内容提要：本文介绍科学哲学的起源与重要性，基本问题、论点、与派别，新近发展方向，及笔者对其在中国与西方将来发展的前瞻。

　　Abstract: This article is an introduction to the philosophy of science: its origin and significance, its basic problems, arguments, and schools, and its recent development. I shall also offer my view of the desirable status of its future.

　　关键词：科学哲学，逻辑经验（实证）主义，科学解释，归纳，证实主义，证伪主义，科学检验，实在论与反实在论，亚决定论，整体论，被理论渗透的经验，不可公度性，因果性，决定论与自由意志。

　　Keywords: philosophy of science, logical empiricism (positivism), scientific explanation, induction, verificationism, falsificationism, scientific test, realism and anti-realism, underdetermination, theory-ladenness of observation, incommensurability, causality, determinism and the freedom of the will.

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1．从哲学到科学哲学。
1）在科学时代我们为什么需要哲学？
“哲学”（philosophy）一词来自于希腊文，其原始意义是“爱智慧”。这个智慧（wisdom），作为人类灵魂（soul）的追求对象，包括我们现在讲的理论和实践、一般与各个特殊门类的智慧。所以牛顿的物理学著作叫作《自然哲学的数学原理》。将哲学理解为无所不包的学问在当今也可以找到其踪迹：当今大学几乎所有门类的博士都叫作“Ph.D.”，直译为“哲学博士”。但是，如英国哲学家奥斯汀（J. L. Austin）在“Ifs and Cans”一文中所讲，哲学有如躁动多产的原始太阳，不时地甩出一部分，比如数学、物理学等等，这一部分如行星般冷却，服从于良好规则，向一个遥远的最终状态不断地进步。没有被分出来的，作为哲学，被我们踢到楼上去。
但是，当具体科学独立门户以后，（自然）哲学还剩下些什么呢？难道我们不能用科学解决一切问题吗？我们经常会讲，哲学是关于人类最终、最一般的问题的。如果如此理解哲学，那么其独立存在就依赖于一个假设：这些最终问题是科学无法回答的。否定哲学的独立地位的人就会说：“科学可以回答一切问题。”但是，我们如果仔细想想，这个说法似乎有着明显的问题。这是因为每门科学都有其最终假设，比如几何学的公设之于欧几里德系统。这些假设是回答其内部一切问题的出发点，从而关于这些最终假设的正确性和意义是这门科学本身无法回答的。举个简单的例子：如果有一个标准米尺作为决定一个东西长度的最终标准，那么在回答诸如“为什么你说我的胳膊是一米长”这个关于长度的问题时，我们可以最终诉诸这个标准米尺：“因为你的胳膊和这个标准米尺是一样长的”。但是，在这个测量系统中，我们无法回答为什么这个标准米尺是一米长的问题。当然，低一级学科的假设可以被高一级的科学解释，但是如果我们到达了最一般的科学，如数学、物理等等，那么再高一级似乎只有哲学。哲学是提供正当性或辩护（justification）的终点，或者倒过来讲，为我们的知识、实践提供最终辩护的叫作哲学。如果没有这个终点止住对辩护要求的不断上升（justification ascent），那么我们似乎就掉进了无穷后退（infinite regress）的深渊。但是，哲学是如何解决既辩护最终原理，即回答一切问题的出发点，又辩护对这些最终原理的辩护呢？后者之所依赖的能是什么呢？我们在后面会回到这个问题上。
另外，比如物理学可以回答为什么“E=MC2”，但它并不告诉我们要不要或怎样使用它，它也不告诉我们原子弹是不是应该炸日本人。一般地讲，如果我们接受事实与价值的对立，如果我们将物理学理解成对（某种）事实的描述，那么它无法回答我们为什么要描述这种事实而不是那种事实，无法回答我们为什么要研究物理学。这是因为我们一般认为物理学不能做出“这类事情很重要、很有意思”乃至“物理学很美好，我要研究它”的判断。后面这类问题常被称作价值问题。事实与价值这个区分听起来是个事实判断，但它实质上常是个价值判断。因为有不少哲学家、科学家认为，价值是主观相对的，比如很多中国人认为日本人被原子弹炸了是活该，而日本人大多不会这么想。相比来讲，事实—比如这个原子弹就要炸了—是每个人都要接受的。不接受的人尽可以站在这个原子弹边上试试：即使他们还嘴硬，不出几代，这些勇敢的人肯定会被炸光了。所以，事实是“硬”的，价值是“软”的。但是，我们为什么要追求“硬”的东西呢？对这个问题的回答是一个价值判断。有些人认为哲学作为对物理学（或其它一般科学）之上的、事实之上的东西的追求是空洞的或无用的，但这个判断本身也是不能在物理学内部做出来的，它是一个哲学判断。
所以，尽管科学有着耀眼的成就，但是哲学似乎还有其地盘。哲学关心如何辩护任何一门具体科学的基本假设的问题，哲学—作为最终的思辨—也要为自身的正当性辩护：为什么有些问题是哲学问题，只能由哲学来回答，而不能由科学来回答。

2）从婢女到楷模的科学。
哲学，无论是在原始的意义上（包含所有学科）还是在现在的意义上（关心最终问题），都包含对自然、社会的思考和对这些思考的思考。从这个意义上讲，科学哲学可以说一直是哲学的一部分。但是，科学哲学（philosophy of science），作为哲学的一个独立部分，是在二十世纪才出现的。要理解这一点，我们首先要理解“科学哲学”中的“科学”指的是近（现）代科学（modern science）或成熟的科学（mature science）。
那么，什么是近代科学呢？近代科学与东西、古今对自然与社会的思考有什么不同呢？这个问题恰恰是科学哲学要回答的，也恰恰是科学哲学的不同门派争论的焦点之一。但是，只要我们稍稍反思一下，一些至少是表面上的不同是很明显的。作为近代科学最重要的一支，近代物理学是与伽利略、笛卡尔、尤其是牛顿联系在一起的。在牛顿之前的一千年里，无论中西，思想家都有对自然的理性、天才的思考。但是，这一思考分为不同门派，各立山头。每个门派都力图解释世间万象，而各个门派的出发点又经常互不相容。诸门派此消彼长，反复无常，一个学派经常在不知情的状态下重复百年前或不同地域的学派已做的工作。而牛顿以降的物理学似乎以其有序、积累、进步、专注为特征。下一代物理学家不用再重复上一代人的工作，而是站在前人的肩膀上继续向上。物理学家也不再试图回答一切问题，而是专注于在一个框架下被认为可回答的问题。其结果之严谨、精确、清晰、可靠让人叹为观止，与前现代之自然哲学形成了鲜明的对照。
笔者认为，从哲学史上来理解这一重大转折的一个至关重要的人物是笛卡尔（Rene Descartes）。由于英美科学哲学的主流是所谓经验主义者，也由于分析哲学（科学哲学乃其重要分支）对哲学史有其特定视角或根本忽略，笛卡尔对前科学向近代科学转变之深远影响常常未得到应有的重视。在他的《方法论》与《沉思录》里，笛卡尔指出长久以来的杰出思想仍无法摆脱作为科学基础的哲学的多元性（门派），这意味着没有什么东西是可靠的。其著名的怀疑正是要找到一个明晰的、单一的基础。这一基础找到后，我们就可以不断积累，稳步向前。通过他的怀疑与重建，尤其是上帝存在的证明，笛卡尔也给出了我们可以不重复自己以前的或前人的工作，我们内在一致的感觉经验与实在（大致）对应，和以往的经验观察可以作为对将来预测等重要科学前提的依据。这些前提与后来科学哲学里的科学的积累性、实在论和归纳问题相关。笛卡尔对数学的推崇和对分析与综合法的强调为近代数学化的物理学打下了根基，也是逻辑经验主义者对逻辑与经验共同重视的先声。
另外，笛卡尔把古人认为的做为（理论、道德）智慧（wisdom）基础的灵魂（soul）去道德化，将其缩减成为强调理智（reason）的心智（mind—“心灵”，这个通常的翻译是有问题的）。尽管在《沉思录》的前言里他讲了证明上帝存在的道德意义，但在正文中道德意义再没有被提起，甚至传统上用作讨论邪恶的论述也被笛卡尔用来讨论道德中立的错误。当然，笛卡尔著名地坚持心物之分，坚称其数学化的物理不能用于解释灵魂，是哲学与科学中心物问题的重要来源。后来康德（Immanuel Kant）也曾指出牛顿式的物理学无法应用于多样的生物界，即使是数理逻辑的，从而也是计算机科学奠基人之一的弗雷格（Gottlob Frege）也指出人类思维不能被机械化。但是，笛卡尔的数学化的物理学和他作出的从灵魂到心智的跨越使心的物化（生物学与神经科学（neural science）等等）不再遥不可及。
物理学和其它自然科学在笛卡尔之后的发展印证了他的眼光。它结束了无序、永恒循环的“军阀混战”局面。但是，笛卡尔所没有预见到的是这一成果并没有建立在哲学的统一与确定之上。对他来讲，虽然哲学最终是数学与科学的基础（主子），但是当时数学的确定性是科学与哲学的楷模。他认为他的工作会结束哲学与科学的不确定局面。但是，科学，尤其是牛顿物理学，似乎迅速达到了数学的确定性，而哲学仍原地不前。所以，滑稽的是，近两百年后的哲学家康德在他的《纯粹理性批判》忧虑的不是物理学本身的确定性问题，而是感叹为什么哲学还没有象物理学一样的确定性。当然，康德认为他会解决哲学的不确定问题。更滑稽的是，又是近两百年后，罗素（Bertrand Russell）在《关于我们外在世界的知识》（Our Knowledge of the External World）中重复了几乎和康德一样的感叹，将哲学的千年混战归咎于哲学家过于大胆的预言。但他紧接着就大胆地声称他会结束这场混战。逻辑经验主义，也是当代科学哲学的奠基人之一的石里克（Moritz Schlick）在他的“哲学的转折点”（“The Turning Point in Philosophy”）和“哲学的未来”（“The Future of Philosophy”，1931年）等文章中也表达了与罗素类似的观点，简而言之，自康德以降，科学从哲学的婢女变成了哲学的楷模。但是，我们会看到，由逻辑经验主义而兴起的科学哲学依然没有摆脱军阀混战的局面。

3）逻辑经验主义与科学哲学的问题。
以科学为模范的哲学可被称作“科学的哲学”（scientific philosophy），而这些科学的哲学家以科学为其关注对象奠定了（当代）科学哲学的基础。第一代从事这类工作的群体是由兴起于二十世纪二、三十年代的“维也纳学派”（The Vienna Circle）发展起来的逻辑经验主义者（logical empiricist）或逻辑实证主义者（logical positivist）。前者多用于自称，而后者常有贬义。非常简单地讲，对逻辑经验主义者来讲，几乎所有传统哲学问题都是伪问题（pseudo-problem）和无意义的。这并不是说它们错了，而是我们根本无法用对错来回答它们。能用对错回答的才是真问题。这是因为，哲学问题无法还原为经验。经验，或更广义地讲，给定的事物（the given），是哲学、理论、或任何判断的最终的意义来源。我们说的任何一句话或一个词的意义，可由更简单的句子或词来解释和定义。但这种定义活动总要有个头，这个头就是我们能共同直观的东西，既直接呈现和给予我们的经验。就象教一个小孩说话，最开始我们是发一个声音，比如“书”，同时指向我们与小孩共同感知的经验事物，桌子上的一本书。类似地，判断一个命题的正确与否最终是由经验来证实（verify），这是所谓的证实主义（verificationism）。大多哲学家，如康德，试图找出思维及一切科学的先（于经）验（a priori）的基础，这是逻辑经验主义者所说的伪问题之一。
那么，如果给科学提供先验基础是伪工作，对经验本身的研究又是科学自身的工作，哲学还能做什么呢？有如一个兼管清洁的全职女秘书，它能做的是做语言分析，去除无意义的问题，并把有意义的问题清晰化、条理化。这一“清洁”工作是科学对经验现象研究的前提，在科学理论建立后，它可为将来的发展做准备。比如，赖辛巴赫（Hans Reichenbach）在他的《量子力学的哲学基础》里（Philosophical Foundations of Quantum Mechanics）指出，科学家并不反思其科学问题是否有意义，是否清晰，而哲学家的反思便可以为科学发展作出贡献（相比之下，石里克并不对科学家有这么傲慢的批判性，而更强调科学与哲学工作的不可分）。另外，基于这种对科学的反思，哲学家可以回答如下的问题：什么是科学？或科学与非科学（形而上学、迷信或伪科学，等等）的区别在哪里？科学的客观性来自何处？科学成功的奥秘在哪？科学如何可以解释经验和作出预言？经验是如何决定科学理论的正确与否等等。
这里，我们要提到由弗雷格等人提出的“发现的情境”（context of discovery）与“（为其正当化）辩护的情境”（context of justification）的区分。科学理论的发现可能有很多心理、社会、政治等偶然因素。一个理论可能是一个科学家日有所思后夜里梦出来的，一个理论的兴起可能与当时的社会取向相连。这些是发现的情境。但这个理论为什么是正确的，意即为其正当化的辩护是独立于其发现的情境的。一个科学家不能说“因为我昨天晚上梦见了这个理论，所以它是正确的”。理解了这个区分，对逻辑经验主义者来讲，他们对已发展起来的科学理论之系统、清晰的整理是对科学的“理性重建”（rational reconstruction），是严格的科学系统应该有的样子。这一系统是为科学提供辩护的基础，而提供这一辩护及对上述问题的回答为科学的进一步发展奠定了坚实可靠的基础。
早期逻辑经验主义者常爱引用的是爱因斯坦对时空的概念分析而导致全新的相对论诞生的例子来展示他们工作的可能意义。但是，这个例子完全可以被用来支持广义的经验主义者或早期实证主义者。事实上，爱因斯坦本人承认实证主义者马赫（Ernst Mach）的概念分析方法与他对经典时空观念的分析有呼应。另一个，也许是更贴切的展示逻辑经验主义的意义的例子是分析力学。在物理学内部，拉格朗日（Joseph-Louis Lagrange）、雅可比（Carl Gustav Jacob Jacobi）、哈密尔顿（William Rowan Hamilton）发展起来的分析力学可以被看作原始的经典牛顿力学的理性重建。它基于经典力学的基本概念，但给之以新的数学表述。应用这个新的系统，分析力学被认为是揭示了经典力学的隐秘结构，使后者更一般化，从而为力学的进一步发展，包括量子力学的出现，作出了贡献。
与此类似，逻辑经验主义的理性重建的方法是基于弗雷格、罗素等人新近发展起来数理逻辑及由此引申出来的语言哲学理论，这是“逻辑经验主义”与早期经验主义或实证主义者不同的“逻辑”部分。实际上，在逻辑经验主义者之前，罗素本人在上面提到的书中已对这种理性重建有过详细论述，而逻辑经验主义者明确地指出逻辑只不过是我们的约定（convention），是定义的或分析的，而不具有神秘的形而上学的必然性或真理性。他们追随罗素，认为貌似先验的数学是可以还原成与逻辑一致的定义系统。但是，数理逻辑学家哥德尔（Kurt G?del）对这种对数学的理解提出了致命的挑战，他证明了一个数学系统如果是一致的（consistent），则是不完备的（incomplete），意即这个系统无法证明所有数学真理。这意味着具有必然性的真理有逻辑定义之上的意义。在逻辑经验主义者内部，这个想法给对真理、必然性的讨论重新制造了空间。另外一个逻辑学家塔尔斯基（Alfred Tarski）给出了真理的一个逻辑学表达，这也使得回避它的分析哲学家（analytic philosopher）（包括逻辑经验主义者）重新对谈论真理有了兴趣。当然，通俗地讲，哥德尔证明的只是一个内在一致的定义系统不能包含所有的真理，而逻辑经验主义者至少还可以满足于制造一致的、但不完备的系统。因为不完备，这样的系统可以有多个，这为下面要讨论的亚决定论和不可通约论开了一个逻辑上的先河，比如卡尔纳普（Rudolf Carnap）后来就提出了不同系统的构造与评判的一些标准。但是，在每一个系统内部，我们似乎还可以坚持定义（分析）与经验的区别。不幸的是，经验与分析、经验与理论、经验的“赤裸裸”的给定性、发现与辩护的区分等等逻辑经验主义者的核心观点都将被质疑。可是，科学哲学是由逻辑经验主义者开始的，并且其基本问题仍是当今科学哲学的核心问题。

4）理解科学的重要性：一般论述和有关决定论的案例。
所以，科学哲学的始作俑者乃是一批所谓的“科学主义者”，而自诩的“人文主义者”经常是由对科学主义者的了解来了解科学。但是，科学主义者真的了解科学吗？间接地，批判科学主义者甚至是科学的人文主义者真的是批判科学吗？对这个问题的回答和对科学的深刻与负责任的评判都依赖于对科学是什么，这一科学哲学核心问题的反思。也许有人会说，因为我只关心人文，只关心道德，所以我可以躲开科学的问题。但是，这种说法是基于近现代科学对人类生活和人类的问题的深远影响的无知。原子弹、生物技术等等使人类有了自我毁灭的能力，也使得科学研究无法只是象牙塔内一些书呆子干的与他人无关痛痒的事情。既然如此，国家是否和怎样管理科学也就成了重要的政治问题，而当代科学对财政支持的深刻依赖也使它与社会政治密不可分。这里我举一个与哲学与科学哲学中的一个重大问题相关，并对道德哲学有着深刻影响的例子。
在近代物理学发展之前，无论中西，在上的天与星空常被看作人类的道德律的来源。但是，当星体的运动被牛顿的万有引力定律所描述，我们能从中得出什么样的道德律呢？“哪个物体的个大其（吸引）力量就大，而小个的东西只能成为它的一部分或围着它转”，这听起来很象弱肉强食的教诲。更重要的是，这些自然法则被认为有着绝对的确定性。按笛卡尔的话讲，虽然上帝是这种确定性的保证，但他却不能改变这些法则。但是，如果上帝都无法违反这些法则，如果人类活动也受其限制，那么我们哪里还有自由可言？如果我们的行动没有自由，不是我们选择的结果，而是被决定的，那么我们为什么要为我们的行动负（道德）责任？那我们还要讲道德干嘛？为道德在有着绝对确定性的科学下留出地盘是康德哲学的核心问题之一，而这个问题之重要性与物理学的飞速进展相关。当然，如上所说，笛卡尔认为灵魂、康德认为生物界是在物理学式的自然法之外，但达尔文的进化论给这个观念以极大的威胁，而当今基因研究与神经科学的进展不断地蚕食着人类对自由意志（freedom of the will）的信仰。有趣的是，为人类自由辩护的人常常从科学本身找些依据，其最著名的就是量子力学对牛顿力学乃至相对论里的确定性的挑战。因为对量子力学的一些解释者来言，它告诉我们，不是因为我们的无知，而是自然界本身有超出自然法则的不确定性。但是，这种不确定性是否真地挑战了决定论（determinism）并捍卫了人的自由是很有争议的事情。当然，决定论与自由意志是自古就有的争论，但是，无法否认的是，科学的进展把哲学讨论推到了一个新的高度和强度，它给一些自古就有的哲学立场以强有力的支持，也给对另外一些立场的坚持至少是带来了极大的困难。简而言之，科学已经成了我们的时代的一个关键部分，是任何严肃的思想者不能回避的。这就意味着对近现代科学的深入了解与反思成了每一个全面且深刻的哲学家都必须面对的。

2．科学哲学的基本问题和基本观点。
1）概述：科学理论的发现，科学理论的检验，科学理论的解释功能，与科学进步。
根据经验主义者的观点，科学来自于经验。从经验中我们用狭义或广义的归纳法（induction）得出一般理论。一般理论涵盖某一类现象的全部，但经验归纳常常只能接触、处理有限的现象。比如，我们如果想知道是不是所有的天鹅都是白的，我们不太可能观察到世界上的每只天鹅。所以，我们理论中的一般判断，比如“所有的天鹅都是白的”，就常常有猜想的成分。换句话说，一般或广义的归纳法，与逻辑演绎不同，总是有不确定的成分，而由经验里归纳出来的理论准确地讲应叫假说。从这些一般假说，和一些特殊条件，我们可以用演绎法（deduction）导出特殊的经验预言。如果这个预言得到经验验证，我们就可以说一般假说得到了验证。从形成假说到经验检验的过程被称作“假说-演绎法”（hypothetico-deductive method）。如果一个假说系统被当作理论接受下来，那么科学解释就意味着我们可以用演绎法导出要解释的现象，这在我们下面要谈到的演绎-律则模型（deductive-nomological (D-N) model）里会详细地讨论。在不同的理论之间，更基本和普遍的理论要能够解释更表面与特殊的理论，而理论的如此发展使科学不断向更高度的统一迈进。比如，第谷?布拉赫（Tycho Brahe）对行星，尤其是火星运动的详细观察资料使得他的学生开普勒（Johannes Kepler）提出了描述行星运动的一般性的开普勒定律，而在牛顿力学发展出来后，开普勒定律又成了万有引力定律的一个特例（实际上，万有引力定律在处理行星运动上是对开普勒定律有修正的）。当然，有时这种连续的发展似乎会被打断，比如从牛顿力学到相对论。但是，至少是早期的科学哲学家认为相对论在低速条件下会还原成牛顿力学，从而实质上理论的连续发展得到了保持。一般地讲，这种从一个理论推导出（derive）另外一个理论叫“理论间的还原”（inter-theoretical reduction）或简称“还原”（reduction）。这些基本说法并不都是逻辑经验主义者首先引入的，但它们为逻辑经验主义者所采纳、发展、系统化、严格化和推广。它们听起来很直观，但我们下面会看到所有这些说法都会被挑战。

2）理论与观察的区分，实在论与反实在论对理论实体地位的描述，以及科学理论的语义学说。
首先，让我们来看看对科学理论本身的理解。上面已经提到，逻辑经验主义者坚持任何论断的意义（meaning）和正确与否最终只能由我们共享的，看得见摸得着的、给予了（given）我们的事物来判断，而这个事物就是经验。凡是不能还原成经验的东西不是错了，而是我们根本无法判断其对错。这些东西，比如形而上学的各式论断，是公说公有理，婆说婆有理，是没有意义的。顺便提一点，这个被还原的东西到底是一个论断还是一个词有很大的区别，很多学者在读比如蒯因（Willard Van Orman Quine）对这种还原论的批判时都忽视了这个重大区别。应用到对科学的反思，逻辑经验主义者论辩说科学理论，或理论词或理论项（theoretical terms），没有独立的意义，不指称任何客体，若它们有意义的话，它们的意义只能来源于给予观察以有组织的描述，或与观察句（observation sentence）或观察项的联系。
比如，“电子”是个理论项，我们通常的理解是它指称世界上真实存在的某类客体。但是，没有人真的看到过名字叫电子的那个客体。那么，“电子”这个科学里用的术语与“上帝”有什么区别呢？对逻辑经验主义者来讲，如此理解的理论客体与上帝、鬼神、和其它的随意想象的空洞的东西没有任何区别，而“电子”这个理论项的真正意义基于可观察到的所有与所谓的电子相关的现象。这是我们所要承认的底线，比这多的都是不必要的。在这个意义上讲，逻辑经验主义者无非是耍着奥卡姆剃刀（Ockham’s razor）的现代唯名论者（nominalist）。当然，他们所做的并不都是简单重复古代唯名论者、笛卡尔及其追随者、以及早期经验主义者的极端怀疑。这是因为他们所怀疑的是理论客体的实在性，而即使我们承认日常客体的存在，我们也很难自然地承认现代科学中往往是超出日常经验的理论客体（电子、瞬时速度等等）的存在。
但是，如果这里的观察指已经观察到的（observed）事物，又把科学理论紧紧地系于这一意义上的观察，不能有任何超出它的东西，则科学理论就变得没什么意义。因为科学理论的一个重要意义在于可以解释、预测超出身边和当下的（here and now）事物。一些逻辑经验主义者的一个回应是指出观察指的是的是可观察到的（observable），而不是（已经）观察到的（observed）。比如，人类登月之前，关于月球背面的描述（月球只有一面朝向地球）是没被观察到的，但是是可观察到的（“如果我们登上月球……”）。但是，技术再发展，我们都无法直接看到电子，而只能是看到叫“电子”的这个理论实体“引起”的现象。所以电子是不可观察到的。一些逻辑经验主义者沿着这个区分走得更远些。他们要求只要一个理论项能与观察通过部分的诠释（partial interpretation）联系起来就可以了，而我们应该给它与观察的其它迄今未知的联系留下余地。但是，这个灵活的说法不能彻底排除早期逻辑经验主义者想要排除的所有形而上学的、宗教迷信的实体。比如上帝通常是被认为可以在现实世界里显现其力量的（可观察量），虽然他有些没被观察到的力量。
逻辑经验主义者是广义的反实在论（anti-realism）的一支，他们反的是超出经验的理论客体的实在性。另外一个常被提到的分支是工具主义（instrumentalism），它强调理论与理论客体的所有的意义来源于实验操作和对观察的方便、有效的描述。据有些工具主义者来讲，理论有如一个黑匣子，只在输入（理论所处理的经验）与输出（理论的经验预言）上与观察接触。所以，与一些试图将每个有意义的理论客体还原成经验的早期逻辑经验主义者不同，而与上面提到的比较灵活的逻辑经验主义者类似，这些工具主义者往往不对理论客体有此彻底可还原的要求。他们只要求整个理论能有效、方便地处理经验就行。不管怎样，就对经验、观察的首要性的强调上，工具主义的基本思想与逻辑经验主义所差不远。而有些学者更在这种对理论实体的挑战上又多迈了一步。对他们来讲，早期很多逻辑经验主义者对统一法则的追求，和由这个有如公理系统的法则导出对现象的解释的愿望也是一个无法证实的形而上学的幻想。后者被称作科学理论的公理说（axiomatic account）或与他们自己的语义学说（semantic account）相对的语法学说（syntactic account）。他们不追求这种统一学说，而满足于对不同现象建构不同的、不一定相互一致的模型（model）。我们可以想见，一个对理论蔑视的人（比如下面要提到的卡特莱特）可能会发现专注于模型的想法很好。但是，我们也可以想见怀疑统一理论的更有意思的一些根据。比如，公理说很难对付近似于或根本就是与基本原则有矛盾的、但是处理现象很管用的模型。另外，有时认为世间万物只有一套法则的原因确实是值得怀疑的。爱因斯坦曾依照这种信条认定了提出了与“宏观”（“宏观”严格地讲只是个粗浅的说法）客体原则不一样的一套原则的量子力学是不可思议的，而我们必然可以统一宏观和微观世界的原则。但是，我们只要想想，偌大的地球与小小的电子要都遵循一套原则才是不可思议的，这一点爱因斯坦实际上也承认，因为他在“物理与实在”（“Physics and Reality”）一文中曾说过“世界的永恒奥妙就在于它的可理解性”。但是，尽管有它的一些道理，这一流派未经考察就对统一理论的排斥实际上也是形而上学的教条在作祟，而对科学理论统一的追求，即使最终失败了，也还是带动科学发展的最好的动力之一。
认识到理论的重要，实在论者（realist）坚持理论实体（theoretical entity）的独立存在，坚持科学理论至少是近似地真的，理论实体至少是世界上真实实体的近似物。对他们来讲，如果理论实体仅仅是我们为管理经验所作的构造，而没有与真实世界的对应为基础，那它们在解释和预测上的巨大成功便是个不可思议的奇迹。但是，科学史上有很多成功理论，但后来都被证明是错的，用实在论的说法，当时这些理论实体必然被认为是真实存在的，而现在看来这个信念是错的。类似地，我们如何能肯定理论项描述的客体确实独立于我们的认知而存在呢？一般地讲，我们如何证明任何客体，比如眼前的一张桌子，独立于我们感觉经验而存在呢？你可以说：“我看到它了”，或者“你瞧”，（也许你边说边使劲地敲着这张桌子），“它确实在这！”但所有这些都是在诉诸感觉，并没有证实这些感觉在真实世界里—如果这个世界存在的话—有任何基础。
顺便提一点，虽然当代的反实在论者常反对形而上学与宗教（上帝）及形而上学与宗教对实在的教条论断，但是历史上的反实在论者经常恰恰是要做相反的事情。比如历史上的唯名论者常常是挑战我们自以为对实在世界的掌握，从而把对实在的形而上学的确定知识留给上帝与宗教。宗教审判的领袖人物试图用给伽利略的异端学说一个工具性的解释（即其理论是好用的，但不是反映真实的）来调和科学与宗教。在近代科学取得了越来越高的真理性地位的时候，贝克莱主教与天主教徒杜恒（Pierre Duhem）也是通过对科学的工具性的、描述性的解释来为神学真理留下地盘。这个历史事实也触及到了哲学里的一个深刻的问题：绝对的教条主义与绝对的怀疑主义常常只不过是同一个硬币的两面。

3）因果性、法则、科学解释。
A）从目的因/目的论，到因果性，再到法则。
讨论了对科学理论本身的各种理解后，让我们来仔细考察一下科学一大功能:为事件提供原因与解释，从而是我们理解这个世界（另一大功能是科学可以帮助我们预测、控制、掌握世间万物）。亚里士多德提出的四种原因中，有两种，目的因（final cause）与动力因（efficient cause）与我们这里的讨论相关。目的因是个很直观的概念：比如我不吃肉因为我为了（我的目的是）将来我的胆固醇指标会降下来，也就是将来我还健康。目的因因此隐含了一个有意识的安排，而这一安排是为了某种结果。时间上讲，结果是发生在这个安排之后的，所以目的因使用将来的来解释以前的。可以想见，在中世纪的欧洲，用目的因解释自然很重要，因为它显示了上帝对世界的安排。但是，近现代科学恰恰建立在回避上帝，而只用人类理智来解释自然的努力上。上面已经提到，笛卡尔把上帝推到了仅仅是自然法的看守者的角色上，牛顿解释天体运动中也只需要上帝最开始的时候推一把后便可以再不插手。在其第四沉思里，笛卡尔明确指出因为上帝的行动超出人类理解，所以在物理学里不应使用人们所习惯诉诸的基于上帝意志的目的因。
但是，在达尔文的进化论没有发展之前，目的因在生物界里似乎还是不可或缺的。这是因为在生物界里每种生物都有其得以生存的各种巧妙安排，而这一安排明显是不能由这些生物自己有意作出的。那么，可能的解释只能是一个万能的、仁慈的上帝作了这些安排。但是，达尔文的进化论展示了如何通过自然选择这个看不见的且没有意识的手，没有目的的自然与生物界可以看起来是有目的。当然，生物界的巧妙与复杂很难让人相信这一切都没有目的，而人类的自爱也很难让人们接受天地不仁，以万物为刍狗。所以，即使今天，美国还有着进化论与创世论（creationism）或（上帝的）智能设计（intelligent design）之间的争议。
顺便指出一点，应用目的因不一定必然与科学原则相违背。比如，上面我举的例子里，虽然看起来我现在不吃肉的原因是为了我将来的健康，但是严格地讲，是我在先的想要将来健康的愿望和少吃肉有可能导致低胆固醇，低胆固醇意味着身体健康的信念导致了时间上在后的少吃肉的行动。这并不与（科学里用的）因果性要求原因在前所矛盾。一般地讲，在处理有意识的生命时，处理目的因无非是研究如何其当下的、对将来的预期结果的期望导致其时间上（在这个愿望）之后，但在这个愿望所期待的结果之前，并（如果其期望是正确的话）会导致这个结果的行动。
所以，科学所用的是时间上前因后果的因果性，而不诉诸超自然的意志及以其为基础的目的因。但是，关于因果性的一个困扰着哲学家的问题是其必然性的来源。因果与偶然联系之不同似乎就在其因与果之间内在的、必然的联系，但是这种必然性是如何保证的呢？笛卡尔最终还是诉诸于一个万能的、仁慈的上帝。象上面提到的，上帝是自然规律的保护者，在其第六沉思中，他也指出了上帝是我们对自然界的感知的大致可靠性的保障。换句话说，尽管他在第四沉思中摒弃了基于上帝的目的因，但他最终不得不又把它捡起来。后来的莱布尼兹（Gottfried Wilhelm Leibniz）同样诉诸上帝来捍卫自然法律的必然性与独一性。康德在这个问题上不再诉诸上帝，但声称我们认知的先验结构是这一必然性与独一性的源泉。关于自然规律的独一性问题，我们下面会再讨论。在当代，与逻辑经验主义斗争的所谓实在论（realism）可能会说科学理论的必然性来自于其对实在世界的反映的事实。但是，对一个经验主义者而言，这些说法都诉诸超经验的东西，是形而上学、神学、或迷信，是无意义的。基于这一考虑，逻辑经验主义者倾向谈“法则”或“规律”（law），而回避因果性。另外，对因果性的回避还有一个少些形而上学味道的原因（注意：逻辑经验主义者对形而上学的拒斥本身也是个形而上学的立场）：有些科学上很重要的规律是不同量之间与时间无关的关系的描述，这一描述套用前因后果的因果性（有时）便显得很奇怪（虽然有时也许会有意义—见下面的关于旗杆影子的讨论）。

B）演绎-律则模型与归纳-统计模型（inductive-statistical （I-S）model）。
现在我们可以看到，逻辑经验主义者力图去掉主观的东西。在处理科学解释时，他们试图说明解释项（explanans）是如何客观地解释被解释项（explanadum）。如上所述，这里的解释项，是科学法则。但是科学法则本身具有一般性，比如万有引力定律，而科学里被解释的常常是特殊事件，比如太阳与天王星之间的相互作用以及天王星因此有的轨道。所以，这里的解释项还包括初始条件、边界条件等等，即那些与被描述事件有关的条件。在我们的例子里，这些条件包括太阳与天王星的质量，太阳系里还有哪些行星及其轨道与质量（因为它们的存在会由其与太阳和天王星之间的相互作用对天王星的轨道产生影响），等等。由这些条件，如果我们能逻辑地，即客观地导出天王星的（被观察到的）轨道，前者就解释了后者。亨佩尔（Carl G. Hempel）为这一分析做过大量工作，它一般被称作演绎-律则模型，或被（先是其批评者）称作“覆盖律模型”（covering law model）。
但是，有些一般原理只能对某一特殊事件作出统计性的预测，比如王老五会不会因为没有保护的性关系而得艾滋病。这里，科学解释要求这个特殊事件发生的概率能由一般法则里客观地导出。这被称作解释的归纳-统计模型。这两个模型还有很多细节，由于篇幅关系，不再讨论。

C）对以上两种模型的挑战。
首先，我们知道有些事件间有规律的联系只是表面的。比如每天早上我的邻居一出门，我就起床。但其原因是我的邻居喜欢准点到他的班上，而他由此离家的时间恰恰是我既为了我自己上班不迟到又为了多睡懒觉不得不起床的时间。我们通常会认为，科学法则不应该是这种偶然的、有规律的联系的描述，而应该有某种必然性。但是，我们如何区分二者呢？在上面这个例子里，联系是偶然的。但是，如果实际上我是既好睡懒觉又想在邻居上班走了以后去找他的老婆鬼混，那么上述联系就不再是偶然的。当然，我们不一定要撬开我的脑子看我到底是怎么想的。我们可以做个实验，让我的邻居不上班。在前者的偶然关联中，我还会在同一个时间起床。而在后者的情形下，我则会捂在被窝里思春。一般地来讲，我们可以做一个假想的、而不是真实的实验，并根据这个实验来考察所谓的反事实条件句（counterfactual conditionals 或counterfactuals），比如“如果我的邻居不走，我就不起床”的对错（“反事实”是因为它与事实—我的邻居总是在那个点钟走—相反）。在偶然联系的例子里，这个条件句是错的，但是在有内在联系的后面的情形里，它是对的。但是，这种区别不过是有没有内在联系的表象，而我们并不总能肯定这个内在联系有没有。并且，回避超出经验的内在联系或必然原因是我们不想用因果性，而用法则的原因之一，但我们现在似乎又不得不回到因果性。顺便指出一点，科学法则在这些模型里常用形式逻辑里的条件句（conditionals）来表达，但条件句与因果性有不同的地方。笔者以为，这里的问题是这种不同的一个展示，它展示了用逻辑处理经验的至少是表面上的不足。
另外，有些既有内在联系又符合科学解释的演绎-律则模型的解释却与我们直觉里的科学解释相违背。于此最著名的一个例子是旗杆影子的反例（flagpole’s shadow counterexample）。旗杆影子的长度与旗杆的长度有着必然的、内在的联系，但是说旗杆影子解释了旗杆的长度似乎是匪夷所思的。对此，有些人认为这说明了演绎-律则模型或任何类似的客观、一般地解释科学解释的企图都是梦想。而有些人试图在内部来回应这一挑战。比如，我们可以想见在某种情形下，我们确实可以说旗杆的影子长度确实是旗杆高度的原因。比如在寻宝的小说里藏宝人将旗杆的高度定在其影子在九月十五日下午三点所到的最远点恰恰是他埋宝的地方。一般地讲，解释与否依赖其处境。范弗拉森（Bas van Fraassen）进一步指出这说明了用语法学（syntax）和语义学（semantics）来解释科学解释是不够的，我们还需要考虑了语境（context）的语用学（pragmatics）。但是，范氏并不认为对科学解释能有一个普适的解释，并且他的实用的考虑并不总能区分日常使用的解释与科学解释。赛蒙（Wesley Salmon）试图用经验主义者抵制的因果性概念来回应以上问题。契澈（Philip Kitcher）则希望坚持经验主义的传统，提出科学解释应力图用少数的解释样式来统一看似不同的现象。笔者认为，维特根斯坦（Ludwig Wittgenstein）在《哲学研究》中有着对解释的更加深刻、复杂、微妙的讨论，应被超出狭隘的科学哲学专业限制的人所重视。
对以上模型的另外一个挑战是这样的。科学一般法则去解释现象时实际上往往暗地里要加上“如果其他条件相同”（ceteris paribus）的条件。比如，我们如果谈两个物体间的相互作用可以由万有引力定律来解释，我们暗地里假设了电磁力是可以忽略不记的。卡特莱特（Nancy Cartwright）在她的《物理学法则如何撒谎》（How the Laws of Physics Lie）一书中指出科学法则的这一特征，并用之论述一个笔者以为很浅薄的经验主义者的理论无用观。但是，物理学里基本作用有限，我们对它们有相对清晰的理解，所以我们有足够的根据地、有确定性地说其他条件是否相同，而卡特莱特攻击物理学法则的有用性则显得吹毛求疵。但是，在比如生物学里，未知因素还有很多，而生物学家总可以泛泛地说“如果其他条件相同”的条件没有得到保证。而在归纳-统计模型里，统计涉及样本，采集样本会带入很多不确定因素。比如，用上面提到的安全性交的例子，近来的研究发现，作过包皮环切术的男子由没保护的性交感染艾滋病的比率要低。如果在我们不知道这个联系前的研究取的样本有较高比例的犹太人（传统犹太人要做包皮环切术），而我们却用这个结果预测一个一般男人无保护性交感染艾滋病的几率，其结果自然就会有偏差。但是，我们并不总能知道是否我们考虑了所有未知但重要的因素，而我们的预测有偏差时我们总可以诉诸这样的未知因素。但这样做带来的不确定性与随意性使科学解释与封建迷信，比如讲“心诚则灵”的区别不再那么显然。虽然他们的焦点是科学检验，实际上在指出科学的整体论特征的人早已更深刻地描述过了这一点。我们下面会来讨论它。

4）归纳与检验：亨佩尔和古德曼悖论、波普尔的证伪主义、贝叶斯主义。
上面主要谈的是有了科学法则后它们是如何解释现象的。但是，科学法则是怎么来的呢？（逻辑上讲，我们应该现讲这个话题。但是，这个话题比科学解释问题更复杂，并牵涉几个相关问题，因此我们把它放在科学解释问题之后来讲。）这里，逻辑经验主义者关心的是科学法则得出与被采纳的客观依据。对他们来讲，科学与迷信、意识形态、形而上学的区别似乎在于前者不仅是从经验里归纳出来，还要被经验检验。归纳与检验都涉及到所谓正面例子（positive instance）的问题。科学法则通常用的是“所有的甲都是乙”的全称判断，比如“所有乌鸦（raven—直译应为‘渡鸦’）都是黑的”。逻辑上讲，“一只乌鸦是黑的”是它的一个正面例子。从直观上看，看到一只黑乌鸦确实正面地支持了“所有乌鸦都是黑的”的判断。所以，科学法则的提出与接受就应依赖于正面例子。但是，逻辑上讲，“所有甲都是乙”与“所有不是乙的都不是甲”是等价的，因此“一个不黑的东西不是乌鸦”，比如，“一片绿叶子（或一双白鞋）不是乌鸦”也成了“所有乌鸦都是黑的”的正面例子。但是说前者正面地支持了后者明显是荒缪的。这是著名的亨佩尔悖论（Hempel’s paradox）。
另一个重要的问题是：正面例子的积累真的有助于支持以全称判断为特征的科学法则吗？传统上，这是著名的休谟（David Hume）关于归纳与因果必然性之间关系的诘难，罗素在不同的地方（包括上面提到的《我们关于外在世界的知识》）也对其作了阐释。简单地讲，归纳是收集迄今已有的资料，但全称判断是对过去、现在、与将来所有类似情形的判断。但是，过去的情形如何保证将来还会这样呢？有人也许会说科学一直都是这么做的，并且很成功，因此我们可以依赖归纳。但是这么说实际上已经在用归纳法。当代哲学家古德曼（Nelson Goodman）更提出了著名的“绿-蓝”悖论。如果我们观察了，比如说，一万个绿宝石（emerald—注意英文这个词里是不包含“绿”字的），而它们都是绿的，那么我们可以说这些例子都是“所有的绿宝石都是绿的”的正面例子。但是，如果我们想象有以下性质的一种称为“绿-蓝”（grue—一个由“green”和“blue”合成而造的词）的颜色：有这种颜色的前十万个东西都是绿色的，而之后发现的这种东西都是蓝颜色的。那么，上面观察到的一万个绿宝石同时也是“所有的绿宝石都是绿-蓝的”的正面例子，但这么说明显很荒谬。
根据波普尔（Karl Popper）的证伪主义（falsificationism），逻辑经验主义专注于证实才会导致这些问题，而科学是以对科学假设或猜想（conjectures）的证伪（falsification）或反驳（refutation）为目标的。逻辑经验主义以经验证实来区分区分科学与形而上学，而波普尔则特别以马克思为他的证伪主义的攻击对象。因为就他看来，马克思主义的非科学性就在于它总是用马后炮式的临时或特设的（ad hoc）假设来回应现实对它的挑战。但是，第一，笔者认为，他的证伪主义虽然回避了上述正面例子的问题，但是如果我们要证伪的是“宇宙里有一个纯金的行星”之类的问题，证伪主义会遇到与上述问题类似的问题。因为不论我们考察了多少个行星，一个认死理的人总可以说也许下一个行星就会是纯金的。从逻辑上讲，证实一个全称判断与证伪一个特称判断没什么差别。当然，大多数科学判断是全称判断，这使得波普尔的说法于实际应用中有些优势。第二，几乎所有的科学法则也不是其预言一与经验有矛盾就被放弃的（参见下面对亚决定论的讨论）。比如，当物理学家观察到新发现的天王星的轨道与牛顿的预言不符，他们首先想到的是如何添加特设假设，比如，也许天王星之外还有一个未观测到的行星，而海王星的发现，虽没有象波普尔说的那样证伪牛顿力学，但还是在科学里被赋予了极大的意义。波普尔认为科学家应力图提出有风险的，意即易被证伪的假设。但这与科学史，物理学史、经济学史等等都相违背。比如天王星轨道“反常”的例子就说明，套用库恩（Thomas Kuhn）的说法，在常规科学（normal science）期间，“反常”的例子是被当作一个谜（puzzle），也就是人们相信它是可以在当前的知识系统里被解释的。只有在科学革命期间（scientific revolution），反常的例子才被看作对以往科学原则的挑战。换句话说，敌视马克思主义的波普尔却采用了毛泽东式的不断革命的态度，而有趣的是，当年曾以毛主义者（Maoist）自居的普特南（Hilary Putnam）在“The ‘Corroboration’of Theories”一文中做出了这里的第二点批判。一般地讲，绝对地证伪象绝对地证实是一样绝望的工作，而科学里也常用马后炮式的特设假设使得波普尔的科学与马克思主义之流的区分显得简单化。不幸的是，波普尔在科学家与科学爱好者之间有着比其哲学深度大不相应的名声。这也许与他的坚定反马立场相关（比如他在一些西方经济学家中和他在八十年代中国的流行），但也许他只不过是历史上无数浪得虚名之人中的一个。
与归纳相关的另一个问题是给出对归纳法中正面例子如何增加了理论假设的正确性的一个严格描述。从朴素的假说-演绎法出发，如果我们认为从假说演绎出来的结果被经验证实就意味者假说得到了证实，那么我们似乎是犯了一个最基本的肯定后件的逻辑错误（这个错误的一般表达是：“若A，则B。如果B是对的，那么A也是对的”）。贝叶斯主义（Bayesianism）发展了一套计算一般情形下的正面例子如何增加一个假设正确的概率的，从而给出了归纳法的一个严格描述。他们的理论是基于英国十八世纪数学家贝叶斯（Thomas Bayes）的一个关于概率的定理和其它一些假设。对这个理论的具体探讨要求很多技术细节，而对贝叶斯主义的介绍很容易找到（比如我在最后会提到的罗森伯格（Alex Rosenberg）的书的页125至页138有个很清晰和简洁的介绍）。一般地来讲，首先，概率本身有很多悬而未决的基本问题。第二，除了需要回答上述悖论外，这个概率定理本身在科学哲学中的应用也有很多概念问题。更重要的是，它根本无法回答关于归纳的一般问题。实际上，罗素在上面提到的书中已经指出，用概率（他用的一个很简单的概率模型）预设了将来与过去的一致性，而这恰恰是归纳问题所要询问的。

5）被科学检验的理论：整体论和亚决定。
就对科学理论的经验检验来讲，其检验的方法是用这套理论作出个预言，然后我们来看看它是否与实际经验相符。但是，根据杜恒（Pierre Duhem）、蒯因、与库恩等提出的所谓整体论（holism），被经验检验的是一个（有机的、其部分不能被孤立出来单独检验的）整体系统，包括基本原则（逻辑原则、本体论、认识论等等，比如牛顿力学里时空绝对的假设）、基本定理或法则（比如万有引力定律）、特殊条件（比如太阳系里有多少天体）、与实验相关的假设与理论（比如有关用于观察的望远镜的基本光学知识），等等。有了所有这些，我们才能作出比如“如果夜里两点我们把望远镜调到XX度，我们会看到一个略微发蓝的光点”这样的预言。那么，如果我们没有观察到预言中的现象，我们实际上无法肯定到底是这长长的环节里哪个链条出了毛病。一般情形下，我们总会把它归咎于一些“边缘”假设，“也许我没看清楚”，“也许我的望远镜看不出蓝光”，“也许我的计算没有考虑一个未知天体的影响”，等等。甚至，如果读者象我这样笨手笨脚却又不得不在大学时做物理实验的话，我们有时会简单地说“天知道什么没弄对，再做一遍，对了就行”。一般地讲，这是亚决定（underdetermination）论所声言的：预言与经验的不符不能绝对地告诉我们到底是哪个环节错了，而二者相符也不能绝对地告诉我到底哪个环节肯定对了。也许我搞错了所有环节，但歪打正着结果却是对的。
由此，我们也不难想见，基于同样的经验，我们可以构造截然不同的理论来解释它。一般地讲，即使我们对所有经验事实有共同的和全面的认知，我们依然无法决定是否只有一套理论来解释它。上面我已谈到了莱布尼兹和康德对自然法则唯一性与必然性的辩护，但由整体论和亚决定论来看，这个观点是有问题的。当然，我们可以说如果什么都是亚决定的，那么亚决定论也是亚决定的。这个看似漂亮的逻辑诘难恐怕可以用到下面的好几个新颖的论点上。但是，这个诘难实际上并不致命：因为提出这些论点的人常常是要“把敌人拉下水”，即揭示通常想法的不足，而不是要证明自己的观点必然正确。

6）用于科学检验的经验：经验的理论依赖论和不可公度论。
在对整体论的讨论中，我们已经看到观察结果的意义是依赖这个理论整体中的（一些）理论阐释的。换句话说，上面提到的实在论与反实在论的争辩所依赖的理论与观察的截然区分是有问题的。杜恒、库恩等人都指出了这个区分的问题。对库恩来讲，每个所谓观察都依赖于范式（paradigm），它预设了我们对世界的一些基本假设。这也就是说，观察乃至感觉经验并不是象逻辑经验主义者讲的不经任何假设而被给予、呈现给所有人的。比如，如果我指向一本书，你如何知道我指的是这本书，而不是指这本书的最后一页，或是指这本书附近的空气，或者，为什么我指一个东西的时候指的是从胳膊到指尖的方向，而不是反过来？一个人自我的感觉经验可以被想象成将其注意力指向某一个物体，对此我们可以提出与上面类似的诘难。如果这样看似简单得不能再简单的感觉经验实际上假设了这么多基本框架，那么我们可以想象科学里远为复杂的观察要预设多少理论。这在我们上边对整体论的讨论里已有涉及。（这里要提的一点是，杜恒明确地指出他只是挑战物理学或成熟科学里实验观察的 给予性，而不是一些哲学家如康德等攻击的一般经验的给予性。）科学史上的一个著名的例子是，据量子力学的奠基人之一海森堡（Werner Heisenberg）讲（见于Physics and Beyond），一个实验观察结果看似与新发展起来的量子力学相矛盾，而爱因斯坦的“是理论决定我们看到什么的”的说法使海森堡意识到用不同的理论解释，这个观察结果可以变得与量子力学相容。这个负载理论的观察（theory-ladenness of observation—这个词可以意译为“被理论渗透的观察”或“依赖于理论的观察”）的论点实质上与康德的直观需要先验结构的论点很象，但前者与后者间的一个极大不同在于前者认为这样的结构不只有一个。另外，虽然实在论者与反实在论者都预设了理论与经验的分别，但因为反实在论者坚持经验的客观性（即不被主观理论所“污染”），被理论渗透的观察的论点对反实在论者有更严重的挑战。
因此，库恩认为，观察并不是我们共享的东西，它依赖于理论，可以说是一个“低阶”理论，是整个系统的一个不可分割的部分。那么，不同系统之间就失去了沟通的桥梁，这就是所谓的不可通约性（incommensurability—“不可通约性”是通常的译法，但笔者以为“无公（共量）度性”或“不可公度性”是更忠实也是更好懂的翻译）。当然，我们可以把另外一个系统部分或全部“翻译”到我们的系统里来，但即使不谈翻译过程中丢掉的东西，这只不过是从我们的系统来看那个系统。在上面提到，对逻辑经验主义者来讲，科学从一个旧理论迈向一个新理论时，旧理论可以被当成新理论的极限情况，由新理论导出。但是，对任何这种导出的例子—无论是在物理学、生物学等学科之中—考察我们会发现，我们只是差不多地导出—所以严格地讲这不是导出—旧理论中（从新理论看来比较）正确的那部分。即使就那部分而言，我们也是忽略它的一些基本规定。比如，在上面提到的由相对论导出牛顿力学的例子，即使在低速情况下，相对论的定理依然不同于牛顿力学的定理，只是这个不同可以“忽略不计”（差不多地导出）。并且，虽然在这个条件下两套系统中的定理“长得”挺象，但它们有根本不同的内涵。比如，牛顿力学中的“t”，时间，是不随物体运动变化的量，但在相对论力学里则不是。当然，如果我们把不可公度性推到极致，我们连它们客观地象不象都无法说。因为客观地象不象预设着一个两者公认的共同标准，但如果两者没有任何沟通的桥梁，我们说它们象不象就失去了任何客观意义。
尽管亚决定论与不可公度性似乎意味着我们会有多元理论供我们选择，但从科学史的考察来看，这种状态似乎是前科学时代的特征，而近代科学诞生以后科学理论奇怪地缺乏这种多元性。这是为什么呢？同情逻辑经验主义者的人会说，能大致还原的部分往往是所谓的经验、观察，而彻底不能还原的往往是传统上称作的理论、甚至是世界观的部分。这意味着虽然理论与观察的区分不是本质的，但至少是程度上相对清晰的区别，而这种意义上的经验还是具有相对可靠性，可以作为公共标准。广而言之，近代科学建立以来，我们对科学的一些基本理解似乎是连贯的，从一个理论到另一个理论也不是彻底决裂。如果是这样的话，这就为理论比较提供了可能。再推广一步，也许我们可以找到所谓客观经验之外的比较标准。比如，通常被归于逻辑经验主义者的卡尔纳普就曾提出不同系统间评判的实用标准。笔者认为，现代科学的积累、合作特征是科学得以发展的一个不可或缺的原因，而它导致了彻底重建理论体系的“价格”过高。所以，科学发展的要求抑制了科学多元的可能性。并且，尽管逻辑上我们可能发展一套全新系统，但我们为什么要这么做呢？这个新系统能带来我们当今系统不能带来的值得要的东西吗？如果不是的话，而我们还要发展这个系统，那就象我们不痒的时候却偏要不停地挠一样。

3．科学哲学的前沿。
1）现实的前沿：从“怎么都行”再回到老路上。
A) 费耶阿本德、强纲领与社会建构论、和女权主义。
费耶阿本德（Paul Feyerabend）基于亚决定论和不可公度论的极端立场，认为不同系统之间没有客观评价标准。一般地讲，科学本身并不是一元的，而应是多元的。科学被西方科学所主导并不是因为科学本身的神秘力量，而是西方殖民主义者政治、军事力量的结果。换句话说，如果另一个理论由于种种原因得到足够资源，它也同样会取得成功。科学多元化后，它应该包含以往认为的非科学和对科学的不同理解，而不应把某种对科学的理解或对某种科学的理解强加到所有的科学上。采取这种多元化的理解意味着解放思想。在科学的社会政治意义上，这就意味着民主化。比如，民众应被包括在关于科学的决策过程中，这是因为科学并不是神秘和高高在上，并且它与公众利益相关。这种多元化还意味着科学应从理性主义者（逻辑经验主义者、波普尔，等等）乃至哲学的扭曲里解放出来。以上至少是人们通常理解的费氏的立场。有趣的是，他本人曾服役于纳粹军队，所以有人怀疑他这种极端相对主义的立场是为他的这段历史作辩护。但是，如果我们仔细读他的话，我们也许会发现他并不如上所述的那么极端。人们经常把“怎么都行”（anything goes）当成他的原则，但他在《反对方法》的一个序言里指出这只不过是他调侃地模仿一个理性主义者真的去对照历史时会发出的惊叹。他也指出他的立场是基于对科学历史的仔细研究，并且他也希望空想科学、自以为科学的代言人的科学哲学家也能象他一样严肃地对待历史。从笔者的个人阅读上，费氏对量子力学家的理解确实要比理性主义者波普尔深刻地多。他对一些以为受了他影响的对科学进行社会学考察的人嗤之以鼻，认为他们曲解了他的想法。他也很清楚地指出他反对的是当代哲学里的理性主义，而不是哲学本身。笔者的一个老师罗森（Stanley Rosen）告诉我说费氏热衷于读哲学经典，开过象关于柏拉图对话的课（其中用了罗森关于《会饮篇》的书）。费氏自己也指出，他的一些说法是为了用锋利的措辞来震撼人心，去解构僵化的思维，而不是象德里达这样的解构主义者，连个故事也讲不好。
响应或呼应费氏对科学客观地位挑战的有科学的社会学研究的强纲领（strong program）、社会建构论（social constructivism）、各式后现代主义（postmodernism）、及女权主义（feminism）。据强纲领的倡导者来讲，以往社会学对科学的研究或者集中于其社会后果，或者集中于社会因素如何妨碍科学，尤其是导致科学的错误和失败。但是，他们认为社会因素对科学理论成为“正确”的而被接受下来也起着主导作用，也应被研究。根据他们的一些对科学家的人类学和社会学研究，科学“真理”，如其它共识，是在心理、社会、政治因素下斗争协调的结果。类似地，女权主义者也指出以往科学中的种种男人的偏见。可以想见，他们的研究对科学的形象、公众对科学的支持会产生影响。但是，有些归于这些流派的人并不采取这种极端的观念。比如强纲领的创始人之一布罗尔（David Bloor）就对后来的一些发展颇多微辞，而女权主义的科学哲学家福克斯凯勒（Evelyn Fox Keller）也对女权主义者中的激进派别多有批判。

B）回到了老路上：哲学界社会建构的现实。
经过各种不同的，包括上述的激进流派的洗礼，当今的英美科学哲学不再是逻辑经验主义者的铁板一块，而有了以前无法想象的多元声音。这也与比如罗蒂（Richard Rorty）等人对主流分析哲学的挑战有关。但是象所有不断革命的造反者一样，这些解构主义者砸着砸着就不剩下什么可砸的了，有时不小心把自己也给砸了（参见Sokal事件）。部分地由于这个原因，这些激进流派再次堕入了边缘，其代表学者鲜有在英美主流哲学系里的，而是或集中在各式“研究科学”（science studies）的系科里，或是散居于社会学、历史等系里。但是，他们的破落不只是他们自己造成的，滑稽的是，其另外一个原因恰恰是我们也许可以正确地应用他们的基本信条的地方。那就是，我们应该反思一下美国哲学系的社会、政治现实。
英美哲学的兴起与欧陆（欧陆哲学）在两次大战里衰落相关，而分析哲学（包括主流科学哲学）的运作方式与（美国）现代大学系统相适应也有益其繁荣。美国研究型的大学以研究为主导，这里的研究指的是科学式的研究。科学研究是以一点点小进步的不断积累为特征，所以通过读杂志文章、参加学术会议来追寻最新的进展，并在此基础上写文章将科学向前推进一步是科学研究的基本方式。象上面提到，分析哲学、科学哲学的始作俑者，比如罗素和石里克，正是希望哲学能象科学一样踏实积累，小步地、但却是稳步地前进。所以，分析哲学在出版或死亡（publish or perish）的大学里如鱼得水。但是，这里的没被回答却应该被回答的是：哲学应该以与科学一样的方式来运作的吗？库恩就明确地指出过哲学或人文科学的教育发展方式与科学有着也应该有着本质的不同。我们可以想象柏拉图、孔子、康德、维特根斯坦不断发表小文章来拿到终身教职吗？当然，不可能每个学哲学的人都成为这样的大哲学家，但是我们至少还可以述而不作，来传承重要的哲学传统。但是，出版或死亡的大学机制使得构建整个系统的大哲学家和述而不作的人都很难生存。并且，即使他们写点什么，把持哲学杂志的“主流”学者也很难给他们发表的机会。这里的问题是，哲学所处理的也许正是不可解决的问题也没有共同的处理模式的问题。可以解决的有科学来解决了。那么，（基于基本共同纲领下的）积累式的、创造式的科学研究方式就无法适用于具有本质的多元性的哲学。当我们将科学的研究出版模式强加在哲学上时，这个模式的前提的全学科的共同纲领则只能通过社会政治的因素来达到。上面提到，分析哲学由于欧陆的衰落和其自身对科学研究出版模式的适应使得其日占主流。占了主流的意义就在于重要大学的哲学系及杂志被分析哲学家把持。他们通过选择、“培养”（洗脑？）、生杀（考试、找工作、出版）来继续维持这一主流。由此想来，分析哲学，包括主流分析哲学，经过这么多的攻击还占着主流就不是什么奇怪的事情，而它的千年一党专政也许并不（都）在于其内在价值。笔者的一个切身经历是，我就读的波士顿大学哲学系曾力抗主流，不逼迫学生出版，而坚持让他们浸淫于哲学史教育，包括以30-50本哲学原著为基础的综合（资格）考试。但是，这个哲学系刚刚放弃了这种方式，而采取了其它主流大学以学生写几篇可出版的文章来作为资格考试的模式。这对它培养的学生找到工作不是坏事：因为通过了哲学史考试远没有发表了文章在就业市场上有用。由此可见，主流分析哲学和科学哲学是百足之虫死而不僵，并且偶尔还会向前动动。

2）理想的前沿：回到更老的路上。
A）蒯因与库恩：保守与革命之间。
如上所述，蒯因和库恩，尤其是后者，对亚决定论和不可公度性的提出作了重大贡献。但他们两人本人都并没有采取那些激进流派的极端态度。蒯因虽然动摇了逻辑经验主义者的教条，但他试图用实用主义或自然主义（naturalism）的角度来为科学辩护。事实上，他的一些学生对（狭义的或干脆是狭隘的）理性的维护比逻辑经验主义者有过之而无不及，而由于他在美国哲学界的巨大影响，现在很多科学哲学家也已自然主义者自居。就蒯因来讲，逻辑经验主义者实际上也是把哲学凌驾于科学之上。他们认为哲学有独特的方法（数理逻辑和语言分析哲学），而经验与理论的区分及其相关理论给科学提供了最后的基础和辩护的理由。蒯因的整体论和对经验-分析区别的挑战动摇了逻辑经验主义者的基础。并且，一般地讲，如果哲学被当作辩护的最后提供者，是什么给哲学的方法、乃至哲学提供辩护呢？这是上面提到的辩护（无限）上升的问题。蒯因的回答是哲学家没有天眼，没有可以用来考察人类处理一般事物的理性的更高的理性。我们只能用人类缺乏最终辩护的理性来考察其自身和各类其它事物，用他用的一个比喻，我们只能飘浮在船上重建我们坐的这只船。这是他自然主义的一大特征，即哲学与科学的圆融。另外，他也常诉诸人类演化及其它实用的标准来解释理性的特征。
但是，一些当今自称的自然主义者是把进化论或他们理解的理性奉为神明的人。并且，一些“自然主义者”号称是同时在作科学工作。但是，如果库恩是对的话，成熟科学的特征就在于业余科学爱好者（包括那些有某门科学学士、硕士、乃至博士，但不再直接在科学领域里工作的人）因无法真正追寻最新进展而不再有很大可能作出任何科学上有意义的工作。所以现实中这些自然主义者常常做的是既不太科学也不太哲学的工作。当然，如果一门科学尚未成熟，一个门外汉还有可能迅速成为门内汉，因为那门槛本来就不高。这是生物哲学、认知哲学、心灵（心智）哲学、神经科学哲学是当今科学哲学乃至哲学的热门的原因之一。但是，只要门槛稍微高一点，“自然主义”的哲学家就很容易脱离科学发展现实而自说自话（神经科学哲学界的情况，参见John Bickle，Philosophy and Neuroscience : a Ruthlessly Reductive Account）。而那些门槛还不高的学科，自然主义者经常会提出听起来有理的东西。比如，一些自然主义者试图用进化论的观点臆测人类的心理、道德等特征的起源。尽管有些臆测听起来有意思，但是缺乏实验、观察等的筛选，缺乏一个共同纲领，就象牛顿以前人类对自然的解释一样，这些聪明、有道理的解释只是自圆其说的错误，或是会被人忘掉，或是被当个乐子听听。
说到库恩，虽然他的立场要更模糊些，但如果我们仔细阅读他对尤其是常规科学的描述，我们可以看见他维护科学的理性立场。比如1959年在一个主题是鼓励独立创造的会议上（“The Essential Tension: Tradition and Innovation in Scientific Research”），他指出在常规科学阶段自然科学的创造是依赖于长期和严格的教育，而这一教育的大部分是不鼓励创造性的。他半嘲讽半心痛地指出美国教育过于强调独立创造，不重视死记硬背和照猫画虎的基本训练。在福勒（Steven Fuller）对库恩本人的思想社会背景的研究的一本有趣的书里（Thomas Kuhn: A Philosophical History of Our Times），他指出库恩的观点被用来支持科学应该被保护，免除社会和政治对它的影响。总之，蒯因和库恩，还有上面提到卡尔纳普等等，都努力地在神化科学与人化科学间寻找一个平衡点。

B）回到更老的路上：读读各路经典。
在“理解科学的重要性”一节中，笔者表达了对科学了解的重要。要想了解科学，笔者认为，库恩、蒯因、乃至费耶阿本德有一点共同的且正确的建议，就是不要只站在哲学的神坛上，而要就近地看看科学家到底是怎么工作的，他们是怎样理解科学工作的。不要太急地把哲学的标签贴在科学家身上。比如，就实在论和反实在论来说，笔者对量子力学物理学家的考察结果是，他们也许用的象实在论或反实在论的语言，但他们关心并且应该关心的是某个特殊的理论实体是不是实在的。在这个意义上，科学研究、科学史研究对理解科学、理解科学哲学都很重要。
就理解科学哲学本身的脉络发展来讲，笔者同样认为切近了解的重要。也就是说，不要只读二手的、介绍性的材料（包括你现在正读的这个东西），看看科学哲学家里比较深刻的人物到底是怎么讲的。笔者在这篇介绍性的文字里尽量地举了一些对这些人物误读的例子，但介绍文字总会是充斥着简单化的描述的。比如石里克、卡尔纳普等“逻辑经验主义者”的观点远比这篇文章所介绍的深刻、微妙得多。
再一点，除了看些科学哲学内部的文献外，尤其是关于归纳问题这个重要的哲学问题，读些一般的哲学文献很重要。比如蒯因在“自然种类”（“Natural Kinds”）一文中对此有非常有趣的讨论，而奥斯汀（参见其“Other Minds”一文）和维特根斯坦（Philosophical Investigations 和On Certainty）对归纳问题和与之相关的怀疑论都有深刻的论述。科学哲学家哈金（Ian Hacking）对于实在的一些观点似与奥氏与维氏的想法有呼应。
另外，笔者虽然对分析哲学及主流科学哲学颇有微辞，但这并不等于说我支持欧陆哲学。欧陆哲学，尤其是诸如德、法后现代哲学，有其自身社会的社会建构。而它们在中国当今学界的流行也许有同样糟糕的原因。比如，我们喜欢它也许是因为其对西方传统的批判满足了我们中国人的虚荣，也许是因为它的宏大架势或与我们在对中国迅速重新崛起或重新暴发的期望相呼应，或与中国在巨大变革下的浮躁相吻合。宏大体系与宏大解构常常掩饰的是学术上的不严肃。在这一点上，中国的分析哲学或是科学哲学不是太多了，而是太少了。

4．推荐阅读。
1）介绍类的书籍。
A) John Losse, A Historical Introduction to the Philosophy of Science, 3rd edition. 顾名思义，这是一本介绍历史上与科学哲学相关的思想的。准确地讲，它所涉及的不全是科学哲学史，因为科学哲学是二十世纪后才正式诞生的。这本书应有中译本。

B) Norwood Russell Hanson, Patterns of Discovery; Carl Hempel, Philosophy of Natural Science; Frederick Suppe, The Structure of Scientific Theories. 这三本书虽然是较老的书，也不是什么问题都讲的书，但它们是公认的介绍科学哲学经典。

C）Alex Rosenberg, Philosophy of Science: A Contemporary Introduction, 2nd edition. 这是笔者接触过的（相对）短小、清晰、全面、且新的介绍。这本书有刘华杰的中译本。这里必须指出，刘华杰曾是笔者的老师，也是笔者的朋友。但是虽然没有看过这个中译本，从对刘华杰学问的严谨与广博的了解，笔者可以肯定地讲这个译本一定很好。

D）Larry Laudan, Science and Relativism: Some Key Controversies in the Philosophy of Science. 这本书里不象罗森伯格（Alex Rosenberg）的书那么全面。它假想了科学哲学的四个流派，实证主义、相对主义、实在论、实用主义之间的对话，用生动的对话体写成，对很多本文里提到的和罗森伯格的书里提到的问题都有从论辩的角度更深刻的展示。但是，因为劳丹（Larry Laudan）自己作为某种意义上的实用主义者，所以这篇对话里总是实用主义者最终占了上风。并且，象任何介绍性的书一样，它充满着不同学派立场的简单描述。

2）文集。
如上所述，科学哲学以文章为主。以下是当今比较经典的文集。顺便说一点，这些文集里常有对科学哲学的一般介绍、问题介绍、乃至个别文章的导读。另外，以下头四本文集所选文章重复很少，不知道是好事还是坏事。
A）Richard Boyd, Philip Gasper, and J.D. Trout, The Philosophy of Science. 这本文集相对较早（91年出版），并且编辑、印刷中有很多文字上的疏漏。但是，这个文集有两大好处：第一，比较以下三本科学哲学文集，它包括了很多与科学哲学相关的哲学经典文章，比如早期逻辑经验主义者和本文中提到的不少文章。第二，它有具体科学的哲学一部分，虽然有些文章可能已过时。

B）Martin Curd and J. A. Cover, Philosophy of Science: The Central Problem. 这本选集被认为更适合教本科生用（这并不意味着它选的文章都很粗浅）。

C）Yuri Balashov and Alex Rosenberg, Philosophy of Science: Contemporary Readings. 它包括了不少的哲学经典文章，安排上结构清晰。

D）Marc Lange, Philosophy of Science. 这是一部最新的文集，它的选文也侧重于近期文章。

E）A. J. Ayer, Logical Positivism. 这不是一本科学哲学文集，但它收集了很多早期逻辑经验主义者的经典文献。

3）原著。
以上这些文集中有对科学哲学本身经典著作的摘选，从而也就给出了一些应读的原著。在介绍性的书里，比如，罗森博格在他的介绍科学哲学的书的每章的结尾也给出了很好的推荐阅读。这里，笔者只想再次强调一下读哲学史的重要。比如读笛卡尔、罗素、维特根斯坦、蒯因的原著对理解科学哲学都很重要。

4) 推荐阅读文献目录。
Ayer, A. J. (1959) Logical Positivism. New York, NY: Free Press.
Balashov, Yury and Alex Rosenberg (2002) Philosophy of Science: Contemporary Readings. London and New York: Routledge.
Boyd, Richard, Philip Gasper, and J.D. Trout (1991) The Philosophy of Science. Cambridge, MA: The MIT Press.
Curd, Martin and J. A. Cover (1998) Philosophy of Science: The Central Problem. New York, NY: W. W. Norton & Company.
Hanson, Norwood Russell (1965) Patterns of Discovery (paperback edition). Cambridge: Cambridge University Press.
Hempel, Carl (1966) Philosophy of Natural Science. Upper Saddle River, NJ: Prentice- Hall, Inc.
Lange, Marc (2007) Philosophy of Science. Malden, MA: Blackwell Publishing.
Laudan, Larry (1990) Science and Relativism: Some Key Controversies in the Philosophy of Science. Chicago: The University of Chicago Press.
Losse, John (1993) A Historical Introduction to the Philosophy of Science (3rd edition). Oxford: Oxford University Press.
Rosenberg, Alex (2005) Philosophy of Science: A Contemporary Introduction (2nd edition). London and New York: Routledge.
Suppe, Frederick (1977) The Structure of Scientific Theories (2nd edition). Urbana, IL: University of Illinois Press.