第一章绪论
化学革命是发生在十八世纪末法国和英国的一场深刻的化学学科的变革，奠定了现代化学学科的基础。十八世纪是化学学科大发展的时期。在十八世纪末的法国和英国，发生了拉瓦锡Antoine Laurent de Lavoisier，1743—1794领导的化学革命。化学革命的主要成果是建立了国际化学界的第一个学科纲领——氧化学说。这个学科纲领初步明确了化学的研究目的、范围、方法，使化学基本上成为一门独立的学科，而不再是其他学科，如医学、物理学、自然哲学的附庸。其主要依据为：①氧化学说基本建立了现代化学意义上的元素概念，彻底取代了古代的四元素与文艺复兴时期的三要素学说。在此之前英国化学家、物理学家波义耳Robert Boyle等试图取消四元素与三要素学说，但并未取得实质性的成功。②氧化学说使得化学基本上成为一门世界科学。在此以前，世界上科学水平最发达的两个国家法国和英国的化学研究在价值取向、研究范围、研究方法上相差甚远。法国化学主要是盐化学，而英国则是气体化学，而且两国的化学家基本上对对方的领域不感兴趣。法国盐化学在十八世纪初就和物理等其他学科基本上划清了界限，但在较长时间内停留在定性科学的层次；而英国气体化学重视定量，但往往更重视气体的物理性质研究，而忽视其化学性质。拉瓦锡不仅结合了法国化学和英国化学的优势，而且在一定意义上统一了法国化学和英国化学。③1787年，拉瓦锡、贝托莱ClaudeLouis Berthollet、德莫沃Louis Bernard Guyton de Morveau、弗可鲁瓦Antoine Franois de Fourcroy合著的《化学命名方法》Méthode de Nomenclature Chimique确定了现代化学命名法，在其出版之后的二十年内，现代化学命名法得到广泛传播和应用，淘汰了以往的炼金术符号，从此以后各国化学家有了一个方便交流的平台。化学纲领的建立大大加快现代化学建制化的进程。化学革命期间出现了第一个现代意义上的化学学派——法国氧化学派，其中核心人员为拉瓦锡、贝托莱、德莫沃、弗可鲁瓦。十八世纪末至十九世纪初现代化学教材开始陆续发行，其早期的作者多为法国氧化学派的化学家，现代化学教材得到了广泛传播。
本书通过拉瓦锡的化学革命这个案例来探讨科学哲学中的几个问题。
本书要探讨的第一个问题是化学革命的动力学机制。以往关于化学革命的科学史和科学哲学研究尽管不否定经验和实验在化学革命中的地位和作用，但基本上倾向于把化学革命理解为一场概念革命。这同二十世纪科学史和科学哲学发展的某些特点是分不开的。在化学革命动力学的各种解释中，影响最大的为库恩的范式转换理论。库恩把化学革命视为“氧气”和“燃素”之间范式的转换，“拉瓦锡对困难的事先估计一定起过重要作用，使他能够在和普里斯特利一样的实验中看到了后者所看不到的一种气体。反过来说，普里斯特利必须有一次重大的范式的转换才能看到拉瓦锡所看到的东西，这事实必然是他直到其漫长的一生结束依然不能看到的主要原因” Kuhn，1996：56。库恩的范式转换理论至今仍有着巨大的影响，但随着化学史研究水平的不断提高，使用“范式的转换”是否能全面有效地解释化学革命以及化学革命中是否存在着“范式的转换”等问题都存在着较多的学术分歧。后来萨伽德Paul Thagard结合认知科学与人工智能的某些最新进展对化学革命进行了一个新的科学哲学的解释（Thagard，1990）。萨伽德将拉瓦锡的概念结构分为四个阶段，他认为拉瓦锡在1772~1777年通过发现氧气建立了一个新的概念系统，适合用积累理论来解释，而1777年左右是用一个新的概念系统来替换旧的概念系统，适合用格式塔理论来解释。萨伽德比较好地描述了1772~1789年拉瓦锡的概念结构，相对于库恩的化学革命解释要更全面与合理一些。与库恩一样，萨伽德的解释中存在的最大问题是如何解释1777年左右拉瓦锡从旧的概念系统突然转换到新的概念系统中的动力学机制。在这个问题上，萨伽德的解释没有任何地方能够超越库恩的解释，他仍然沿用了库恩备受指责的带有相对主义色彩的格式塔转换机制。本书认为整个科学哲学界对化学革命的方法论研究是不充分的，以至于科学史界在化学革命研究中基本上不引用科学哲学的研究文献，即使引用也是持一种批判的态度。例如，霍尔姆斯认为库恩的范式转换理论过于简单，甚至略带悲观主义色彩地认定现有的任何一个哲学理论都不能完美解释化学革命的机制。尽管大多数化学史学者都明确承认化学革命是存在的，但大多认定简单地使用库恩的范式转换理论很难解释化学革命。著名科学史家、萨顿奖章得主霍尔姆斯（Frederic L Holmes）曾明确指出拉瓦锡的化学革命远没有库恩想象中的那么简单，拉瓦锡在很长的时间里既不在斯塔尔的燃素学说的“世界”（库恩的概念）中，也不在他1777年后建立的氧化学说的“世界”中Holmes，1985，1989。
本书要探讨的第二个问题是科学发现与辩护的问题。尽管本书探讨的第一个问题本身就涉及科学发现与辩护，但本书对第一个问题的探讨尚局限于化学革命范围内，而在这个问题的探讨中，试图扩展到化学革命之外。本书之所以选取“化学革命”这个案例，是因为它确实是科学发现与辩护的经典案例。例如，化学革命中拉瓦锡对氧气与水的组成的发现等都属于科学哲学中“发现”的范畴，而化学革命中氧化学说者与燃素学说者的辩论则属于科学哲学中“辩护”的范畴。在逻辑实证主义者莱兴巴赫Hans Reichenbach，1891—1953把科学研究活动区分为发现的contextcontext of discovery与辩护的contextcontext of justification之后，科学哲学家往往认为科学发现的过程需要使用心理学这样比较神秘的机制来解释，将之排除于科学哲学的领域之外。这样，科学的发现与辩护是分离的，发现的过程是描述性的，这往往成为科学史家的任务；而科学的辩护过程是规范性的，仍然是科学哲学家的任务。在莱兴巴赫将科学研究活动区分为发现的context与辩护的context之后，科学哲学界对于判决性实验、迪昂奎因命题DuhemQuine thesis、“不充分决定论”underdetermination以及后实证主义这些问题的探讨往往局限于科学辩护的context。这一点以逻辑实证主义的倾向为最显著。逻辑实证主义把科学发现的context排除在科学哲学的探讨之外，试图建立真正的哲学，实际上并没有达到其预期的效果。逻辑实证主义流行了几十年后，在二十世纪下半叶受到了汉森的“观察负载理论”theory ladenness of observation论题的冲击。实证主义和逻辑实证主义的核心原则“理论与观察的两分”很快遭到了越来越多的质疑。由于任何观察都不是纯粹客观的，具有不同知识背景的观察者观察同一事物，会得出不同的观察结果。汉森的“观察负载理论”论题很容易导致相对主义。除了汉森的“观察负载理论”论题之外，迪昂奎因论题对于相对主义的产生也发挥了重要的作用。法国数学家、物理学家、哲学家迪昂Pierre Maurice Marie Duhem，1861—1916在二十世纪初提出整体论思想，指出“试图把理论物理学的每一个假设与这门科学赖以立足的其他假设分离出来，以便使它孤立地经受经验的检验，这是追求一个幻想；因为物理学中的无论什么实验的实现和诠释都隐含着依附整个理论命题的集合” 迪昂，2001：222。二十世纪杰出的科学哲学家奎因也译作蒯因，Willard Van Orman Quine，1908—2000在1951年发表的“经验主义的两个教条” Quine，1951：2043一文中，针对逻辑经验主义的下述两个基本观点提出挑战：一是关于分析命题和综合命题的区分，二是关于证实理论和还原主义。在他看来，经验的检验始终只是针对语句的整个体系，而不是针对某个孤立的语句，所以具有经验意义的单位也应当是语句的整个体系，而不是个别的语句。由于奎因论题是建立在迪昂论题的基础上并有所加强，所以一般将两者的学说称为整体论，或迪昂奎因论题。
拉卡托斯曾经将迪昂奎因论题用一个有趣的小故事来说明，非常形象。
o′同一组理论（及“观察”）陈述h1、h2 hn，I1、I2 In是相矛盾的，这里h1表示理论，I1表示相应的初始条件。按照“演绎模型”，h1 hn，I1 In逻辑地蕴涵着o；但o′是观察得来的，蕴涵着非o。让我们再假设前提都是独立的，都是推出o所必需的。在这种情况下，我们可以通过改变演绎模型中的任何一个句子而消除矛盾。
例如，设h1为：“如果一条线上系上一个超过其抗张力的重物，这条线便会断”，h2为：“该线的抗张力为一磅”；h3为：“该线系上的重物重两磅”。最后，设o为：“两磅重的铁块系在位于时空位置P的这条线上，而线没有断。”这一问题可以用多种方法来解决。举几个例子：①拒斥h1，以“被二力所拽”来取代“系一重物”这个表达式。引进一个新的初始条件，即在实验室的天花板上有一隐蔽的磁力（或迄今未知的力）。②拒斥h2；提出抗张力实际上要视线的潮湿程度而定；由于线受潮了，其实际抗张力为两磅。③拒斥h3；重物只重一磅；天平坏了。④拒斥o；线其实断了，只是没有观察到它断了，提出h1＆h2＆h3的教授是一个著名的资产阶级自由派，他的革命的实验助手老是看到他的假设被反驳了，而实际上它们是得到了确认。⑤拒斥h3；这条线不是“线”，而是一条“超线”，而“超线”永远也不会断。我们可以永无止境地继续下去。实际上，若有足够的想象力，那么通过对我们（演绎模型之外的）全部知识的某一遥远的部分作出改变，我们便有无数种可能的办法来取代（演绎模型之内的）任何前提，从而消除矛盾。 \[英\]拉卡托斯，2005：122
拉卡托斯认定，只要一个科学家的想象力足够丰富，那么对于任何一个对他的理论构成反驳的经验事实，都可以找到一个原来没想到新的理论假设把理论的危机化解，所以从这个意义上说，没有判决性实验，或者至少是没有大的判决性实验。但拉卡托斯写的这个小故事实际上是不符合科学研究的现实和历史的。
迪昂奎因论题导致了“不充分决定论”的产生，进一步成为相对主义（relativism）、SSK强纲领的理论基础。一般认为，弱“不充分决定论”的理论基础是迪昂论题，其主要内容是经验证据无法为理论的选择提供充分的基础。但迪昂并没有否认理论选择中存在着一些评价标准，如理论的简单性、美学价值等，在《物理学理论的目的与结构》一书中的原文中，迪昂是使用的“卓识”这个名词。而强“不充分决定论”来源于奎因论题，其主要内容是对于所有的证据，存在着多个甚至无数个竞争性的理论，这些理论的内容是不相容的，但在经验意义上却是等价的。奎因的强“不充分决定论”实际上假设了一个理论只要做局部的修改，就可以解释所有的、不断变化的经验陈述。应该说强“不充分决定论”很大程度上抹杀了经验对于理论选择的作用，为相对主义铺平了道路。应该说，强“不充分决定论”至多只有逻辑上的可能性，几乎没有现实上的可能性，而且在科学史上也几乎没有案例支持。在这样的情形下，相对主义者、SSK学者也只能通过引力波、某种未知粒子等科学上并没有定论的案例来勉强“支撑”强“不充分决定论”。
相对主义者、SSK学者基于“不充分决定论”否认经验在理论选择中的价值和作用，进而认定理论选择取决于科学家之间的协商。然而，“不充分决定论”是一个逻辑命题，而相对主义者、SSK学者往往解释的是科学史与社会现象。事实上，逻辑上的可能性并不代表现实上的可能性，逻辑命题也并不能简单地运用于解释历史和社会现象。
要真正确定经验在理论选择中的作用，单纯依靠逻辑命题上的辩论难以有一个让双方信服的结论。本书认为，研究历史上的科学史案例，有助于理解这个问题。而且从历史上真实发生过的事实来说，科学发现与辩护的与境（context）往往是同时的，不可分开的。如同拉瓦锡对氧气的发现与其对其反燃素理论的辩护几乎是同步进行的，拉瓦锡1772年就开始怀
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