科学问题转换：一个重要的方法论思想

三、科学问题的转换：一个重要的方法论思想

所谓科学问题的转换，即A·爱因斯坦所说的“从新的角度去看旧的问题”⁽¹³⁾。在解决科学问题的过程中，往往会困难重重，一时难以取得进展。此时若能从一个新的角度转换一下问题的提法，则可能出现新的转机。

1.医学上的两个著名案例：“产褥热”研究和维生素的发现

现在，我们通过医学上两个著名的案例的解析，来说明在科学研究的过程中是否善于从新角度上提出问题，即实现科学问题的转换，常常是科学研究中取得突破性进展的关键。

一是“产褥热”研究的案例。19世纪上半叶，欧洲的许多医院被产科病房流行的“产褥热”疾病所困扰。维也纳总医院即是其中之一。从1784年至1832年，这个医院产妇的感染率呈上升趋势。1833年，整个医院分为两个区。1840年，这两个区的服务由两组明显不同的人员提供，一区包括医生、接生员和进行解剖实习的学生，二区只有接生员。到1841年，两区“产褥热”感染率出现了巨大的差异，一区“产褥热”感染率明显升高（9.92%），将近是二区的“产褥热”感染率（3.88%）的3倍。

1836年，一个名叫I·塞默尔维斯的匈牙利医生进入该医院开始寻找引起“产褥热”这个致命疾病的原因。当时颇为流行的假设是“传染性的影响”，认为产褥热是由“大气、宇宙、地球的变化”引起的。此外，还有“空气条件影响”、“季节变化影响”等。而I·塞默尔维斯作出的假说是：（a）“产褥热”是一种传染病；（b）在传染病的范畴内寻求“产褥热”的病因。根据（a），他推断作为同一医院的两个区之间应该不会出现感染率的差异。然而，1841年后观察数据推翻了这一假说。

1841年后，两区的“产褥热”感染率的明显不同，引起了I·塞默尔维斯的重视，他转而尝试对这种不同做出解释，以便由此找到降低一区感染率的方法。这一转变标志着一个新的科学问题的出现，即从一开始试图寻找病因转换到尝试对差异做出解释。在这一科学问题的转换中，有两个因素起了决定性作用：一是在第一个问题境况内所产生的假说面临困境；二是作为背景理论的这个假说与新的观察事实出现了矛盾。因此，科学问题的转换不是偶然的，它以观察为基础，发端于背景理论与经验事实之间的冲突。

1847年，一件偶然性的事故引起了I·塞默尔维斯的注意。他的一个同事J·科雷茨卡在解剖尸体时被实习生用解剖刀意外将手指划伤，引发一场大病而导致死亡。他发现这个同事的临床症状与感染“产褥热”妇女的症状相同，从而意识到其可能死于同样的疾病。虽然当时引起这种感染的微生物并没有被发现，但他猜想有“尸体物质”经过实习生的解剖刀传染到同事的血液中，从而导致了这场致命的疾病。两种症状之间的相似性使其做出这样的假说：他的病人也死于相同种类的血液感染。他的同事和实习生都带有这种传染性的物质，因为他们过去经常在解剖尸体后仅仅随意清洗双手而不经过严格的消毒就对产妇进行产前检查。1847年5月，他让所有的医生和实习生在解剖尸体后必须进行严格的氯水消毒，结果，1848年，一区“产褥热”的感染率降至与二区相同⁽¹⁴⁾。

二是维生素发现的案例。1886年，荷兰医生C·艾杰克曼作为医疗队员被荷兰政府派往爪哇，查清当地居民的脚气病的原因。由于当时巴斯德的细菌致病学说的影响，人们很自然地认为，一切疾病都是由微生物引起的。因此，C·艾杰克曼提出这样一个问题：“脚气病是由于一种什么样的细菌所致？”根据这个问题，他去寻找脚气病与细菌的各种各样的联系，但数年过去了，却毫无结果。之后，C·艾杰克曼跳出传统观念，从其他角度上来提出问题。他设想各种因素，例如食用稻米的生长期、品种、出产地、加工方法、居民的居住条件、人口密度等是否会与脚气病有联系。这样，他实际上放弃了原来的问题，在知识体系中去掉了细菌致病的假说，重新假定致病的各种原因。1896年，他终于在否定许多设想以后，发现脚气病与居民所食用的稻米的加工方法关系极大，食用精白米的居民中脚气病的发病率最高，而食用糙米的居民却能治愈脚气病。于是，C·艾杰克曼确认，当地人得的脚气病是由于食物中缺少某种不可少的成分，而这种成分只需要很少便可预防这种病。10年后，英国生物学家F·G·霍普金斯对此又详细加以解释：“一种蛋白质内可能含有某种为肌体所必需的物质，而这种物质在蛋白质内的含量却是微少的。”1911年，美国生物化学家C·芬克通过研究，终于发现这种重要的物质存在于稻米的外层表皮中，他分离出了这一种物质，并于1912年发表了论文“营养缺乏症疾病的病因学”。在这篇论文中他首先创造出一个新词“维他命”（Vitamine），并用它来称呼他所发现的物质。

2.科学问题转换的不同角度

科学问题的转换可以有多种不同的角度。在科学认识论与方法论中，常规问题与非常规问题之间、事实问题与理论问题之间的转换，常常具有特别重要的意义。例如，上述“以太漂移”问题，在洛伦兹那里是被当做常规问题考虑的，所以终究未能跳出经典理论的制约；而在爱因斯坦那里，则被当做非常规问题考虑，狭义相对论就应运而生了。又如，在W·考夫曼的实验中“高速电子质量为什么不变”的问题；在H·庞加莱那里是被当做理论问题对待的，由此他怀疑相对论的正确性；而在A·爱因斯坦那里，则被看做事实问题，果然其他人后来的实验揭示出W·考夫曼的实验装置有毛病。

从变换思路方面来考察科学问题的转换可以是逆向转换、互补转换、发散转换和立体转换等。所谓“逆向转换”是将问题从否定的角度提出来，例如，R·波义耳把“如何使贱金属变成贵金属”这样的古代炼金术问题变成了“能使贱金属变成贵金属吗”这样的科学问题，从而建立起化学元素论。所谓“互补转换”是将问题的两个对立方面统一地提出来，比如A·爱因斯坦把“光是波还是粒子”的问题变成了“光不能既是粒子又是波吗”，从而创立了光的波粒二象性理论。所谓“问题发散转换”是将问题的提法拓展开去，多角度地发问，如C·艾杰克曼把“脚气病是由哪些细菌引起的”问题变成了“为什么食用精白米的人容易得脚气病”，从而为后人发现维生素开辟了途径。所谓“立体转换”是将问题的平面思考与立体思考结合起来，比如，N·I·罗巴切夫斯基和B·黎曼把欧几里得几何中的平行公设问题放在不同的曲面中来考虑，终于创立了非欧几何理论。

【注释】

(1)卡尔·波普尔：《客观知识——一个进化论的研究》，上海译文出版社2005年版，第137～138页。(www.xing528.com)

(2)林定夷：“科学问题与科学目标”，《中国社会科学》1991年第5期。

(3)N·维纳：《控制论》，科学出版社1985年版，第10页。

(4)P·B·科普宁：《马克思主义认识论导论》，求实出版社1982年版，第239页。

(5)A·爱因斯坦、L·英费尔德：《物理学的进化》，上海科学技术出版社1962年版，第66页。

(6)拉里·劳丹：《进步及其问题——科学增长理论刍议》，上海译文出版社1991年版，第13页。

(7)康斯坦西·瑞德：《希尔伯特》，上海科学技术出版社1982年版，第93页。

(8)杨振宁：“回忆我的导师E·费米”，载《世界科学》1981年第3期。

(9)李四光：《地质力学的基础与方法》，中华书局1945年版，第1页。

(10)同上。

(11)J·D·贝尔纳：“科学研究的战略”，载《科学学译文集》，科学出版社1980年版，第28～29页。

(12)《马克思恩格斯选集》第4卷，人民出版社1995年版，第337～338页。

(13)A·爱因斯坦、L·英费尔德：《物理学的进化》，上海科学技术出版社1962年版，第66页。

(14)Kent A.Sepkowitz，MD.Cassandra and Lgnaz Semmelweis.International Journal of Infectious Diseases.Volume I，Number 1，July 1996.p.58.