自然科学方法论与落体运动的探究

“仿佛法”的这三个类比分别指的是：自由落体运动、树叶喜光性和台球手精确的击球行为。之所以被我们称为仿佛法，是因为我们都可以用“仿佛”两个字构建的句式来概括这三个例子：（1）在用自由落体理论讨论落体运动的时候，物体的下落“仿佛与它在真空中降落一样地运动”^[12]；（2）在有关树叶密度的例子中，“每片叶子相对于它旁边其他叶子的位置而言，仿佛都要尽力找到能最好的吸收阳光的位置，就像每片叶子都迅速而自发地从自己原来的地方移向更理想而尚未被占领的一处”^[13]；（3）在台球高手准确击球的类比中，台球高手击球时，“就仿佛他知道那些将会给出台球最优运行方向的复杂的数学公式，能够用眼睛对角度等描述台球位置的变量进行准确的估计，能够根据这个公式进行闪电般的计算，并且能够使台球按照公式给出的方向运动”^[14]。

在对落体法则的分析中，弗里德曼进一步深入分析了自然科学方法论，并以落体法则作为实证科学方法的一种典范。我们可以通过落体法则来了解上文所提到的弗里德曼对理论假设的理解以及理论对现实的抽象指的是什么。

我们知道，在经典物理学中，重力在物体下落过程中起了主导作用，所以在预测物体下落的距离时，有公式，其中s指距离，t指时间，而g指的是重力加速度，这就是物理学中所说的自由落体运动。但是，弗里德曼对这个假说的表述却并非如此，这在之后我们还将提到。当运用这个公式对物体下落进行分析时，人们只考虑重力对物体下落的影响，而其他因素，比如空气阻力对落体的影响等都被忽略了。所以在自由落体假说中，假说的前提是只考虑重力对落体的影响，并根据公式得出对落体运动的推论。在弗里德曼看来，自由落体运动对现实进行了抽象，他认为这个假说“真正想说的是：在许多情况下，气压的存在、落体的形状、抛下落体的人的姓名，用来抛下落体的机械的种类以及许多的其他伴随条件，对落体在任何一段特定的时间内降落的距离不会产生明显的影响”。^[15]也就是说，在现实生活中，气压的存在、落体的形状、抛下落体的人的姓名，用来抛下落体的机械的种类以及许多的其他伴随条件，它们可能都会对落体下落产生影响，只是这些影响不明显。在建构假说时，不会把这些因素都考虑进去，所以在用假说对现实中的落体进行描述分析时，是描述性非真的，这些因素被理论假说抽象掉了，留下的只有重力这个共同而关键的因素。这就是弗里德曼所说的理论对现实的抽象。

除此之外，弗里德曼还提出了一个替代性理论选择标准的问题。在弗里德曼看来，在自然科学中评价理论的标准有二，一是理论可能达到的精确度，二是理论带来的精确度是否“能弥补获得更高精确度所需要的成本”。^[16]

在落体法则这个例子中，运用自由落体运动原理不能对所有的落体进行准确预测，最重要的反例是羽毛的下落。显然把羽毛当作是自由落体是不恰当的，因为在羽毛的下落过程中，重力和空气阻力都对其产生了重要的影响。但是是否因为这么一个反例，就需要重新确立一个以重力和空气阻力（气压）为核心的替代性理论呢？弗里德曼显然对此不以为然，他认为对于绝大多数落体来说，自由落体公式能够最广泛、最简单同时也是最精确地描述其运动情况。如果以羽毛下落的方式为标准实验，建立一个新的理论，我们可能会以气压不为0，或者说先确定气压的数值，以此为假设条件，建立一个替代理论，或许能很好描述羽毛的下落，但是这仍然不能替代以自由落体为假设前提的理论。这个新的理论，在描述落体运动的时候，必须要求描述者了解气压的状况，通过将重力影响和气压的反向影响，综合考虑落体的运动，这样得出的结果自然要比旧有的理论更精确，但是这却要花费更大的力气，去了解落体所处环境的气压状况，而且实际上，气压对绝大多数落体的影响力，相对于重力对之的影响，几乎是可以忽略的，也就是说通过考虑气压所得到的精确性，对于人们来说，毫无意义。在这里，将气压的问题纳入理论中，显然增加了精确性，但是也要为这个精确性付出成本，这就是必须费力地去了解具体情况中的气压。而实际上，这种精确度并不能弥补为得到它而所要付出的成本，所以这个新的理论不能替代原来的自由落体理论。

通过这个例子，弗里德曼指出了自然科学理论建构的标准是什么，也就是要在精确度和成本两者之间加以权衡，找出一种成本最小，最简单的，但是精确度相对较高，在预测中更有成效的理论，这是他心中的理想的理论模型。当然任何理论都会存在不完善的地方，比如把羽毛当作自由落体，然后描述其下落状况，这就会同实际情况存在较大的偏离，这时我们才考虑引入新的变量，即气压条件的问题。(www.xing528.com)

虽然对实证科学方法论做了许多细致的分析说明，但是弗里德曼举出落体法则这个例子，最根本的目的是要证明他自己的观点，即不可以通过一种假说前提的真实性（realysm）来检验这种假说。那么，弗里德曼通过落体法则的例子是否能证明他的这个观点呢？

我们之前说过，弗里德曼之所以否定假说前提的真实性，是因为假说前提在描述上是非真的，但是他无法证明假说前提在本质上是不是非真，也就是说假说前提所抽象出来的那个共同而关键的因素在本质上是不是非真的，如果能证明这个因素在本质上非真，那么就说明，通过检验假说前提的真实性来检验假说，这种做法就彻底不可行了。而实际上，在这一点上，弗里德曼显然有些矛盾，他自己也说：理论是“由许多实质性的假说（substantyve hypotheses）组成的体系”^[17]。在论证过程中，弗里德曼使用了所谓的仿佛法，他认为自由落体运动理论的假说前提是：物体的下落“仿佛与它在真空中降落一样地运动”^[18]。我们之前已经说过，自由落体运动的核心前提是只考虑重力对物体下落的影响。显然，把落体法则的前提看成是仿佛在真空中，这更能说明与现实不符，但是这显然有些投机取巧，回避了核心的问题，这个问题就是，是否重力是真实的？这个问题对于不精通哲学和物理学的弗里德曼来说，显然是有些难度的。如果重力被证明是现实的，那么他的观点就要受到极大的挑战。他本来就打算通过落体法则来说明自然科学中实证科学方法论是如何运用的，并以此为典范，移植到社会科学之上，但是如果他在自然科学中，都无法证明自己的方法论是正确的，这种移植又怎么能成功呢？

那么重力究竟是存在的吗？物理学没办法问一问地球或者其他星体，是否它们对其他物体存在某种吸引力，物理学无法证实这一点，但是在观察中，天体之间的运动，仿佛它们之间是被相互吸引的，呈现相对运动的状态。“自然给出的图景蕴含了一个在相对运动中可以计算的次序”，但是这样的运动不能仅仅在几何学的领域中加以解释，“为了对它进行解释，我们必须超越纯粹的数学原理，并引入一个‘形而上学’原理”。莱布尼茨在他的《动力学文范》中说：“无论我们把这个原理称为形式、隐德莱希（Entelechy）、还是力，这都无关紧要，只要我们记住只有力的概念可以明白地表达它。”在莱布尼茨看来，我们所说的力，只是现象的力，“现象力是相对的力；而只有这个现象的力才是物理学的研究对象”。但是，“除了包含在物理学微积分方程中的意义以外，力没有其他意义。”而数学方程式“只是抽象和精确计算的工具”。^[19]力不是一个本质性的概念，它是为了解释方便而产生的。对于重力，我们很难证明它确实存在。

从某种意义上说，弗里德曼的观点没有错，因为物理学中假说的前提其实是非真的，是为了解释方便而被构想出来的。然而弗里德曼并不是个哲学家，不是个形而上学的专家，他无法在更深的层面论证自己的观点，所以在回到他自己的论证中，他只能回避最具核心性的问题，这也使得读者在阅读他的论证过程中，产生了非常大的困难。但是对于弗里德曼自己来说，他讨论落体法则，只是树立了一个典范，他真正的目的，是要把实证科学方法论引向社会科学。