任何科学理论的形成都依赖于它先前的科学思想、理论和方法。从语境的观点看，科学理论是其特定历史语境的产物，是先前思想、理论和方法长期积累并与科学家的天才性创造相结合的产物。脱离历史语境的科学是不存在的，脱离历史语境的科学认识也是不存在的，因为理论不可能在真空中产生。笔者从科学的历史语境概念出发，探究科学理论形成和发展的机制。需要说明的是，历史中的社会政治制度、经济状况、传统文化都对科学发展有影响，这里我们把历史语境限定在科学领域内，从科学的历史因素考察科学理论的形成，而不考虑其他历史因素对科学的影响。

1 建立历史语境的必要性

首先，科学认识依赖于历史思想。科学内容由事实和理论构成。一个科学的事实是自然界的一个历史事件，一个科学的理论是关于这个历史事件的假说。科学不仅描述自然事实，更反映和表达思想，因此，科学是一种思想形式。一部科学史就是一部科学的思想史。正如历史哲学家柯林武德所说“一切历史都是思想”。而“作为思想形式的自然科学，存在于且早已存在于一个历史的连贯性中，并且为了自身的存在，它依赖于历史思想。”^[1] 从这种意义上讲，每个时代的科学都依赖于它先前的思想和理论，它不能凭空产生。科学作为一种理论思维形式，也同样是历史的产物。恩格斯说得好“每一时代的理论思维，从而我们时代的理论思维，都是一种历史的产物，在不同时代具有非常不同的形式。并因而具有非常不同的内容。因此，关于思维的科学，和其他任何科学一样，是一种历史的科学，关于人的思维的历史发展的科学。”^[2]

其次，科学发现依赖历史背景。科学史表明，任何科学成果都是在前人成果的基础上做出的。科学的继承性说明科学家不是与历史隔离的，相反他们的思想、态度、方法、价值取向等都与历史相关。牛顿的名言“站在巨人肩上”恰如其分地说明了科学发现的历史依赖性。恩格斯所说的“任何科学都是历史”也表明知识与其历史的联系。正如贝尔纳认为的那样,要全面地看科学的功能，就应该把它放到尽可能广阔的历史背景上来考察。因此，离开历史背景的科学是不存在的。^[3]

再次，科学评价依赖历史事实。 科学的发展轨迹是历史。科学的历史是科学家创造的。在特定历史时期，科学家及其共同体的研究活动总是处于其历史语境的核心。对科学家研究成果的评价也必须历史地看。完全以“今日之观点”的辉格式态度评价科学家和科学理论必然会导致两种极端的结果：一是赞扬科学家和科学；二是贬低科学家，反对科学。前者是科学主义，后者是反科学主义。科学主义和反科学主义的错误都是把科学与其历史环境割裂开

 

收稿日期：

作者简介：魏屹东（1958——），男，哲学博士，山西大学科技哲学研究中心专职教授，山西大学哲学社会学学院教授，博士生导师，主要从事科学技术史与科学技术哲学研究。

来，不能历史地看待科学。而科学一旦背叛了它的历史，将不再成为科学。正如列宁所说，

忘记过去就意味着背叛。

最后，历史主义使历史语境成为必然。逻辑经验主义把科学看成是静态的东西，对它的知识结构、命题语句进行逻辑分析。 库恩把社会的、心理的、历史的和文化的因素引入科

学，使人们对科学的更广阔的研究成为可能。而关于科学发展的种种模式如范式转换模式、研究传统的进化模式等都把科学看成历史地生成的东西，科学的自主性、客观性、认识性等都本质地与其历史性不可分。后历史主义者夏佩尔从更深远的历史背景考察科学知识的产生，他认为历史上成功的、相关的、不可怀疑的知识和信念是产生科学知识的理由，任何科学知识都是基于这种理由的。这样，夏佩尔就把科学置于其历史语境之中。当代的科学哲学家和科学史家一般都历史地看待科学。语境论在科学哲学、科学史和科学社会学中的广泛流行，就标志着历史语境的成熟。

2 历史语境的结构、特征及其作用于科学的机制

历史语境的结构可用集合表示为：B={b₁,b₂,b₃…}，其中B代表历史语境，b₁,b₂,b₃…是构成历史语境的要素如前辈科学家、先前主导思想、流行理论、传统方法。科学（S）与其历史语境（B）的相互作用的集合Bs为：Bs={s，b₁,b₂,b₃…}。可以将Bs具体化为如下结构：

前辈科学家

先前主导思想科学传统方法

 

流行理论

这一结构具有以下特征：

（1）历史性。历史语境是主体事物与其历史事件的关联体。相对于主体事物，历史事件是过去，是背景。因此，就主体事物与历史的联系而言，它无疑具有历史性。另一方面，主体事物是不断运动、变化、发展的，在它背后又留下了一串历史事件，使历史语境“再语境化”。这样历史语境又是历史地发展的。科学作为主体事物，与其历史事件构成历史语境，而且科学的历史语境是不断变化发展的。

（2 ）继承性。继承是后续事物对前有事物在物质或精神方面的汲取和吸收。对科学而言，主要是对其以前思想、观念、方法和理论的继承。“观察渗透理论”就包含了现实科学对前有理论的继承。一个科学家，无论他或她是否愿意接受前有理论，只要他或她知道了它的内容，或多或少总要受到该理论的影响。而且这种影响是背景性的，是无法摆脱的。因此，理论总是渗透着历史。

（3）背景性。当我们说历史语境时，是把主体事物包含在内；当我们说主体事物的历史语境时，又将历史语境看作主体事物的历史背景。这和我们说“某某的历史”时把历史当作背景一样。因此，历史就是背景，是隐藏在主体事物背后的东西。科学的历史事件就是科学的历史背景，诸多历史事件的集合就是科学的历史语境。

历史因素对科学的影响是通过科学家或科学家集团的行为而起作用的。它们影响科学家或科学家集团的态度、思想、观念、动机、价值取向、认识论和方法论等。如果用fij表示相互作用，I，j=1，2，3 ，4，5，分别表示历史语境中的每一个独立要素科学、前辈科学家、先前主导思想、流行理论、传统方法，则语境Bs内部诸要素的相互作用矩阵式为：

f₁₁f₁₂ f₁₃f₁₄f₁₅

f₂₁f₂₂f₂₃f₂₄f₂₅

Fij ＝f₃₁f₃₂f₃₃ f₃₄f₃₅

f₄₁f₄₂f₄₃f₄₄f₄₅

f₅₁f₅₂f₅₃f₅₄f₅₅

为简化起见，这里我们只考察历史背景因素对科学的作用，不考虑科学对历史背景因素的作用（事实上，科学对其历史背景没有什么影响，因为过去影响现在和未来，而现在不会影响过去，时代的发展是不可逆的），也不考虑历史背景因素间的相互作用。这样相互作用就主要有四种： f₁₂；f₁₃；f₁₄；f₁₅ ，即前辈科学家←→ 科学；先前主导思想 ←→ 科学；流行理论← → 科学；传统方法 ←→ 科学。它们相互作用的机制为：

前辈科学家

 

先前主导思想科学传统方法

 

流行理论

 

3 典型科学理论形成的历史语境分析

 

下面我们将用几个典型的科学理论形成的例子证明：科学理论虽然是科学家个人的认知结果，但历史地看，是科学知识积累到一定程度而形成的历史语境的产物。

（1）哥白尼理论产生的历史语境分析

哥白尼以其“日心说”推翻托勒密的“地心说”而闻名，在科学史上被称为“哥白尼革命”。作为开启近代自然科学的第一次革命，它并不是突然来临的，先前的思想家的探索是它产生的历史前提。因此，哥白尼理论的形成有其历史根源，其历史语境为：

毕达哥拉斯（学派）

 

亚里士多德阿利斯塔克

 

阿波罗尼依巴谷

 

托勒密（地心说）

 

西阿拉伯学派尼古拉诺法拉

 

哥白尼（日心说）

哥白尼理论的历史根源可追溯的古希腊。毕达哥拉斯及其学派认为10是最完美的数，圆是最完美的形，球是最完美的体，主张宇宙和谐的观念，提出大地、天体是圆球的假说和天体运动是匀速圆周运动的假说。和谐观念和这两个假说深刻影响了后来的地心说和日心说。在宇宙中心问题上，毕达哥拉斯学派存在两种看法，一种认为地球是中心，太阳、月亮、金星绕地球转动，例如帕门尼兹就认为地球位于宇宙中心，宇宙分为奥林波斯、以太和天空三层，太阳、月亮和金星浮在以太之中，在各自的圆轨道上绕地球运动。而希色达和埃克方杜斯还进一步认为地球每日绕轴自转一周；另一种认为地球环绕中心火球运动，例如菲克洛斯提出宇宙中心是永不熄灭的“中央火”，地球每日绕它一周。前一种观点是地心说的原型，后一种是日心说的原型。

亚里士多德继承了地心思想，综合当时天文学的一些观测资料，提出了一个较系统的“同心球”地心体系。其要点为：宇宙是有限的球体，地球也是球体，位于宇宙中心；自地球向外，依次是月亮、水星、金星、太阳、火星、木星、土星和恒星天；恒星天绕地球作周日运动；恒星天之外是神推动的宗动天，它是所有天体运动的原动力。这为宗教神学留下了余地。亚里士多德后的阿利斯塔克提出“日心地动说”，认为太阳是宇宙中心，地球与诸天体绕太阳作匀速圆周运动，地球还同时自西向东每天自转一周。这一学说是哥白尼日心说的先声。

希腊的阿波罗尼为解释行星的视运动，提出了“本轮均轮说”，认为地球位于宇宙中心，行星沿本轮作视运动。希腊的依巴谷继承并发展了“本轮均轮说”，提出了日、地偏心圆几何模型，对太阳周年视运动的不均匀性进行了定量研究。可见，到古希腊后期，地心体系的理论模型和几何结构实际上已经建立起来。托勒密的地心说只是对前人思想和方法的继承发展以及理论的综合。

日心思想也并没有因地心说的形成而埋没。12世纪下半叶伊斯兰天文学的西阿拉伯学派掀起一股怀疑托勒密的理论的思潮，认为该理论纯属数学构想而非天体运动的实际，这为以后冲破地心说起了积极作用。14世纪中叶，阿拉伯的伊本.萨蒂尔提出本轮套本轮的行星运动体系来解释行星的视运动，取消了托勒密理论中的“偏心均轮和均衡点”概念。该理论除保留地心外，在数学处理上与后来的哥白尼理论颇为类似，肯定对哥白尼有所影响。15 世纪中叶，意大利的尼古拉论证了地球在运动，他认为所有物体都在运动，地球也不例外，只是人们居住在地球上没有感觉到它在运动。这一思想对当时陈腐的地心说是一种有力的冲击。

意大利的诺法拉是一位具有探索精神的人文主义思想家，一位坚定的毕达哥拉斯主义信奉者，他坚信宇宙体系决不像地心说那么烦琐，可以用简单的数学关系表示。他是哥白尼的老师，哥白尼不仅从他那里学到了天文观测的知识，而且学到了批判和怀疑的精神。这些都为哥白尼提出日心说有深刻的影响。

（2）玻尔“原子定态跃迁量子理论”产生的历史语境分析

玻尔是为数不多的能够改变世界历史进程的科学家。原子物理学的诞生和原子时代的到来在很大程度上有赖于他的研究。这样一位科学伟人在他的科学研究中与他前代和同代的科学家有着直接的联系，这种联系构成了他科学研究和思想发展的历史语境。玻尔理论的历史语境描述如下：

贝克勒尔汤姆逊G.P卢瑟福

 

巴耳末塞曼玻尔

 

普朗克 爱因斯坦

1911年英国物理学家卢瑟福提出原子的“行星核式结构模型”，认为原子的全部正电荷集中在原子中心的一个非常小的区域内（原子核），而等量的负电荷粒子（电子）围绕原子中心作椭圆运动。但随之而来的两大难题是：其一，原子核式结构的稳定性问题；其二，原子光谱和原子核式结构的关系问题。1913年丹麦物理学家玻尔在总结了原子有核模型、量子理论和光谱规律性的研究成果，特别是看到巴耳末描述氢原子光谱线的公式后，同年7月、9月和11月连续发表论文，提出“原子定态跃迁量子理论”，该理论有三个内容和五个假设。这三个内容是：（1）正电的核对电子的束缚；（2）单原子核系统；（3）多原子核系统。它们被形象地称为“三部曲”。^[4]五个假设是：（1）能量辐射是在不同定态系统之间转移时以非连续的量子方式发生（放射或吸收）；（2）当定态系统之间的转移发生时经典力学定律不再适用；（3）辐射是以普朗克量子为单位放出单色光；（4）定态是由所放出的能量与电子的旋转决定的；（5）任何原子系统的“最稳定”状态系指发射出的能量为最大值后所处的状态。这三个内容和五个假设都与原子有核模型、光谱规律性的研究和量子理论成果本质地相关联。

首先，卢瑟福的原子模型构成了玻尔理论的基本图景——原子核及其周围运动的电子。而卢瑟福的原子模型的提出又依赖于贝克勒尔1896年放射性的发现和汤姆逊G.P1897年电子的发现。其次，1884年巴耳末的氢原子光谱线规律的发现和塞曼1896年的光谱线磁场分裂的发现使玻尔能够把原子模型和原子光谱线现象结合起来，并用核外电子的定态跃迁来解释光谱现象。再次，普朗克1900年提出的能量量子假说和爱因斯坦1905年提出的光量子假说使玻尔能够解释卢瑟福的原子模型的稳定性和能量的释放形式。可见，没有量子理论、原子有核模型和光谱规律性的研究成果，就不可能产生玻尔的“原子定态跃迁量子理论”。

（3）元素周期律发现的历史语境分析

元素周期律的发现是19世纪科学史上的重大成果之一，它对当时和以后的化学和相关学科，对科学认识论和方法论的发展都产生了深远的影响。它揭示出元素性质与原子量变化之间的周期性变化的基本规律，为人们进一步探索物质结构和元素之间的关系，发现新的元素提供了科学的指南。

从历史语境的角度看，我认为元素周期律的发现基于三个方面的历史事实：（1）元素的发现积累到一定的量，到门捷列夫时代已多达63种；（2）原子量的测定和原子符号化；（3）元素分类和性质变化规律的探索已经成熟。因此，元素周期律发现的历史语境可描述为：

波义耳元素的发现（63种元素）

 

道尔顿贝采里乌斯

门捷列夫

普劳特 元素符号化

德伯莱纳欧德林 尚古多柳兰兹

首先，元素的数量是发现元素周期律的基础。自波义耳科学定义元素概念后,化学家对元素本身的研究主要在两个方面:一是对已知元素进行鉴别和确认；二是寻找新元素。除古代发现的铜、锡、铅、金、铁、银、硫、碳、汞9种元素外，据我的统计，从1669年发现磷，到1868年发现氦的200年间共发现54种元素。这为门捷列夫研究元素变化的周期性奠定了基础。因为元素周期性的发现是以一定的元素数量我前提的，元素数量积累到一定的程度，才能从整体上对元素进行研究，周期性才能够显现出来。

其次，测定已知元素的原子量是发现元素周期律的关键。18世纪初道尔顿建立原子论,确定了原子量的概念后，新元素的发现层出不穷，从1807年戴维发现元素钾和钠，到1828年贝采里乌斯发现元素钍的21年间，就发现13种新元素，此时，摆在化学家面前有两大任务：其一，测定已知元素的原子量；其二，探索元素性质变化规律。1803年道尔顿在原子论基础上,以氢的原子量为基数1,首次测定了21种相对原子量,但由于当时还没有分子的概念,他测的原子量有15种实际是化合物的分子量,数据也不大精确。贝采里乌斯以氧的原子量为基数100，进行原子量的测定工作。1814年发表包括41种元素的原子量表，1818年又发表包括47种元素的原子量表，1828年再发表包括49种元素的原子量表。如果以氧等于16作为基数折算，他测定的大部分原子量数据已接近现代数据，相当精确。另外，贝采里乌斯首创拉丁化的元素命名和元素符号的字母表示法，建立元素符号系统，使化学元素命名从形式上得到统一，语言表述更为简洁、方便。原子量的精确化和元素的符号化为后来元素周期律的发现创造了有利条件。

再次，前人对已知元素分类和性质变化规律的探索是最终发现元素周期律的思想和方法上的直接启迪。拉瓦锡依据氧化理论最早把他认为是元素的33种元素分为气态简单元素（如光、热、氧等）、能氧化和能成酸的非金属元素（如硫、盐酸基等）、能氧化和能成酸的金属元素、能成盐的土质元素（如石灰、硅土等）四类，其中有些显然不是元素。贝采里乌斯依据他的电化学说把元素分为负电性元素、过渡性元素、正电性元素三类，并排除了不是元素的化合物。他们的分类虽然粗糙、片面，但毕竟是探索元素变化规律的初试。1815年英国医生普劳特比较道尔顿的原子量，提出原子复合构成的假说，即所有元素都由氢构成，它们的原子量是氢原子量的整数倍。这是人们试图通过原子量揭示元素之间关系的最初尝试，但遭到当时化学权威贝采里乌斯的反对。1829年德国化学家德伯莱纳提出元素的“三素组”分类法，他根据性质相似的原则对当时已知的54种元素进行初步的选择分类，如锂、钠、钾；钙、锶、钡等。他的分类只局限于部分元素，还不能揭示元素变化的整体规律，但他对于原子量和化学性质之间的关系的研究以及对元素的初步分类给后人以积极的启迪。1857年英国化学家欧德林以当量为基础，把所有元素分为13类，发表了“元素分类表”，在元素分类和变化规律的研究中向前迈进了一步。1862年法国化学家尚古多提出元素性质与原子量关系的“螺旋图”，他把62种元素按原子量大小循环标记在一个绕圆柱体向下的螺旋线上，从而表现出元素变化的周期性规律。这是第一次从整体探索元素变化规律的化学家。1865年英国化学家柳兰兹提出元素分类的“八音律”，按原子量大小将已知元素进行排列，他依次排出的前两直列几乎相应于现代周期表的第2、3周期，最早发现元素性质随原子量变化出现的周期性规律，在元素周期规律发现史上是一个新的开端。1869年是化学史上具有革命性的一年，俄国化学家门捷列夫总结前人的研究成果，按原子量大小排列了63种元素，发现了元素周期律，完成了科学上的一个勋业。同年德国化学家迈耶尔也独立地发现了元素周期律。这种“同时发现”表明，发现元素周期律此时已经是水到渠成的事情，科学成果的历史积累到一定程度，就必然会产生出来。

 

【参考文献】

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[2]马克思恩格斯选集(第3卷)(M).北京:人民出版社,1972，465.

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[6][英]亚·沃尔夫.十八世纪科学、技术和哲学史(M).北京 :商务印书馆,1997.

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[9] Brierley ,J.(ed.).Science in its context. London, 1965.

[10] Barnes ,Barry and Edge ,David(eds.)Science in context : readings in the sociology of science. Milton Keynes : Open University Press, 1982.

 

(原载《洛阳师范学院学报》2005年第1期。录入编辑：哲学中国网)