科学公理：基本概念和基本假设

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1、科学公理：基本概念和基本假设摘要：科学公理亦称科学观念，它是科学理论的逻辑前提或概念框架。本文论述了科学公理的两大范畴即基本概念和基本假设的涵义和形成。关键词：科学公理基本概念基本假设Abstract：Axiomsorideasofsciencearethelogicpremiseorconceptframeofsciencetheories.Thispaperdiscussesthemeaningsandformationsoftsofscience,basicconcepts,basichypotheses科学公理是科学理论的逻辑前提或概念框架，它好比是科学理论大厦的建筑基

2、础。它由基本概念和基本假设两部分构成，二者有时也被统称为科学观念。科学的基本概念是科学理论中最为关键的少数几个概念（例如牛顿力学中的质点、绝对空间和绝对时间、力、质量等，热力学中的能量、温度、熵等，狭义相对论中的相对性、光速、同时性、四维时空等），而不是普通的非基本概念（如牛顿力学中的位置、速度、重心、不稳平衡等，热力学中的热平衡、热功当量、热电效应等，狭义相对论中尺缩钟慢效应、洛伦兹变换等）。基本概念是构成基本假设的基本元素，它们也可能进入某些科学定律或命题的陈述之中。离开基本概念，科学理论就失去赖以立足的基础和进一步展开的依据，根本无从建构起来。科学概念乃至科学的基本概念作

3、为概念，不言而喻地具有一般概念的特征和功能。关于概念，马赫强调指出：“虽然概念不是纯粹的词，而是根植于事实，但是人们必须谨防把概念和事实看作是等价的，把一个与另一个混淆起来。”他明锐地看到，正因为概念缺乏具体事物的明晰性，所以才拥有巨大的涵盖能力和探究潜力。马赫是这样说的：由于两个理由，概念缺乏直接的明晰性。首先，它们围绕着整个一类对象或事实，不能同时都想象它们的个体成员；其次，个体的共同特征（只在概念中涉及的那些特征）通常是这样的：我们逐渐在时间的序列中了解它们，把它们明确地显示给我们同样需要相当长的时间。它们作为熟悉的、确实可以再现的和潜在清楚的情感，在这里必须代替实际的明

4、晰性。然而，正是这两个因素使概念对科学如此有价值和有用处，以致它在科学中能够描述和在思想中能够符号化大范围的事实。概念的目的是容许我们在事实的纷乱的纠缠中找到我们的道路。马赫在这里已经肯定了概念在科学中的功能，他进而把这种功能提升到他所钟爱的思维经济的高度来认识：“概念的形成对科学来说多么重要：我们不去考虑对我们的意图来说无关的那些事实特征，而通过把事实引入概念之下简化了事实，同时通过把该类型的的所有特征包括在内扩大了事实。恒久性和充分分化原理这两个有序化和简化的经济原理，只有在用概念把材料结合起来的阶段，才能得到自己名下该得到的东西。”科学概念或科学的基本概念从何而来呢？皮尔

5、逊径直表示：“具有科学有效性的概念必然能够从正常人的知觉中推演出来。”奥斯特瓦尔德认为：“概念的形成在于选择那些相互重合的、具有不同的但却相似的经验的部分，在于消除那些在类型方面不同的部分。”他以此把概念分为复杂概念和简单概念：复杂概念由经验形成，故也称作复杂的经验概念，其抽象程度和普遍性较少；而简单概念是完全没有不同部分的概念，抽象程度和普遍性较高，能找到广泛的应用。“科学的任务是，它容许构造任意的概念，这些概念在所预见的环境中变成经验的概念。这是预言的另一种表达，我们明确认识到预言是科学的特征。”对此，爱因斯坦则另辟蹊径。他说：一切概念，甚至最接近经验的概念，从逻辑的观点来

6、看，完全像因果性概念一样，都是一些自由选择的约定。他特别强调，概念是不能“从感觉经验中归纳地得到”的，认为概念是通过抽象从经验中产生的想法是“致命的”。人们之所以有这些误解，那只是因为我们习惯于把某些概念和命题同感觉经验结合起来，以致意识不到二者之间有一条逻辑上不能逾越的鸿沟。爱因斯坦分析道：“相信无须自由的概念构造，事实本身就能够而且应该为我们提供科学知识，这种偏见至今还没有灭绝。这种误解之所以可能，是因为人们不容易认识到，经过验证和长期使用而显得似乎同经验材料直接相联系的那些概念，其实都是自由选择出来的。”他的最终结论是：科学力求理解知觉材料之间的关系，也就是用概念来建立一

7、种逻辑结构，使这些关系作为逻辑结果而纳入这样的逻辑结构。对构造全部结构的概念和规则的选择是自由的。只有结果才是选择的依据。那就是说，选择应当造成感性经验材料之间的正确关系。科学实践表明，科学中那些最接近经验的概念，正像皮尔逊和奥斯特瓦尔德表明的，可以出自对事实的比较、分析、综合、概括、抽象（当然也不能没有一点直觉和想象力）。对于基本概念而言，由于它们是抽象性、普适性和涵盖性最高的概念，离经验十分遥远，因而往往要借助约定式的操作定义、创造性的想象、直觉的洞见和卓识的决断，诚如爱因斯坦所言的“自