金观涛｜昨天的真理会变成明天的迷信：科学、实验与证伪

編者按：当八十年代的金观涛用控制论研究中国历史时，尚在蒙昧与压抑中的人们渴望科学来冲破意识形态的蒙蔽，把历史的解释权回归到“人”的手中。在金观涛当时看做“划时代”的作品中，科学不仅是技术或者知识，科学是借助官方的意识形态自我解放与反思的渠道。尤其是在民主与科学曾经是青年的启蒙的国度里。

在今天，也许不会再有人把科学视作自我启蒙。科学的意义变成了电动车、无人机、AI和大国争霸的手段。苦苦追索科学的意义变成如此不合时宜，然而人性却变得前所未有的狭隘与狂热。也许，这正是缺乏人文精神的科学毫无限制发展的必然结果。于是，翻开昔日金观涛这篇如同宣言般的文章，会让我们再次审视科学之于自我的意义。自我启蒙永不过时，千万不要让科学与技术成为我们逃避思考与责任的借口。 本文选自《控制论与科学方法论》，出版社授权发布。

免費訂閱《波士頓書評》及相关事宜发送邮件：boshidunshuping@gmail.com，隨意打賞：Zelle，PayPal：boshidunshuping@gmail.com 用戶名：Boston Review of Books；長期支持請點擊下面訂閱。

金观涛 / [美] 华国凡｜控制论与科学方法论

为了保证我们的认识能够不断地逼近客观真实，我们必须首先要具备一定的实践手段。这反映在认识结构图中，就 是指人必须能够通过某种方式对客体A施加输入变量，进行控 制；同时也要能够对客体A的输出进行观察，了解客体的变化 结果。如前所述，它们可以用客体黑箱的可观察变量和可控 制变量来表示。

可观察变量和可控制变量反映了人类实践活动的深度和 广度。无论采用不打开黑箱的方法还是打开黑箱的方法，人 们掌握的可观察变量越多，表示人们对自然界的了解越多。 掌握的可控制变量越多，表示人们改造世界的能力越强。显 然，人类认识真理首先和掌握这两类变量的程度有关。科学 史表明，人类对自然界认识的每一个划时代进展都和开拓一 批新的可观察变量、可控制变量有关。伽利略把当时刚发明的望远镜指向夜空，天文学就在16世纪开始了革命性的发 展。19世纪光谱分析出现以前，绝大多数人认为别的星球上 的物质组成是我们不可能知道的。光谱分析技术的发明，使 天体物质的组成成为可观察的变量，从而开始了天体物理和 天体化学的发展。高能加速器使人类在微观世界的控制范围 扩大，有了它，人们才能建立并验证各种各样的基本粒子理 论。随着科学技术的进步、生产力的发展，客体的可观察变 量和可控制变量的数目越来越多，范围越来越大。但在一定 的条件下，在一定的历史时期内，客体的可观察变量和可控 制变量受到人们生产水平和实践手段的限制。这种限制也必 然会影响到人们对客观真理的认识。

科学史上有许多事实证明，在客体的可观察变量和可控 制变量被限制在某一水平之内，无论人们怎样进行“实践— 理论—实践”的反复循环，都不能使认识进一步逼近真理。 在一定的实验手段范围和精度内，尽管人们反复实验，反复 修改理论，充其量也只能使理论与所做的实验结果相符合。 但这种反复并不促成理论向客观真理的逐步逼近。17世纪， 化学家、生理学家海尔蒙特（Jan Baptist van Helmont）做了一 个实验，他在称量过的土上种了一株柳树，每天浇一些称量 过的水。5年之后，这株柳树的重量增加了约74千克，而土 质的损失仅仅为约0.06立方分米。他因此得出结论，认为柳 树的新物质差不多全是由水组成的。显然，这个理论是错误 的。当时空气中的成分既没有被发现，也没有用于发现植物 通过光合作用吸收空气中CO2 的技术手段。从今天的角度来 看，建立模型所必需的一些基本变量，如果只有柳树、水和土壤的数值是可观察变量和可控制变量，其余都不在观察和 控制的范围之内，那么，即使海尔蒙特把实验做得再精确， 实验的次数再多，也不能得出正确的结论。

1821年，爱沙尼亚的物理学家塞贝克（Thomas Johann Seebeck）用两个不同导体组成闭合电路。他发现，当两个导 体的接头处存在温度差时，导体附近的磁针会发生偏转。塞 贝克认为，这是温差引起了磁化现象，并据此来解释地磁现 象，认为地磁由赤道和两极的温差造成。现在我们知道，塞 贝克错了。两个不同导体接头处的温差使导体产生了电流， 电流产生的磁场才是引起磁针偏转的原因，磁场和温度差之 间没有直接的联系。在塞贝克所做的实验条件下，电流是一 个不可观察和不可控制的变量。因此在塞贝克实验的限度之 内，无论怎样重复实验，无论怎样修改理论，都不会找到磁 场产生的直接原因。在这个限度之内，人们也无法判断“地 磁由赤道和两极温差引起”这一理论的真伪。丹麦物理学家 奥斯特（Hans Christian Oersted）证明，在导体中有电流通过 时，导体附近的磁针会偏转，电流是产生磁场的原因。这一 突破使电流在磁场形成的过程中成为可观察和可控制的变 量，并解释了温差和磁场之间的关系。

宇称守恒定律的发现更进一步说明人类的实践手段和 理论检验之间的关系。20世纪50年代初，李政道和杨振宁提 出宇称在弱作用条件下不守恒。如果这一学说早提出30年， 也许它不会被接受，因为它不能用实验证明。吴健雄为了证 实宇称在弱作用下不守恒，要把钴60原子整齐排列起来，使 它们的自旋平行。这需要高超的控制技术，把原子完全“冻住”，几乎没有热运动。这依赖于超低温技术。如果人们不 具备这种控制和观察钴60原子自旋平行的技术，新的理论就 不能有效地被实践检验。

如果客体的可观察变量和可控制变量总是停留在一个水平上，那么理论就只能在原有的一批可观察变量和可控制变 量的范围之内得到检验。在人类社会发展的一定阶段，人们 掌握的可观察变量与可控制变量在总体上取决于那个时代的 生产力水平，包括科学技术水平。所以人们对世界的认识总 和一定时期的生产力发展水平相适应。在一定时期内，不管 认识者的才能多高以及“实践—认识—实践”多少次，他们 都不能超出这个时代所决定的可观察变量与可控制变量的局 限。那种忽视实践所采用的方法，是十分有害的。这种限制 的条件下，尽管主客体之间的反馈依然不断进行，但整个认识系统停留在旧有的稳态结构当中。

由此可见，人们的认识要不断逼近真理，理论要在实践 的检验中不断发展，要求人们的实践手段不断更新，使可观 察变量和可控制变量的数目和范围不断扩张。

理论的清晰性

要使我们的主观认识能够通过“实践—理论—实践” 的负反馈调节不断逼近真理，对模型有一个最基本的要求， 即模型本身要具有清晰性。 一个模型，或者说一种理论，不 论是否正确，只有具备了清晰性，才能在“实践—理论—实 践”的反馈中不断得到修正而逼近客观真理。也就是说， 一种理论只有具备了清晰性，才是可以被检验的。

那么，什么叫模型或理论的清晰性呢？从反馈实践的 结构图可以看出，我们用一定的实践手段对客体施加影响， 观察客体的变化结果，同时，我们也对理论（主体模型）提 出相应的判断性输入，根据理论得出某种预期结果。所谓检 验，就是用理论的预期结果与客体的实际变化结果相互比 较，找出它们之间的差距。根据这一差距来修改理论。因此 所谓理论的清晰性，用现代科学的话来讲，就是理论要给出 一定的信息量。预期结果只有具备一定的信息量，才能与客 体变化的实际结果相比较，才是可检验的，否则就无法检 验。例如天气预报，根据某种预报理论，我们得出“明天要 下雨”的预期结果，这一预期结果就具有一定的信息量。如 果明天天气的实际情况是下雨了，就证明预报正确，没下雨 就证明预报错误。如果天气预报说“明天可能下雨，也可能 不下雨”，那么预报、不预报都没有意义。根据信息量计算 法则，这个预报的信息量为0，人们并没有从这种预报理论中 获得任何信息，无论明天下雨还是不下雨，都无法检验这一 理论是否正确。这个理论就不具备清晰性。

清晰性也包含了理论所规定的条件和某些统计的结果。 客观事物的变化是有条件的，不同的条件下会有不同的变化 结果，有的事物的变化结果具有概率性，体现统计的规律。 这都不妨碍理论的清晰性。理论只要明确指出在什么条件下 事物这样变化，什么条件下那样变化，指出事物变化的各种 可能性是多大，理论就给出了一定的信息，这些信息量都是 可计算的。

科学上最忌讳的是那些不具备清晰性的理论，那些浑浑 噩噩、似是而非、模棱两可的理论，那些看起来包罗万象、 面面俱到但实际上不着边际、什么问题也说明不了的理论。 这类理论不提供任何信息，总用一套让人摸不着头脑的规范 性语言去套用，例如“既是好事又是坏事”“既变又不变” “既存在又不存在”“既同一又不同一 ”……弄得人晕头转 向。如果用实践去检验，不管实践的结果是什么，它们都不 会错，也不会不错。无法判定真伪，也就是不具备可检验 性。因而也就不能通过“实践—理论—实践”的模式得到修 正。以这种形式出现的理论，甚至还不如虽然完全不对但表 述清晰的观点，因为后者无论如何是可以得到实践的检验 的，是可以通过修正而不断发展的。

实际上，泛泛地谈论理论要用实践来检验是不够的， 重要的是理论首先要具备清晰性，要能够为实践所检验。对 比古代中国的科学理论和西方的科学理论，我们可以发现一 个明显的差别，这就是不管西方科学理论是正确还是谬误， 它们的观点和结论都相当清晰。比如托勒密的地心说，就地 球是宇宙中心这一点十分明确。盖伦的血液运动潮汐说，明 确提出血液自肝脏产生，通过心脏和动脉、静脉流到全身被 吸收。燃素说明确指出燃烧是物质失去燃素的过程。这些理 论虽然错误，但都十分清晰，因而它们都是可检验的，也是 可以修正的，为日后提出正确的理论奠定了基础。哥白尼从 大量天文观测的事实来证明地心说的错误，提出日心说。哈 维通过一套实验和计算来证明盖伦学说的错误而提出血液循 环理论。拉瓦锡则用天平来称过燃烧后物体的重量后指出燃素说的错误。我们可以设想，如果亚里士多德没有明确提出 “重的东西落得快，轻的东西落得慢”的结论，伽利略也许 不会发现这种说法自相矛盾。正因为亚里士多德和伽利略 的落体理论都具有清晰性，因而它们能够通过实验来加以 检验。

模棱两可、不明确，是中国古代科学理论的一个大弱 点。浑天说虽然有大地是球形的思想，许多学者深信浑天 说，唐代僧人一行等天文学家还测量过子午线的长度，但他 们从来没有想明确说大地是一个球体。虽然不少人有地动的 思想，但这些思想从来没有表述成哥白尼日心说那样清晰的 理论。这种风格甚至表现在数学领域中。数学是一切科学中 最要求严格性和清晰性的学科。中国古代数学虽然发达，但 从来没有发明过记录公式和符号的方法，数学主要是用文字 陈述的，而中国的文言文字既不易也不能表达明确的数学概 念。中国古代数学在解方程方面举世领先，但中国数学家在 方程中连等号都没有引用，并且计算只写最后结果，没有中 间步骤。大约中国数学家认为把一个深奥的思想用简单的符 号清晰地表述出来，都是对思想本身的伤害。

在这方面，奥地利哲学家波普尔于20世纪中叶提出的证 伪主义科学观中，有许多东西值得我们借鉴。波普尔提出一 种理论的科学性标准是可证伪性。他认为科学是一组旨在精 确陈述或解释宇宙某方面行为的推测性假说，但不是任何假 说都是科学。如果假说要成为科学的一个部分，就必须首先 满足可证伪性这个基本条件。

什么是可证伪性呢？波普尔认为，如果一个假说中存在一个或一组在逻辑上与该假说可能互相抵触的观察陈述， 那么这个假说是可证伪的。比如“所有的物质遇热膨胀”这 一假说就满足可证伪性。与这一假说在逻辑上可能抵触的观 察陈述是存在的，如“某物质遇热不膨胀”。又比如“所有 行星以椭圆轨道绕日运动”这一假说也满足可证伪性，相应 地，在逻辑上与之可能互相抵触的观察陈述是“某行星不以 椭圆轨道绕日运动”。可证伪性是一个先决条件，只有满足 了这个条件，理论才能够在实践中得到检验。 一旦与之抵触 的观察陈述在实践中被证明为真，那么就可证明那个理论为 假，而被实践否定。如果与之抵触的观察陈述在实践中未被 证明为真，那么那个理论就应当受到更严格的检验。

也许有人会认为可证伪性是一个很简单的条件，是任何 假说都可以满足的。其实不见得。有的假说就不具备可证伪 性。比如“明天下雨，或者不下雨”，这个假说就不具备可 证伪性。因为没有一个逻辑上可能的观察陈述能与之抵触。 不管我们说什么都不能否定这个假说。又比如“在欧氏几何 的圆周上任何一点与圆心等距”，这个假说也不具备可证伪 性。因为欧氏几何中圆的定义就是与圆心等距的点的轨迹， 这个假说是同义反复，也不存在与之抵触的观察陈述。不具 备可证伪性的假说或者不能在实践中得到检验，或者不具有 任何价值。无论实践的结果是什么，它们都不会错，也不会 不错。它们对于世界有什么样的性质、以什么方式行动，没有告诉我们什么，没有提供任何信息，因此也就不能算是科学。