中科院哲学所所长郝刘祥：科学的进步得益于实验、理论、信念三者结合
“科学的进步得益于三个主题，第一是信念主题，第二是理论主题，第三是实验主题。三者各自具有相对独立性，同时三者之间总是有不协调之处。后续的发展来源于：这个结构一旦形成，每一个主题相对独立，三者之间又发生相互冲突，从而产生科学的进步。”11月12日，中国科学院哲学研究所所长、中国科学院大学人文学院哲学系系主任郝刘祥在《翔龙鸣凤科学论坛：科学与哲学对话》上如此表示。
郝刘祥介绍了三种科学哲学理论，分别是波普尔的证伪主义、库恩的范式理论、史觉文斯的知识机器。其中，库恩的范式理论提出科学发展的路径是：常规科学→反常与危机→科学革命→常规科学。在郝刘祥看来，范式理论相对于其他科学进步模式理论的重要价值，在于强调了常规科学发展的意义。
对于现代科学为什么在近代西方产生，郝刘祥提到，爱因斯坦提出过一个回答，即西方科学的发展一方面基于形式逻辑系统的发明，另一方面强调通过系统的实验寻找因果关系。
弗洛里斯·科恩提出现代科学的产生是三种认识自然方式的融合。第一种是哲学家的方式或雅典的方式，先找到第一原理，再以此为基础进行逻辑演绎推论，自上而下地认识自然。典型的代表是原子论。第二种是数学家的方式或亚历山大里亚的方式，通过抽象的、数学的方式认识世界。比如古希腊的行星天文学、阿基米德的静力学，以及几何光学。第三种是精确的观察和实验。这是文艺复兴时期在欧洲产生的一种新的认识世界的方式。它不同于古希腊的两种认识方式之处，在于从事观察、实验，意味着真理并不是我们理性所能单独认识的，而要为了实现实际目标，从实验得来。
在弗洛里斯·科恩的基础上，郝刘祥认为科学进步的动力学模式可以由三个主题的互动来描述：信念、理论、实验。三个主题各自具有相对独立性，例如意外的实验发现，或纯粹的理论追求、纯粹的信念引导都可能推动科学发展。在科学进步的过程中，它们既互相制约，又互相推动，始终处于动态的相互调适过程当中，奠定了这个结构自我修正和演进的内在的动力。后续的科学革命，即来自这三大主题的相对独立发展所造成的内在张力。
以经典物理学革命为例来看，法拉第的电磁感应实验对电磁学理论的推动属于实验驱动；狭义相对论的提出，源于麦克斯韦-洛伦兹理论在所有惯性系中皆成立，以及它与牛顿理论的不协调，属于理论驱动；广义相对论的提出，主要的动机之一是对引力理论应该是一种场论的信念。
以下为发言实录：
郝刘祥：非常感谢香港中文大学深圳校区的邀请，还有财经杂志为我们提供了非常好的科学哲学交流的平台。刚才我听了唐院士的报告非常受启发。还原论是哲学上的一个重大问题。唐院士结合自己创造性的科研工作，用非常具有说服力的案例，让我们更愿意接受突现论的观点。我今天的题目是科学进步的动力学模式，是一个非常标准的科学哲学题目。
这个题目的核心就是怎么回答下面这个问题：为什么现代科学能够持续的进步？人类世界历史文化中，持续的进步是一个反常现象。哲学家对这个问题有很多回答，我将要讨论三个主流的理论，但是这三个主流的理论在我看来都有一定的不足。为了弥补这些不足，要结合另一个基本问题：为什么现代科学诞生在17世纪的西欧世界。
下面讨论三种科学哲学理论：波普尔的证伪主义、库恩的范式理论、史觉文斯的知识机器。提出者是三位学者：KarlPopper、ThomasKuhn、MichaelStrevens。
波普尔的证伪主义大家很熟悉了。证伪主义的问题在于，证伪主义下科学理论无法被证实。对于“乌鸦是黑的”这个理论，即使有1000只乌鸦是黑的作为证据，也可能找到第1001只乌鸦是白的。证伪主义的科学发展模式，是提出假说、推出结论，再由实验证伪。实际上在真正的科学研究中，假说不是独自被证伪的，我们实验验证的检验的对象总是一组假说。
举几个例子：第一个是斐索实验结果符合菲涅尔的公式，似乎判决了以太是否被介质（流水）所拖曳。第二个是迈克尔逊-莫雷实验的结果，可以通过洛伦兹收缩这一辅助假说来解释。第三个是1859年勒维耶发现水星近日点43’’/百年进动，似乎证伪了牛顿的引力理论。
用证伪解释科学进步是困难的。这就引向第二个理论，库恩的范式理论。库恩提出，科学是非常保守的，轻易不对科学理论做修正，即使要修正时也从最无关紧要的修正起。范式理论中，科学进步的模式是：常规科学→反常与危机→科学革命→常规科学。要点在于：（1）常规科学是在范式指导下的解谜活动；（2）严重的反常导致危机，从而诞生新范式；（3）科学革命是新旧范式的转换。
库恩的范式理论的局限在于：（1）范式的强制性问题（科学共同体与范式）。科学家并不接受范式的强制性。（2）范式转换的可通约性问题。在经验依赖于范式的前提下谈论反常，意味着存在一个不依赖于范式的中立世界。（3）范式理论的解释力问题。伊恩·哈金有一段评述，指出有一些科学革命并未显示出库恩所述的结构。但是，库恩的理论最重要的价值，是强调了常规科学发展的意义。
第三种理论是史觉文斯的知识机器理论。史觉文斯提出，科学的诞生和发展来源于一条铁律：科学的论证只接受经验证据。
除了铁律，知识机器还需要一些原理共同解释科学进步的模式。第一条是第谷原则：宇宙的奥秘存在于近乎不可分辨的细节中，需要最敏感的仪器才能探索。第谷是一个非常精准的观测家。他的裸眼分辨率远超常人，积累了大量精确的天文学观测数据。量子电动力学中的兰姆位移，也是第谷原则的体现。第二条是培根趋同：如果我们用解释力作为标准，通过经验检验我们最终会选出真理。16世纪下半叶，有三个行星运动体系——托勒密体系、第谷体系和哥白尼体系。到了17世纪初，天文观测让我们只能选择相信哥白尼的理论。第三条是浅层解释。牛顿说引力存在，并且服从公式，而无需对其本质或原因做进一步解释。对此，牛顿的一句名言是：“我不杜撰假说(HypothesesNonFingo)”。
知识机器理论的局限性在于没有考虑科学发现的环节。只考虑科学确证要求浅层解释，没有追问深层解释的影响。例如，对形式美的追求，产生了哥白尼的日心学说、爱因斯坦的狭义相对论、狄拉克的相对论性量子力学。对实在论的诉求，则导致莱布尼兹对牛顿不解释引力定律的原因“大为震惊”，在他看来，引力可以被看成“以太的漩涡”。麦克斯韦、爱因斯坦对引力理论的发展，很大程度上是在追求引力理论中理论实体的实在性和可理解性。
接下来展现三代科学史家的观点，他们分别是：AlexanderKoyré、RichardWestfall、 FlorisCohen。
柯瓦雷认为，科学革命的两个特征是：秩序井然的宇宙（theCosmos）的瓦解，因此基于这个概念的所有考虑也随之从科学中消失；以及空间的几何化，即用各向同性的、抽象的欧几里德几何学空间来代替前伽利略物理学中性质各异的、具体的世界－空间概念。
维斯特佛则认为，柏拉图-毕达哥拉斯主义和机械论哲学，这两大潮流的互动主导了17世纪的科学革命。前者以几何术语来看待自然，确信宇宙是按照数学秩序原理建造的；后者则设想自然是一部巨大的机器，并试图解释后面隐藏的机制。
柯瓦雷和维斯特弗的解释中，各自存在概念归属的含糊之处，以及均将实验放在从属地位。
为了更清楚地揭示这一点，可以问另一个基本问题：现代科学为什么没在近代西欧以外的世界产生。爱因斯坦提出过一个回答，即西方科学的发展一方面基于形式逻辑系统的发明，另一方面强调通过系统的实验寻找因果关系。爱因斯坦的直观理解是非常好的。
弗洛里斯·科恩结合了前人的观点，提出了第三代科学史家对于现代科学诞生的认识：现代科学的产生是三种认识自然方式的融合。
第一种是哲学家的方式或雅典的方式，先找到第一原理，再以此为基础进行逻辑演绎推论，自上而下地认识自然。典型的代表是原子论。第二种是数学家的方式或亚历山大里亚的方式，通过抽象的、数学的方式认识世界。比如古希腊的行星天文学、阿基米德的静力学，以及几何光学。第三种是精确的观察和实验。这是文艺复兴时期在欧洲产生的一种新的认识世界的方式。它不同于古希腊的两种认识方式之处，在于从事观察、实验，意味着真理并不是我们理性所能单独认识的，而要为了实现实际目标，从实验得来。
三种认知方式的融合产生了现代科学。伽利略代表了哲学和数学认识世界的方式融合，那时候没有科学家这个词，他将自己称为数学家－哲学家，即现在意义上的理论科学家。波义尔给了自己另外的外号——实验科学家。牛顿则代表三种认识世界的方式的综合，他在三个方面都有非常了不起的成就。哲学上，许多流派的思想在牛顿理论中都留下了痕迹；牛顿作为数学家发明了微积分，又作为物理学家进行了非常精密的光谱实验。更重要的是，牛顿把这三者紧密的结合在一起。他的代表著作的题目正是“自然哲学的数学原理”。
弗洛里斯·科恩解释能够帮助我们更好的理解为什么科学不断地进步。但其不足之处在于，（1）该解释局限于“运动学”的解释，未能揭示历次转变之间的深刻联系；（2）他的解释仅适用于解释天文学和物理学等数学化科学的发展；（3）他没有考虑后续的科学革命。
我们对比蒯因对科学理论的结构的看法。蒯因提出，人类知识（首先是科学知识）是一个信念之网（科学知识是justifiedbeliefs）：人类的知识和信念好比一个力场，它的边缘是经验，往里是科学理论，核心则是逻辑和形而上学。例如，在牛顿体系中，经验包括潮汐现象、地球的椭球状、苹果落地、火星的运转；理论包括牛顿三定律和万有引力定律；核心则是关于世界最基本的假设，包括绝对时间、绝对空间、超距作用力。
结合上述讨论，科学进步的基本的框架就是：科学进步得益于三个主题，第一是信念主题，或本体论承诺；第二是理论主题，或理论表征主题；第三是实验主题，或受控实验。三者各自具有相对独立性，同时三者之间总是有不协调之处。后续的发展来源于：这个结构一旦形成，每一个主题相对独立，三者之间又发生相互冲突，从而产生科学的进步。这是我给出的一个基本的模型。
科学进步的动力学模式可以由三个主题的互动来描述：信念、理论、实验。三个主题各自具有相对独立性，例如意外的实验发现，或纯粹的理论追求、纯粹的信念引导都可能推动科学发展。在科学进步的过程中，它们既互相制约，又互相推动，始终处于动态的相互调适过程当中，奠定了这个结构自我修正和演进的内在的动力。后续的科学革命，即来自这三大主题的相对独立发展所造成的内在张力。
我们将科学进步的动力学模式与三种科学哲学理论相比较。与证伪理论相比，克服了证伪理论中“经验证据对理论整体的决定是不充分的”这一论题对科学进步的限制。与范式理论比较，范式相当于动力学模式中的理论主题和信念主题。但是不同之处，在于理论是属于科学共同体的，而信念属于科学家个人。与知识机器理论相比，铁律支配的是科学共同体，不涉及科学家个人的深层次思想、信念（特别是美感和形而上学）和科学发现的过程。
下面举一些科学史上的案例。
实验驱动，特别是实验对理论的驱动，是库恩意义上的“反常”。例如开普勒是因为火星运动的偏心轮模型与第谷的观测数据之间出现了8分的误差，才走上了革新天文学的道路，进而发现了行星运动的第一定律。
信念驱动理论，例如牛顿的万有引力定律是以承认绝对时空、微粒物质和超距作用力为前提的；而爱因斯坦的引力场方程建立在引力即时空几何这一本体论构想基础之上。信念驱动实验的例子，包括麦克斯韦关于以太的构想激发了迈克尔逊-莫雷实验，并最终导致以太概念的取消；德·布罗意的物质波构想，使得戴维孙和革末在1927年成功获得了电子在晶体上的衍射图样。
理论驱动信念的案例，则有麦克斯韦根据电磁场方程表明光就是电磁波；以及狄拉克方程预言了正电子的存在。理论驱动实验的例子则有爱因斯坦通过创立广义相对论，不仅解释了水星近日点的进动，同时刺激了实验科学家去检验光线偏折和引力红移。
经典的科学革命除了物理学中的电磁学革命、相对论革命，还包括化学革命、生物学革命。
拉瓦锡的化学革命可以被解释为信念驱动导致的革命。因为拉瓦锡的实验基础未变，革命性转变发生在关于实在的构想方面，进而导致理论表征方式发生了重大转变。燃素说到氧化说的转变，集中体现于化学方程式上的改变。
达尔文的进化论是实验驱动的案例：对加拉帕戈斯群岛鸟类考察→“变种”的信念（端始种，地理隔离成种）→进化谱系树表征，解释了过去的理论未能说明的新的物种是怎么产生的、物种和物种之间的关系是什么结构等问题。
遗传学革命中，孟德尔相信遗传因子是颗粒状的，这是信念驱动的典型代表。摩尔根则代表了实验驱动：他一开始并不接受孟德尔理论，后来是他的实验逼迫他接受了遗传因子的思想，最后建立了遗传图谱表征。
在哲学上，我们认为人类是用一张概念之网来捕获实在的，重大的科学革命都会带来我们关于世界的基本观念（时空、物质、心灵、因果等等）的转变。
时空观：伽利略时空→闵氏时空→黎曼流形
物质观：微粒→原子+经典场→量子实体（量子粒子或量子场）
相互作用：超距作用（引力）→传递作用（电磁）→四种相互作用
自然规律：决定论→几率规律
自然种类：本质主义→自然类（原子、基本粒子、物种）都是可变的
最后有一个题外的例子：未来的科学革命如何到来、会是什么样？我们可以根据科学进步的动力学模式做一些设想。可能由信念驱动：比如目前我们不知道量子态是什么，只知道其模方的含义，不能把握其本身的物理实在性。比如按照唐院士的主张，我们接受突现论，但对于心灵是如何突现的，我们现在缺少基本的想法。可能由理论驱动：比如说协调量子理论与广义相对论，得到自洽的量子引力理论；或者尝试理解复杂系统中的突现特征，从凝聚态到神经网络。可能由实验驱动：我们现在对暗物质与暗能量、高温超导现象等需要实验驱动发展。
这是稍微做的一点题外的扩展，谢谢大家。