科学研究纲领方法论

发布时间：80年09月28日

I. Lakatos 编译纪树立

【提要】西方现代科学哲学发展到70年代，无论是鲍波尔的证伪主义，或者是库恩的科学“规范”论，都暴露了愈来愈多的矛盾。在各种解决矛盾的尝试中，英国科学哲学家拉卡托斯的“研究纲领”方法论引起了极大的注意。下面两篇译文可以大体反映出它的基本内容。

按照这种方法论，科学总是以“研究纲领”的形式发展的。纲领是严密的理论系统，有相对稳定的“硬核”，有柔韧多变的“保护层”，还有一套解决疑难的机制。它可以通过“反面启发”规定不应当做什么，以保卫硬核，免于反常现象的冲击；另一方面，它又可以通过“正面启发”规定应当做什么，从而不断提出解决反常的方案，构造各种模型，以排斥或消融一切反常。因此，科学理论不像鲍波尔所描述的那样脆弱，一个反例就会遭到“证伪”。研究纲领只要处于前进期，就有足够的“启发力”实现“进步的问题转换”，即不断提出问题和解决问题。同时，科学发展也不像库恩所设想的那样，从一种“规范”到另一“规范”的更替犹如宗教转向，其间没有任何连续性可循。当研究纲领愈来愈应付不了各种问题，出现退化的问题转换，最后就要让位于新生的竞争对手。这是一个自然的新陈代谢过程，是一个不断趋于真理的合乎理性的过程。

《科学研究纲领方法论》是根据他的《证伪和科学研究纲领方法论》（载The Methodology of Scientific Research Programmes，Cambridge，1978）一文摘编，比较全面地介绍了他这种方法论的基本思想。《判决性实验在科学中的地位》（原载Studies in History and Philosophy of Science，4（4），1974）一文着重阐述了他对鲍波尔证伪主义的批判。

拉卡托斯（Imre Lakatos，1922~1974）原籍匈牙利，曾为匈共党员并任职教育部，1950年被捕，1956年逃离，后入英国籍，一直在伦敦经济学院任教授。他对科学哲学、特别是数学哲学的工作，对世界哲学界和科学界都有相当影响。著书除上引，还有《证明和反驳：数学发现的逻辑》（1976年）、《数学、科学和认识论》（1977年）等。

在科学发展中，科学理论的兴衰更替序列有个最重要的特点，即联结各种不同理论的某种连续性。这种连续性，从真正的研究纲领一形成就开始了。研究纲领是由一定的方法论规则组成的：有的规则告诉我们不应当怎样做（反面启发），有的则告诉我们应当怎样做（正面启发）。

甚至整个科学都可以看作是一大研究纲领，这正是鲍波尔的最高启发现则：“提出比以前具有更多经验内容的猜想来。”这一方法论规则，如鲍波尔所指出，也可以说是形而上学原则。但我想说的并不是整个科学，而是特殊研究纲领，像大家知道的“笛卡儿形而上学”。这种宇宙机械论——宇宙是一架大钟（以及涡流系统），推动是唯一的运动原因——就是一条有效的启发原理。它制止一切与之不符的理论研究，如牛顿超距作用理论（反面启发）；同时也鼓励可能通过反证挽救它的辅助假说研究，如开普勒的椭圆（正面启发）。

1. 反面启发：纲领的“硬核”

一切科学研究纲领都有一个“硬核”。纲领的反面启发不容许对硬核用否定式。我们只能发挥创造性，说明或发明一些“辅助假说”，围绕硬核形成一个保护层，只能把否定式用于辅助假说。辅助假说保护层必须先经受检验，必须经过一再调整，甚至全部被取代，以捍卫由此而愈来愈硬的硬核。

研究纲领的成功事例，当推牛顿的引力论，也许就是有史以来最成功的一个纲领。最初提出时，这理论被淹没在“反常”（也可以叫做“反例”）的海洋之中。凡是支持这些反常的观察理论，都反对牛顿理论。但牛顿派却以惊人的坚韧性和创造性，首先推翻了原来支持这些“反证”的观察理论，继而把这些反例一个一个地转化为证实事例。在这个过程中也解决了他们自己提出的新的反例。如拉普拉斯所说，他们“把每一新的困难都变成了他们纲领的新胜利”（《宇宙系统论》）。

在牛顿纲领中，反面启发禁止把否定式用于牛顿力学三定律和引力定律。由于拥护者们所采取的方法论，“核”是“驳不倒”的，反常只能在辅助性“观察”假说和初始条件的保护层中引起一些变化来^①。

我想过一个小小的事例，以说明牛顿的进步的问题转换。这里说的是一个关于行星行为失常的假想事例。有位前爱因斯坦时代的物理学家，采用了牛顿力学及其引力定律、公认初始条件，并据以计算出新发现的小行星p的路径。但这颗行星偏离了计算路径。我们这位牛顿派物理学家会不会认为，这种偏离是牛顿理论所不容许的、因而一旦确证就驳倒了牛顿理论呢？不会。他可以提出，一定有一颗迄今未知的行星p'干扰了p的路径。他计算了这颗假想行星的质量、轨道等等，并要求实验天文学家检验他的假说。但是行星p'太小了，即使效能最高的望远镜也观察不到，实验天文学家只好申请研究拨款建造更大的望远镜。三年以后新望远镜造好了。如果观察到这颗未知行星p'，人们就要欢呼牛顿物理学的新胜利。但可惜没有。我们这位物理学家会放弃牛顿理论和关于他那颗引起摄动的行星的想法吗？不会。他又会提出，宇宙尘埃云遮掩了这颗行星。他计算了这种尘埃云的位置和性质，并要求研究拨款发射一颗人造卫星检验他的计算。卫星的仪器如记录了假想尘埃云的存在，结果又要欢呼牛顿物理学的出色成就。但仍然没有找到这种云。我们的科学家会抛弃牛顿理论以及关于引起摄动的行星、遮掩行星的尘埃云的想法吗？不会。他又会提出，在那一宇宙区域中有某种磁场干扰了人造卫星的仪器。于是再发射一颗人造卫星。如发现磁场，牛顿派又要庆祝一次惊人胜利。但仍然什么也没有发现。这次总可以说驳倒了牛顿物理学吧？还是没有！又会提出另一个创造性的辅助假说……这全部经过都埋葬到尘封的期刊之中，再也不会有人提起了。

我们分析一下，这一连串活动中的每一个环节都预言了某种新的事实，每一个步骤都说明了经验内容的增加：这一事例构成不断进步的理论转换。每一预言最后都受到检验，尽管连续三次似乎都在顷刻之间就被“驳倒”了。“理论进步”（就这里所说的）可立即受到检验，“经验进步”却不能。一种研究纲领可能只有由于一长串“反驳”而遭到失败以后，我们才会用巧妙而侥幸的内容增进的辅助假说，把失败的链条在事后变为光辉的成功历程，不管是通过修改一些虚假的“事实”还是增加新的辅助假说而达到。这样我们就可以说，我们必须要求研究纲领的每一步都要增加内容，也即构成一次理论上不断进步的问题转换。还必须加一句，内容的增进至少任何时候都可以看作是一种追认：整个纲领也应表现出周期性进步的经验转换。我们并不要求每走一步都要立即产生一件新的观察事实。“周期性”一词只是要给顽固坚持一种面对可能有效“反驳”的纲领规定一个充分合理的范围。

科学研究纲领的“反面启发”概念，把经典约定主义大大合理化了。只要辅助假说保护层还在不断增加可靠的经验内容，我们就可以合乎理性地不让谬误传输到硬核中来。但我们的办法不同于彭加勒的论证主义的约定主义，我们坚持当纲领再也预言不了新的事实时，就抛弃硬核；这也就是说，我们的硬核与彭加勒不同，可以在一定条件下碎裂。在这一点上我们与杜恒一致，他也认为必须考虑这一可能；但他又认为碎裂的原因只能是美学的，而我们认为主要是逻辑的和经验的。

2. 正面启发：“保护层”的构成和理论科学的相对自主性

研究纲领除反面启发，还有正面启发的特点。

即使是进步最迅速而一贯的纲领，也只能一点一点地消化“反证”，决不能把反常一扫而光。但不能认为未经解释的反常一也即库恩所谓的“疑点”——都是随机找来的，保护层也都是折中而成的，没有一定的顺序。顺序一般都是理论家在书斋里定的，不管已知有些什么反常。有的理论科学家在参与一种研究纲领时，过分重视“反驳”了。他们有一项先期进行反驳的长期研究政策。这是研究纲领的正面启发所提出的。反面启发是指明纲领的硬核，拥护者从方法论上确定它是“不可反驳的”；正面启发则由一组没有完全明说出来的提示或暗示组成，它表明如何改变、发展纲领的各种“可反驳的”变形，如何修正、丰富“可反驳的”保护层。

纲领的正面启发可使科学家避免在反常的海洋中不知所措。正面启发提出纲领，以列举一连串愈来愈复杂的模拟实在的模型，科学家总是集中全力按照纲领的正面作用所发出的指令建造自己的模型。他不理睬实际存在的反例，也即有效“材料”。牛顿最早搞出来的一个行星系纲领，有一个固定的点状太阳，一个唯一的点状行星。他用这个模型为开普勒的椭圆推导出反比例平方定律。但这一模型为牛顿自己的力学第三定律所不容，必须代之以太阳和行星都围绕一公共引力中心而旋转的模型。这样的改变并不是因为观察（材料中没有提出任何“反常”），而是因为发展这个纲领所遇到的理论困难^②。于是他又搞出了一个适用于更多行星的纲领，其中似乎只有太阳中心力，没有行星之间的相互作用力。由此得出太阳和行星都不是质点，而是质球。这样的改变也同样不需要观察到反常；按照一种（没有说明的）检测理论，其密度不可能无穷大，因而必须扩大行星。这一改变引起了极大的数学困难，妨碍了牛顿的工作，并使《原理》推迟发表十多年。解决了这一“疑点”，他才着手研究自旋球体及其震颤。这就承认了行星的相互作用，并开始研究摄动。这时他才开始更急于看到事实。这一模型可（定性地）圆满解释一些事实，但也有许多解释不了的。于是他又着手去研究体积更大的行星，而不是圆的行星，如此等等。

牛顿看不起有些人，像胡克，在第一个模型上就停步不前，没有韧性也没有能力把模型发展成研究纲领；这些人竟以为这个模型也算一个“发现”。牛顿则一直等待这个纲领达到显著的进步转换时才予以发表。

牛顿的“疑点”，至少大部分都会导致一系列互相取代的新形态，而在牛顿提出最早的模型时这些疑点都可以预见，牛顿及其同事们也肯定都预见到了，他一定完全意识到他第一个模型的显著错误。什么也比不上这一事实更能说明研究纲领的正面启发了，这就是人们之所以要讨论纲领中的模型的原因。“模型”是这样一组初始条件（可能还有一些观察理论），纲领进一步发展了，这一组条件就注定要被取代，甚至还多少可以知道它将如何被取代。这又一次表明，在纲领中“反驳”任何一种模型都毫无关系，反驳完全是意料之中的，正面启发在那里既是预言（即造成）反驳的策略，也是消化反驳的策略。其实只要说清楚正面启发是怎么回事，纲领的困难与其说是数学上的，不如说是经验上的。

研究纲领的“正面启发”也可以叫做“形而上学”原则。如牛顿纲领可表述为：“行星基本上是具有引的大致呈球形的自旋陀螺”。但这个观念很难严格坚持：行星不单有引力，还有例如电磁属性，也影响它的运动。因此正面启发一般要比反面启发更为灵活。有时还有这种情况：一个纲领虽已进入退化阶段，但正面启发中的小变革或创造性转换，又可以把它推向前进。因此，最好把“硬核”同表现正面启发的更为灵活的形而上学原则区别开来。

这说明，正面启发总是稳步前进，几乎根本不管什么“反驳”看来是“证实”而不是“反驳”提供了纲领与实在的接触点。人们尽可以提出，对第（n+1）个纲领变形的“证实”正是对第n个变形的反驳。但不能否认，总是可以预见到后继变形的某些失败之处。不管有多少难以对付的事实，只有“证实”才使纲领继续成为纲领。

研究纲领即使遭到“清除”，我们也可以评作它的启发力：它造出了多少新的事实呢？它在增长过程中有多大的能力去解释那些反驳呢？我们也可以从纲领对数学的促进来评价一个纲领。理论科学家的真正困难，与其说来自反常，不如说来自数学困难。牛顿纲领的伟大之处，部分是因为牛顿派发展了经典的无穷小分析——它之所以获得成功的一个决定性前提。

这样，科学研究纲领方法论表明了理论科学的相对自主性，初期证伪主义者解释不了这一历史事实的合理性。根据权威的研究纲领而工作的科学家将合理地选取哪一些问题呢？这取决于纲领的正面启发，而不是心理学上使人烦恼的（或技术上迫切需要解决的）反常现象。反常现象应当列出来摆到一边，到一定时候就有希望为纲领所认可。

3. 一个例证：普劳特纲领

研究纲领的正面启发和反面启发的辩证法，可用事例说明。这里勾画一个成就惊人的研究纲领：认为一切原子都是由氢原子构成的普劳特纲领。

普劳特1815年在一篇匿名文章中宣称，一切纯化学元素的原子量都是整数。他完全知道存在大量反常，他说这是因为化学物质一般都不纯。就是说，当时有关的“实验技术”不可靠。用我们的话来说，当时的“观察”理论是错误的，而普劳特理论的基本陈述真值却是据此而确定的^③。于是，普劳特理论的拥护者们展开了一场大冒险：他们抛弃了其他一切对他们的论点提出反证的理论。为此他们必须彻底改革当时的分析化学，并改进分离纯元素的实验技术^④。事实上普劳特理论也的确一一挫败了以前各种关于纯化化学物质的理论。但即使如此，要从这些成就中得到最后的胜利，距离还遥远得很，因而有些化学家也感到厌倦而予以摈弃。例如，Stas在顽强的事实面前，只好在1860年得出结论说，普劳特理论“没有根据”。但也有很多人却更多地受到这一进步的鼓舞，而没有因为它未获彻底胜利感到沮丧，例如，Marignac直接反驳Stas说：“尽管Stas先生的实验绝对准确，但这〔不能证明〕，其结果同普劳特定律所要求的结果之间出现的差异一定不能解释为实验方法的不完善所致。”正如Crookes在1886年所说：“不少声名卓著的化学家都认为，在这里（普劳特理论中）我们看到了一些真理，尽管还被一些我们还未能消除的次要的残留现象所遮掩着。”就是说，在“实验技术”进行化学纯化所依据的以及计算原子量所应用的“观察”理论中，一定另外还有一种错误的潜在假定：按照Crookes的看法，甚至直到1886年“某些已知原子量还只表示一种平均值”。实际上Crookes继续使这一观念具有某种科学的（内容增进的）形式：他提出一种新的具体分馏理论，一位新“分类妖”。但是可惜，他这种新观察理论结果之谬误同它的大胆程度一样，最后终因不能预言任何新事实而被（合理改编过的）科学史所清除了。过了三十年以后才找到一个招致研究失败的基本的潜在假定：两种纯元素必然可用化学方法分离。只有改变或“引伸”“纯元素”概念，从而也改变（拓广概念引申）研究纲领本身，才能认识到两种不同的纯元素虽然在一切化学反应中行为一样，但只能以物理方法分离。只有卢瑟福派接受了这一革命的高度创造性转换，后来又“经过许多兴衰变化和最有说服力的明显反证，爱丁堡物理学家普劳特在1815年如此轻易抛出的假说，在一个世纪以后又成了现代原子结构理论的基石”（Soddy：《对原子的解释》）。但这一步创造其实却只是另一无关的研究纲领的副产物；普劳特派缺乏外在动因，从来不曾想到例如建造一台分离元素的高效离心机。

最后清除了“观察”理论或“说明”理论，以过时框架所做的精确测量在事后看起来就显然十分愚蠢了。Soddy曾嘲笑“实验精确性”是为精确而精确：“十九世纪的化学明星们代表了精确科学测量的完美顶点，理当受到同时代人的崇敬，但这样支配了他们一生事业的命运，有些也简直有点近乎悲剧。他们所获得的过硬结果，至少目前看来却没有什么意义，就像是确定一堆瓶子的平均重量，其实里面有的是满的，有的又差不多是空的。”

让我们再强调一下，从这里所提出的研究纲领方法论来看，从来也没有什么合理的根据可以排除普劳特纲领。这一纲领确实产生过漂亮的进步的问题转换，尽管其间也出现过许多障碍。我们的论述表明，一种研究纲领可以怎样向大量公认的科学知识挑战：它似乎生长在一个充满敌意的环境中，但可以一步一步地制服并改造这个环境。

普劳特纲领的实际历史还可以说明，科学的进步受到论证主义和朴素证伪主义的多少阻碍和延误呵！（两方面都鼓励去反对十九世纪的原子论。）分析这些坏的方法论对科学的特殊影响，可能是一种科学史家值得一试的研究纲领。

4. 判决性实验新观：瞬间理性的终结

人们设想，只能坚守一种研究纲领直至它耗尽自己的一切启发力，在一种纲领达到公认的退化最低点以前绝不能引进另一种敌对纲领。这样的设想是错误的。决不能容许研究纲领变成世界观或某种严密科学，从而由纲领来裁决是否可以成为解释，使严密数学来裁决是否可以成为证明。不幸这正是库恩所鼓吹的观点，他所谓“常规科学”其实不过是一种取得垄断地位的研究纲领。但事实上研究纲领尽管经过某些笛卡尔派、牛顿派、玻尔派的努力，也只是在很短时期中偶尔才能取得完全的垄断。科学史曾经是，也应当是研究纲领（或者叫“规范”）的竞争史，但它并没有也决不会成为常规科学时期的更替：竞争开始得愈早，愈有利于进步。“理论多元化”优于“理论一元化”：在这一点上鲍波尔和费耶本德是对的，库恩是错的。

研究纲领的相互竞争对我们提出一个问题：一种纲领是怎样被排除的？上面的讨论表明，由于退化的问题转换而排除一种纲领、并不比老的“反驳”或库恩的“危机”理由更为充分。是否可能存在摈弃一种纲领，也即排除其硬核以及构造保护层的纲领的客观（同社会心理学相反）理由呢？我们的回答扼要说来：敌对的纲领提供了客观理由，因为它可以解释其对手以前的成就，它表现了更大的启发力才得以取代对手^⑤。

但是启发力的标准很大程度上要看我们怎样分析“事实的新颖性”。迄今为止我们一直假定，我们可以立即判定一种新理论能否预见一件新事实。但事实命题之新，往往要经过长时期才看得出来，这样我们就要重新强调评价的事后因素，从而进一步放松我们的评价标准。刚刚卷入竞争的新纲领可能开始于重新解释老的事实，但也可能花很长时间才能看到它造出了“真正新颖”的事实。例如，热之唯动说似乎落后于唯象理论几十年，最后才在1905年通过布朗运动的Einstein-Smoluchowski理论压倒了后者。这以后，本来是对于老的事实（关于热）的思辨解释，现在也成了对新的事实（关于原子）的发现了。

这都表明，我们决不能仅仅因为萌芽状态的研究纲领尚未战胜一个强大的对手就抛弃它。只要它能构成一种进步的问题转移，其对手却不行，就不应当遗弃它。我们当然应把重新解释过的事实看作是新的事实，不管业余的事实搜集家们怎样无礼地要求优先权。只要初生纲领可作为进步问题转换而加以合理改组，它就可以暂时避开现存的强大对手。

以上都是强调宽容在方法论上的重要意义，但仍然没有回答纲领是怎样被排除的。读者甚至可以怀疑，把错误难免性强调到这样的程度，势必把我们的标准放松或软化成了怀疑论。就连著名的“判决性实验”也无力推翻一种研究纲领，别的更不要说了。这种怀疑没有根据。在一种纲领内部，相互交替的变形之间的“小型判决性实验”是屡见不鲜的。在第n个同第（n+1）个科学形态之间，实验很容易进行“判决”，因为后者不仅同前者矛盾，并且取而代之。如果第（n+1）形态按照同一纲领和同一完全确证的观察理论已有更为确定的内容，排除旧形态相对说来就成为常规了。（只能是相对而言，即使这里的判决也可能是服从于申诉的结果。）申诉程序有时也很简单：受到挑战的观察理论远未充分证实，实际上往往只是没有明说的朴素的“潜在”假定，挑战只不过是揭示出这种假定来，加以阐述、检验并最后使之垮台。但观察理论又总是一再嵌入某种研究纲领之中，因而申诉程序就要引起两种研究纲领之间的冲突：这种情况下就需要有一次“重大判决性实验”。

两种研究纲领相互竞争时，它们各自的第一个“理想”模型一般总是对付这个领域的不同方面的问题的（例如牛顿半微粒光学的第一个模型描述光的折射，惠更斯波动光学的第一个模型则描述光的干涉）。随着各个纲领的扩张，它们也逐步侵吞对方的领土，前一模型的第n个变形和后一模型的第m个变形会突然发生重大矛盾。经过反复的实验检验，在这场争斗中前者失败了，后者胜利了。但战争没有过去，任何纲领都容许有几次这样的失败。它要是还想卷土重来，就必须再创造出第（n+1）个或者第（n+k）个内容增进的变形来，并对其中的某些新内容加以证实。

如果经过一段努力仍然未能卷土重来，战争过去了，原来的实验也就在事后被看成了“判决性”的。但如果失败的纲领还很年轻，正在迅速发展之中，我们又决定对“前科学”成就给以充分的信任，那么所谓的判决性实验就要一个接着一个地消融于前进波涛的尾波之中。即使失败的纲领是已有的衰老而“疲乏”的纲领，已接近于“自然饱和点”，也会继续抵抗很长时间，提出富有创造性的内容增进的革新，尽管在经验内容方面未能获得成功。一个研究纲领如为一些富有想象力的天才科学家所支持，要击败它就很困难了。相反，失败纲领的顽固捍卫者总是可能对实验提出他们的独特解释，或者巧妙地把取胜的纲领故意归结为失败的纲领。但这样一些努力，我们应作为不科学而加以摈弃。

我们的理由可以解释，为什么判决性实验只有几十年以后才能被看作是判决性的。开普勒的椭圆直到牛顿的主张出现一百年以后，才被公认为支持牛顿而反对笛卡儿的判决性证据。水星近日点的反常行为，在几十年中一直被认为是牛顿纲领中许多未解决的困难之一，但只有在爱因斯坦理论获得更合理的解释以后，这一沉闷的反常才变成了对牛顿纲领的光辉“反驳”。Young声称他1802年的双缝实验是光学中微粒纲领同波动纲领之间的判决性实验；但这个说法真正得到承认，却是很久以后，是在Fresnel提出了更“进步”得多的波动纲领，而牛顿理论已明显比不上它的启发力以后。反常已发现几十年了，但只有经过两种敌对纲领的长期不平衡发展，反常才荣获“反驳”的尊称，实验才荣获“判决性实验”的尊称。布朗运动在战场上存在了将近一个世纪以后，才被看成是挫败了唯象的研究纲领，并使战局有利于原子论者。