[译者按]弗拉森（Bas C. van Fraassen）是美国当代著名科学哲学家、反科学实在论的代表人物之一，《规律与对称性》是他自1980年出版了《科学的形象》之后出版的第二部反科学实在论的代表作。在本书中弗拉森的观点是非常明确的，他否定规律的客观性、必然性、普遍性，并试图以对称性来代替之，只承认规律的认识论意义，否定规律的实在性和本体论意义。这显然是一种我们一般人所不易接受的观点。现在我把本书的《导论》部分翻译出来介绍给科学界和哲学界的同仁，一方面是为了让大家了解一下国外目前反科学实在论发展的状况；另一方面也是想让大家能够从正反两方面把握所谓“科学规律”的方方面面。

哲学家论述自然规律（Laws of nature）时，谈的是普遍性和必然性。在自然科学中，有关规律（law，这个英文单词可有多种译法，根据上下文需要，译文采用了相应译法，以下不一一注出。——译者注）的术语也同样得到应用，在名称（如欧姆定律、能量守恒定律）和一般分类（如运动定律、守恒定律）两方面都是这样。不过，科学家们论述规律时，不谈普遍性和必然性，而谈对称性、转变性和不变性。随便翻开一本科学杂志，你都可以看到某一成果是通过对对称性的研究而获得到的一一而不可能是对普遍性和必然性的研究。那么在这儿关于规律的普通术语是否依然适用？或者我们讨论的是两个截然不同的主题？

17世纪时笛卡尔、牛顿和莱布尼茨既建立了近代物理学也建立了近代哲学。他们随意地使用有关自然规律的术语。关于在自然科学中使用“规律（Law）”一词的历史，现已有了一项颇具参考价值的研究，这项研究由珍妮 · 鲁比（Jane Ruby）主持，它揭示了该词的多重词源。它的主要含义，自然是指由社会或其统治者制定施行的行为与仲裁法典。但自古以来，它便有诸多一般含义，可用来论及逻辑法则、几何与数的定理、诗词格律、光学定律等等 · 在这些外延词义中，显然没有法典制定者及意识主体等含义。这种情况并不足为奇。我们日常生活中的谈话之所以能够那么生气勃勃鲜明、生动，正在于我们不仅使用了转换和概括，还使用了类比和隐喻的修辞手法，使用这一切时往往不假思索，毫不顾忌。这样，当阿奎那（Aguinas）坚持无生命的自然参与永恒的法则只是隐喻时，他也许正是为了避免哲学的混乱，但对语言是过分苛求了。

然而确实需要解释的是，对于笛卡尔、牛顿、莱布尼茨和许多后来的作者而言，这个术语一直被用来表示科学研究的中心对象，而对于一个尚不出名的人而言，这个术语则是表示对附有图表说明的各种现象的解释。为什么这个术语不始终仅作为一种表达方式（波义尔就明确地说过，他用这个词：“只是出于方便，或是习惯”），却成了用来科学地认识这个世界的锁钥的代名词？我也不十分清楚该如何回答这类问题，因为这些问题涉及哪些差别，可以在哪些相关范围内回答，都不十分明确。不过，我仍将对此提出一点推测，虽然简短，还稍嫌粗略，但也许可以引出更加严谨的分析来。

1. 整体强制的需要

早期自然哲学的一大失败在于物理学和天文学的分离。科学发展史的最初2000年间，这两门科学一直未能结合起来，这一点在皮尔 · 杜恒（Pierre Duhem）的《拯救现象》（To Save the Phenomena）一书中已有记述。今天这已是尽人皆知的了 ·

天文学的成功动摇了亚里斯多德物理学最基本的原理。如今看来，可以说这些原理要求物理学的表述应完全依据局部条件和相互作用＞亚里斯多德的物理学第一原理规定物体保持静止，除非受他物推动。这一原理不仅适用于局部运动，也适用于一切变化。使得变化成为可能，物体间相互作用成为可能的局部条件则完全依据所涉及的单个实体的性质分别加以描述。这些性质就是体质（complexio，按一定比例构成的元素混和体）和超自然的特质（不由体质而产生的性质），其中一些是本质性的，另一些是非本质性的。事物的变化，必须是那种因相关物质各自特的性质相互作用而产生的必然现象，才可能对其进行科学解释。

托勒密成功的天文学理论与此似无相同之处，而物理学家们也从未能将其纳入这一体系。在文艺复兴时期，新科学（New Sciences）的境遇并未立刻得到改善，因为哥白尼的理论一直为人普遍接受，用来描述精心设计的运动，——而此时机械论哲学家却依然像亚里斯多德学派那样坚持认为任何表述应完全依据局部运动和相互作用，这种新的主张实际上强调了窄义的局部性。因为终极原因被排除了，只有那种通过接触才产生作用的运动适于这种机械模式，罗伯特 · 波义尔后来对这种有关科学表述的规定模式作了简明概括、他说，“我的意思是，凭借这种似乎并不起作用的物质力量，而不是凭借属于它们自身的（它们的属性我称之为物质的机械作用）运动、规模、外形及其创造者的效力，”似乎并不存在某种通过接触而运动的机械装置来开动天体的运转机构。作为另一种选择，物理学只有从局部相互作用固有的必然性推断出整体的强制规律（而布莱克莫没有看到，也不承认这一点）。

我所谓的整体性强制律，指一种应用于整个系统的原理，不同于那些可分别适用于该系统中特定局部或细节的原理。作为一个极端的例子，设想这样一个世界，其总质量保持恒定，但其所以能守恒，是通过某些偶发事件而实现的，某些物质自发地出现任一部位，从而补偿了在其它地方消失的质量。这里该系统质量守恒的整体原理不是从支配任何特定局部的原理中派生出来的。这一布莱克莫似乎未曾注意到的解决办法就是，物理学能够引进这种意义上的，尽管可能并非如此极端的整体性原理。

传统的亚里士多德物理学和机械哲学都无法做到这一点。但是另有一种传统学说却可不受什么束缚。

正值清晨绝早时分

太阳带着陪伴它的星辰

正在向上升起；

是神律。

将原动力赐予他们可爱的伴侣。

这里但丁在他的“地狱篇”的第一诗章中反映了一个古老的传统学说——这个世界确实受制于一种整体强制律：上帝的法令。基督教的圣经和教会的长老们以隐喻或类比提到法典和法典的制定，描绘上帝和宇宙万物的关系。在中世纪的大融合过程中，阿奎那已将犹太 - 基督教的世界图形与亚里士多德的哲学合为一体。

但阿奎那这样做时并未使物理学获得解放，相反，阿奎那竭力对先前的学究观点提出诘难，那种观点认为一切事物之所以发生都分别直接服从于上帝的意志。这样，科学似乎成了一种无意义的活动，在阿奎那看来，这同时也诋毁了创造。然而神学将上帝看作终极原因。于是阿奎那提出一种折衷观点；要解释某一现象为什么会如此发生，需要说明它们为什么会一定会发生，而这种必然性来自所涉及的个别实体的性质，这些实体本身之所以如是，则是出自上帝的最初设计。这样追根穷源，必然性确是来自上帝在创造世界时为整定的法则，而大体说来，又是来自亚里士多德模式中的局部条件和物质特征。例如下文：“动物之死是一种必然，因其构成为对立之物，尽管其构成并不必然需要对立之物。同样，某种自然性质的产生是来自上帝的意旨，但是，既已如此构造了，某种具有绝对必然性的东西便从中产生出来……”。这样，阿奎那便弃绝了任何超出亚里士多德理论的形式来解释神律的权力。然而这一权力依然存在，尽管一直未得到运用，直到笛卡尔出来主张上帝保持运动量为常数，莱布尼茨假定存在一种预先确立的和谐，这一和谐使得所有的物质得以在相互关联的同步进化中共处。即：

“不论上帝是以什么方式创造了这个世界，它一定总是规则而有序的。然而上帝选择了最完美方式，就是说同时兼具最简单的前提和最丰富的现象，就好像几何线条的情况一样，其构造是简单的，但其性质和作用却非同小可……”。

这儿我们也许忍不住要说，17世纪的自然规律概念完全是阿奎那的上帝设计说去掉了亚里士多德学派的限定条件。

如果这就是一切，那么这一概念为什么会在启蒙时期和那以后的时代一直留存，为人信仰，这就有点不可思议。的确，如果我们对17世纪作进一步的研究，就会发现有比阿奎那学说更大胆的主张，要求将物理学从神学中独立出来。在这一点上，笛卡尔主张最力，莱布尼茨也持同样观点。他说，“物理学家能够解释自己的实验……不需要利用属于另一领域的一般原理，如果他请来上帝帮忙……他就走偏了路……”。

不过，这种主张既未妨碍莱布尼茨在使用“自然规律”这个术语时重复神律的语义，也未影响他利用这个，术语来讨论他本人在光学基本原理及最小作用基本规律方面所作出的贡献。我们能从中得出什么结论呢？我认为，只是“规律”这一术语仍让宗教感到顺耳，但已被用来表示世界上极其浅表和极其深层之结构的方方面面。

2. 世俗、整体和公理的方法

物理学向意志自由靠拢，是由笛卡尔、牛顿、莱布尼茨这样的神学思想家所推动。自然需要一个中间环节，连结上帝的神律和大自然。阿奎那一直在寻求这样一种环节来解释连贯的因果关系，并且在亚里士多德的实体形式（个别性质）中找到了这个环节。17世纪需要另一个环节，一个能将世界进程纳入整体强制律的环节。笼统地说，这个环节是由自然界拥有内在必然性这一观念提供的。这种内在必然性不是单纯的事实，它将所有单纯的事实强行纳入一个统一的整体。与规律法则相关的神学类比和消亡中的隐喻提供了表达这一观念的语言。

规律和单纯事实之间的这种区别尤其适合于对科学的哲学反映，因为科学已重新发现了理论形式的公理化观念。由于每一个涉及短暂的或可重复的事件的命题都可推演为基本原理的一个事例，所有科学都将得到更规则的发展。这一模式不正可反映那小而混沌的意识世界用以例示自然界必然规律和普遍规律的确切方式吗？

确实，笛卡尔和牛顿的自然哲学巨著把规律和公理所试图表述的内容等量齐观。这样，笛卡尔在其《哲学原理》的第二部分就依据如下原理发展了他的物理学：

xxxvii. 第一自然法则：物体都竭力保持其现有状态不变，而且一旦受力开始运动，又总保持同样的运动。

xxxix. 第二自然法则，一切运动本身都是直线运动……。

xi. 第三法则：一物体与另一较强物体接触，其自身的运动不受损失，如果接触另一较弱物体，则所失去的运动等于它所接触的那个物体增加的运动。在这些原理之前，则是另一更为重要，兼具神学和整体意义的原理：

xxxvi. 上帝是一切运动的第一动因，上帝保持宇宙动量守恒。

笛卡尔演绎推理中的细节表明这条法则就是我们今天所谓的动量守恒定律，因为运动是用物体的质量和速度的乘积来度量的。当莱布尼茨对这条法则提出质疑时，也仅代之以另一条同样笼统的原理：“宇宙中守恒的是力的量，而非运动的量。”假定已知度量力的方式，这实际上就是我们今天所谓的能量守恒。

也许人们会反驳说，我的说法确实动听，但我所用的不过是那些在创立现代物理学的战斗中败下阵去的物理学家们的词句。可是牛顿这位胜利者在创立其力（由物体在作用与反作用中产生）的学说时，难道没有重复局部性概念吗？难道不能从他的运动定律（其中并未包括特别整体性的基本原理）中演绎出动量和能量守恒定律吗？

牛顿学派也许会这么说或这么认为，并作为他们一直自我标榜的优越感的一个理由，但这是不正确的。首先，我要强调指出笛卡尔派便曾抱怨过牛顿的数学与他们语言表述不相一致。物体间相互产生作用力这一说法已不再有效，因为存在这一事实，即这种“作用”是超越任何距离、在瞬间发生的。如果对意识的作用确定无疑的话，那么在一定距离内的瞬时作用与预先确立的和谐之间，除了说法不同之外，还有何差异？利用数学分析，可将其表述为相等然而方向相反的矢量，其数量和方向随时间而连续变化，这并不能将语言表述上的区别变为真的差别。如果一颗彗星击中地球，月亮也在同一瞬间与地球一样地晃动，若因此便说月亮也因碰撞而发生晃动，这在笛卡尔派看来，我也同样认为，只是毫无根据地曲解了对完全相关关系的数学表述，其次我要强调，人们已经认识到牛顿有关运动和力的定律并不能解释一切，尽管19世纪以前，这一认识并不那么清楚。在霍尔姆赫兹之前，我们也许从来没有充分认识到以下这一点，即能量守恒的普遍定律是经典物理学不可缺少的组成部分。尽管牛顿的公理中没有这一定律，实际它却始终蕴含在其中。略去守恒定律是为了稳定的系统一一按定义而言，宇宙是孤立的，但按定义却是非稳定的。不论牛顿最初的希望或意图是什么，现代物理学给予我们的是一个由整体强制律造成和谐的世界。在前面的论述中，我们已经看到有关规律的概念以及它们与单纯事实的区别是怎样作为科学结构的线索而起作用的。这一线索在一个对（前康德）形而上学不利的环境中，可能会也可能不会继续有效地起到这种作用。无论如何，我们都应该寻找其他线索，而且谁又知道哪一种线索会使我们更为接近科学的目标和结构呢？另一种重要的线索，就在17世纪也已渐露峥嵘，而且从那以后愈见明显，这就是对称性。

3. 对称性的诞生

对称性的概念如同规律一样，不是用一句话能够解释清楚的。开始时，你可以先看一个具体实例，比如罗马法，又比如镜面对称，或者拿破仑法典，或者是那五个正立方体。但接下来，随着兴趣逐渐浓厚，你将自然而然产生一些颇有启发性的类比——规律和必然之间、旋转（使你能够从各个角度来视察立体）和理智抽象之间都有着类似的地方。不久你也许会开始反思，在自己思想中发现类似的结构——某一论据逻辑结果的必然性，对基本相同的问题提出的类似解决方法中的对称性。

我知道这些话充其量不过是在吊人胃口。本书的后一部分将对对称性概念再作适当阐述。在这里我将简要地考虑一下对称性是这样也从17世纪形而上学的发展中出现，尽管对它尚未有人提及，更未有人称颂，然后结束我这篇介绍性的思索推论。

为表示对公理观念的尊奉，莱布尼茨草拟过一个形而上学体系。这个体系以适合有关上帝的概念开始，首先推论出上帝的存在，然后就是他怎样创造了这个世界。根据这种上帝观念，上帝除了有充足理由之外，不起作用。这就是说，在对这个世界进行正确的描述（正如那些特殊学科所试图做到的那样）时，一般的“充足理由律”也必须得到遵守。的确，莱布尼茨主张，尽管就许多事实而言，论证过程是无限长的，有限的头脑无法跨越中间环节先期得出结论，有关这个世界的终极性事实必须合乎逻辑。

不过我们可以从反面去理解莱布尼茨，推测他是怎样借助物理学的类比和概括而得出“充足理由律”：而没有从“充足理由律”中推演出物理学原理。在《论形而上学》中，莱布尼茨讨论了一项在他看来具有重要哲学意义的科学进展。前人已经获得有关光反射的正确定律：入射角等于反射角。例如，一束光如果从光源A射出，经由一块平面镜到达墙上的B点，那么它是在镜面的M点被反射，AM和ME以同样的角度与镜面相交。前人根据光在发出点和到达点之间走最短距离这一原理，通过进一步推演得出这一结论。

17世纪时，福尔曼（Fermat）曾运用类似的推理按莱布尼茨的所谓狭义概括方式推演出斯尼尔（Snell）的折射定律：“……（射线）在从一种介质中的某一确定点到达另一介质中某一确定点时，似乎是沿最方便的路线运行的”。概括过程如下：如果在不同的介质中，射线以不同的速度运行，那么从发射到抵达运行时间最短。由于距离等于速度乘以时间，所以当速度相等时（即在单一介质中运行），这条新的定律也使运行距离为最短。结果使老的反射定律成为新定律的一个特例。

莱布尼茨十分正确地指出了这条“最少作用原理”的物理学论价值。莱布尼茨的特殊贡献正在于认定福尔曼的证明与希罗（Hero）和希罗多斯（Heli odorus）的有关反射的证明具有同样形式——且与亚里士多德派和中世纪对终极原因解释的运用有关联——最后又正确地把它们归入对称性的论据，尽管莱布尼茨没有使用“对称性”这一术语。

莱布尼茨对这些论据的重构大体上是这样进行的：假设光从A点到达B点，若此二点都位于均匀的同一介质中，证明它的行进路线是一条直线AB。然而这就是个问题，结论是如何作出的呢？这个问题本身引进了一个几何图形，A、B₂点以及从A到B的方向。为了定义空间中的任何它不沿线段AB的方向。又需要涉及到某些其它的点、线、面或图形，这些几何要素在已知条件中都不些引因此，本例中支配光运动的法则只能（a）设定光沿AB线前进，或者（b）引进场景要素X，使之能够指定一个不沿AB线段的方向。但介质是均匀同一的设定条件已排除了所需要素x的存在，因此……

然而，我们还不能完全得出光因此便沿着直浅行进的结论。莱布尼茨也很清楚这一点：为了使我们能够得出结论认定光——自然界中实际存在的一种现象——必然遵循一条规则，而这一规则又是我们在这儿无法提出的，我们需要某种沟通的桥梁，对于莱布尼茨来说，这个桥梁就是：这个世界是由某个他创造的，他处在创造过程中必须解决这些问题的地位，他是不会毫无道理地作出某种选择的。如果无法提出要素x，显然与（b）类有关的一切选择根本就未作出过。认为没有充足的理由，上帝也不会行动，便暗示着任何正确的自然科学皆满足充足理由的强制律。对上述问题而言，在已知条件下，我们无法提出那条直线运动法则之外有关光运动的任何其他法则。这一结论必然产生这一推论：光并不沿其它路线行进。引进“充足理由律”既填补了这里提到的这一类论证（上例），以及希罗和福尔曼的论某种创世理论提供了根据。

莱布尼茨极其策略地、雄辩地运用了“充足理由律”，在通过萨姆尔 · 克拉科（Samuel Clarke）与牛顿进行的论战中，尤为如此。这儿仅举一例以资说明，不可能存在绝对空间，设若存在，上帝就必须将世界的位置确定在这里，而不是几码之外；而且也没有足够的理由这样做。从所有这些论述来看，我为什么在这里提出“对称性”这一术语，这一点并未解释清楚。第三部分将进一步探讨对称性，在此之前，我只能作如下暗示：上例中所述的存疑情景是围绕矢量AB对称的，在所描述的解答过程中并不引进任何新的不对称，这有点吊人胃口，但保证结果会不错。

对称性论证并非莱布尼茨首创，他颂扬了它，并把它提高到最重要的地位，能对宇宙结构作出启示，他正确地从古代物理学和他那个时代的物理学中识别出了对称性（在我们的研讨过程中还将看到更多的例子）。不过，他的这一卓越理论并未完全完成。“充足理由律”中含有模棱两可的东西，充其量只是莱布尼茨已完全认识并运用过的那种论证的粗糙表述，从人类的智力活动中能推断出世界的结构，这一点也很可置疑。对于莱布尼茨来说，寻求对称性理论化的过程反映了上帝创造世界的设计方法 · 对于笛卡尔和牛顿来说，由公理方法所引起的命题分化反映了这个世界中规律和单纯事实之间的区别。当科学自立的希望得以实现，神学基础被抛弃的时候，隐喻也就死灭了一一或者不如说石化了，人们为之刻石立碑，顶礼膜拜一一但是人们依然认为它说明了科学的结构是如何反映世界的结构的。

对于科学的理解还有另一途径，正如我以前强调过的那样，作为力求整理和统一经验所传递信息的智力活动产物，利用科学研究其本身的内在结构。规律和充足理由的概念都起到了“先验启示”的作用。由理论的结构特征出发，它们描绘了由物理学理论规定的可能存在的任何世界的结构一一即其模型的结构，两者也都被具体化，认为它们是一种启示，可用以认识这个正被模式化的世界的结构。这种具体化可以说是给它们增添了光彩，也可以说是歪曲了它们一一这里关键在于人们的哲学认同。另一选择是排斥那种具体化。

无论情况怎样，现在我们必须进入关键性的探究，首先是规律，然后是对称性。究竟规律在哲学思考中所发挥的种种作用能否真被纳入一个单独的概念，在什么程度上借助对称性可以说明这些作用中的一部分（如果有能说明的话）这些问题尚需祥加考察。

[摘译自“Laws and Symmetry，”Oxford′1990年版]