《科学史(下)》

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科学史(下)- 第53节


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类,3 是代表所有成参的一类等等。正如罗秦的定义所说:“某一类的项,
就是与该类相似的所有各类的类。”这已证明与算术的公式相符,而可以适
用于0,适用于1,以至于无穷大的数——这些数都是其他学说所感觉困难
的。至于类之是否虚设而不存在,那是没有关系的。如果用任何其他有类的
定义性质的东西去代替类,则上述的定义也同样可用。由此可知,虽然数已
变成非真实的,但它们依然是有相等效用的逻辑形式。

有些哲学家对可感觉的世界的实在性表示怀疑,其根据之一就是,无穷

大与连续性据说是自相矛盾的,因而是不可能的。固然没有可靠的经验证据,

去证明物理世界中的无穷大及连续性,但是在数学推理上,它们却是必需的,

而哲学家所谓的矛盾,现在已知其为虚幻的了。

连续性的问题,本质上就等于无穷大的问题,因为一个连续级数,必含

有无穷多的项。毕达哥拉斯遇到了一个疑难:他发现直角三角形的弦的平方,

等于其二边的平方之和,如果三角形的两边相等,则弦的平方,即等于边的

平方的二倍。但毕达哥拉斯学派不久又证明一个整数的平方,不能为另一个

整数平方的二倍,如是则边的长度与弦的长度,是不能以整数相约的。毕达

哥拉斯学派本来相信效是世界的本质,据说得此发现以后,大感沮丧而把它

隐藏起来。几何学是在欧几里得采用的基础上重新建立起来的,不涉及算术,

所以避免了这一疑难。

笛卡尔几何学,恢复了算术的方法,由于利用“无理数”作不可互约的
长度的比数,很快就发展起来。这种无理数,证明与算术的规则相符,远在
近年来找到圆满的定义与解决不可约的问题以前,就被人们深信不疑地加以
采用了。

我们还可以概括地谈谈现代数学家怎样构成无穷大的理论,使芝诺以来
的哲学家所争论不已的疑难问题,归于消失。这个问题本质上是数学问题,

① 
Our Knowledge of the External World; p。205。 


在数学的方法尚不够精深以前,这个问题是无法研究,甚至于提不出来的。

无穷级数与无穷大,在现代数学的初期,即已出现。它们的性质,有些
希奇,但数学家并不以无穷大的观念为虚幻,而继续应用它们,后来终于为
他们的方法找到逻辑根据。

关于无穷大的困难,一部分是由于字义的误解。这种误解,是由于把数
学上的无穷大,与非数学家的哲学家所想象的无限(一种有些模糊的观念,
与数学问题毫不相干),混为一谈。照字源说:“无穷大”的意义,是没有
止境。但是有些无穷级数(例如现在以前的过去时刻组成的级数,又如无穷
个点组成的线段)有止境,有些则没有,又有些数的集合,虽为无穷,而非
级数。

其他困难,是由于想把有限数的某些特性,如可以数清的特性等,应用
于无穷数。无穷级数虽其项数不可胜数,但可由其自身数类的性质而识别。
并且一个无穷数,不因有所加减,甚至乘除,而变大或变小。现在把所有数
字1,2,3,。。书一横行,而将所有偶数2,4。6,。。在其下面另书一横
行。两行数字的数目相等,但下行乃从所有数的无穷集合中,取去无穷个奇
数而得的。这样,全体显然不大于其部分。此种矛盾,使哲学家否认无穷数
的存在。但是所谓“大于”,其意义颇为含糊。这里的“大于”,乃“含有
较多项”的意义。在此意义上,全体固能等于其部分,而无自相矛盾之病。

无穷大的现代理论,是坎托在1882—3 年提出来的。他证明有无穷个不
同的无穷数,而较大及较小的观念,通常也可应用于无穷数。在此种观念不
能应用的某些情况下,必有新问题发生。例如一长线所含数学上点的数目,
与一短线所含的相等:这里所谓较大较小,并非纯粹算术的,而含有几何上
的新概念。

哲学家所遭遇的困难,大部起于假设有限数的特性,能应用于无穷数。
如果有限的时间与空间,为有限个数的时刻与点所组成,则芝诺的论据或可
正确。为了避免芝诺的矛盾,我们可以有几条出路:(1)否认时间及空间的
实在性;或(2)否认空间及时间为点与顷刻所组成;或(3)坚持认为如果
空间与时间为点与时刻所组成,则点与时刻之数为无穷。芝诺与其许多信徒
选择了第一条出路,而其他如柏格森等则选择了第二条出路。

但是根据其他的理由,无穷数,无穷级数,以及不含连续项的无穷集数
的存在,是必须予以承认的。例如我们可以按1/2,1/4。1/8 等的次序,写
列一个小于1 的分数级数,但在每两个分数之间,尚有其他分数,如7/16,3/8 等等。在此级数中,没有两个分数是相连的,而它们的总数目是无穷的。
然而在它们所有数值的总和之外还有1。因此我们必须承认在一个无穷级数
的总和之外,确还有数的存在。芝诺关于线上的点数的论述,许多可应用于
这分数的集数。我们不能否认分数的存在,因此我们为了有效地避免芝诺的
矛盾,就必须找到一个站得住脚的无穷数的理论。

数学中的无穷数,是在可以计数的数之外的。无穷数不能靠从一个数走
到下一个数的连续步骤达到。它们存在于数类中,只能以数学的术语来下定
义,用数学的方法来加以检验。但凡有资格判断的人士,都一致承认数理逻
辑及无穷数的数学理论,确实是在正确的路上前进。妄图证明感觉对象与科
学定律为虚幻的陈旧的逻辑数据,今已证明其不确了;这一问题仍然存在,
因此须另用其他方法去研究。不管许多唯心主义哲学家怎样宣讲,想用先验
的心理方法推出外界的性质,实不可能。科学的观察与归纳方法,是必需的。


归纳法

从个别的现象以求概括定律的步骤,叫做归纳法。逻辑中归纳法的部分

在实验科学中特别重要。从以前各章所述,我们知道有许多哲学家研究它,

其中以亚里斯多德及弗兰西斯·培根最为有名。

培根赞扬实验,以为用差不多是机械式的方法可以确定地建立一般性的

定律。怀疑论者休漠,则以为如果用归纳法求新知识,即使归纳法完成其应

有的任务,有时也可能得到错误的结果,因此,用归纳法所得的定律,只能

说多少是或然的,而不能认为是确定的。但不管休谟的意见如何,大多数科

学家与若干哲学家,仍以归纳法为探求绝对真理的道路,甚至穆勒也持此信

念。他把归纳法放到因果律的基础上,而认为因果律已为许多确具原因的实

例所证明。惠威尔指出,单单经验可以证明一般性(generality),但不能

证明普遍性(universdlity),但如果再加上运用必然的真理,如算术原则、

几何公理及几何演绎,则普遍性也可求得。当然,这些见解都是在非欧几里

得空间发现以前的事①。当时虽有惠威尔的警告,穆勒的见解似乎仍然代表了

当时一般的信念。正如亨利·彭加勒(Henri Poincare)所说①:。。 

自一肤浅的观察者看来,科学的真理是毫无疑问的;科学的逻辑是决无
错误的;学者有时错误的原因是他未认清原则。

科学的功用,在追溯各种现象间的关系,或更恰当地说,在追溯表述各

种现象的概念间的关系。但当我们,比方说,已发现气体压力的增大,使其

体积缩小时,我们也同样可以说,气体体积的缩小,使其压力增大②。在我们

的意识看来,凡是我们先想到的变量,就是原因。由此可知原因的观念与结

果的观念是暧昧不明的。只有当此中含有时间的因素时——即当互相关联的

事件之一,在另一事件之后时——我们的意识,才本能地把前件(post hoc)。。 

看做是事因(propter hoc)。但这时也不可能把一个事件的真正原因和一

长串发生在前的情况——都是该事件发生的必要条件——分开。更进一步,

相对论已经证明,在“此地—此时”的一个事件,只能成为绝对的未来中的

事件的原因,与绝对的过去中的事件的结果。在第16 图(见406 页)中的中

立区域内的事件,与一个“此地—此时”的事件,不能有因果的关系,因为

如果这样的话,其影响的传递必将超过光速才可以③。并且如果用因果原理来

证明归纳法的有效性,说明它是追寻绝对真理的响导,那末,从逻辑上来说,

这一原理自身便不能用归纳方法来加以证明。因此,穆勒的论据的基础就动

摇了。

的确,归纳方法叙述起来是很容易的,而要证明归纳在逻辑上的有效性,

则颇为困难。归纳方法确非培根式的。惠威尔指出,归纳的成功,在于出发

时须有正确的观念。洞察力,想象力,或者天才,都是需要的:首先要选择

①
惠威尔对算术的称颂可能是对的;整数间的关系似仍含有绝对的真理。或者如克隆尼克(Kronecker)所
说:“只有整数是上帝创造的,其他都是人为的。”

① H。 Poincare; LaScienceetl’Hypothese,Paris,p。 1。 
② 
w。C。D。Dampier…Whetham,TheRecentDevelopment of PhysicalScience, 1sted。London,1904,p。 29。 

③ 
A。S。Eddington; TheNature of thePhysicalWorld,Cambridge,1928,P。 


最好的基本概念,并把各种现象加以妥善分类,使其适于归纳的运用①;其次
要制订一个临时的“定律”,作为工作假说,再以进一步的观察及实验加以
检验。

现试以实例说明于下:亚里斯多德的物质及其特性、天然位置等等的观
念,不能用作动力学的概念;如果说它能导出些什么,它所导出的,只是些
假的结论,如重的东西坠落得较快之类。从此以后,毫无进步可言。直至伽
利略及牛顿才摈弃了整个亚里斯多德的体系,从混乱之中选择距离或长度、
时间及质量作为新的基本概念,这样才能对物质及运动加以思考。

伽利略利用距离和时间以及由此导出的速度,于一度失败之后,猜得落

体的速度与其降落时间的正确关系,推出其数学推论,并且用实验加以证实。

牛顿再添上质量的概念——本隐涵于伽利略的研究成果内——成立了运动定

律,又由此推导出动力科学。

这种动力学广泛地得到观察与实验的证明。

正确概念的重要是很明显的,有了正确的概念,再给予正确定义的重要

性也是很明显的。所以彭加勒以为我们对于时间的测量,会不自觉地选择从

正午到正午,而非从日出到日出,因为只有如此,才使牛顿的动力学成为可

能②。反对此说的人士,如怀德海及里奇(Ritchie),所以走到反对的地步,

是因为他们把意识当作仲裁者,把我们对于各段时间相等的直接感觉,当作

测量的基础①。

正确的概念既已择定,人们大概就可以象伽利略那样看出概念间的某些
关系。这些关系,或它们的逻辑推论,就可以用实验加以检验,而其中有些
将得到证明。于是简单的定律就建�
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