假说的含义及形成途径-创新思维方法论

第七节　假　说

一、假说的含义

假说是根据已有事实和科学原理，对未知事物及其规律作出的假定解释。

人们在认识世界的过程中，总是不断地有所发现。当已有科学原理不能充分解释所发现的事实时，便依据一定的科学理论，在初步调查研究的基础上，运用各种推理形式，对所发现的事实作出假定的解释，这就是假说。例如：

长期以来，人们认为地球均衡地绕着自己的轴转动，大约每23小时56分旋转一周，但后来人们发现地球的自转是不均匀的，它在秋天转得快，而在春天转得慢。人们还发现，最近2000年来，每过一百年，一昼夜要加长0.001秒，也就是说，地球的自转速度在逐渐减慢。地球的自转为什么是不均匀的呢？科学家提出了许多见解。有人认为；这与季节风有关。英国科学家杰福利斯计算过，每年冬天从海洋吹到大陆上，夏天又从大陆流回海洋的空气（就是风）重量达300万亿吨。这么大重量的空气来回移动，使地球的重心发生变化，地球的自转速度也就时快时慢。有人认为影响地球均匀转动的是南极。南极巨大的冰川正在慢慢融化，南极大陆的重量在减轻，这使地球失去平衡，影响了自转速度。还有人认为，这与月亮有关。月亮能引起地球上海水的涨落，这种涨落与地球旋转的方向相反，从而使地球自转的速度逐渐减慢。

在上述例子中，科学家提出的各种见解都是对“地球自转不均匀”这一现象的试探性的解释，都是科学假说。

各门科学在发展的过程中都曾经提出过各种不同的假说。例如，物理学关于光的本质，有微粒说和波动说；化学关于燃烧的本质，有燃素说和氧化说；天文学关于宇宙的起源和演化，有宇宙大爆炸说等等。

假说具有以特点：

第一，假说是以事实材料和科学原理为依据的。假说既与宗教迷信相区别，又有别于失去可能的幻想。假说是人类洞察自然的能力和智慧的高度表现，它的生命力在于它是在实践的土壤里生长的。

第二，假说具有推测的性质。尽管假说以已有科学知识为依据，但同已为实践验证实过的科学原理不同，它只是对某种未知现象或未知规律的假定性的解释，其正确性还没有得到确实可靠的证实，还需要在实践中加以检验。

第三，假说是人的认识接近真理的方式。假说作为对各种未知事实的假定解释，是否一定是正确的，还有待于验证。但是，从发展的角度看，假说的不断修改、补充和更新，会更正确地反映客观的现实，更准确地接近真理。

二、假说的构成

假说的提出是一个复杂的创造性思维过程。不同性质的假说，其形成的具体途径差别很大。但是从总的方面看，一个假说的形成大致要经历两个阶段：初始阶段和完成阶段。

（一）假说的提出阶段

从研究某个问题开始，到提出初步的假定，这是假说的提出阶段。在这个阶段里，研究者的主要工作是围绕特定的研究课题，广泛地搜集材料，并对各种材料进行理论分析，通过创造性的思维活动提出初步的假定。在假说的提出阶段，研究者往往只以为数不多的事实材料为基础，但这并不妨碍创始者在此基础上，通过思想的加工而作出初步假定，提出假说的基本思想，而只要对这为数不多的事实材料的分析是科学的、透彻的。

假说的提出要以观察、实验了解到的一定事实为基础，要以已有科学知识为根据。例如，大陆漂移说是以地球上非洲西海岸与美洲东海岸相吻合等事实为依据的；地球生命自生说的是以无机物在一定条件下可以转化为有机物的理论为依据的。在我国，湖北神农架山区和广西融水苗族自治县可能存在野人的假说，则是以翻阅的大量文字记载以及现实考察获得的若干直接和间接的局部事实为依据的。

在形成假说阶段里，类比推理和归纳推理等起着突出的作用。科学史上大量的事例表明，类比推理和归纳推理在科学假说的形成过程中，起着帮助发现的作用。

例如，17世纪英国生理学家哈维在建立血液循环的学说时使用了几个类比。一是天文学的类比，他把人体看成小宇宙。他认为，太阳是大宇宙的中心，天体做圆周运动，心脏是人体的中心，血液的运动也是圆周运动。二是气象学的类比，他说，湿的土地被太阳温暖，产生蒸汽，蒸汽上升凝聚，又作为雨降下，再湿润土地，由此产生代代相传的新生命。在体内，血液运动也是如此。大自然是循环的，因此血液的循环运动也是可能的。三是把心脏同水泵作类比，这种类比是他发现的关键。水往低处流，而水泵却能把水从低处抽到高处，心脏的作用同水泵的作用是一样的。

除了类比推理有助于假说的形成之外，归纳推理也能帮助假说形成。例如，18世纪末，法国科学家普鲁斯特研究了许多物质的重量组成，发现天然孔雀石所含的碳酸铜与人工合成的碳酸铜的重量组成一样，其中含69.4％氧化铜，25％三氧化碳，5.6％水，发现西班牙的朱砂和日本的朱砂重量组成一样，其中含86.2％汞，13.8％硫，发现秘鲁的氯化银和西伯利亚的氯化银重量组成一样，其中含11.2％氢，88.8％氧，等等。普鲁斯特通过归纳得出结论：任何化合物都有固定的重量组成。这就是定组成定律。这个定律提出后，在化学界经过很长时间的争论才确定下来。

有时，科学家也直接运用演绎推理提出假说。例如，爱因斯坦所提出的相对论假说，就应用了演绎推理。他根据力学和电动力学几个基本公式，加上另外几个特殊假定，推演出一套完整的理论，构成一个十分优美的演绎逻辑系统。因此，在假说形成的初始阶段，虽然主要应用类比推理和归纳推理，但不是绝对的，有时也运用演绎推理。

在假说的提出阶段里，人们可以从不同的角度去推测，因而，作出的初步假定往往不是唯一的，而是设想了好几个可供选择的假定。如果我们以“q”表示提出初步假定时所考察并引用的事实，以“p”表示被推测出来的、可以说明“q”的初步假定，那么提出初步假定的多元性可以简化为如下推理形式：

比如说，脉冲星为什么能有规则地发出脉冲呢？关于脉冲星的辐射机制问题，天文学家曾设想了各种可能的辐射脉冲的情景：脉动、双星作轨道运动以及自转。所谓脉动是设想整个星体，时而膨胀时而收缩，好像人的跳动的心脏。人们已经知道，有的恒星由于跳动而造成了光度的变化，这样的恒星称为脉动变星。所以，自然会想到射电脉冲也可能是由于脉动作用而引起的。所谓双星作轨道运动是设想两颗恒星在互相绕转的运行过程中，由于发生相互遮掩的交食现象，而使我们观测到周期性的脉冲。所谓自转是设想星体像灯塔上的光束那样旋转。灯塔光束扫描海面时，每扫描一周就照射到海轮上一次，于是在船上的人看来，灯塔光是每隔一定周期亮一下（光脉冲）。这样的辐射机制可以形象地称之为“灯塔”辐射机制。

上例的假定是尝试性的、多元的，天文学家经过反复考察确认，如果是脉动作用的话，那就不可能维持脉冲周期的极端稳定性；如果是双星作轨道运动的话，那也不可能维持脉冲周期的极端稳定性；但脉冲星最明显的特征是脉冲周期的高度稳定性，所以，选用“灯塔”辐射机制是最合理的。大致说来，对几个设想进行选择，采取如下推理形式：

这里既运用了假言推理也运用了选言推理，可以从几个设想中选出一个能够成立的初步假定。

（二）假说的推演阶段

一个假说提出后，以它为前提，能够逻辑地推演出的一系列结论，我们用p表示假说，用q₁，q₂……q_n表示一系列结论，就有下式：

　　p→（q₁∧q₂∧……∧q_n）

显然，如果假说p成立，那么，由它逻辑地推演出的一系列结论q₁、q₂、q_n都应该成立。

在这个阶段里，研究者以确立的初始假定为核心，通过演绎推理，引申出关于事实的结论。解释的事实越多，那么支持初始假定的证据就越多。

例如，上世纪20代初，前苏联著名学者奥巴林提出了地球上的生命是地球表面的无机物通过一系列生命前的化学演化而生成的假说，如果这一假说成立的话，那么它就可以引申出如下的结论：

①它必然是从无机物小分子形成有机小分子；

②它必然会从有机小分子形成生物大分子；

③它必然会从生物大分子发展为多分子体系；

④它必然会再从多分子体系进化为原始生命。

所有这些，都是从假定假说正确的前提出发逻辑地引申出来的结论。如果假说确实成立，那么这些推论就应该成立。反之，这些推论如不成立，也就说明假说不成立。

再如，魏格纳提出的“大陆漂移说”解释了如下事实：

①各个大陆板块边缘之间的吻合度非常高，这是大陆漂移的几何拼接证据。

②大西洋两岸及印度洋两岸彼此相对的地区地层构造是相同的，这是大陆漂移的地质证据。

③大西洋两岸的古生物种（植物化石和动物化石）几乎是完全相同的，这是大陆漂移的古生物证据。

④留在岩层中的痕迹表明，在3.5亿年前到2.5亿年前之间，今天的北极地区曾经一度是很热的沙漠。而今天的赤道地区曾经为冰川所覆盖，这些陆块古时所处的气候带与今天所处的气候带正好相反。这是大陆漂移的古气候证据。

在假说形成的完成阶段里，不仅有许多支持假说的事实证据，而且，从已确立的初步假定出发，通过演绎的程序，可以预见未知的事实。例如，大陆漂移说预见了以下的事实：

①大西洋两岸的距离逐步增大。

②格陵兰由于继续向西漂移，它与格林威治之间的经度也会逐步增大。

③地球上正在出现新生的海洋（红海），成长中的海洋（大西洋），萎缩的海洋（太平洋），以及趋于消亡的海洋（地中海）。(www.xing528.com)

以上推演的具体过程是相当复杂的，也不存在相同模式，然而它们都包含一个蕴涵式，即：

如果p，那么q。

其中p表示已初步确立的假定，q表示从初步假定推演出的对已知事实的解释，或对未知事实的预言。

在形成假说过程中，应当注意以下几点：

①假说的提出必须以事实为根据，但是，不必等待事实材料完全系统的积累之后才作出假说。

假说的提出必须以事实为根据，客观事实是形成假说的基础和出发点。脱离事实的假说，就成了无源之水，无本之木。如，“大陆漂移说”的提出，就是以“大西洋两岸大陆边缘的吻合程度非常高”等事实为依据的。

但事实材料的搜集是个长期的漫长过程，受到诸多主客观因素的制约，因此不必等待完整的事实材料具备再提出假说。例如，19世纪60年代门捷列夫提出元素周期表的假说时，已知元素只有63种。他先建立假说，并在元素周期表上留出空位，再通过假说预言未知的元素。

②假说的提出既要以科学知识为指导，又要突破传统观念的束缚。

科学知识是已被证实了的科学理论。因而，人们提出的假定不应违背科学原理。如，能量守恒定律表明：能量既不能被创造也不能被消灭，它只能由一种形式转换为另一种形式。因此“永动机”的假说，就是无稽之谈。

在假说形成的过程中又要打破旧观念的束缚。有破有立，不破不立。破是要付出代价的。爱因斯坦如不突破经典力学的框框，就不可能提出“相对论”的假说；哥白尼如不突破“地心说”的禁锢，就不可能提出“日心说”的假说。

③假说不仅要圆满解释已知事实，而且还要预见未知新事实。

假说不仅要对已有事实作出科学解释，而且还应预见未知的新事实。例如，李四光所提出的“生油条件和地质构造体系”的假说，预见了我国松辽平原和华北平原既生油又储油的事实，为我国的石油事业做出了卓越的贡献。

④假说的结构必须简明。

假说的结构表述都应是最简明的。即假说应结构严谨，语言简练，应由最少数概念和最基本关系组成。

（三）假说的验证阶段

一个假说是否如实地反映了客观世界的规律性，这不依赖于人们的主观信仰或社会公认，而是看它能否经得起实践的检验。除了社会实践外，没有任何别的东西可以作为验证假说真理性的标准。

一般说来，如果从一个假说出发，根据逻辑推演引申出的事实结论，同初步观察与实验的结果相符合，那么就可以承认其假说有一定程度的可靠性。如果从某一假说中所推演出的结果与观察和实验的材料相符合的越多，则假说的可靠程度就越高。如果从某一假说必然推演出某一事实或结论，并在反复实践中，通过多次地观察和实验完全符合，则该假说被证实。如，门捷列夫根据元素周期表的假说，大胆地预言了“锗”、“镓”等元素，他的预言一次又一次地得到了证实，最终证明了周期表的正确。哥白尼的“太阳中心说”是在发现了海王星之后，由假说变为被实践检验过的真理。所以，恩格斯说：“哥白尼的太阳系学说有三百年之久一直是一种假说，这个假说尽管有百分之九十九、百分之九十九点九、百分之九十九点九九的可靠性，但毕竟是一种假说；而当勒维烈从这个太阳系学说所提供的数据，不仅推算出一定还存在一个尚未知道的行星，而且还推算出这个行星在太空中位置的时候，当后来加勒确实发现了这个行星的时候，哥白尼的学说就被证实了。”^[4]

假说的验证过程应用的推理形式是；

“p”表示假说，“q”表示关于事实的论断或预言未知的事实。由q真而推论p真，即假说的基本观点成立。然而，它的结论仅仅是可能真。因为这是一个回溯推理，前提与结论之间的联系是或然的。这种推理形式的结果只能为假说提供一定程度的证据，只能使假说得到某种程度的确证。最后证实假说，还必须通过实践的反复检验。

如果经过检验，由假说推出的一系列结论中，有的不能成立，那么下式就被否定：

　　q₁∧q₂∧……∧q_n

根据充分条件假言推理的规则，否定后件就必然地否定前件，则假说就应该被否定。假说p是一个复杂的系统工程，它由一系列判断组成，我们可以用p₁、p₂、……p_n表示之。这样，由假说推演结论时的前提，应完整地表示为：

　　p₁∧p₂∧……∧p_n

由假说推出结论的整个过程就应该表示如下式：

　　（p₁∧p₂∧……∧p_n）→（q₁∧q₂∧……∧q_n）

如果我们否定了上面假言判断形式的后件，就要否定前件，而否定前件的结果是：

该式等值于：

前提中究竟哪一部分该被否定，是p₁还是p_n呢？要具体分析。

例如，1666年牛顿根据自己所提出的“万有引力定律”假说，计算的地球与太阳之间的向心力的值和引力的值与实际情况不符。后来发现，这是因为牛顿在计算时所采用的地球半径、太阳与地球的距离、以及太阳系的其他一些测量数据有误。纠正了原有的差错之后，证明牛顿万有引力定律是正确的。

假说的验证不可能是绝对的、完全的，因为人类的实践是有历史局限性的。科学史上也常常有这种情况，某些假说的基本观念包含有局部的真理，曾一度被完全否定，但在后来有较高生产技术水平的时代又重新被证实。例如，关于一种化学元素可以转变为另一种化学元素的思想，由于中世纪炼金术长期的失败经验，而被认为是谬误。直到人类进入原子能时代，一种元素可以转变为另一种元素的思想才在核物理实验中被证实。又如，关于光的波动说和光的微粒说，在科学史上曾几经较量，最终验证其各自均有部分正确。

（四）根据验证得出结论

假说经过验证后，大致会产生以下四种情况：

第一，观察和实验中获得的事实证明了假说的正确。例如，门捷列夫关于元素周期律的假说就属于这种情形，关于海王星的假说、进化论的学说，也属于这种情形。再如，1831年，达尔文随“贝格尔”号巡洋舰到世界各地旅行，在旅行中，他从自己观察到的事实出发，提出了“物种是由选择而进化”的假说，接着，他又广泛地收集材料，以大量确凿的事实证明了这一假说，从而使进化论的假说变成了科学。

第二，观察和实验获得的事实与假说的思想基本一致，而与某些细节方面有出入。例如，波兰天文学家哥白尼于1543年提出了太阳中心说的假说，认为太阳位居中央，所有的行星包括地球在内都绕日而运行，并且运行的轨道是圆形的，后来观测获得的事实，证明了日心说的基本观点的正确，而各行星运行的轨道是“圆形”的观点则不那么正确，它们的轨道不是圆形，而是椭圆形。

第三，观察和实验获得的事实与假说的基本思想相违背，而与某些细节相吻合。例如，古代亚里士多德与托勒密根据日月星辰每日东升西落的直观印象，提出了“地球是宇宙的中心”的假说，同时认为地球呈“球形”和观测天文要用“视差动”的方法等，后来的事实证明，“地球中心说”的观点是错误的，而地球为“球形”的观点，以及“视差动”的方法，则包含有合理性。

第四，观测和实验所得的事实证明假说不正确。例如，人们曾经希望制造出“永动机”，但事实无情地表明，这种设想是根本不可能的，人们还曾经提出“月亮上可能存在生物”，“火星上可能有像人一样的智慧生物存在”的假说，然而，随着宇宙飞船在这些星球上的着陆，以及由此带回地球的信息，证明了这些假说的不正确。

三、假说的作用

在人的认识活动中，特别是在科学研究活动中，假说起着非常重要的作用。

（一）假说是科学探索的新尝试

在科学研究过程中，提出假说是提出新观点、建立新理论、开拓新领域的重要环节和重要手段，是探索真理的第一步。例如哥白尼的日心说，牛顿的力学理论，达尔文的进化论，门捷列夫的元素周期律，孟德尔的遗传学定律，爱因斯坦的相对论，等等，最初都是以假说的形式提出的，即使提出的假说被以后的实践证明为错误的，它对科学的发展仍然有一定的意义，因为它至少可以向人们提供下一步的研究方向，提供—些必要的材料。科学假说是架在事实和科学理论之间的桥梁，也是从一个理论发展到另一个理论的桥梁。正如恩格斯所指出的：“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。一个新的事实被观察到了，它使得过去用来说明和它同类的事实的方式不中用了。从这一瞬间起，就需要新的说明方式了——它最初仅仅以有限数量的事实和观察为基础，进一步的观察材料会使这些假说纯化，取消一些，修正一些，直到最后纯粹地构成定律。如果要等待构成定律的材料纯粹化起来，那么这就是在此以前要把运用思维的研究停下来，而定律也就永远不会出现”。^[5]

假说不仅是自然科学的发展形式，在社会科学领域里，假说也被广泛地应用着。马克思所建立的科学唯物史观，最初提出来的时候也是一种假说。马克思在提出这个假说后，用了几十年时间，根据大量的材料，做了详尽的研究，写出《资本论》这部巨著，揭示了资本主义社会发生、发展和灭亡的规律。列宁说：“自从《资本论》问世以来，唯物主义历史观已经不是假设而是科学地证明了的原理”。^[6]

（二）日常生活离不开假说

在人们日常的工作和生活中，也常常要用到假说。为了区别于科学理论的假说，可以把日常运用的假说称为假设。例如，公安人员在侦察案件过程中需要提出侦察假设，以便缩小侦察范围，确定侦察对象。人们的决策活动也离不开假设。人们针对特定问题，收集有关资料，对未来作出预测，从而决定自己的行动方案。例如，一个企业需要了解产品的社会需求、市场销售变化、同行业其他企业的生产状况和产品竞争能力，等等，以便对本企业未来的活动作出决策设想。由于各企业处于竞争状态，因此，收集到的信息往往不很全面，有的情况不十分可靠，而市场和其他企业的活动又处于变动的状态中，所以，企业做出的最初决策设想都具有假设的性质，需要在实践活动中进行验证。