略论归纳在科学发展与创新中的重要作用

1关于科学发展的不同见解

自古以来，科学知识更新就被人们看作是许许多多确实无误的陈述的集合，看作是由一个一个的真命题搭建起来的金字塔，其中处于上层的是概括性较大的命题，处于上层的是概括性较小的命题，而科学工作者则是建造这座命题金字塔的工匠，这就是以往人们对于科学知识发展过程的传统见解。由于人们的逻辑观念不同，对科学知识发展方法论的解释也不同。理性论认为科学研究及其发展的唯一可靠的方法是演绎法，把科学命题金字塔看作是依靠演绎法自上而上地建立起来的。经验论在科学研究和发展的方法论上坚持归纳主义的观点，认为科学命题金字塔是依靠归纳法自上而上地建立起来的。由于理性论对演绎法深信不疑，经验论对归纳法极力推崇，他们都认为用各自的方法构建起来的科学命题金字塔是坚不可摧的，而用对方的方法或者其他方法建立起来的科学金字塔是不可思议、不堪一击的。但是，两个派别有一个共同的认识，那就是科学知识的发展过程是累进性的，它是一代一代的科学工作者不断努力的结果，是真命题的堆积和递加。

以波普尔为代表的证伪主义者认为，科学的发展源于问题，由于问题的出现，科学家试图解释和解决问题，这些对问题的解释或者解决问题的方案构成了科学假说。由于证伪一个命题的可能性远比证实一个命题的可能性大得多，并且事实上证实一个命题是不可能的，因此，为解释和解决问题而提出的科学假说一旦被提出来，就会经历一个广泛而严峻的检验过程并终于被例外情况所证伪，于是又会出现与之前的问题不同的新问题，为了解释和解决新问题，新的科学假说又会被提出来，之后又会接受检验而被证伪。只要人类探求知识的工作不停IF，这个过程将会如此继续上去。按照证伪主义的观点，由于全部科学假说不能被证实，只能被证伪，因此，科学发展的过程是一个新假说不断取代旧假说、新旧假说不断更替的过程。

对于累进式科学发展观是否如实反映了科学发展的实际图景，科学发展的历史表明，并非所有的科学理论都是真实可靠、绝对无误的，科学史上有很多被一时奉为绝对真理的命题，后来被证明是假命题。例如，物体的重量和它做自由落体运动的速度成正比、物体之所以会燃烧是因为它本身含有一种燃素等。科学发展的过程有时是缓慢的、难以觉察的，有时是飞跃式的，惊天动地的。例如，哥白尼的日心说对地心说的挑战，造成了科学史翻天覆地的变化。从伽利略到牛顿的近代力学被相对论所取代，把人们带入全新的物理世界。

每一个假说本身是有条件和适用范围的，假说检验过程的情况也是及其复杂的，否证一个假说并不表示完全抛弃它，也可以对其进行修正完善，使其经受检验。任何一次否证都不是最后的、绝对的。即使是被淘汰了的理论，有的也能重新复活。

科学史的每一个阶段都有不同于其他阶段的特征，科学家受到他所处那个时代的科学发展水平和社会发展程度的限制，因此，任何一个科学理论不能完全摆脱时代与科学家自身的局限性，从而表现出合理性与局限性共存的客观现象。科学的发展一方面表现为对以往传统的继承，体现出科学发展的累进性。另一方面表现为对不合理因素的抛弃，用新的理论取代旧的理论，体现出科学发展的革命性，因此，科学发展的模式是一个开放的体系。科学活动的目的是探求真理，科学发展模式的开放性允许错误的出现，这一特点暗示科学发展的过程并非全是演绎的，以慨然性推理为特征的归纳逻辑对科学知识的发展与创新也功不可没。

2归纳是科学发展与创新的重要方法之一

归纳推理的特征是或然性。在归纳推理中，前提是对一类事物中个体对象的断定，结论是对该类事物全体的断定，前提是一个个单称命题，结论是一个全称命题，结论的断定超出了前提断定的范围，前提的真实性不能演绎地传递到结论上，结论的合理性不能演绎地得到保证。归纳推理的这一特征使得它受到很多哲学家、逻辑学家的责难，认为它不适合作为科学活动的方法。然而，还有很多哲学家、逻辑学家甚至是科学家对它偏爱有加，认为它是适合科学活动的唯一方法。事实上，自培根以来，归纳被看作是发现和证明普遍命题的活动，归纳逻辑研究的主要目的被设定为如何从经验观察中发现普遍必然的一般命题，以及如何用经验证据证明这些一般命题。归纳的特点使归纳不仅成为科学发现、科学确证的重要方法，而且也是科学发展与科学创新的重要方法。

归纳对于科学发展和科学创新的重要作用突出地表现在归纳推动科学技术进步，促进科学技术发展方面。归纳推理是一种或然推理，虽然这种推理没有演绎推理那样可靠，但是归纳法具有拓展性，而这一点正是科学理论发展所必须依赖的。如果没有拓展性，人们只能在已知的世界中徘徊，无法认识新的事物。可以说在人类认识的发展过程中，归纳法起着极为重要的作用。拓展性使得人类的知识得以不断积累和扩充，也使得科学的内容不断丰富。很难想象，如果没有归纳法的使用，人类对自然和社会的认识是如何发展到如今庞大的科学体系。在科学史上，有很多科学发现是借助于归纳法的，从而推动了科学的发展。俄国化学家门捷列夫发现化学元素周期律，英国博物学家、发明家胡克发现弹性定律运用了共变法。德国数学家歌德巴赫提出著名的哥德巴赫猜想运用了简单枚举法。法国化学家普鲁斯特提出关于元素化合的定比定律，德国的约翰丹尼尔提丢斯提出波德定律运用了完全归纳法。运用归纳法来确证假说性的经验定律是科学研究事业的一种传统。当一个理论假说已经提出以后，科学家尽可能搜寻迄今为比已有的经验事实来支持这个理论假说，这时科学家们经常用到列举式归纳确证法。列举式确证是归纳确证的一种常见操作。例如，为了确证凡金属都导电这个理论命题时，列举铁导电、铜导电、铅导电等，以此来确证凡金属都导电。英国生物学家达尔文提出了以自然选择为基础的进化论学说之后，许多科学家搜集了大量医学、胚胎学等证据来捍卫进化论，采用的也是列举式归纳确证的方法。

人类认识与科学研究的深化、现代科学技术和社会的发展、信息化时代的兴起，要求科学研究不是完全依靠演绎逻辑的公理化推演，而是要求经验与理性结合，以实际问题为出发点，因而归纳逻辑的作用显得更为突出。这在人工智能中表现得更充分。虽然演绎逻辑是计算机科学的理论基础，但是人工智能研究离不开归纳逻辑。可以说，如果没有归纳逻辑，特别是如果没有现代归纳逻辑，就不会有人工智能研究。因为，人工智能的研究目标是对人脑活动的模拟，主要研究如何运用人工的方法、技术、自动机器或者智能机器来模仿人脑的思维活动，以便延伸和扩展人的智能，帮助人们完成在现实条件上不能或者完成速度有限的工作。人脑的思维活动具有创造性，在知识与资源相对不足的条件上尤其表现出灵活性的特点，从而克服演绎逻辑公理化的程序。人工智能中与实践结合最紧密的就是专家系统，它是智能机研制的技术基础。专家系统处理的问题往往具有复杂性、不完全性、模糊性或似然性，即不确定性，因此，它是人工智能深入发展遇到的重大难题，也是必须解决的重大问题。机器学习、知识获取是实现专家系统的瓶颈，都涉及不确定推理，都包含了归纳推理。专家系统之所以具有强大生命力，归纳推理起到了异乎寻常的作用。有了归纳推理，机器才可能完成发现定律之类的高级智能活动。

科学发展的历史表明，归纳法和归纳逻辑对于科学发展和科学创新功不可没。科学史上的很多科学发现是以归纳法和归纳推理为思维工具的，很多科学证明是以归纳法和归纳推理为手段的，很多科学发展与科学创新是以归纳法和归纳推理为指导的，离开了归纳，科学发展的图景就不会如此百花齐放和繁荣昌盛。