（科学技术哲学专业论文）科学理论诠释的语义学——形而上学研究.pdf

中文摘要 当代的自然科学知识已经被视为最具有普适性而可靠的知识类型，而这种知 识的核心是科学理论知识。科学理论之所以町以被视为普适、可靠的知识，是因 为它试图去表达客观的外部世界，而且这种表达是得到充分辩护的。这就使对科 学理论进行包括结构形式在内的广义语义学分析成为重要的论题，这种语义学分 析实际上就是一种科学理论的诠释研究。可是，自从第一个系统的关于科学理论 的哲学观“公认观点”的提出以来，当代科学哲学尽管常常试图刻画科学理 论知识的本性以确定它是否能够达到上述要求，可是这些刻画通常都产生了很多 困难并且实际上经常陷入到某些“迷雾”之中。这些“迷雾”主要有以下两种： l ，认为科学理论知识只是对局部的经验现象的拟合与基于这种拟合的不可靠推 测；2 ，认为科学理论知识的可靠性仍然只能由科学给出的经验研究成果( 如心 理学、认知科学、社会科学等的研究) 提供辩护。 这两种“迷雾”的成因都在于误解了理论结构形式与其语义内容的同构在理 论语义学中的作用，于是混淆了语义学现象与语义学基础。一个恰当地表达了外 部世界的科学理论的结构形式当然与其被表达项同构，但这只是恰当表达的必要 条件而远远不是它的充分条件。恰当的理论语义学应给出理论表达的充分必要条 件，而表达的充分性应该通过询问与解答同构性“何以可能”这样的先验问题来 得以刻画。未经考察其“何以可能”式前提条件的同构性与由它衍生的那些形而 上学与认识论断言都是语义学现象，而那种“何以可能”的前提正是语义学的基 础。理论的语义学基础应包含使所有理论陈述句都具有真值的真本身以及使各个 陈述旬指称其真值的涵义。涵义的核心是对易性、对称性等概念演算规则，它也 刻画了科学定律具有的普遍必然形而上学特质。于是，对科学理论诠释模式的整 体性研究就是一种语义学形而上学式的研究。这种研究也与弗雷格的哲学研究 纲领非常接近并且有可能提出一种实现该纲领目的的新型进路。 关键词：科学理论；语义学；形而上学；同构性；诠释；真；涵义；定律 中图分类号：n 0 2 a b s t r a c t m o d e ms c i e n t i f i ck n o w l e d g eh a sb e e nr e g a r d e da st h em o s tu n i v e r s a la n dr e l i a b l e k n o w l e d g e g e n e r a l l ys p e a k i n g ，t h ec o r eo fs c i e n t i f i ck n o w l e d g ei st h et h e o r e t i c a lo n e t h er e a s o nw h ys c i e n t i f i ct h e o r e t i c a lk n o w l e d g ec o u l db er e g a r d e da su n i v e r s a la n d r e l i a b l ek n o w l e d g ei st h a ti ti s a l w a y st r y i n gt or e p r e s e n tt h ep h y s i c a lw o r l d o b j e c t i v e l y , a n dt h er e p r e s e n t a t i o nc a nb ej u s t i f i e dw e l l t h a tm e a n sag e n e r a l s e m a n t i ca n a l y s i so ns c i e n t i f i ct h e o r i e s ，i n c l u d i n gc h a r a c t e r i z a t i o n st ot h e i rs t r u c t u r a l f o r m a l i z a t i o n s ，m u s tb ea ni m p o r t a n tp h i l o s o p h i c a lt h e s i s ，w h i c hc a nc o n s t r u c ts o m e i n t e r p r e t a t i o np a t t e m so fs c i e n t i f i ct h e o r i e s h o w e v e r , f r o mt h ea p p e a r a n c eo f t h e r e c e i v e dv i e w w h i c hi st h ef i r s ts y s t e m a t i cp h i l o s o p h i c a lc o n c e p t i o no fs c i e n t i f i c t h e o r i e s ，r e s e a r c h e so ns c i e n t i f i ct h e o r i e sh a v eu s u a l l ye n g e n d e r e dl o t so fp r o b l e m s a n da c t u a l l yb o g g e dd o w ni n t os o m ed e n s ef o g s t h ef o g sh a v et w ot y p e s t h ef i r s ti s s o m ei d e a st h a tc h a r a c t e r i z es c i e n t i f i ct h e o r i e sa ss o m ek i n d so ff i t t i n gt ol o c a l e m p i r i c a lp h e n o m e n aa n de v i d e n c e s ，a l s oi n c l u d i n gf a l l i b i l i t yc o n j e c t u r e sb a s e do n t h ef i t t i n g t h eo t h e rl 【i n d o ff o g sm a ya s s e r tt h a tt h er e l i a b i l i t yo fs c i e n t i f i c t h e o r e t i c a lk n o w l e d g ec a no n l yb e j u s t i f i e db ye m p i r i c a l r e s u l t so fs c i e n t i f i c r e s e a r c h e ss u c ha sp s y c h o l o g y , c o g n i t i v es c i e n c ea n ds o c i a ls c i e n c e a l lt h ec a u s e so ft h e s et w ot y p e so ff o g sc a nb es u m m e d u pa st h em i s c o n c e i v i n g o ft h ei s o m o r p h i s mb e t w e e ns t r u c t u r a lf o r m a l i z a t i o n so fs c i e n t i f i ct h e o r i e sa n dt h e s e m a n t i cc o n t e n t s t h e r e f o r e , ，c o n f u s i o n sb e t w e e ns e m a n t i cp h e n o m e n aa n ds e m a n t i c b a s i sc o u l db ea p p a r e n t i n d e e d ，t h es t r u c t u r a lr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h es t r u c t u r a l f o r m a l i z a t i o no fas c i e n t i f i ct h e o r yw h i c hr e p r e s e n t sp h y s i c a lw o r l dp r o p e r l ya n dt h e c o n t e n to ft h i ss t r u c t u r es h o u l db ei s o m o r p h i s m h o w e v e r , i s o m o r p h i s mi s o n l ya n e c e s s a r yc o n d i t i o no fp r o p e rr e p r e s e n t a t i o n ，b u tn o tas u f f i c i e n to n e t h e r e f o r e ，a p r o p e rs e m a n t i c so fs c i e n t if i et h e o r i e s s h o u l dp r e s e n tas u f f i c i e n ta n dn e c e s s a r y c o n d i t i o no ft h e o r e t i c a lr e p r e s e n t a t i o n t h es o l u t i o no ft h i sp r o b l e mr e l i e so na na p r i o r iq u e s t i o nt h a th o wc o u l di s o m o r p h i s mb e t w e e ns c i e n t i f i ct h e o r e t i c a ls t r u c t u r e a n dc o n t e n tb ep o s s i b l e i s o m o r p h i s ml a c k i n go fs t r i c tr e v i e w so n h o wp o s s i b l e a p r i o r iq u e s t i o n i sak i n d o fs e m a n t i c p h e n o m e n a ，i n c l u d i n gm e t a p h y s i c a la n d e p i s t e m o l o g i c a lj u d g m e n t sd e r i v i n gf r o mi s o m o r p h i s m a n dt h ep r e s u m e dc o n d i t i o n t om a k es e m a n t i cp h e n o m e n ap o s s i b l ei st h es e m a n t i cb a s i s t h es e m a n t i cb a s i so f s c i e n t i f i ct h e o r i e sc o m p r i s e s t r u t hi t s e l fw h i c hm a k ea l lt h e o r e t i c a ls t a t e m e n t sh a v ea t r u t hv a l u e ，a n ds e n s e so ft h e o r e t i c a ls t a t e m e n t sw h i c hm a k es t a t e m e n t sr e f e rt oi t s 2 前言：一个待解的哲学问题 作为普适客观知识的科学理论知识是如何可能的 科学知识，尤其是作为其核心的科学理论知识通常被认为是人类所获取的最 为可靠的知识类别之一。人们总是期望科学理论能够给出一些新奇的、能够阐释 那些怪异而难以亲身体验的事物的知识，比如当代人会期望宇宙学与粒子物理学 理论能够告诉我们如黑洞与“一l 帝粒子”这样的我们见所未见的事物是什么样子 的，一如一个多世纪前的人们以同样的心情期望牛顿的力学理论告诉他们为什么 天王星的轨道会如此的飘忽不定。令人惊奇的是，人们也经常获得与他们的期望 相称的结果。于是，一个问题在这里就出现了：为什么科学理论知识会有如此的 效力?个直截了当的回答就是科学理论表达了客观的世界，尤其是那些隐含全 称量词的理论命题，它们所表达的事实应该在任何满足理论限定的情形下都以如 理论所述的那样发生，即应具有某种普适性。这个回答可以从两个角度来看：一 是它表明了科学理论表达的内容在形而上学上是客观的甚至是具有普适性的；二 是它表明了我们可以通过具有这种内容的科学理论对世界的表达来获得关于世 界的客观知识，尤其是我们通常可以预期这种知识应具有基于其普适性内容的强 大的预测能力。 然而，当许多人同样试图对科学理论的作用进行阐释的时候，就不断地面对 或自行制造了多种“迷雾 并因而与上述回答发生冲突。有一种常见的主张认为 科学理论只是一种根据局部经验构造的权宜性的模型，或者说它只是对局部经验 的一种本质上并不可靠的近似和拟合。于是，即使一个确实很精巧的理论以很高 的精度解释或预测了某种经验事实，这种理论对事实的表达也是“如履薄冰、战 战兢兢”我们既不应该断言它恒常为真，甚至也不能断言对象事实确实就如 它所述地那样发生。而另一种常见主张则认为，科学理论知识之所以是可获取、 可理解的和有效的，其基础在于获取者与理解者一一人类所具有的心理习惯、认 知能力及其机制，这些心理习惯、认知能力及机制等等可以广泛地运用神经科学、 计算机科学、认知心理学乃至社会心理学等方式解释与重构。本文的工作恰恰是 要拨开这些笼罩在科学理论之上的“迷雾”。例如，针对l 二述第一种主张，本文 将表明，科学理论的构造与建立的起源确实很可能是对某些局部经验的拟合，因 而对于经验事实而言它也时常是可错的，但是当一种理论建立起来后，无论它对 经验拟合的情形如何，它都必定具备某种超越经验的内容。正是这种内容使理论 具有自身的形而上学与认识论价值而不需要完全诉诸经验，而且非经验内容能够 4 成为理论在面对新经验事实的检验j 挑战时能够不断纠正自身错误及改进发展的 根据。在此基础上并针对上述第二种主张，本文将进一步表明，理论所剿有的这 种关键性的超越经验的内容本质上是不能以经验研究方式丢解释和重构的，一个 显而易见的理由是这样做很可能陷八某种循环论证，但还有其他更重要的理由。 当然，本文也同样不否定这种对科学理论的认知过程进行经验科学式研究的价 值，尤其是对于作为个别案例的科学发现与发明事件而言，这类研究的例值是具 有启发性的。但是，对于科学理论为什么是一种普适客观知识这一问题而言，本 文更倾向于认为经验性研究只是一种有益的阐明方式，它本身并不解决邀个问 题。而且，恰恰相反的是经验性研究的有效性正应基于非经验性的哲学阐释对这 一问题进行的回答。 正因为科学理论的意义基础是它的超越经验的内容，因此有一些比上两种主 张更为精微的观点同样也可能是一种更具有隐蔽性的“迷雾”。比如无论是关于 理论的公认观点( t h er e c e i v e dv i e w ) 1 还是语义观( s e m a n t i $ v i e w ) 2 一尤其是 语义观中的结构主义( s t r u c t u r a l i s m ：) 3 都认为理论内部l 理论之间及理论与 其语义内容之间的关系本质上要么是句法的逻辑演绎关系、罄么是数学结构的同 构关系，总之是一种形式性的关联。j 进而，这类观点可能依据的或其导刭的一个 根深蒂固的直觉即理论的真值条件就是它是否同构地符合某种事实( 尤其是经验 事实) 符合则为真，不符则为假。对这样的观点本文都将在接下来的时论中 进行适当的阐明、批判和重新诠释d 总之，本文将给出科学理论之所以是一种普适客观知洌的理由，这种i n 由能 够给出一种认识论机制以阐明理论与经验事实之间的关联，但它并不完全诉诸理 论对经验事实的符合关系，其本身也并非经验性研究可解烈的；这种理由也能够 诠释理论内部及各理论之间在句法和数学结构等形式结构且的关系，但它本身同 样并非这种形式关系。接下来我们就可以看到，这一理由应基于哲学的诩义学分 析而得到论证并进而导致一种特殊的形而上学理论。这也剜本文主题“科学理论 的诠释”问题的研究要义。为了充分而恰当地给出这样的理由，本文自主提出以 下的新型问题，并针对它提出若干新颖的解答方式及其遵循的方法论、语义学及 形而上学原则，这也是本文主要的匐新点所在： ( 1 ) 提出科学理论诠释研究需要关注的最基本的问题在铲“理论与其表达的 语义内容的同构是何以可能的”这 先验问题，并将该问题分解为两个子问题： 1 ，理论表达的语义内容到底是什么：；2 ，这样的语义内容是祷以及为何能够被理 论同构地表达。 5- ( 2 ) 针对上述先验问题的提出，本文提出“语义学现象 和“语义学基础” 的区分并坚持该方法论原则。根据这一原则，语义学现象以理论结构形式与语义 内容的同构关系为基础现象，而其他现象都是语言使用者针对这种同构关系而给 出的局部形而上学与认识论承诺。语义学基础则是针对科学理论本身以及它所衍 生的所有语义学现象进行严格语义学考察与分析后给出的使那些语义学现象得 以可能的先验性前提。这种前提就是确定科学理论是一种普适客观知识的核心理 由。进而，本文最终强调应重新思考语言、语义学与形而上学的关系，并提出形 而上学应该“在一切语言之中”，而任何针对语言的语义学研究都应该是形而上 学化的并以完整、确切而清晰地刻画形而上学本身为最终研究目的。 ( 3 ) 在严格区分语义学现象与语义学基础的方法论原则之f 并受到弗雷格 ( g o t t l o bf r e g e ) 的启发，本文提出了对科学理论语义内容的两大组成部分的区 分：直陈与诠释。科学理论的直陈项是可能被实现为仪器探取理论对象之因果事 件的内容，它是语言使用者获取与观察经验现象与经验性事实的过程，也是语言 使用者试图使用语言表达上述经验性内容并指称理论对象的过程。而理论的诠释 项则给出了直陈何以可能的前提，其中包括使得所有理论陈述旬都应具有真值的 形而上学理由真本身，以及使理论陈述旬能够呈现概念、指称对象的涵义。 ( 4 ) 第三点其实还表明本文提出了一种理论语言何以指称实在的理论对象的 新型指称理论。这种指称机制在理论的直陈层面就是一种通过广义仪器探取对象 的因果机制，但是这一机制得以可能的前提仍然是作为理论诠释的真本身和涵 义。于是，这种指称机制就表明即使语言使用者进行指称的过程是因果的与认知 相关的，甚至这一过程可以通过科学自然化地来研究和刻画：但是这一过程仍然 需要不可能被自然化地刻画的涵义的支持。因此它能够恰当容纳、阐释指称过程 中的因果和认知作用，但是它实质上仍然是弗雷格式的由涵义呈现指称的指称模 式。 ( 5 ) 在第三点的基础之上，本文通过对各种定律形而上学观的考察与分析， 认定定律具有普遍必然性的形而上学特性不是理论对象及其本质等性质、因果机 制等等直陈之中的语义内容，进而提出这种特性在理论的诠释内容之中并且由理 论陈述句的涵义给予。于是本文认定理论陈述句的涵义有独立于甚至能够统摄其 直陈的形而上学地位。 ( 6 ) 本文提出以算符刻画法来刻画理论陈述句的涵义本身。符合对易性、对 称性等原则的算符刻画法能够首先呈现概念本身，再以算符的本证态、本征值等 方式呈现理论对象、确定能够输出为可实验测量与观察的经验内容。于是，本文 将概念的涵义刻画为包括对易性、对称性原则在内的概念语义形而上学的演算 原则，概念应存在于这些原则给出的概念的“位置”之中。而理论对象则应该以 6 一一一 一一一一一一一 一一 一 一一 徽斯蛳 矗酵刻瑚恶拊硪铉 一【i j 妇 i j 池 e 池 g 鄯 第一章背景与通用概念综述语义学与同构性 一，科学理论的语义学论题与诠释范例 如前言所述，科学理论通常被认为表达( r e p r e s e n t ) 了外在于语言的世界1 、 尤其是世界中具有普适性的那一部分特质。被表达项的实在性与普适性或许会引 起一些争论，但无论如何，科学理论首先是种语言，那么它看起来就必定有所 表达。于是，它表达的是什么、如何表达都是重要的问题，而这正是关于科学理 论的语义学应解决的问题，其标准的答案即给出一种关于科学理论的意义理论。 我们也可以宽泛地将各种对科学理论进行的语义学考察都称为对科学理论的诠 释( i n t e r p r e t a t i o n ) 。这里的“语义学”( s e m a n t i c s ) 是一个宽泛的概念，它既关 注科学理论所表达的语义内容，也应该刻画科学理论本身的形式结构，最终需着 重于理论结构与语义内容之间的关系。而且，一般来说，这样的理论诠释学不仅 可以用于刻画处于稳定和以静态之中的理论，也必然成为刻画“动态”的理论 发展方式或理论的动力学( t h ed y n a m i c so f t h e o r i e s ) 的基础。 我们可以以一些典型的理论语义学研究作为范例来进一步阐明这一问题。第 一个范例就是在2 0 世纪6 0 年代科学哲学界对如何刻画科学理论的本性形成的一 种比较受到广泛认同的观点，即“公认观点( t h er e c e i v e dv i e w ) 。该观点认为理 论是由观察语句与理论语句构成的符合一阶逻辑的公理化陈述集，理论应由观察 语句经对应规则给予部分诠释( p a r t i a li n t e r p r e t a t i o n ) 2 。虽然公认观点在刻画实 际的科学理论过程中面临很多困难，但是它富有洞见地将上述关于科学理论本性 的两个最基本的要素及其关系引入到刻画理论的视野之中，第一个要素即理论形 式系统的构成或理论结构，它在公认观点中被刻画为一阶逻辑f 的公理化陈述 集；第二个要素即理论语义内容，它在公认观点中被刻画为由观察语句表达的纯 粹的经验观察事实；而最终语义和结构这两个要素应经对应规则连接起来。由于 公认观点认为理论的本性是一种表达经验内容的陈述式语言系统，而且它强调在 该语言系统内部的公理和定理陈述之间仅仅具有符合一阶逻辑的、句法式的推理 关系。因此相对于以下提到的科学理论语义观所给出的论述语境，公认观点通常 也可以被称为关注于对科学理论的语言进行研究3 的理论陈述观4 、句法观s 。 不过，公认观点一直面临着很多困难，这是因为它在理论结构、语义及结构 与语义间关系这三个理论诠释学的核心主题上给出的回答都过于粗糙或武断。如 将理论视为陈述旬的集合是过分简化的，仅适用于概括些简单的、如“地球绕 着太阳转”这样的断言，但是无法适用于至今在很多科学部门中( 如物理学) 已 8 经高度数学化的科学理论体系，在科学理论案例中也难以真_ 正清晰地区分观察语 句和理论语句。此外，将理论语句的意义仅视为由观察语句经对应规则鲥予而理 论语句自身没有意义，既然这种观点是一种部分的、不完剑的诠释，它蒯很可能 使我们对理论语句不得不持有语义工具主义的观点。这就与自然科学界对一些不 可观察实体所经常持有的实在论观有冲突。最重要的是，由于公认观点将理论结 构限定为陈述集而将理论语义功能全部赋予观察语句及对应规则，使得型这种观 点之下，即使理论语句不变，每当其面临观察手段革新( 即形成新的对应规则) 与观察数据的变化时，其语义内容都将发生断裂性的跳跃刭化，这又使删论失去 了稳定性与连续性，进而使对理论之动力学的刻画遇到障碍6 。这些困涮说明， 公认观点在很大程度上只能适用于些简单、与日常经验关廉比较直接和已经长 期处于稳定之中的理论，而很可能对现代发展迅速的数学化理论体系尤其是一些 物理学理论无能为力。 科学理论的语义观( t h es e m a n t i cv i e w ) 是为解决公认观点所面临的困难而 发展起来的试图取代公认观点的另f 个范例性的科学理论诠释观。语义观是一个 家族性的概念，它包括了通常所谓的语义论( t h es e m a n t i cc o n c e p t i o no f s d i e n t i f i c t h e o r i e s ) 与结构主义( s t r u c t u r a l i s r i l | ) 等等观点与理论诠释进路，共通的要点是： l ，理论的基本组成是模型而非公理化的陈述系统；2 ，理论的基本结构形式是数 学结构而非一阶逻辑结构1 。这样， 语义观就给我们描绘了- 一幅不同于剑认观点 的科学理论图景。而且，从理论结构与语义两大要素来看，语义观对模型的刻画 可以被进一步地澄清为：构成科学理论的核心是模型，模型是理论语义要素的核 心，而模型的结构形式是数学结构。1 1 于是，在这种观点下理论的语义内容将是模 型化、结构化的，而不仅仅是在“被动”地被理论语言所表达。相应地，也可以 预见到在理论语义观下对理论模型结构形式的刻画必定与模型本身的语义特性 密切相关，而并非与作为一种语言的理论可能表达的外部例质世界相关。就这两 点而言，萨普( f r e d e r i c ks u p p e ) 认为理论并非语言实体( 1 n g u i s t i ce n t i t i e s ) ，而 是一种超语言结构( e x t r a - l i n g u i s t i cl j t r u c t u r e ) 8 ，这种观点是具有洞见的d 尽管语义观并非一种统一的理论诠释模式，但是其内部的各种观点都注重模 型和数学结构在科学理论中的作用4 也共享一种关于模型的语义学观点引。该观 点的实质即塔尔斯基( a l f r e dt a r s i ) 式的模型论模型满足具有特定结构形 式的理论陈述并使其为真，或理论中的特定句子内部的每一个结构成分都在这个 模型中得到指派、赋值并使该句子为真1 0 。但是基于不同的哲学立场与需要，各 种进路之间对模型及其数学结构的刻画就具有重要的分歧。例如，对于刻画理论 结构本性的数学是什么这一问题就有状态空间( s t a t e - s p a c e ) 、集合论( s e t t h e o r y ) 1 1 和群论( g r o u pt h e o r y ) 1 2 等几种不同的典型进路；而在理论语义方面的争议更 多，如解答模型的形而上学地位问题即有物理客体、主观构造物、数学结构和方 程等不同的方案”。这些观点看似都满足一部分实际的科学理论案例，所依据的 哲学立场之间的争论也远未得出最后答案。这种复杂的研究现状就成为了推进对 科学理论观的研究、解决理论诠释问题的重要障碍。这一障碍的形成是因为与公 认观点的形成不同，语义观的形成在出发点上即重视科学理论研究的实践1 4 、拒 斥脱离这些实践的单一规范性刻画，于是它不得不面对复杂而多变的理论案例， 对这些案例的理解形成的争议也导致了对理论形成与发展的形而上二学与认识论 等哲学基础的争议。 二，同构性及对理论诠释方案的基于同构性的重构 如前所述，尽管在科学哲学对理论的研究历经大半个世纪并给出了花样繁多 的理论诠释范例，但是这种繁杂的现状却导致了某些新的问题。第一个问题是， 尽管关于科学理论的语义观家族共享科学理论的语义与结构核心是基于数学结 构的模型这一观念，但是它们彼此之间的分歧仍然明确而且通常得到不同科学理 论案例的支持，那么这些分歧是否不可消除或相互化约? 这即涉及到如果科学应 具有一定的统一性，那么关于科学理论的诠释模式也应该具有统一性并能够为科 学的统一性辩护，因而这种繁杂和过于针对特例的现状很可能是不可接受的。第 二个问题是，由于以公认观点为代表的逻辑经验主义哲学思潮被语义观等所批 判，公认观点所预设的经验主义及语义工具主义立场遇到挑战而引发了科学实在 论反实在论的争论，但是接下来我们可以看到这样的经验主义及语义工具主义 立场在新生的语义观各范例中却仍然可能以某种方式“存活”，那么我们应如何 评价这一哲学立场，尤其是如何在对科学理论诠释模式的构建之中评价该立场并 解答实在论反实在论的争论? 与这两个问题相关的第三个问题是在批判了公认 观点之后，无论是关于理论表达的科学对象之实在论反实在论争议还是关于理 论核心特征模型本身的形而上学地位之争议通常都是局部性的，这一系列争 论在繁杂的对科学理论语义学的研究现状下很可能无法脱离争论所揭示的深刻 哲学背景而简单地给出答案。 针对这种繁杂混乱的研究现状，已有的研究同样进行了大量统一与简化的努 力，为此引入的一个显著的特征性概念就是同构性( i s o m o r p h i s m ) 。这是一种由 被同构项映射至同构项的映射( 函数) 关系。该关系应保证当被同构项映射至同 构项时，被同构项的某种结构、语义( 乃至形而上学) 的特性能够不变士盥转移到 同构项中，或者说它表明在该映射之下的同构项在结构乃鸷语义、形而上_ 学等方 面应具有某种与被同构项相同的特性。显然，模型对理论陈迷的赋值就是一种同 构关系。本文此后将要阐明，它尽管不能决定性地解决上浏三个问题，这些问题 也可以在同构性概念基础之上得以重新阐释，而且问题的解决方式都需要以同构 性作为工具性基础的概念平台。本文接下来即先行考察同构性作为概念基础平台 的有效性。 ” 1 ，同构性概念在理论语义学中的最小引入与最小的科学结构主义 引入同构性概念是为了提供一种统一科学理论诠释各模式的工具性概念基 础。那么，在引入这一概念时最好需要避免预设过多的哲群观点。在这一点上， 兰德里( e l a i n el a n d r y ) 与布拉丁( ! k a t h e r i n eb r a d i n g ) 提出的“最小的科学结构 主义”( m i n i m a ls c i e n t i f i cs t r u c t u r a l i g m ，m s s ) 1 5 是具有洞见的。为了引入这一方 式，他们将科学的结构主义与数学的结构主义进行类比，并认为数学的主要构成 就是结构化的系统及其形态，进而数学结构主义可以给出以下结论：1 ，数学的 “对象”( o b j e c t ) 就是结构化系统中的占位( p o s i t i o n ) ；2 ，数学理论通过其“共 有结构”( s h a r e ds 乜u c t l l r e ) 刻画这些对象及系统，所谓共有结构就是指不周结构 中的那些结构形式相同的部分1 6 ，这里即实质性地引入同构性概念。例如，由皮 亚诺公理构造的自然数理论刻画了很多具有自然数结构特征的系统，如冯诺伊 曼序数( t h ev o nn e u m a r mo r d i n a l s ) , 与策梅洛数字( t h ez e r , n e l on u m e r a l s ：) 等。 这些系统都是自然数理论结构的模型，而自然数理论的对象就是各模型中的相 应占位冯诺伊曼序数中的“垒”就是冯诺伊曼序数模型中的一个占位， 而策梅洛数字中的“2 ”也是策梅洛数字模型中的一个占位l ( p o s i t i o n ) 1 7 。如果 这些被显示的占位恰好都处在该理论模型簇的共有结构( 即其同构的部分) 之中， 那么就可以认为自然数理论结构显示( p r e s e n t ) 了其对象类型( k i n d so f o b j e c t s ， 在这个例子中就是显示了作为占位的“2 ”) 1 8 。总结起来，将理论的结构化系统 视为模型，数学理论即可视为这样的一簇模型，而理论的对象类型就被显示为其 在具有共有结构的模型中的占位。一 将数学结构主义类比于科学结构主义，即可得到科学纠构主义的相应结论， 即：1 ，科学的对象由结构化系统中的占位显示；2 ，科学理抡通过其共有结构刻 兰德里与布拉丁在这里所使用的“模型，( m o d e l ) 一词同样是塔剧斯基意义上的模型( 参 见：b r a d i n gk ，l a n d r ye s c i e n t i f i cs t r u c t 如l i s m ：p r e s e n t a t i o na n dr e p re 【s e n t a f i o n 砌f f d j 叩砂o f s c i e n c e ，2 0 0 6 ，7 3 ( 5 ) ：5 7 2 ，“共有结构”概念其实已经提示了模型的这一语义学特性，此后 详述。 1 1 画这些对象及系统。于是，科学理论被刻画为一系列具有共有结构的模型簇，而 理论所刻画的对象类型就被显示为其在这簇模型的共有结构中的占位1 9 。我们可 以通过一些形式刻画来进一步阐明这一点2 0 ： s r h ( 1 ) m 】_ 对于( 1 ) 式，ss 是理论与某一簇模型 m 】的共有结构，而su 是理论自身独有而并 非由该模型簇共有的结构，显然，理论结构应5 b ss 与s u 之和，而模型簇的结构 则可由( 2 ) 式表达。再则，理论的任一模型m 与理论结构间也有共有结构，因而对 于单一模型而言( 2 ) 式仍然成立。这时，理论对象类型0 足被显示为模型与理论之 共有结构中的占位，因此又有”： m = ( d 芷+ 硝) 上式是通过理论来看单一模型的结构，即m 可以表示为m 中所有由理论与模型之 共有结构所显示的对象类型0 r 的占位与除o x 的占位之外的所有模型结构项s m 一 之和。而反过来说，如果0k 的占位在理论的一系列模型簇中都有显示，那么它 显然也是这一系列模型共有结构的一部分，于是2 2 ： ss = ( d r + s 多) 简单地将上式代入( 1 ) 式即得：s r = s u + ( d k + s ；) 。因此，在模型簇的共有 结构中被显示为占位的对象类型也就是理论结构的对象类型。 我们可以看到，这里的m s s 之所以是一种“最小”的结构主义，是因为：1 ， 只要将科学理论视为结构化的系统，该理论就必定具有与理论有共有结构的模 型，而且由于模型本身也同样仅仅是一种形式结构系统，它与理论之间的同构性 仅仅需要一种形式上有效的刻画而不需要涉及任何关于同构者与被同构者的语 义学与形而上学讨论：2 ，对象类型仅由共有的结构形式显示，因此对象类型中 立于对象的实在论与反实在论的争论，还可以不涉及理论的检验与确证问题2 3 。 因此，m s s 对于突显同构性作为理论诠释模式的工具概念基础、避免过多的哲学 争论是有益的。当然，科学理论仍然需要表达世界中具有一定形而上学地位的对 象或事实，这些对象或事实是无法仅仅作为一种结构形式而在作为形式性系统的 模型及其占位显示出来。于是我们还需要以具有语义特征的方式理解这些形式结 1 2 构及其显示的对象类型，使它们表达世界中的对象或现象24 】。不过，充x i j 寸i - m s s 已 经至少以由共有结构给出模型和剧示对象类型这两种方式给出了理论诌释的两 个可能的目标，从这里出发我们就何以开始讨论诠释理论的语义要素。 2 ，作为理论表达机制的同构性及一些实例 如前所述，同构性作为理论诠释模式的概念工具基础，箕首先适用于_ 刻画理 论的形式结构。那么同构性是否也可以成为刻画理论语义利概念基础，或者说它 能否成为一种理论表达机制? 为了回答这个问题，我们就需安考察一些可能运用 同构性概念的理论表达实例。 a 朴素实在论与理论一世界同构性： 我们可以用一种最简单和直观的方式理解理论及其内容之间的同构性。仅仅 在形而上学的意义上考虑现实世界本身的构造，即可以下列形式表示现实世界中 被理论所表达部分的结构( s 矽) 。按照通常的形而上学观念，现实世界可形式地 表达为： i 。 肛( d + r ) z 一、 7 0 为w 中的各种实体，而r 为0 之间的所有关系。上式即现实世界是该世界中 诸实体与关系之和。s 矿是w 的一部分，则可表示为在世界的任一区间d 内，有： s 矿三i ( q + 剐 一、 v 。f ，j e d 在理想的情形下，当一个理论成为对世界的表达时，即有十个从世界相应部分 s 矿到理论结构s 丁的关联对应函数f + ，使sr = t + ( s 矿) ，这一过程即可陂视为 对s r 的诠释。由于s 2 = 曲+ ( d f + s 参) 并且当我们能够认为理论结构中的每 一部分都应该一一对应地表达形而上学世界中的对象或关系( 或没有冗余的结 构) 时，显然s r = ( d 足+ s 多) 。接下来的自然的猜测就是： ( 0 茁) = z + ( q ) i e d ( s 分) = t + ( 饬) f ，j e d 尤其是当t 是一种一一映射的关系并且有： ( | q ，3 0 2 ，j 隗) ( ( d 足) 。( d f ) ) 【 i = i 1 3 竹 ( j r 9 r 1 2 ，3 r 。) ( ( 醛) 哼似f ) ) i , j = l 的时候，该理论就是对实在对象的集合( 0 1 ，0 ：，0 。) 及其关系的真表达，在语义 学中即可认为语言结构e o 足直接指称了实在对象集合( 0 1 ，0 ：瓯) ，同理 s ；则指称由上述对象集合构成的s 矽中的已有关系集合。这是一种朴素的实 在论。它也可以在模型论的语言下重述： s r ( 尤其是结构部分( d k + s ；) ) 与s 矿的组成之间有一一映射关系或两者共有厂结构( p 芷+ 蹬) ，这就意味着 s r 中的任何句子的结构成份都能得到s 矽中的项的赋值并在赋值之后与s 缈同构， 我们就能够说这些句子在s 矽中都为真，也就是说s 矽是s r 的模型，而且该模型是 形而上学世界中的一部分。于是，上面的一系列分析都表明，理论的结构与世界 的结构同构是可能的，并且在这种情况下，理论结构将以一映射、直接指称的 方式表达世界中的对象及其关系2 5 。 b 结构主义与集合结构 对于科学哲学中针对科学理论的讨论而言，结构主义通常指由苏佩斯 ( p a t r i c ks u p p e s ) 、斯尼德( j o s e p hs n e e d ) 和施泰格缪勒( w o l f g a n gs t e g m t t l l e r ) 等人提出和坚持的一种理论诠释框架，在这其中以斯尼德进路为最有代表性和集 大成者。事实上，相对于传统的朴素实在论而言，结构主义更为强调与依赖同构 性概念在理论语义学中的作用。这是因为结构主义对理论诠释模式的讨论正是从 对理论的非严格的形式化和理论内容的结构化开始着手的。兰德里与布拉丁的 m s s 也是这一研究进路下的产品。当然，由于m s s 对结构的定义极为宽泛而且 基本中立于对理论语义的讨论，它才适合成为一种基础的概念工具，而通常所说 的关于科学理论的结构主义对理论的结构与语义的刻画远比m s s 精细。 对以斯尼德进路为代表的结构主义的一种极粗略的概括就是它一般以某些 集合论谓词( s e t t h e o r e t i cp r e d i c a t e ) 2 6 所限定构造的集合结构来刻画理论结构及 理论模型，并以非严格的方式公理化那些含集合论谓词的刻画陈述。这一概括可 以通过以下几个步骤来展示。第一步是：给出个关于研究对象的主谓陈述句， 若研究对象在科学领域则谓词中应含有科学词项。如： a 是一种质点力学( ap a r t i c l em e c h a n i c s ，p m ) 。纠 1 4 在这里，主词( 研究对象) a 的情形未定，而“是一种质剧力学”就是所谓的集 合论谓词，如果给出这一谓词即表明a 就是有待刻画的剧点力学理论或模型。 我们也可以给出另外的一些非自然科学的集合论谓词，如把悟词定为“是一个群” 则可以用来刻画数学中的群等等，不提。当然，仅仅这一别骤是不足以刻画一个 科学理论的，因而结构主义需要对这一陈述旬进行细致的阐明，斯尼德采i 用并为 结构主义者普遍接受的阐明方式即给出其形式化的定义，定忮由若干公理化条件 组成。例如，我们可以对“a 是一种质点力学”进行如上腑述的阐明，形成： a 是一种质点力学，当且仅当p 。2 8 充分必要条件p 应包含以下两点：( 1 ) a 是一个包含若干元素的集合，而耳集合内 元素都应存在，即a = ；( 2 ) 对每个集合元素的形式刻画，一个直 接的方式是给出对每一个元的纯粹数学化刻画或一个数学形式命题，而且在该数 学形式命题中涉及到的数学结构、对象、变元和运算都应该能够在集合论中得到 定义。对于“a 是一种质点力学”市言，斯尼德即给出以刊刻画2 9 ： 。 ! 一 一 ( p m ) a 是一种质点力学，当且仅当有尸，t ，s ，叫，厂，使： ( 1 ) a = 。 ( 2 ) p 是一个非空有限集合。 ( 3 ) r 是一个实数区间。 ( 4 ) s 是从p x 丁到一个多元有序实数组构成的集合的函数，并使p p ，fdt 时， 有s 的二阶导数( 形式表达为d 1 2 s ( p ，f ) ) 。 ( 5 ) m 是从p 到实数的一个函数，使p 时 ) o 。 p m ( p ( 6 ) f 是从尸丁n ( n 即自然数) ! 到一个多元有序实数纠构成的集合的函数， 并使p 尸，r l 刀时，e y ( p ，f ，2 ) 收敛( 即求和后水趋于无穷大) 。 n e 如果希望以一种更接近物理学常用术语的方式理解这一刻画，则将p m 的集合元 素p ，丁，s ，m ，f 依次理解为质点集( 如微观粒子、宏观物体、星球等各种在特定理 论中的质点化对象) 、时间、位移、l 质量、受力即可。 不过，p m 的上述六个条件尽管一一刻画了每个集合元康在数学上剧立的条 件及其范围，但显然未给出一种实质性的物理学理论。为此，斯尼德在p m 的基 础上给出对经典质点力学( c l a s s i c a l 。p a r t i c l em e c h a n i c s ，c p r ：) 的刻画3 0 ： 1 5 l c p m a 具一料埋典压点另掣，坐且仅些： ( 1 ) a 是一种质点力学( p m ) 。 ( 2 ) 任给p p ，f 丁，有m ( p ) d 2 s ( p ，