科学的发展模式：从静态到复杂的动态系统摘要：科学是人类形成的关于自然、社会和思维及其规律的知识体系。
毫无疑问，作为人类文化的一部分，科学是完全动态的。
在其发展过程中，不仅有理论的变革，也有方法的变革、以及与技术、经济等环境因素的互动。
因此，应该把科学的发展看作是与外在环境因素彼此相互作用的动态过程。
关键字：科学发展模式静态动态1、累进模式在19世纪前占统治地位的累进模式认为科学始于观察。
经验是科学的基础，是科学理论建立的基石。
由于囿于经验主义，此模式认为通过观察获得第一手经验材料，继而对经验材料进行归纳概括并得出一般性的原理。
科学的这一发展过程通常用公式表示为：观察经验1-归纳1-理论1（-观察经验2-归纳2-理论2……）。
在累进模式中，科学是通过知识的静态积累而实现连续渐进的，即通过量的拓展实现科学的进步。
累积模式强调科学的发展过程中只有连续的渐进，在渐进中不会出现中断，强调新旧理论之间的继承性。
2、问题模式卡尔·波普尔反驳了累进模式所主张的科学始于观察，而是认为科学发展始于问题，“应当把科学设想为是从问题到问题的不断进化——从问题到愈来愈深刻的问题。
一种科学理论，一种解释性理论，只不过是解决一个科学问题的一种尝试，也就是解决一个与发现一种解释有关或有关系的问题。
”1在问题模式中，科学活动始于问题，同时也是围绕着问题展开的。
科学家围绕着科学问题提出尝试性的解释性理论，而假说不断受到批判即被排除错误，被证伪，新的问题产生。
科学的这一过程用公式表示为：问题1-尝试性解释理论1-证伪1（排除错误）-问题2（-尝试性解释理论2-证伪2-问题3……），其中尝试性解释就是所取得新的科学发现。
波普尔认为可能会同时存在几个尝试性的解决方案，最终选择哪个是通过证伪决定。
为此，他引入了“可证伪度”这一概念，可证伪度越高则知识的的含量越多。
波普尔根据这一科学发展模式提出了“猜想——反驳”方法论。
猜想是指在面对问题时，充分发挥主观能动性，大胆地进行推测，提出各种可能的解决方案。
因此，“一切定律和理论本质上都是试探性、猜测性或假说性的，即使我们感到再也不能怀疑它们时，也仍是如此。
”2反驳是指对前一阶段提出的各种猜想进行批判性的检验，以排除错误。
因此，波普尔的问题模式主张科学的发展不是静态的累进过程，而是不断建立假说，排除错误的过程。
问题模式冲破了逻辑经验主义静态的逻辑分析框架，使人们意识到应该对科学的发展进行动态的分析与考察。
但是，波普尔对经验材料和归纳方法的轻视也显示出了其局限性。
3、范式模式托马斯·库恩主张用历史的、动态的视角分析科学的发展，并在其1962年出版的《科学革命的结构》中系统地提出了范式模式。
在书中，库恩通过列举大量的科学史实表明了科学的发展经历着从前科学阶段，到常规科学、反常、危机、革命，再到新的常规科学的阶段，这一过程可用公式表示为：前科学——常规科学1——反常1——危机1——革命1——常规科学2（——反常2——危机2——革命2——常规科学3……）。
范式是库恩的核心概念，对于这一概念，库恩有时用规范指代，有时用范例指代（包括定律、理论以及仪器设备等在内）。
这一范式有两个特点：“空前地把一批坚定的拥护者吸引过来，使他们不再去进行科学活动中各种形式的竞争；同时，足以毫无限制地为一批重新组合起来的科学工作者留下各种有待解决的问题。
”3凡是符合这两个特征的科学成就，库恩称之为规范即范式。
库恩指出，“常规科学是指严格根据一种或多种已有科学成就所进行的科学研究”4,即在常规科学阶段，科学家们所从事的活动是根据范式的指导解决难题。
在解决难题的过程中会遇到反常，即“发觉自然界不知怎么违反了有规范引起并支配着常规科学的预期”5，此时可以通过调整范式加以克服，但如果无法通过原有的范式解决反常时，就迎来了科学革命。
科学革命是新旧范式的更替“前后相继的规范之间的差别是必要的和不可调和的”6，科学革命是这一领域以及它的规范方法和应用的重建，因而是一场深刻的变革。
科学因革命而进步。
同累进模式和问题模式相比，库恩将科学发展的渐进性累积与革命相结合，从长远看更符合科学发展的实际情况。
并且，库恩从科技史的角度进行论证，使我们认识到科学是一项2[英]卡尔·波普尔：猜想与反驳[M]。
傅季重等译。
上海：上海译文出版社，1986：73。
3[美]托马斯·库恩：科学革命的结构[M]。
上海：上海科学技术出版社，1980：P8。
4同上。
5[美]托马斯·库恩：科学革命的结构[M]。
上海：上海科学技术出版社，1980：P43。
社会事业，其发展动力不仅来自于科学自身，也来自于其外部环境。
4、研究纲领模式拉卡托斯认为科学发展经历了科学研究纲领的进化、退化与更替，即研究纲领1的进化——研究纲领1的退化——研究纲领1证伪、取代——研究纲领2的进化（——研究纲领2的退化——研究纲领2证伪、取代……）。
拉卡托斯认为“只有理论系列而非一个给定的理论才能被评价为科学的或为科学的。
但是，这种理论系列中的成员通常被明显的连续性联系在一起，这一连续性把它们结合成研究纲领。
”7因此，理论系列可以看作是拉卡托斯对研究纲领的界定。
关于方法论规则，拉卡托斯指出研究纲领包含两种方法论规则：“告诉我们要寻求哪些研究道路的正面启发法和告诉我们要避免哪些研究道路的反面启发法。
”研究纲领由硬壳和保护带两部分构成。
硬壳由最基本的原理组成是研究纲领的核心，纲领的支持者认为硬壳是不可反驳的8；而保护带由辅助假说构成，可通过调整保护带保护硬壳免遭经验事实的反驳。
拉卡托斯的研究纲领模式认为科学史是研究纲领的进化、退化和更替的动态发展历史。
进化是指研究纲领内部也可能是自相矛盾的，如果调整后经验内容增加,并提高了预见性,那么它就是一个得到进化的研究纲领；如果调整后经验内容减少或不能预见新的事实，那么它就是一个退化的研究纲领。
科学的发展过程就是一个新的进步的研究纲领不断取代陈旧的退化了的研究纲领的过程。
5、复杂性视角下的科学动力学在克里夫·胡克（Cliff Hooker）看来，累进模式、问题模式、范式模式和研究纲领模式均属于科学的传统模式（the traditional models of science）,均是“抽象的、形式（逻辑）构造的、非时间性的（a-temporal）机制的版本”9。
胡克进一步指出经验主义版本的科学发展模式将经验数据、数学公理作为输入，所运用的方法是形式归纳逻辑（formal inductive logic）方法；波普尔的证伪主义将假说、经验和数据作为输入，所运用的方法是演绎逻辑（deductive logic）方法。
“然而我们认为这种‘方法机制’（method machine）是一种计算过程，这种计算过程是基于逻辑顺序意义不是动力学的意义。
因此，这些传统模式不7[英]伊·拉卡托斯：科学研究纲领方法论[M]。
兰征译。
上海：上海译文出版社，1986：p65。
8拉卡托斯在一处注释中指出“它要通过长期的预备性的是试错过程缓慢地发展（p67）”。
同时在一正文处（pp68-69）也指出“如果纲领不再能预见新颖的事实，可能就必须放弃其硬壳。
也就是说，我们的硬壳不同于彭加勒的硬壳，在某种条件是，它是可以崩溃的”。
9Cliff Hooker pCliff Hooker: Philosophy of Complex Systems .Handbook of the of Science Philosophy V olume.利于我们采用动力学方法（dynamical approach）理解科学。
”10通过分析传统的科学发展模式，可知它们都把科学理论放在优先地位，把科学理论的发展看作是科学的发展。
对此，胡克从复杂系统思想出发，指出“科学是完全动态的。
从底层（数据）到顶层（元方法、形而上学），科学对自身进行着变革，经历了一些诸如从古典科学到相对论和量子论的科学革命。
”11但科学的动态“不仅仅是伟大的理论变革，这其中还包含着和理论变革同等重要，或者是比之更重要的变革。
”12胡克列举了两个例子以表明科学的动态发展不仅仅是科学理论的变革：一个是在科学领域，感官的作用借助于技术得以改善，另一个动态表现则是方法的细化。
由于我们的感官知觉存在局限性、偏差，这时技术和理论就很重要，如运用不可见的电磁频谱时所借助的红外线、X射线和相关的支持理论；与此同时，对感官的拓展和替代技术（如望远镜、显微镜、测微器、X线摄影）也是在发展的。
而复杂系统模型对考古学产生的影响则可以很好地说明方法变革对科学的影响。
胡克认为科学、技术与方法是彼此互动，协同进化的（co-evolution）。
这种协同进化表现在“（1）技术通过仪器设备（如电子显微镜）拓展了科学的信息基底；（2）通过数值逼近技术（numerical approximation techniques）和自动化数据处理拓展科学的访问方法；（3）生成新的概念；（4）为科学活动提供资源，这些资源的涉及范围从经济到稀有金属及其它特殊资源。
13反过来，科学也通过新的理论概念、或者由理论引发的新设计而对技术产生影响。
胡克指出方法、理论和技术的协同进化正是科学的本质，同时也是对科学开放的动态主义（dynamicism）的形象说明。
因此，“我们需要把科学看作是一个动力系统，随着其进化/发展,这个动力系统在与其实验和理论实践变革的互动中，在与其认识论上的评估过程的互动中变革着其自身的工具性‘身体’（instrumental ‘body’）。
这种变革当然也发生在科学与经济和社会环境的互动中。
科学-技术-经济形成了一个伟大的变革引擎（Change Engine）。
”只有把科学视为是一个动态的过程才能认识到这一点。
科学还变革着那些有助于其环境的动态的政策过程（如用于政策决定的经济模型的发展）。
并且，由于各种科学研究和科学政策研究的发展，形成了科学学这门学科。
因此，胡克进一步得出这种复杂的、彻底变革的能力对于把科学理解为一个日益自主的、动态的认知系统是至关重要的。
10Cliff Hooker: Philosophy of Complex Systems .Handbook of the of Science Philosophy V olume 10.Elsevier B.V. 2011, P54.11Cliff Hooker: Philosophy of Complex Systems .Handbook of the of Science Philosophy V olume 10.Elsevier B.V. 2011, p53.12Cliff Hooker: Philosophy of Complex Systems .Handbook of the of Science Philosophy V olume 10.Elsevier B.V. 2011, p53.13Cliff Hooker: Philosophy of Complex Systems .Handbook of the of Science Philosophy V olume 10.通过上述分析可知，关于科学的发展模式，胡克的科学动力学与他所称之为传统模式的问题模式，范式模式、研究纲领模式最大的区别在于胡克不是将研究视角仅局限于科学系统内部，而是跳出将科学看作是一个孤立系统的圈子，用复杂性科学的视角将科学看成是与技术、方法、经济彼此互动，协同进化的动力系统，把科学的发展看作是与技术、经济等其他社会环境系统相协同的动态的过程。