(xué)說被越來越多的科學(xué)家接受呢？

????????國外很多科學(xué)史家認(rèn)為，這和范式轉(zhuǎn)變有關(guān)。哥白尼學(xué)說對托勒密學(xué)說在科學(xué)上是進(jìn)步，是代表思想解放潮流的。而托勒密學(xué)說當(dāng)時(shí)卻為愚昧反動的教會所擁護(hù)。現(xiàn)代科學(xué)史家把范式看作一個(gè)時(shí)代一群科學(xué)家所共同遵守的一些準(zhǔn)則。認(rèn)為范式對科學(xué)理論影響極大。

????????我們認(rèn)為，所謂范式，實(shí)際上就是當(dāng)在鑒別真理時(shí)，由于可判定條件不成立，人們在運(yùn)用實(shí)踐是鑒別真理最終標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，同時(shí)使用的一些中間標(biāo)準(zhǔn)。它們不是鑒別真理的最終標(biāo)準(zhǔn)，但是一些中間路標(biāo)，對把認(rèn)識過程引向正確的道路，減少錯(cuò)誤是有意義的。

????????也必須指出，目前科學(xué)哲學(xué)界關(guān)于范式的研究是很不成熟的。我們認(rèn)為，通過科學(xué)家和哲學(xué)家的共同努力搞清楚范式究竟是什么以及它在認(rèn)識論中的意義是很重要的。

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5.8 科學(xué)和人

????????最后，我們從黑箱認(rèn)識論角度來談?wù)勈裁词亲匀灰?guī)律以及它們和人的關(guān)系。

????????哲學(xué)家把規(guī)律定義為現(xiàn)象間的本質(zhì)聯(lián)系，黑箱理論則將規(guī)律看作變量間的約束。實(shí)際上這些說法是等價(jià)的。為什么可以把規(guī)律看作黑箱輸入和輸出或者輸出之間的聯(lián)系？就拿牛頓第二定律為例，它無非是說當(dāng)變量F、m、a三個(gè)之中任意兩個(gè)的值確定之后，第三個(gè)變量的值就不是任意的了。

????????有規(guī)律可循，就是變量聯(lián)系可能性空間存在著縮小的可能。盡管變量的形式可以各式各樣，規(guī)律總可以表示或聯(lián)系可能性空間的縮?。醇s束）。發(fā)現(xiàn)規(guī)律就是確定變量之間的聯(lián)系。

????????規(guī)律可以分為一般規(guī)律和特殊規(guī)律。某一規(guī)律成立所依賴的條件越少，這一規(guī)律越普遍。水在100℃沸騰；三角形兩直角邊平方之和等于斜邊的平方、熵增加、能量守恒等等都是規(guī)律，但它們的普遍性不同：

????????水在100℃沸騰依賴的條件是壓力為一個(gè)大氣壓、水的純度一定、沒有外場存在等。

????????三角形勾股定理只有在歐氏空間成立。

????????熵增加成立的條件是孤立體系。

????????而能量守恒則是最普遍的規(guī)律。

????????黑箱認(rèn)識論指出，人類對規(guī)律普遍程度的認(rèn)識取決于其變革世界的能力，隨著人控制自然的能力的增加，其認(rèn)識規(guī)律的普遍性越大。因?yàn)槿耸窃诟脑旌涂刂剖澜绲倪^程中認(rèn)識規(guī)律的，只有改造世界的能力大到一定程度，才能發(fā)現(xiàn)自然界更深層次的不變量。古人不知道水在100℃沸騰是特殊規(guī)律，因?yàn)樗麄儾荒芸刂茪鈮?，因此也不可能找出這一特殊規(guī)律所依存的條件。如果人不是先認(rèn)識了機(jī)械能，控制了熱能、電能等，則能量守恒定律就不會被發(fā)現(xiàn)。

????????人類認(rèn)識規(guī)律是一個(gè)逐步展開的過程。隨著人類觀察和改造客觀世界的能力增強(qiáng)，變量及變量之間的約束關(guān)系也越來越多地被發(fā)現(xiàn)。人們原來所發(fā)現(xiàn)的變量之間的約束關(guān)系隨著科學(xué)的發(fā)展往往被發(fā)現(xiàn)是處于更多變量的約束之中。也就是說，隨著科學(xué)的發(fā)展，人們將發(fā)現(xiàn)更多的規(guī)律所依存的條件。這實(shí)際上就意味著一個(gè)普通規(guī)律將越來越下降成為一個(gè)特殊規(guī)律。

????????這種現(xiàn)象在科學(xué)史上是極為明顯的。到目前為止，19世紀(jì)人們公認(rèn)的那些自然界的最普遍的規(guī)律，幾乎沒有是無條件成立的。

????????19世紀(jì)能量守恒定理被認(rèn)為是最普遍的規(guī)律，相對論出現(xiàn)后，它變?yōu)榈退龠\(yùn)動中的特殊規(guī)律，而代替它成為規(guī)律的則是質(zhì)能轉(zhuǎn)化規(guī)律。

????????19世紀(jì)化學(xué)元素被認(rèn)為是不變的，隨著放射性的發(fā)現(xiàn)和人對放射性控制的加強(qiáng)，元素的變化實(shí)現(xiàn)了，繼而質(zhì)子和中子被認(rèn)為是不變的。

????????20世紀(jì)50年代前，宇稱守恒被認(rèn)為是自然界的普遍規(guī)律，隨著弱作用的研究和發(fā)現(xiàn)，證明這一規(guī)律只是對強(qiáng)作用適用的特殊規(guī)律，而一個(gè)新的規(guī)律被提出來了：如果系統(tǒng)實(shí)行鏡映射，同時(shí)把物質(zhì)變?yōu)榉次镔|(zhì)，那么新的守恒是存在的。

????????這種規(guī)律的普遍性下降現(xiàn)象說明人類的認(rèn)識過程是有方向性的，這種方向使科學(xué)按照由低級向高級的順序展開。它也說明人所認(rèn)識的自然規(guī)律都是以人為中心向縱深延伸的。

????????黑箱認(rèn)識論還指出，人從不把完全可控的客體當(dāng)作科學(xué)研究的對象。一條船在海里航行，航向受風(fēng)、海浪、機(jī)械誤差等很多因素的影響，船長并不是把一切因素都作為研究對象的，實(shí)際上船長想到的是增強(qiáng)對舵的控制能力，用反饋控制來排除這些干擾，只有當(dāng)這些影響不可控制的時(shí)候，它們才會成為科學(xué)研究的對象。

????????所以說當(dāng)人類對自然謀求更大的控制權(quán)時(shí)才會產(chǎn)生科學(xué)。而那些人類一時(shí)無法控制但又企圖去控制的事物便會成為科學(xué)研究的第一批對象。人類一旦認(rèn)識了那些不可控制的變量與我們可以控制的變量之間的聯(lián)系，其控制權(quán)就擴(kuò)大到那些原先不可控制的事物中去了。認(rèn)識到的這種聯(lián)系被稱為自然規(guī)律。這些規(guī)律使人的控制范圍擴(kuò)大，這擴(kuò)大了的范圍又成為科學(xué)的新起點(diǎn)······

????????因此，科學(xué)有一個(gè)中心，有一個(gè)出發(fā)點(diǎn)，這個(gè)中心就是人本身，而出發(fā)點(diǎn)則是他最初所具有的控制能力及其可能控制的那一批變量。原始人只有一雙手和一身力氣，他最初的控制變量是其力所能及的物體的位置，他可以把木柴堆到一起，可以鉆木取火。人一旦控制了火，就有可能控制簡單的化學(xué)反應(yīng)，可以煉鐵。鐵使人對自然界的控制權(quán)進(jìn)一步擴(kuò)大了，······科學(xué)技術(shù)就這樣開始發(fā)展起來。

????????人作為科學(xué)的中心，他的四肢能控制的變量和五官能感到的變量就是科學(xué)技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)。人類所使用的工具和儀器都是圍繞著這個(gè)出發(fā)點(diǎn)而發(fā)明的，從這個(gè)出發(fā)點(diǎn)開始，一圈一圈擴(kuò)展開來，伸向無窮遠(yuǎn)處?？茖W(xué)的光輝照亮了黑暗的宇宙，而這光輝的源泉就是人。

????????理解到這一點(diǎn)，給我們什么啟示呢？它告訴我們，一個(gè)時(shí)代人所認(rèn)識的真理都是相對的，它直接依賴于人在自然界的位置和人控制自然的能力。它告訴人們，就科學(xué)本身來說，它永遠(yuǎn)是圍繞著人為核心展開的。深入理解這一點(diǎn)，對于認(rèn)識自然界和認(rèn)識我們自己，都是重要的。它也是控制論、科學(xué)方法論得出的最重要的結(jié)論。