论科学理论的简单性(2)

　　一是像狄拉克希望的，由于赋予系数和指数以简单性而表现出数字方面的简单性；二是像信奉牛顿学说的物理学家希望的，由于广大范围的现象引用同样的解释性定律而表现出解释方面的简单性；三是像马赫期望的，由于只要求数目很少的不同物质实体而表现出本体论上的简单性；四是像爱因斯坦期望的，由于只以数目很少的独立公设为据而表现出逻辑上的简单性。
　　由以上关于简单性的内涵和分类的考察，我们对简单性的面目已经大致有所了解。但是，要严格界定其中每一个的确切含义，要断定它们的主次和整体结构，依然是比较困难的。况且，关于简单性还存在诸多有待进一步思考和澄清的问题，从而大大增加了处理的难度。鉴于这种状况，我们不可能充分和准确地肯定简单性是什么，但是却能够以否定语句说出简单性不是什么。其一是，简单性不是形式简单得容易记忆和书写。广义相对论描述引力场要用10个位置和时间函数，而万有引力理论仅用一个；爱因斯坦的场方程比牛顿的反平方定律繁杂得多，难以记住和写出。但是，前者还是比后者简单。这是因为，在牛顿理论中，惯性质量和引力质量是两个独立的概念，即有两类质量；可是在爱因斯坦理论中，二者的区分从未出现，即质量的概念是统一的，这实际上也包含在该理论的两个公设即广义相对性原理和等效原理中。也就是说，广义相对论具有逻辑简单性。其二是，简单性不是内容简单得容易理解和学习。爱因斯坦的相对论确实比牛顿理论难以把握。狭义相对论在1905年发表后，遭到许多物理学家的反对，人们对离奇的时间和空间概念感到莫名其妙，甚至掀起了一场“保卫以太”的运动，直至1911年该理论才越出德语国家的国界。广义相对论在问世后，情况更为糟糕，据说当时全世界只有三个人懂得它（除了两位作者之外，连验证光线弯曲的爱丁顿也不知道第三个人是谁）；著名的物理学家劳厄承认，他直到1950年前后才真正掌握了广义相对论。由此可见，科学理论的简单性并非日常意义上的简单性。
　　在讨论科学理论的简单性时，人们往往把把简单性和经济性等同，或作为类似的东西相提并论。雷舍尔就持有这种观点：“简单性偏爱经济原理。”在他看来，经济和简单性的观念是归纳推理的指导原则。其程序是理性的基本规则的程序：“用与供你支配的信息之恰当使用相容的最简单、最经济的方式，解决你的认知问题。”我们对简单性的爱好容易立足于经济的根据加以辩护。他甚至用纯粹的经济学术语说：“我们并不是为简单性——因为事物的美学——而追求简单性，而是因为作为解决问题的战略，这是而符合成本-效益的。”他的结论是：
　　我们偏爱均一性、类似、简单性等等，因为这减轻了认知努力的负担。我们避免了无论何时都困难的不需要的复杂，因为这是努力的经济进程。归纳的辩护恰恰在这里，因为就其真正的本性而言，归纳向我们提供了完成必不可少的认知任务的满意手段。

　　其实，思维经济原理（简称思维经济、经济原理等）的滥觞是马赫，马赫的这一原理可以理解为简单性思想的体现。马赫认为，“科学可以被视为最大值或最小值问题”。他反问道：“用尽可能少的工作，在尽可能少的时间内，以尽可能少的思维，获得尽可能多的永恒真理部分，难道不是科学的任务吗？”他还说：“可以把科学看成一个极小值问题，这就是花费尽可能少的思维，对事实做出尽可能完善的描述。”马赫思维经济原理的内涵包括思维的经济、精力的经济、功和时间的经济、方法论的经济、作为数学简单性的经济、作为缩略的经济、作为抽象的经济、作为抽象的经济、作为不完备的经济的逻辑、本体论的经济、自然界中没有经济、语言的经济。思维经济原理的功能可以概括为：思维经济是科学的目的、方法论的原则、评价科学理论的标准、反形而上学的武器、关于知识（认识）的生物经济学。马赫的思维经济原理涵盖广泛、内容丰富、意蕴深远、真谛微妙，在某种意义上超越了简单性的内蕴。就连马赫本人也强调：“思维的经济、和谐和有组织被认为是生物学的需要，这种需要远远超过了对逻辑连贯性的要求。”
　　批判学派的其他代表人物推崇马赫的思维经济原理，并在某种意义上把它视为简单性。彭加勒说：“著名的维也纳哲学家马赫曾经说过，科学的作用在于产生思维经济，正像机器产生劳力经济一样。这是十分正确的。”“这种思维之经济，劳力之经济是科学的永恒趋势，同时也是美的源泉和实际利益的源泉”，“应该是我们对准的目标”。这是因为，
　　每一个命题都可以用无限的方式概括。在所有可能的概括中，我们必须选择，我们只能选择最简单的。因此，我们被诱使如此行动，仿佛简单的定律——其他事情都相同——比复杂的定律更概然一样。
　　迪昂指出：“有助于构成理论的抽象和概括的双重工作导致双倍的思维经济；当它用定律代替众多事实时是经济的；当它用少数假设群代替庞大的定律集合时再次是经济的。”
　　简单性不仅与思维经济有重合之处，而且简单性与科学美也往往被等量齐观。爱因斯坦这位科学的艺术家在构造理论时，倾心追求简单性和美——在他的心目中，美在本质上终究的简单性。米勒在谈到这一点时写道：对于爱因斯坦来说，就像当年的哥白尼和伽利略一样，美学就是数据。他对美学十分敏感，以致他把与美学冲突的东西藏在心底。1905年，他对当时关于电磁感应的不同解释变得实在“难以容忍”，“被迫”提出了一个推广了的相对性原理。1907年，他选择了一个统一的质量定义，而不是牛顿运动理论里假设的两个定义。对于爱因斯坦而言，极简主义是一条美学原则——一条公理。自然界不是冗余重复的；因此我们要揭示自然法则就得消除冗余重复。解释中的冗余重复掩蔽了相对性原理，而质量概念中的冗余重复模糊了重力和加速度之间的等效。美学和自然的基本法则之间有一种联系。许多哲学家对简单性也是这样理解的。石里克表明：“简单性是这样一个概念：在它表示的选择性质上，部分地是实用的，部分地是美学的。”他还说，即使我们不能解释简单性的真正意思是什么，但是当科学家成功地用一个非常简单的公式来描述一系列观察时，他立即确信，他已经发现了一条定律。麦卡里斯特甚至断定：“简单性形式是一类审美性质。特定的简单性形式，例如本体论的节省，是理论可能显示出的审美性质。”(责任编辑：一枝笔写作)