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一切理論探索，歸根到底都是方法的探索。愛(ài)因斯坦在創(chuàng)立相對(duì)論的過(guò)程中，也摸索出一套行之有效的科學(xué)方法。后來(lái)，他通過(guò)對(duì)自己的科學(xué)發(fā)現(xiàn)進(jìn)行哲學(xué)反思，逐漸形成了他的別具一格的方法論體系，其中頗有特色的是探索性的演繹法、邏輯簡(jiǎn)單性原則、準(zhǔn)美學(xué)原則和形象思維。本文僅就愛(ài)因斯坦的探索性演繹法加以論述。

一、理論物理學(xué)的重要方法

探索性的演繹法是理論物理學(xué)的重要方法。在愛(ài)因斯坦看來(lái)，理論物理學(xué)的完整體系是由概念，被認(rèn)為對(duì)這些概念是有效的基本原理(亦稱(chēng)基本假設(shè)、基本公設(shè)、基本定律等)，以及用邏輯推理得到的結(jié)論這三者所構(gòu)成的。因此，理論物理學(xué)家所運(yùn)用的方法，就在于應(yīng)用那些作為基礎(chǔ)的基本原理，從而導(dǎo)出結(jié)論;于是，他的工作可分為兩部分：他首先必須發(fā)現(xiàn)原理，然后從這些原理推導(dǎo)出結(jié)論。對(duì)于其中第二步工作，他在學(xué)生時(shí)代已得到很好的訓(xùn)練和準(zhǔn)備。因此，如果在某一領(lǐng)域中或者某一組相互聯(lián)系的現(xiàn)象中，他的第一個(gè)問(wèn)題已經(jīng)得到解決，他就一定能夠成功?？墒堑谝徊焦ぷ?，即建立一些可用來(lái)作為演繹的出發(fā)點(diǎn)的原理，卻具有完全不同的性質(zhì)。這里并沒(méi)有可以學(xué)習(xí)的和可以系統(tǒng)地用來(lái)達(dá)到的的方法?？茖W(xué)家必須在龐雜的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)中間抓住某些可精密公式來(lái)表示的普遍特征，由此探求自然界的普遍原理。

愛(ài)因斯坦指出，一旦找到了作為邏輯推理前提的基本理，那么通過(guò)邏輯演繹，推理就一個(gè)接著一個(gè)地涌現(xiàn)出來(lái)它們往往顯示出一些預(yù)料不到的關(guān)系，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出這些原理依據(jù)的實(shí)在的范圍。但是，只要這些用來(lái)作為演繹出發(fā)點(diǎn)原理尚未得出，個(gè)別經(jīng)驗(yàn)事實(shí)對(duì)理論家是毫無(wú)用處的。實(shí)際上，單靠一些從經(jīng)驗(yàn)中抽象出來(lái)的孤立的普遍定律，他甚至么也做不出來(lái)。在他沒(méi)有揭示出那些能作為演繹推理基礎(chǔ)原理之前，他在經(jīng)驗(yàn)研究的個(gè)別結(jié)果面前總是無(wú)能為力。

愛(ài)因斯坦把物理學(xué)理論分為兩種不同的類(lèi)型，其中之一是“原理理論”。建立這種理論使用的是分析方法，而不綜合方法。形成它們的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)的元素，不是用假設(shè)造出來(lái)的，而是在經(jīng)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)到的，它們是自然過(guò)程的普遍特征，即原理。這些原理給出了各個(gè)過(guò)程或者它們的理論表述所必須滿(mǎn)足的數(shù)學(xué)形式的判據(jù)。熱力學(xué)就是這樣力圖用分析的方法，從永動(dòng)機(jī)不可能這一普遍經(jīng)驗(yàn)得到的事實(shí)出發(fā)，推導(dǎo)出一些為各個(gè)事件都必須滿(mǎn)足的必然條件。用探索的演繹法建立起來(lái)的相對(duì)論，就屬于“原理理論”。但是物理學(xué)理論大多數(shù)是構(gòu)造性的。它們企圖從比較簡(jiǎn)單的式體系出發(fā)，并以此為材料，對(duì)比較復(fù)雜的現(xiàn)象構(gòu)造出一幅圖像。氣體分子運(yùn)動(dòng)論就是這樣力圖把機(jī)械的、熱的和擴(kuò)散的過(guò)程都?xì)w結(jié)為分子運(yùn)動(dòng)——即用分子假設(shè)來(lái)構(gòu)造這些過(guò)程。當(dāng)我們說(shuō)，我們已經(jīng)成功地了解一群自然過(guò)程，我們的思想必然是指，概括這些過(guò)程的構(gòu)造性的理論已經(jīng)建立起來(lái)了。愛(ài)因斯坦認(rèn)為，構(gòu)造性理論的優(yōu)點(diǎn)是完備，有適應(yīng)性和明確，原理理論的優(yōu)點(diǎn)則是邏輯上完整和基礎(chǔ)鞏固。([1]，pp．109～110)

相對(duì)論就是愛(ài)因斯坦自覺(jué)地運(yùn)用探索性演繹法的杰作。它不僅以其革命性的新觀念和卓有成效的理論結(jié)果為人津津樂(lè)道，而且它所體現(xiàn)出的科學(xué)方法的新穎、精湛以及理論的邏輯結(jié)構(gòu)的嚴(yán)謹(jǐn)，也令人嘆為觀止。愛(ài)因斯坦在創(chuàng)立狹義相對(duì)論(1905)時(shí)，他依據(jù)的僅僅是光行差現(xiàn)象和斐索實(shí)驗(yàn)這兩個(gè)并不充分的實(shí)驗(yàn)材料，著名的二階以太漂移實(shí)驗(yàn)即邁克耳孫-莫雷實(shí)驗(yàn)，對(duì)他并沒(méi)有直接影響。他主要通過(guò)對(duì)16歲時(shí)想到的“追光”思想實(shí)驗(yàn)的沉思，對(duì)經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)的深入考察，發(fā)揮了思維的自由創(chuàng)造，提出了兩個(gè)基本假設(shè)——相對(duì)性原理和光速不變?cè)?美國(guó)著名科學(xué)史家霍耳頓認(rèn)為，在狹義相對(duì)論中，除了被提高為公設(shè)的兩個(gè)基本原理外，愛(ài)因斯坦還作了另外四個(gè)假定：一是關(guān)于空間的各向同性和均勻性，另外三個(gè)是定義鐘的同步的三個(gè)邏輯性質(zhì)

?；舳D的學(xué)生米勒后來(lái)指出，另外的四個(gè)假定也是兩個(gè)基本原理的必然結(jié)果，他們不是獨(dú)立的假設(shè)。參見(jiàn)文獻(xiàn)[3]，p．196)。然后，他以此為邏輯前提，接二連三地推導(dǎo)出了關(guān)于運(yùn)動(dòng)學(xué)和電動(dòng)力學(xué)的結(jié)論，著名的質(zhì)能關(guān)系式是他先前根本沒(méi)有料想到的，這些結(jié)論大大超出了兩個(gè)原理所依據(jù)的實(shí)在的范圍。廣義相對(duì)論(1915)的建立也是這樣。作為廣義相對(duì)論的兩個(gè)基本原理，即廣義相對(duì)性原理和等效原理，前者是愛(ài)因斯坦基于把相對(duì)性原理貫徹到底的信念（從慣性系推廣到加速系)提出的，后者是依據(jù)厄缶實(shí)驗(yàn)(慣性質(zhì)量等于引力質(zhì)量)和升降機(jī)思想實(shí)驗(yàn)提出的。

在1905年，由于愛(ài)因斯坦采用了探索性的演繹法，從而使他能夠高屋建瓴、勢(shì)如破竹，一舉砍斷了哥爾提阿斯死結(jié)(哥爾提阿斯是古代夫利基阿國(guó)王，相傳他曾把自己的車(chē)乘的轅與軛用繩結(jié)系住，死得無(wú)法解開(kāi)，聲言能解開(kāi)此死結(jié)者，得以結(jié)治亞細(xì)亞。這個(gè)死結(jié)后來(lái)被亞歷山大大帝用劍砍斷)，開(kāi)拓了一個(gè)奇妙的新世界。那些惱人的以太漂移實(shí)驗(yàn)，那些使人迷惑不解的單極電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的“位置”問(wèn)題，在愛(ài)因斯坦的理論體系中已根本不成其為問(wèn)題。但是，同時(shí)代的博大精深的科學(xué)大師，諸如洛倫茲、彭加勒，卻熱衷于同邁克耳孫-莫雷實(shí)驗(yàn)等以太漂移實(shí)驗(yàn)打交道，迷戀于做出種種構(gòu)造性假設(shè)，建立他們的構(gòu)造性理論——電子論和電子動(dòng)力學(xué)。例如，洛倫茲1904年的著名論文盡管聲稱(chēng)是以“基本假設(shè)”而不是以“特殊假設(shè)”為基礎(chǔ)的論文，但事實(shí)上卻包含有11個(gè)假設(shè)：假設(shè)有靜止以太，假設(shè)靜止電子是球形的，假設(shè)電子的電荷分布是均勻的，假設(shè)電子的全部質(zhì)量都是電磁質(zhì)量，假設(shè)運(yùn)動(dòng)電子收縮，假設(shè)電子之間的作用力與分子力相同等等。洛倫茲和彭加勒雖說(shuō)走到了狹義相對(duì)論的大門(mén)口，但他們并沒(méi)有打開(kāi)這扇大門(mén)，其原因固然是多方面的。從方法論上講，就在于他們運(yùn)用的是傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)歸納法，而沒(méi)有采用探索性的演繹法。在當(dāng)時(shí)的科學(xué)發(fā)展的形勢(shì)下，僅靠個(gè)別的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行歸納，是建立不起什么嶄新的理論的。洛倫茲、彭加勒的電子論和電子動(dòng)力學(xué)固然富麗堂皇，但畢竟只是經(jīng)典物理學(xué)的最后的建筑物。它們雖然包羅萬(wàn)象，可是由于不適應(yīng)科學(xué)發(fā)展的總趨勢(shì)，最終還是被人們遺忘了，僅有歷史的價(jià)值。

二、采用探索性的演繹法是科學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)

從文藝復(fù)興到19世紀(jì)的經(jīng)典科學(xué)，一般稱(chēng)為近代科學(xué)。在科學(xué)史上，這個(gè)漫長(zhǎng)的時(shí)期主要是積累材料和歸納材料的時(shí)期。與這一科學(xué)發(fā)展?fàn)顩r相適應(yīng)，產(chǎn)生了經(jīng)典的科學(xué)哲學(xué)，它始于弗蘭西斯•培根的歸納主義。培根認(rèn)為，科學(xué)的發(fā)展是從個(gè)別上升到一般，從經(jīng)驗(yàn)歸納出理論。他比喻說(shuō)，只要及時(shí)采摘成熟的葡萄，科學(xué)的酒漿就會(huì)源源不斷。到19世紀(jì)，整個(gè)科學(xué)一般說(shuō)來(lái)還沒(méi)有擺脫這種“原始”狀態(tài)，因而經(jīng)典科學(xué)哲學(xué)能夠得以通過(guò)穆勒之手發(fā)展成為更完備的經(jīng)驗(yàn)論形態(tài)，經(jīng)驗(yàn)歸納法依然是正統(tǒng)的科學(xué)方法。

在物理學(xué)領(lǐng)域，這個(gè)時(shí)期的最大成就是牛頓力學(xué)和麥克斯韋的電動(dòng)力學(xué)。牛頓力學(xué)雖則是超越了狹隘經(jīng)驗(yàn)論的人類(lèi)理智的偉大成就，但它又同人們的日常經(jīng)驗(yàn)密切相關(guān)。力學(xué)中的許多概念都比較直觀，可以直接在現(xiàn)實(shí)生活中找到某種原型。這種狀況掩蓋了基本概念和基本原理的思辨性質(zhì)，甚至牛頓本人也深深陷入這一幻覺(jué)之中。他一再聲稱(chēng)他“不作假設(shè)”，實(shí)際上卻作了許多假設(shè)，他要求人們“必須把那些從各種現(xiàn)象中運(yùn)用一般歸納法導(dǎo)出的命題看作是完全正確的”。19世紀(jì)的經(jīng)典物理學(xué)也具有現(xiàn)象論和經(jīng)驗(yàn)論的特征：它盡量使用那些接近經(jīng)驗(yàn)的概念，因而在很大程度上必須放棄基礎(chǔ)的統(tǒng)一性。熱、電、光都用那些不同于力學(xué)量的各個(gè)狀態(tài)的變數(shù)和物質(zhì)常數(shù)來(lái)描述，至于要在它們的相互關(guān)系以及同時(shí)間的相互關(guān)系中去決定全部變數(shù)的任務(wù)，主要只能由經(jīng)驗(yàn)來(lái)解決。麥克斯韋及其同代人，在這種表示方式中看到了物理學(xué)

的終極目的，他們想像這個(gè)目的只能純粹歸納地從經(jīng)驗(yàn)得出，因?yàn)檫@樣所使用的概念同經(jīng)驗(yàn)比較接近。從認(rèn)識(shí)論上看，穆勒和馬赫大概就是根據(jù)這個(gè)理由來(lái)決定他們的立場(chǎng)的?？偠灾?，這個(gè)時(shí)期的科學(xué)家和科學(xué)哲學(xué)家大都以為，“理論應(yīng)當(dāng)用純粹歸納法的方法來(lái)建立，而避免自由地創(chuàng)造性地創(chuàng)造概念;科學(xué)的狀況愈原始，研究者要保留這種幻想就愈容易，因?yàn)樗坪跏莻€(gè)經(jīng)驗(yàn)論者。直至19世紀(jì)，許多人還相信牛頓的原則——“我不作假設(shè)''''——應(yīng)當(dāng)是任何健全的自然科學(xué)的基礎(chǔ)?！?[1]，p．309)

但是，在某些個(gè)別的科學(xué)部門(mén)，已經(jīng)悄悄地透進(jìn)了新時(shí)代的曙光;尤其是非歐幾何學(xué)，它仿佛故意向經(jīng)驗(yàn)論示威一樣，以毋庸置辯的方式顯示了理性思維的強(qiáng)大威力和奇妙作用。彭加勒正是在《科學(xué)與假設(shè)》中通過(guò)對(duì)非歐幾何學(xué)的深入研究以及對(duì)經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典物理學(xué)的慎密考察揭示出，科學(xué)的基本概念和原理不是經(jīng)驗(yàn)的直接歸納，而只能以經(jīng)驗(yàn)事實(shí)為指導(dǎo)，通過(guò)精神的自由活動(dòng)(其產(chǎn)品即約定)來(lái)創(chuàng)造。通過(guò)研讀彭加勒的科學(xué)哲學(xué)著作，尤其是通過(guò)創(chuàng)立狹義和廣義相對(duì)論的科學(xué)實(shí)踐，使愛(ài)因斯坦清楚地看到，人們可以在完全不同于牛頓的基礎(chǔ)上，以更加令人滿(mǎn)意和更加完備的方式，來(lái)考慮范圍更廣泛的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)。但是，完全撇開(kāi)這種理論還是那種理論優(yōu)越的問(wèn)題不談，基本原理的虛構(gòu)特征卻是完全明顯的，因?yàn)槲覀兡軌蛑赋鰞蓷l根本不同的原理，而兩者在很大程度上都同經(jīng)驗(yàn)相符合。這—點(diǎn)同時(shí)又證明，要在邏輯上從經(jīng)驗(yàn)推出力學(xué)的基本概念和基本假設(shè)的任何企圖，都是要失敗的。愛(ài)因斯坦還清楚地看到，相對(duì)論是說(shuō)明理論科學(xué)在現(xiàn)展的基本特征的一個(gè)良好的例子。初始假設(shè)變得愈來(lái)愈抽象，離經(jīng)驗(yàn)愈來(lái)愈遠(yuǎn)。另一方面，它更接近一切科學(xué)的偉大目標(biāo)，即要從盡可能少的假設(shè)或者公理出發(fā)，通過(guò)邏輯的演繹，概括盡可能多的事實(shí)。同時(shí)，從公理引向經(jīng)驗(yàn)事實(shí)或者可證實(shí)的結(jié)論的思路也就愈來(lái)愈長(zhǎng)，愈來(lái)愈微妙。理論科學(xué)家在他探索理論時(shí)，就不得不愈來(lái)愈聽(tīng)從純粹數(shù)學(xué)的、形式的考慮，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)家的物理經(jīng)驗(yàn)不能把他提高到最抽象的領(lǐng)域中去。正是科學(xué)發(fā)展的這種理論化趨勢(shì)，使愛(ài)因斯坦認(rèn)識(shí)到：“科學(xué)一旦從它的原始階段脫胎出來(lái)以后，僅僅靠著排列的過(guò)程已不能使理論獲得進(jìn)展。由經(jīng)驗(yàn)材料作為引導(dǎo)。研究者寧愿提出一種思想體系，它——般地是在邏輯上從少數(shù)幾個(gè)所謂公理的基本假定建立起來(lái)的?！保╗1]，p.115），他進(jìn)而指出：“適用于科學(xué)幼年時(shí)代的以歸納為主的方法，正在讓位給探索性的演繹法。”([1]，p.262)

三、愛(ài)因斯坦大膽運(yùn)用探索性的演繹法的直接動(dòng)因

只是在廣義相對(duì)論建立之后，愛(ài)因斯坦才把探索性的演繹法作為一個(gè)方法論原則從理論上加以論述?？墒?，早在創(chuàng)立狹義相對(duì)論時(shí)，他就在研究中大膽運(yùn)用這一科學(xué)方法了，并在思想上對(duì)它已有比較深刻的認(rèn)識(shí)。促使愛(ài)因斯坦大膽運(yùn)用探索性的演繹法的直接原因有兩個(gè)：其一是赫茲、玻耳茲曼、彭加勒等人的思想影響，其二是當(dāng)時(shí)的物理學(xué)現(xiàn)狀使得他不能不那樣做。

在聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)期間(1896~1900)，愛(ài)因斯坦自學(xué)了赫茲、玻耳茲曼等科學(xué)大師們的著作。赫茲在他的名著《力學(xué)原理》(1894)中試圖重構(gòu)力學(xué)，為此他僅利用空間、時(shí)間和質(zhì)量三個(gè)原始概念。赫茲的力學(xué)體系建立在通過(guò)科學(xué)家個(gè)人的“內(nèi)在直覺(jué)規(guī)律”從經(jīng)驗(yàn)引出的公理之上，它能夠?qū)С鼋?jīng)驗(yàn)預(yù)言。赫茲認(rèn)為“內(nèi)在直覺(jué)規(guī)律”的功能像“康德意義上的先驗(yàn)判斷”一樣，并且聲稱(chēng)他的力學(xué)重構(gòu)是演繹系統(tǒng)，與牛頓的《原理》(全稱(chēng)《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》)有許多相同的風(fēng)格。在這個(gè)公理體系中，我們可以推演出與我們的觀察記錄相對(duì)照的可檢驗(yàn)的結(jié)論，依據(jù)該結(jié)論與可觀察的世界一致還是不一致，來(lái)決定這個(gè)體系是否正確。盡管愛(ài)因斯坦不贊同赫茲的隱質(zhì)量概念和“把自然現(xiàn)象追溯到力學(xué)的主要定律”

的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)，但是赫茲強(qiáng)調(diào)公理描述的威力卻給他留下了深刻的印象。這種公理描述與其說(shuō)在經(jīng)驗(yàn)材料上預(yù)言理論結(jié)構(gòu)，倒不如說(shuō)在公理和直覺(jué)上預(yù)言理論結(jié)構(gòu)。

愛(ài)因斯坦也自學(xué)了玻耳茲曼的《力學(xué)講義》(1897)。在該書(shū)中，玻耳茲曼把力學(xué)作為物理學(xué)的核心，愛(ài)因斯坦當(dāng)然不會(huì)同意這種看法的。但是，玻耳茲曼重構(gòu)力學(xué)的方法的下述特點(diǎn)，一定會(huì)強(qiáng)烈地震撼愛(ài)因斯坦敏感的心弦：“恰恰是力學(xué)原理的不明晰性，在我看來(lái)不是同時(shí)以假設(shè)的智力圖像為起點(diǎn)而得到的，而是從一開(kāi)始就以與外部經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系的嘗試而得到的?！?[2]，p．127)玻耳茲曼的意思很清楚：力學(xué)原理的不明晰，在于經(jīng)驗(yàn)歸納，而不在于智力圖像。玻耳茲曼的“智力圖像”概念比赫茲的“外部對(duì)象的圖像或符號(hào)”更自由，愛(ài)因斯坦可能山此注意到，力學(xué)的發(fā)展已使原理凌駕于經(jīng)驗(yàn)材料之上。

彭加勒在《科學(xué)與假設(shè)》(1902)中對(duì)約定主義的論述，對(duì)愛(ài)因斯坦的探索性的演繹法的形成必定大有裨益，愛(ài)因斯坦在“奧林比亞科學(xué)院”時(shí)期(1902~1904)曾和他的同伴索洛文、哈比希特一起研讀過(guò)這本膾炙人口的暢銷(xiāo)名著。彭加勒通過(guò)對(duì)數(shù)理科學(xué)的基礎(chǔ)進(jìn)行了敏銳的、批判性的審查和分析后得出：幾何學(xué)的公理既非先驗(yàn)綜合判斷，亦非經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，它們?cè)瓉?lái)都是約定。物理學(xué)盡管比較直接地以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，但它的一些基本原理也具有幾何學(xué)公理那樣的約定特征。例如慣性原理，它不是先驗(yàn)地支配我們的真理，否則希臘學(xué)者早就知道它了，它也不是經(jīng)驗(yàn)的事實(shí)，因?yàn)槿藗儚膩?lái)也不能用不受外力的物體做實(shí)驗(yàn)，因而無(wú)法用實(shí)驗(yàn)證實(shí)或否證它。經(jīng)過(guò)最終分析，它們化歸為約定或隱蔽的定義。因此，彭加勒得出結(jié)論說(shuō)：在數(shù)學(xué)及其相關(guān)的學(xué)科中，“可以看出自由約定的特征”;他進(jìn)而指出：“約定是我們的精神的自由活動(dòng)的產(chǎn)品”，“我們?cè)谒锌赡艿募s定中進(jìn)行選擇時(shí)，要受實(shí)驗(yàn)事實(shí)的引導(dǎo);但它仍是自由的，只是為了避免一切矛盾起見(jiàn)，才有所限制?！?/p>

彭加勒在考察了物理學(xué)的理論后認(rèn)為，物理學(xué)有兩類(lèi)陳述——原理和定律。定律是實(shí)驗(yàn)的概括，它們相對(duì)于孤立的系統(tǒng)而言可以近似地被證實(shí)，原理是約定而成的公設(shè)，它們是十分普遍的、嚴(yán)格真實(shí)的，超越了實(shí)驗(yàn)所及的范圍。彭加勒還闡述了約定主義的方法論意義。他說(shuō)，當(dāng)一個(gè)定律被認(rèn)為由實(shí)驗(yàn)充分證實(shí)時(shí)，我們可以采取兩種態(tài)度。我們可以把這個(gè)定律提交討論，于是，它依然要受到持續(xù)不斷的修正，毋庸置疑，這將僅僅以證明它是近似的而終結(jié)。或者，我們也可以通過(guò)選擇這樣一個(gè)約定使命題為真，從而把定律提升為原理。在彭加勒看來(lái)，經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典物理學(xué)的六大基本原理(邁爾原理即能量守恒原理、卡諾原理即能量退降原理、牛頓原理即作用與反作用原理、相對(duì)性原理、拉瓦錫原理即質(zhì)量守恒原理、最小作用原理)就是這樣形成的。

彭加勒提出約定主義并不是無(wú)緣無(wú)故的。在近代科學(xué)發(fā)展的早期，弗蘭西斯•培根提出了經(jīng)驗(yàn)歸納的新方法，這種方法對(duì)促進(jìn)近代科學(xué)的發(fā)展起了巨大的作用，但后來(lái)卻助長(zhǎng)了狹隘經(jīng)驗(yàn)事義的盛行。到19世紀(jì)，以惠威爾、穆勒為代表的“全歸納派”和以孔德、斯賓塞為代表的實(shí)證主義廣為流行，把經(jīng)驗(yàn)和歸納視為唯一可能的認(rèn)識(shí)方法。到19世紀(jì)末，第二代的實(shí)證主義的代表人物馬赫更是揚(yáng)言要把一切“形而上學(xué)的東西”從科學(xué)中“排除掉”。另一方面，康德不滿(mǎn)意經(jīng)驗(yàn)論的歸納主義的階梯，他把梯子顛倒過(guò)來(lái)，不是從經(jīng)驗(yàn)上升到理論，而是以先天的“感性直觀的純形式”(時(shí)間和空間)和先天的“知性的純粹概念或純粹范疇(因果關(guān)系、必然性、可能性等十二個(gè)范疇)去組織后天經(jīng)驗(yàn)，以構(gòu)成絕對(duì)可靠的“先驗(yàn)綜合知識(shí)”。彭加勒看到，無(wú)論是經(jīng)驗(yàn)論還是先驗(yàn)論，都不能圓滿(mǎn)地說(shuō)明科學(xué)理論體系的特征。為了強(qiáng)調(diào)在從事實(shí)過(guò)渡到原理時(shí)，科學(xué)家應(yīng)充分有發(fā)揮能動(dòng)性的自由，他于是提出了約定主義。約定主義既要求擺脫狹隘的經(jīng)驗(yàn)論，又要求擺脫經(jīng)驗(yàn)論，它順應(yīng)了科學(xué)發(fā)展的潮流，反映了當(dāng)時(shí)科學(xué)界自由創(chuàng)造、大膽假設(shè)的要求，在科學(xué)和哲學(xué)上都有其積極意義。

《科學(xué)與假設(shè)》一書(shū)對(duì)愛(ài)因斯坦的印象極深，他和同伴們花了好幾個(gè)星期緊張地讀完了它。愛(ài)因斯坦坦率地承認(rèn)彭加勒對(duì)他的直接影響。他贊同“敏銳的深刻的思想家”彭加勒的約定主義觀點(diǎn)，認(rèn)為概念和公理是思維的自由創(chuàng)造，是理智的自由發(fā)明。他這樣說(shuō)過(guò)：“一切概念，甚至那些最接近經(jīng)驗(yàn)韻概念，從邏輯觀點(diǎn)看來(lái)，……都是一些自由選擇的約定，……([1]，p．6)

一開(kāi)始，愛(ài)因斯坦也對(duì)洛倫茲的電子論（是1895年的論文，而不是1904年的電子論的最終形式）發(fā)生過(guò)興趣，這是一種構(gòu)造性的理論。可是不久，他從普朗克的量子論中看到，輻射具有一種分子結(jié)構(gòu)。這是同麥克斯韋理論相矛盾的，而且麥克斯韋理論也不能導(dǎo)致出正確的輻射壓漲落。愛(ài)因斯坦在“自述”中談到了他當(dāng)時(shí)的轉(zhuǎn)變：“早在1900年以后不久，即在普朗克的首創(chuàng)性工作以后不久，這類(lèi)思考已使我清楚地看到：不論是力學(xué)還是熱力學(xué)(除非在極限情況下)都不能要求嚴(yán)格有效。漸漸地我對(duì)那種根據(jù)已知事實(shí)用構(gòu)造性的努力去發(fā)現(xiàn)真實(shí)定律的可能性感到絕望了。我努力得愈久，就愈加絕望，也就愈加確信，只有發(fā)現(xiàn)一個(gè)普遍的形式原理，才能使我們得到可靠的結(jié)果?！?[1]，p．23)從此時(shí)起，愛(ài)因斯坦就斷然決定用探索性的演繹法來(lái)解決問(wèn)題。

四、愛(ài)因斯坦的探索性的演繹法的特色

作為科學(xué)推理的演繹法，可以說(shuō)是源遠(yuǎn)流長(zhǎng)了。早在古希臘時(shí)代，著名的哲學(xué)家、形式邏輯的創(chuàng)始人亞里士多德就提出了歸納和演繹這兩種邏輯方法，并認(rèn)為演繹推理的價(jià)值高于歸納推理。而古希臘名聲最大的數(shù)學(xué)家歐幾里得，在《幾何原本》中把幾何學(xué)系統(tǒng)化了，這部流傳千古的名著就是邏輯演繹法的典范。牛頓在建立他的力學(xué)理論體系時(shí)雖然運(yùn)用了歸納法，但其集大成著作《原理》的敘述方法卻采用的是演繹法。愛(ài)因斯坦的探索性的演繹法絕不是這種古老的演繹法的簡(jiǎn)單照搬。他根據(jù)自己的科學(xué)研究實(shí)踐，順應(yīng)當(dāng)時(shí)理論科學(xué)發(fā)展的潮流，對(duì)演繹法作了重大發(fā)展，賦予了新的內(nèi)容。也許是為了強(qiáng)調(diào)他的演繹法與傳統(tǒng)的演繹法的不同，他在“演繹法”前面加上了限制性的定語(yǔ)——“探索性的”，這個(gè)定語(yǔ)也恰當(dāng)?shù)乇砻髁怂难堇[法的主要特征。與傳統(tǒng)的演繹法相比，愛(ài)因斯坦的探索性的演繹法是頗有特色的。這主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

第一，明確地闡述了科學(xué)理論體系的結(jié)構(gòu)，恰當(dāng)?shù)刂该髁怂季S同經(jīng)驗(yàn)的聯(lián)系問(wèn)題，充分肯定了約定在建造理論體系時(shí)的重要作用。愛(ài)因斯坦把科學(xué)理論體系分為兩大部分，其一是作為理論的基礎(chǔ)的基本概念和基本原理，其二是由此推導(dǎo)出的具體結(jié)論。在愛(ài)因斯坦看來(lái)，那些不能在邏輯上進(jìn)一步簡(jiǎn)化的基本概念和基本假設(shè)，是理論體系的根本部分，是整個(gè)理論體系的公理基礎(chǔ)或邏輯前提。它們實(shí)際上“都是一些自由選擇的約定”;它們“不能從經(jīng)驗(yàn)中抽取出米，而必須自由地發(fā)明出來(lái)”([1]，pp．6，315)。談到思維同經(jīng)驗(yàn)的聯(lián)系問(wèn)題時(shí)，愛(ài)因斯坦說(shuō)：直接經(jīng)驗(yàn)ε是已知的，A是假設(shè)或公理，由它們可以通過(guò)邏輯道路推導(dǎo)出各個(gè)個(gè)別的結(jié)論S;S然后可以同ε聯(lián)系起來(lái)(用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)明)。從心理狀態(tài)方面來(lái)說(shuō)，A是以ε為基礎(chǔ)的。但是在A和ε之間不存在任何必然的邏輯聯(lián)系，而只有通過(guò)非邏輯的方法——“思維的自由創(chuàng)造”(或約定)——才能找到理論體系的基礎(chǔ)A。愛(ài)因斯坦明確指出：“物理學(xué)構(gòu)成一種處在不斷進(jìn)化過(guò)程中的思想的邏輯體系。它的基礎(chǔ)可以說(shuō)是不能用歸納法從經(jīng)驗(yàn)中提取出來(lái)的。而只能靠自由發(fā)明來(lái)得到。這種體系的根據(jù)(真理內(nèi)容)在于導(dǎo)出的命題可由感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)來(lái)證實(shí)，而感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)對(duì)這基礎(chǔ)的關(guān)系，只能直覺(jué)地去領(lǐng)悟。進(jìn)化是循著不斷增加邏輯基礎(chǔ)簡(jiǎn)單性的方向前進(jìn)的。為了要

進(jìn)一步接近這個(gè)目標(biāo)，我們必須聽(tīng)從這樣的事實(shí)：邏輯基礎(chǔ)愈來(lái)愈遠(yuǎn)離經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，而且我們從根本基礎(chǔ)通向那些同感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系的導(dǎo)出命題的思想路線(xiàn)，也不斷地變得愈來(lái)愈艱難、愈來(lái)愈漫長(zhǎng)了。”([1]，p．372)

第二，大膽地提出了“概念是思維的自由創(chuàng)造”、“范疇是自由的約定”([1]，pp．407，471)的命題，詳細(xì)地闡述了從感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)到基本概念和基本原理的非邏輯途徑。愛(ài)因斯坦指出，象馬赫和奧斯特瓦爾德這樣的具有勇敢精神和敏銳本能的學(xué)者，也因?yàn)檎軐W(xué)上的偏見(jiàn)而妨礙他們對(duì)事實(shí)做出正確的解釋(指他們反對(duì)原子論)。這種偏見(jiàn)——至今還沒(méi)有滅絕——就在于相信毋須自由的構(gòu)造概念，事實(shí)本身能夠而且應(yīng)該為我們提供科學(xué)知識(shí)。這種誤解之所以可能，是因?yàn)槿藗儾蝗菀渍J(rèn)識(shí)到，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證和長(zhǎng)期使用而顯得似乎同經(jīng)驗(yàn)材料直接相聯(lián)系的那些概念，其實(shí)都是自由選擇出來(lái)的。愛(ài)因斯坦認(rèn)為，物理學(xué)家的最高使命就是要得到那些普遍的基本定律，由此世界體系就能用單純的演繹法建立起來(lái)。要通向這些定律，并沒(méi)有邏輯的道路，只有通過(guò)那種以對(duì)經(jīng)驗(yàn)的共鳴的理解為依據(jù)的直覺(jué)，才能得到這些定律?！?[1]，p，102)

為了從經(jīng)驗(yàn)材料中得到基本原理。除了通過(guò)“以對(duì)經(jīng)驗(yàn)的共鳴的理解為依據(jù)的直覺(jué)”外，愛(ài)因斯坦還指出可以通過(guò)“假設(shè)”、“猜測(cè)”、“大膽思辨”、“創(chuàng)造性的想像”、“靈感”、“幻想”、“思維的自由創(chuàng)造”、“理智的自由發(fā)明”、“自由選擇的約定”等等。不管方法如何變化，它們都有—個(gè)共同點(diǎn)，即基本概念和基本原理只能通過(guò)非邏輯的途徑自由創(chuàng)造出來(lái)。這樣一來(lái)，基本概念和基本原理對(duì)于感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)而言在邏輯上是獨(dú)立的。愛(ài)因斯坦認(rèn)為二者的關(guān)系并不像肉湯同肉的關(guān)系，而倒有點(diǎn)像衣帽間牌子上的號(hào)碼同大衣的關(guān)系。也正由于如此，從感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)得到基本概念和原理就是一項(xiàng)十分艱巨的工作，這也是探索性的演繹法的關(guān)鍵一步。因此，愛(ài)因斯坦要求人們“對(duì)于承擔(dān)這種勞動(dòng)的理論家，不應(yīng)當(dāng)吹毛求疵地說(shuō)他是‘異想天開(kāi)'''';相反，應(yīng)當(dāng)允許他有權(quán)去自由發(fā)揮他的幻想，因?yàn)槌艘酝饩蜎](méi)有別的道路可以達(dá)到目的。他的幻想并不是無(wú)聊的白日做夢(mèng)，而是為求得邏輯上最簡(jiǎn)單的可能性及其結(jié)論的探索?！?[1]，pp.262~263)

關(guān)于愛(ài)因斯坦所說(shuō)的“概念是思維的自由創(chuàng)造”和“范疇是自由的約定”，其中的“自由”并非任意之謂，即不是隨心所欲的杜撰.愛(ài)因斯坦認(rèn)為，基本概念和基本原理的選擇自由是一種特殊的自由。它完全不同作家寫(xiě)小說(shuō)時(shí)的自由，它倒多少有點(diǎn)像一個(gè)人在猜一個(gè)設(shè)計(jì)得很巧妙的字謎時(shí)的那種自由。他固然可以猜想以無(wú)論什么字作為謎底，但是只有一個(gè)字才真正完全解決了這個(gè)字謎。顯然，愛(ài)因斯坦所謂的“自由”，主要是指建立基本概念和基本原理時(shí)思維方式的自由、它們的表達(dá)方式的自由以及概括程度高低的自由，—般說(shuō)來(lái)，它們包含的客觀實(shí)在的內(nèi)容則不能是任意的。這就是作為反映客觀實(shí)在的人類(lèi)理智結(jié)晶的科學(xué)之客觀性和主觀性的統(tǒng)一。誠(chéng)如愛(ài)因斯坦所說(shuō)：“科學(xué)作為一種現(xiàn)存的和完成的東西，是人們所知道的最客觀的，同人無(wú)關(guān)的東西。但是，科學(xué)作為一種尚在制定中的東西，作為一種被迫求的目的，卻同人類(lèi)其他一切事業(yè)一樣，是主觀的，受心理狀態(tài)制約的?！?[1]，p．298)

第三，明確地把“內(nèi)在的完備”作為評(píng)判理論體系的合法性和正確性的標(biāo)準(zhǔn)之一。在愛(ài)因斯坦看來(lái)，探索性的演繹法就是在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的引導(dǎo)下，通過(guò)思維的自由創(chuàng)造，發(fā)明出公理基礎(chǔ)，然后以此為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)邏輯演繹導(dǎo)出各個(gè)具體結(jié)論，從而構(gòu)成完整的理論體系。但是，評(píng)判這個(gè)理論體系的合法性和正確性的標(biāo)準(zhǔn)是什么呢?愛(ài)因斯坦晚年在“自述”中對(duì)這個(gè)問(wèn)題作了綱領(lǐng)性的回答([1]，pp．10～11)。他認(rèn)為，第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是“外部的證實(shí)”，也就是說(shuō)，理論不應(yīng)當(dāng)同經(jīng)驗(yàn)事實(shí)相矛盾。這個(gè)要求初看起來(lái)似乎十分明顯，但應(yīng)用起來(lái)卻非常傷腦筋。因?yàn)槿藗兂３?，甚至總是可以用人為的補(bǔ)充假設(shè)來(lái)使理論同事實(shí)相適應(yīng)，從而堅(jiān)持一種普遍的理論基礎(chǔ)。但是，無(wú)論如何，這種觀點(diǎn)所涉及的是用現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)采證實(shí)理論基礎(chǔ)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是眾所周知的，也是經(jīng)常運(yùn)用的。有趣的是愛(ài)因斯坦提出的第二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)——“內(nèi)在的完備”。它涉及的不是理論同觀察材料的關(guān)系問(wèn)題，而是關(guān)于理論本身的前提，關(guān)于人們可以簡(jiǎn)單地、但比較含糊地稱(chēng)之為前提(基本概念和基本原理)的“自然性”或者“邏輯簡(jiǎn)單性”。也就是說(shuō)，這些不能在邏輯上進(jìn)一步簡(jiǎn)化的元素要盡可能簡(jiǎn)單，并且在數(shù)目上盡可能少，同時(shí)不至于放棄對(duì)任何經(jīng)驗(yàn)內(nèi)容的適當(dāng)表示。這個(gè)觀點(diǎn)從來(lái)都在選擇和評(píng)價(jià)各種理論時(shí)起著重大的作用，但是確切地把它表達(dá)出來(lái)卻有很大困難。這里的問(wèn)題不單是一種列舉邏輯上獨(dú)立的前提問(wèn)題(如果這種列舉是毫不含糊地可能的話(huà))，而是一種在不可通約的質(zhì)之間作相互權(quán)衡的問(wèn)題。其次，在幾種基礎(chǔ)同樣“簡(jiǎn)單”的理論中，那種對(duì)理論體系的可能性質(zhì)限制最嚴(yán)格的理論(即含有最確定論點(diǎn)的理論)被認(rèn)為是比較優(yōu)越的。理論的“內(nèi)在的完備”還表現(xiàn)在：從邏輯的觀點(diǎn)來(lái)看，如果一種理論并不是從那些等價(jià)的和以類(lèi)似方式構(gòu)造起來(lái)的理論中任意選出的，那么我們就給予這種理論以較高的評(píng)價(jià)。

愛(ài)因斯坦看到了“內(nèi)在的完備”這一標(biāo)準(zhǔn)不容忽視、不可替代的特殊作用。他指出，當(dāng)基本概念和基本原理距離直接可觀察的東西愈來(lái)愈遠(yuǎn)，以致用事實(shí)來(lái)驗(yàn)證理論的含義就變得愈來(lái)愈困難和更費(fèi)時(shí)日的時(shí)候，“內(nèi)在的完備”標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于理論的選擇和評(píng)價(jià)就一定會(huì)起更大的作用。他還指出，只要數(shù)學(xué)上暫時(shí)還存在著難以克服的困難，而不能確立這個(gè)理論的經(jīng)驗(yàn)內(nèi)涵：邏輯的簡(jiǎn)單性就是衡量這個(gè)理論的價(jià)值的唯一準(zhǔn)則，即使是一個(gè)當(dāng)然還不充分的準(zhǔn)則([1]，pp.12、501)。愛(ài)因斯坦的“內(nèi)在完備”標(biāo)準(zhǔn)在某種程度上是不可言傳的，但是它在像愛(ài)因斯坦這樣的具有“以對(duì)經(jīng)驗(yàn)的共鳴的理解為依據(jù)的直覺(jué)”的人的手中，卻能夠有效地加以運(yùn)用，而且預(yù)言家們?cè)谂袛嗬碚摰膬?nèi)在完備時(shí)，它們之間的意見(jiàn)往往是一致的。

在愛(ài)因斯坦創(chuàng)立狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論的過(guò)程中，充分地體現(xiàn)了探索性的演繹法的這三個(gè)特色。前面我們已簡(jiǎn)單地涉及到這一點(diǎn)，這里我們只談?wù)剱?ài)因斯坦從“內(nèi)在的完備”這一標(biāo)準(zhǔn)的角度是如何對(duì)自己理論進(jìn)行評(píng)價(jià)的。1906年，當(dāng)?shù)聡?guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家宣稱(chēng)，他在1905年完成的關(guān)于高速電子(β射線(xiàn))質(zhì)量和速度關(guān)系的數(shù)據(jù)支持亞伯拉罕和布赫爾的“剛性球”電子論，而同洛倫茲-愛(ài)因斯坦的理論(電子在運(yùn)動(dòng)方向的直徑會(huì)隨速度的增加而收縮)不相容，彭加勒立即發(fā)生了動(dòng)搖，認(rèn)為相對(duì)性原理不再具有我們先前賦予它的那種重要的價(jià)值。洛倫茲表現(xiàn)得更是十分悲觀，他在1906年3月8日致彭加勒的信中說(shuō)：“不幸的是，我的電子扁縮假設(shè)同考夫曼的新結(jié)果發(fā)生了矛盾，因此我必須放棄它，我已到了山窮水盡的地步。在我看來(lái)，似乎不可能建立起一種要求平移對(duì)電學(xué)和光學(xué)現(xiàn)象完全不產(chǎn)生影響的理論。”([2]，p．334)愛(ài)因斯坦的態(tài)度則截然相反，他對(duì)自己的理論的“內(nèi)在的完備”抱有信心。他在1907年發(fā)表的長(zhǎng)篇論文中指出：考大曼的實(shí)驗(yàn)結(jié)果同狹義相對(duì)論的“這種系統(tǒng)的偏離，究竟是由于沒(méi)有考慮到的誤差，還是由于相對(duì)論的基礎(chǔ)不符合事實(shí)，這個(gè)問(wèn)題只有在有了多方面的觀測(cè)資料以后，才能足夠可靠地解決?！彼J(rèn)為“剛性球”電子論在“頗大程度上是由于偶然碰巧與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符，因?yàn)樗鼈冴P(guān)于運(yùn)動(dòng)電子質(zhì)量的基本假設(shè)不是從總結(jié)了大量現(xiàn)象的理論體系得出來(lái)的。”正由于狹義相對(duì)論的理論前提的簡(jiǎn)單性大，它涉及的事物的種類(lèi)多，它的應(yīng)用范圍廣，它給人的印象深，所以愛(ài)因斯坦才對(duì)自己的理論堅(jiān)信不疑，要知道當(dāng)時(shí)還沒(méi)有確鑿的實(shí)驗(yàn)事實(shí)證實(shí)這種具有思辨性的理論。談到廣義相對(duì)論的“內(nèi)在的完備”，愛(ài)因斯坦說(shuō)：“這理論主要吸引人的地方在于邏輯上的完整性。從它推出的許多結(jié)論中，只要有一個(gè)被證明是錯(cuò)誤的，它就必須被拋棄，要對(duì)它進(jìn)行修改而不摧毀其整個(gè)結(jié)構(gòu)，那似乎是不可能的。”([1]，p．113)他甚至說(shuō)過(guò)這樣的話(huà)：當(dāng)1919年的日蝕觀測(cè)證明了他關(guān)于光線(xiàn)彎曲的推論時(shí)，他一點(diǎn)也不驚奇。要是這件事沒(méi)有發(fā)生，他倒會(huì)是非常驚訝的。

探索性的演繹法是愛(ài)因斯坦的主導(dǎo)哲學(xué)思想——唯物論的唯理論——的一個(gè)重要組成部分?？少F的是，愛(ài)因斯坦在這里并沒(méi)有排斥或漠視經(jīng)驗(yàn)歸納法在科學(xué)中的地位。一方面，他認(rèn)為純粹思維可以把握實(shí)在;另一方面，又認(rèn)為從來(lái)也沒(méi)有一種理論是靠純粹思辨發(fā)現(xiàn)的，他對(duì)構(gòu)造性的理論也給予了較高的評(píng)價(jià)。愛(ài)因斯坦敢于正視矛盾的兩極，在唯理論和經(jīng)驗(yàn)論之間保持了一種微妙的、恰如其分的平衡，這正是他的高明之處。他提出的探索性的演繹法，只是強(qiáng)調(diào)“要大膽思辨，不要經(jīng)驗(yàn)堆積”罷了，這是理論科學(xué)在20世紀(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，愛(ài)因斯坦則是率先表達(dá)了這一時(shí)代要求。

參考文獻(xiàn)

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（原載《自然科學(xué)發(fā)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)的探索》，福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，1988年第1版，第215~233頁(yè)）