對科學(xué)中的問題的研究

閆坤如

[摘要]問題是科學(xué)研究的起點，問題可以指明科學(xué)研究的方向?？茖W(xué)研究中的問題必須包含有意義的陳述，必須滿足自然語言的句法規(guī)則和邏輯句法?？茖W(xué)研究的過程就是對問題求解的過程。為了保證科學(xué)家提出的問題是一個科學(xué)的問題，并且能夠找到一種科學(xué)的解釋，必須分析問題的預(yù)設(shè)。

[關(guān)鍵詞]問題；預(yù)設(shè)；邏輯句法

[中圖分類號]B503.92[文獻標識碼]A[文章編號]1671－881X(2009)03－0326－05

一、問題是科學(xué)研究的起點

關(guān)于科學(xué)研究究竟是從問題開始還是從觀察開始這個問題，我們認為，問題才是科學(xué)研究的起點和原動力。著名科學(xué)家波普爾在《猜想與反駁》一書中提出了一種科學(xué)發(fā)展的“四段圖式”：“問題一嘗試性解決一排除錯誤一新的問題”。波普爾認為，整個科學(xué)的發(fā)展歷史可以看作是一個科學(xué)發(fā)現(xiàn)的歷史，可以看作是科學(xué)家們不斷提出問題又不斷解決問題的“問題”發(fā)展演化的歷史。同時，他認為科學(xué)研究來源于科學(xué)家對科學(xué)問題的大膽猜測，而不是科學(xué)家的觀察或?qū)嶒灐?/p>

在科學(xué)研究中，問題起著原動力的作用：問題可以指出科學(xué)研究的目標和方向，可以指導(dǎo)觀察資料的收集工作。漫無目的的觀察是不存在的，如果不善于從觀察中提出問題，不善于把實際問題轉(zhuǎn)化為科學(xué)研究的問題，就不可能引起真正意義上的科學(xué)研究。如果觀察到某種現(xiàn)象卻沒有提出問題，那么，無論這類現(xiàn)象被觀察到多少次，它們依然是平凡的現(xiàn)象，并不能引起人們對此進行研究。

自古以來，晨雞報曉、候鳥春秋遷徙等現(xiàn)象人們司空見慣，各個民族不同時代的很多人都曾經(jīng)觀察到這種現(xiàn)象，卻并沒有引起科學(xué)家們對此進行研究。只有提出“為什么生命活動具有時間的節(jié)律”這個問題時，人們才會對這類習以為常的現(xiàn)象進行研究。因此，科學(xué)問題是科學(xué)研究的真正起點，是科學(xué)研究程序的第一個環(huán)節(jié)。

1895年，德國物理學(xué)教授倫琴在實驗室用克魯克斯管做有關(guān)陰極射線的實驗時，發(fā)現(xiàn)在離放電管一碼處的一個小工作臺上有閃爍的微光，這個神秘光線的出現(xiàn)與有關(guān)陰極射線的一般知識相矛盾，倫琴產(chǎn)生了疑問，提出了問題，然后在其科學(xué)研究過程中致力于解決此問題，最后才發(fā)現(xiàn)了X射線。其實，早在1890年古德斯比德就無意中拍到了一張X射線的照片，克魯克斯也觀察到照相底板上有這種異常的現(xiàn)象。也就是說，倫琴、古德斯比德和克魯克斯他們?nèi)齻€人都觀察到同樣的現(xiàn)象，只有像倫琴那樣，認為觀察到的現(xiàn)象是已有的陰極射線理論無法解釋的，提出了問題，才能引導(dǎo)倫琴對此現(xiàn)象進行研究，從而推動了科學(xué)研究的深入，最后發(fā)現(xiàn)了X射線。其他兩人觀察到同樣的現(xiàn)象，但他們是把它看作實驗的失敗，沒有提出問題，就沒有展開對此現(xiàn)象的研究。所以說，僅僅有觀察是不能引導(dǎo)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的。只有提出了科學(xué)問題，科學(xué)研究才能進一步展開，并一直引導(dǎo)著科學(xué)研究的前進。

哥白尼和托勒密觀察日出的物理過程也是相同的。假定哥白尼和托勒密都有正常的視覺器官，同樣的光子被太陽輻射出來，它們穿過太陽系空間和地球大氣層，所有這些光子以同樣的方式穿過他們眼睛的角膜、水狀液、虹膜、晶狀體和玻璃體，同樣的光子刺激他們的視網(wǎng)膜，產(chǎn)生同樣的圖形。直到這時，他們二人都在進行同樣的觀察，但是他們提出了不一樣的問題。哥白尼提出：“為什么地球繞著太陽轉(zhuǎn)?”托勒密提出的問題是：“為什么太陽繞著地球轉(zhuǎn)?”不同的問題指導(dǎo)他們科學(xué)研究的方向，得出不一樣的科學(xué)研究結(jié)論，哥白尼提出了“日心說”體系，而觀察到同樣現(xiàn)象的托勒密卻提出本輪均輪的“地心說”體系。在科學(xué)史上類似哥白尼和托勒密的例子還有很多，像普利斯特列和拉瓦錫、牛頓和愛因斯坦、玻爾和海森堡……可以說這些人中的每一對都作了相同的觀察，但是提出的問題不同，所以科學(xué)研究的結(jié)果也不相同。

通過以上論述可以說明：問題可以指出科學(xué)研究的目標和方向，可以指導(dǎo)觀察資料的收集工作。觀察也是在問題和預(yù)期的理論目標的指導(dǎo)下進行的。

現(xiàn)代心理學(xué)的研究表明，觀察具有強烈的意向性，那些被觀察者預(yù)先設(shè)想過或暗示過的事件，往往成為觀察者注意的重心。同樣的道理，問題往往決定著科學(xué)家觀察什么、如何觀察以及能觀察到什么。因此，問題才是科學(xué)研究的真正起點，即引導(dǎo)科學(xué)家進行探索性研究活動的起點是科學(xué)的問題，并不是觀察或?qū)嶒灐?/p>

科學(xué)家們提出科學(xué)問題的情形說明了問題是科學(xué)研究的起點，那么，科學(xué)家們在科學(xué)研究過程中會在什么情形下提出問題呢?主要有以下幾種情況：(1)某個理論的內(nèi)部出現(xiàn)邏輯矛盾。如伽利略通過邏輯的論證揭露了亞里士多德動力學(xué)內(nèi)部的邏輯矛盾，并由此提出了自由落體的速度問題。(2)不同理論體系之間出現(xiàn)邏輯矛盾。(3)理論結(jié)構(gòu)上不符合簡單性與普遍性的要求。(4)現(xiàn)有理論與經(jīng)驗事實之間相矛盾。“筆尖下的發(fā)現(xiàn)”就是海王星的發(fā)現(xiàn)過程。(5)對經(jīng)驗事實未能做出統(tǒng)一的理論說明所提出的問題。(6)理論的實際應(yīng)用與現(xiàn)有技術(shù)條件的矛盾。

通過以上提出問題的情況來看，特別是從第一種、第二種和第三種情況來看，科學(xué)研究的推進來源于理論內(nèi)或者理論之間的矛盾，科學(xué)中問題的產(chǎn)生并不總是必然地要和某種觀察或?qū)嶒炏嗦?lián)系的，僅僅依據(jù)對已有理論命題的邏輯分析同樣產(chǎn)生問題，甚至僅僅為了追求理論的邏輯簡單性也能產(chǎn)生深刻的問題。這種理論間的矛盾只靠觀察和實驗是不能推進研究的深入的。

綜上所述，真正推動科學(xué)家進行研究的原動力，從方法論的觀點看仍然是問題?！拔覀冊陂喿x各種哲學(xué)體系的陳述時，應(yīng)該把注意力多放在所提出的問題上……基本問題的發(fā)現(xiàn)，其本身就是對于智力進步的重要貢獻，當哲學(xué)史被看作問題史時，它所提供的方面要被視作為諸體系的歷史時豐富多彩得多?！?/p>

科學(xué)問題是科學(xué)研究活動的真正起點，但并非任何問題都可以作為科學(xué)問題來研究。科學(xué)家們所研究的問題是在分析現(xiàn)時代科學(xué)知識背景的前提下提出的，都是關(guān)于科學(xué)認識和科學(xué)實踐中需要解決而又未解決的矛盾。它通常包含著一定的求解目標和應(yīng)答域，否則便不能構(gòu)成科學(xué)問題，只能是非科學(xué)問題或虛假問題。

二、科學(xué)中的問題必須包括有意義的陳述

科學(xué)研究起源于問題，問題一般是由疑問句構(gòu)成的，疑問句按照不同的標準可以分為不同的類，我們這里把疑問句分為兩類：一般疑問句和特殊疑問句。我們稱一般疑問句問題為“是否”問題，所謂是否問題指的是既不是對一個語句的主語也不是對一個語句的謂語有疑問，而是對主語與謂語之間的連詞有疑問。如，“行星的軌道是橢圓的嗎?”對是否問句的回答用“是”或者“否”來回答；特殊疑問句問題也可以叫做“什么”問題，即Wh-問題或Which-問題，指由Which、Who、Why、How、When和Where等疑問詞引導(dǎo)的問題。例如“為什么在前一天裝滿冰水的玻璃杯的外壁會出現(xiàn)水珠?”“為什么冰浮于水面上?”“怎樣才能降低水的凝固點?”等等。那么，怎樣的問題才是一個科學(xué)的問題呢?

問題分為真實問題與虛假問題。一般來講，按照語法規(guī)則，疑問句一般是由陳述句加上疑問詞或者調(diào)整語序或聲調(diào)來實現(xiàn)的。“疑問句是不表達命題的，因為問句沒有斷定什么，只是尋求信息，問句不具

有真或假的性質(zhì)。”因此，我們必須通過對包含在問題中的陳述的分析來探討問題。真實問題要符合一個陳述有意義的條件，虛假問題則不滿足一個陳述有意義的條件。必須有一個關(guān)于意義的標準，這樣才能判斷哪些詞是有意義的，哪些詞是沒有意義的。

一個陳述有意義必須符合以下條件：

首先，必須要符合句法規(guī)則。語法是研究語言結(jié)構(gòu)規(guī)律的學(xué)科，包括詞、短語、句子的結(jié)構(gòu)規(guī)則即句法規(guī)則。語法包括的范圍很廣，從其外延上講有英語語法和漢語語法，古代漢語語法和近代漢語語法，漢語語法、維語語法、藏語語法等等。每種語法都有其語法規(guī)則，一個陳述違反語法規(guī)則是沒有意義的，必須有一套明確的句法規(guī)則，這樣才能判定哪些句子是合乎句法的。根據(jù)句法規(guī)則，我們知道哪些詞是可以結(jié)合在一起的，哪些詞是不能結(jié)合在一起的?？柤{普說：“語言包括詞匯和句法，即一套有意義的詞和一些構(gòu)成句子的規(guī)則。這些規(guī)則指明句子怎樣才可以由各種不同的詞構(gòu)成。因此，假陳述有兩類：一類是包含一個被誤認為有意義的詞；另一個是組成句子的詞雖然有意義，但是以一種違反句法的方式湊在一起，因此并不構(gòu)成一個有意義的陳述。”“一串詞，如果在某一特定語言內(nèi)并不構(gòu)成一個陳述，那就是無意義的?！?。比如以下語句就是沒有意義的：愷撒是和(and)，這個句子是違反語法句法的，因此根據(jù)句法規(guī)則，就可以判定它是沒有意義的。“句法規(guī)則要求第三個位置不可用連詞，要用謂詞，因此該用一個名詞(帶冠詞)或者一個形容詞?！卑凑湛柤{普的分析，“愷撒是和”的構(gòu)成是違反句法的。

其次，必須符合邏輯句法?？柤{普認為，僅僅靠自然語言的語法句法，并不能消除沒有意義的詞。一個語句有意義必須符合語法規(guī)則和邏輯句法。比如，對于下面的語句：“愷撒是一個質(zhì)數(shù)”和“愷撒是一個將軍”，這兩個句子的語法結(jié)構(gòu)是相同的，它從句法形式上都符合句法規(guī)則，在句法上是正確的。但是，這兩個句子在邏輯句法上是不同的。“愷撒是一個質(zhì)數(shù)”在邏輯句法上是沒有意義的。因為“質(zhì)數(shù)”不僅僅說明不了人的性質(zhì)，而且根本就不能用來說明人。所以，“愷撒是一個質(zhì)數(shù)”看上去是一個陳述，其實不是一個陳述，它不斷定任何東西，既不真，也不假。這就說明，僅僅根據(jù)句法的規(guī)則還不能完全判定一個陳述是不是沒有意義的。錯誤的根源是語法句法僅僅區(qū)分了名詞、形容詞、動詞、連詞等詞類，而不是在每一個詞類中再進一步做出邏輯上不可缺少的區(qū)分，“如果按照它們指稱的物體性質(zhì)、數(shù)的性質(zhì)等等在語法上再劃分為幾個詞類，那么‘將軍‘質(zhì)數(shù)兩詞在語法上屬于不同詞類?！薄皭鹑鍪且粋€質(zhì)數(shù)”是“假陳述”，它的錯誤在于兩個陳述的邏輯句法是不一致的，但是自然語言的句法規(guī)則卻是一樣的，這就說明自然語言不能排除歧義并且具有模糊性?！白匀徽Z言容許構(gòu)成無意義的詞列而不違反語法規(guī)則這一事實，說明從邏輯觀點看，語法句法是不恰當?shù)摹！币虼?，需要建立邏輯句法，并根?jù)邏輯句法對語言進行分析，而不是僅僅根據(jù)自然語言的語法來進行分析。

再次，構(gòu)成問題的陳述命題的真值必須通過經(jīng)驗才能斷定。有一些陳述句，雖然符合卡爾納普的邏輯句法，但也不能構(gòu)成科學(xué)研究中的問題。在卡爾納普看來，有些陳述在邏輯句法上是有意義的。第一類，“有一些陳述，其真實只是由于它們的形式(用wittgenstein的話說，就是同語反復(fù)，與Kant的分析判斷近似)。關(guān)于實在，它們什么也沒有說?！毕耜愂觥疤煜掠昊蛘卟幌掠辍?，這是一個邏輯意義上的永真式，雖然陳述中的詞匯都是關(guān)涉到經(jīng)驗現(xiàn)象的，但是涉及到整個句子從其邏輯結(jié)構(gòu)上就能知道它是真的，不用關(guān)涉到經(jīng)驗內(nèi)容。那么像問題“為什么天或者下雨或者不下雨”就不是一個科學(xué)問題，而問題“為什么天下雨”才是一個科學(xué)問題。因為“為什么天下雨”這個問題關(guān)涉到經(jīng)驗內(nèi)容。第二類，“陳述的否定(矛盾)。它們自相矛盾，因此根據(jù)自身的形式便是假的。”像問題“為什么太陽既是一顆恒星又不是一顆恒星”就是一個邏輯上的永假式，構(gòu)成這個問題的陳述的真值可以不通過經(jīng)驗就可以判定，這樣的問題也不是科學(xué)問題。

所謂的科學(xué)問題是在經(jīng)驗范圍內(nèi)能夠找到答案的，“關(guān)于其他陳述，其真假的判定在于記錄句子。因此它們是(真的或假的)經(jīng)驗陳述，屬于經(jīng)驗科學(xué)的范疇。人們意圖構(gòu)成的任何陳述，如不屬于這些范疇，便自動變成無意義的?！卑凑湛柤{普的觀點，所有的形而上學(xué)、宗教、美學(xué)、倫理學(xué)等等領(lǐng)域的問題都不是科學(xué)問題。比如問題“為什么你信仰基督教?”“凡·高的《向日葵》哪里美?”“我們應(yīng)該怎樣孝敬父母?”等等，就不是科學(xué)問題了。

綜上所述，問題作為科學(xué)研究的原動力，必須要保證構(gòu)成問題的陳述是有意義的，這個陳述必須同時符合語法句法和邏輯句法，并且，構(gòu)成問題的陳述命題必須通過經(jīng)驗才能斷定其真?zhèn)巍?/p>

三、科學(xué)中的問題的預(yù)設(shè)邏輯

問題是科學(xué)研究的起點，那么，科學(xué)研究的過程無非就是對問題的求解過程?？茖W(xué)問題是為了尋找一種解釋。為了使得科學(xué)家提出的問題是一個科學(xué)的問題，并且能夠找到一種解釋，那么必須對每一個問題的預(yù)設(shè)進行邏輯的分析。預(yù)設(shè)在問題邏輯中起著關(guān)鍵作用，這是因為預(yù)設(shè)作為假說或資料是背景知識的組成部分，它是問題中確定的和已知的無需探索的部分，是問題和回答的橋梁。

首先提出預(yù)設(shè)概念的是德國哲學(xué)家弗雷格，他在1892年的論文《論含義和指稱》(On Sense and Reference)中涉及到了預(yù)設(shè)問題。他認為，我們在說到某個東西的時候，總有一個很顯然的預(yù)設(shè)，即我們預(yù)設(shè)我們所使用的專名都有指稱?！爱斘覀冋f到‘月亮時，我們的意圖不是談?wù)撛铝恋囊庀?，……，相反，在這里，我們預(yù)先假定了指稱的存在。”如果我們說“太陽是恒星”，這就預(yù)設(shè)“存在太陽”了，也就是說專名“太陽”有指稱對象。弗雷格認為命題的指稱是它的真值，一個命題A預(yù)設(shè)B，當且僅當B有指稱是A有真假值的必要條件。

羅素對弗雷格的預(yù)設(shè)理論提出了批評，他認為并非任何專名和命題都存在指稱。在《論所指》(On Denoting)中，羅素提出摹狀詞理論，認為當一個摹狀詞沒有指稱時，包含這個摹狀詞的命題依然有真值，摹狀詞表面上是一個命題的主詞，其實可以改寫為一個命題的函項。羅素提出，摹狀詞在不同的場合和不同的語境下具有不同的改寫方式。下面我們舉例說明：“金山不存在”可以改寫成“沒有一個×，這個×既是金子做的，又是山”，“當今的法國國王是禿子”可以改寫成“存在一個人，這個人是當今的法國國王，這個人是禿子”，都是用存在量詞代替表面上的主語。羅素的分析廢除了弗雷格關(guān)于預(yù)設(shè)的討論。

重新認識到預(yù)設(shè)的重要作用并且第一個賦予預(yù)設(shè)概念科學(xué)含義的是英國的哲學(xué)家斯特勞森，他在1952年出版的《邏輯理論導(dǎo)論》(Introduction to Logic Theory)中談到傳統(tǒng)的A、E、I、O四種判斷的含義時引進了預(yù)設(shè)。他認為，A、E、I、O四種性質(zhì)判斷主項都不為空，也就是說這四種命題都有預(yù)設(shè)主項存在。并且斯特勞森給出了預(yù)設(shè)明確的定義：“一個命題s預(yù)設(shè)另一個命題s，當且僅當s是有真值或假值的必要條件”。通過斯特勞森的理解我們可以看出，預(yù)設(shè)是對命題含義的一種不言自

明的設(shè)定。

預(yù)設(shè)一般分為兩類：語義預(yù)設(shè)和語用預(yù)設(shè)。問題中的預(yù)設(shè)主要涉及到語義預(yù)設(shè)，它從傳統(tǒng)邏輯中的“復(fù)雜問句”引起。關(guān)于語義預(yù)設(shè)定義的說法各異，但實質(zhì)相同，都認為如果P在語義上預(yù)設(shè)Q，當且僅當P是真的時候，Q是真的；并且當P是假時，Q也是真的?！邦A(yù)設(shè)”的意義為“為了使一個語句為真為假，它必須是真的”。

通過以上對語義預(yù)設(shè)的邏輯分析我們看出，在回答問題時，我們必須對問題的可能范疇進行限定。比如問題“為什么地球圍著太陽轉(zhuǎn)”，只有預(yù)設(shè)“地球圍著太陽轉(zhuǎn)”存在一個原因時，問題才有答案。因此，我們可以說科學(xué)問題是伴隨預(yù)設(shè)產(chǎn)生的?！盀槭裁刺枃厍蜣D(zhuǎn)”這也是一個問題，如果我們想對其進行合理的分析，必須分析這個語句的語義預(yù)設(shè)。這個語句的語義預(yù)設(shè)為“太陽圍著地球轉(zhuǎn)”，我們對這個Why-問題的回答基于對其預(yù)設(shè)的語義分析。如果太陽根本沒有圍著地球轉(zhuǎn)，這個問題的預(yù)設(shè)根本不存在，則此問題不能直接回答，也就是說我們就對此問題的回答應(yīng)該是針對疑問句的語義預(yù)設(shè)，而不是針對此問題了。這樣，這個問題就被我們消解了，像對這樣的問題進行回答，應(yīng)首先對其回答的預(yù)設(shè)進行分析。

通過以上分析我們可以看出，問題的表達式與它們的預(yù)設(shè)之間的關(guān)系是：只有問題的預(yù)設(shè)是真的，問題才可能有直接回答。當問題的主題的預(yù)設(shè)為假時，我們一般針對問題的預(yù)設(shè)來回答，或者糾正問題的預(yù)設(shè)。

任何一個問題都包含兩個基本要素：一是問題的變量，即疑問代詞所指的項；二是問題的函數(shù)，即問題的主題。科學(xué)問題最簡單的形式是(?x)P(x)，這里的P表示問題的主題，x表示問題的變量。每個問題包含一個存在預(yù)設(shè)，因此，問題的預(yù)設(shè)的表達式為：(Ex)P(x)。比如對問題“為什么銅變?yōu)榫G色”疑問算子的表達式可以表達為：(?x)(x是銅變?yōu)榫G色)。“為什么銅變?yōu)榫G色”的預(yù)設(shè)的表達式為：(Ex)(x是銅變?yōu)榫G色)。

問題的預(yù)設(shè)是陳述句，陳述句有真值，所以問題的預(yù)設(shè)的命題有真值。對包含特殊疑問句的問題的回答也是陳述句，也是有真值的。問題包括問題的應(yīng)答域，如果應(yīng)答域是錯誤的，這個問題就不是一個科學(xué)問題。所謂的應(yīng)答域錯誤，也就是問題的預(yù)設(shè)是錯誤的。像問題“為什么兩個鐵球同時落地”和問題“如何證明歐式幾何中的第五公設(shè)”以及問題“如何制造永動機”等等，因為其預(yù)設(shè)是錯誤的，所以此類問題也不是科學(xué)問題。例如，問題“如何證明歐式幾何中的第五公設(shè)”，雖然它們滿足包含一個有意義陳述的條件，但是因為它們問題的預(yù)設(shè)是假的，也不能作為一個科學(xué)問題。

總之，問題是科學(xué)研究的起點，問題可以指明科學(xué)研究的方向。但是并非任何問題都是科學(xué)問題，科學(xué)問題必須符合句法規(guī)則和邏輯句法，科學(xué)問題的預(yù)設(shè)的真值為真的命題是一個問題成為科學(xué)問題的必要條件。

(責任編輯涂文遷)