科学知识的增长律

（一）科学知识增长的总规律：科学发展的不平衡性

1．科学加速发展律　由于在纵轴的时间序上发展的不平衡性，所以科学呈现出加速发展的规律。在不同的历史条件下，发展速度、规模和水平是极其不平衡的，从整个历史过程和发展趋势看，科学的发展越来越快，呈现指数增长的规律。恩格斯早在100多年前就指出：科学的发展同前一代人遗留下来的知识量成正比。因此，在最普通的情况下，科学也是按几何级数发展的。早在1944年，美国学者F·赖德发现，美国主要大学藏书量，平均16年翻一番。以后，D·理论普安斯教授把这一发现推广到科学知识的全部领域，以科学杂志和学术论文作为知识量的主要指标，描述了科学发展的加速规律。1700年，全世界出版的科学杂志不到10种，到1800年就增加到了100种，1850年为1 000种。1900年是10 000种，到现在全世界科学杂志多达100 000种。研究结果表明，杂志约15年增加1倍。在这些杂志上发表的科学论文，也遵循着指数增长的规律，10～15年增加1倍，每年增长5%～7%。据美国有关科研部门统计，第二次世界大战以后，人类知识总量约每7～10年翻一番。科学的加速发展还表现在从发现到应用推广的周期明显缩短。19世纪和20世纪初，科学从发现到应用于生产，间隔平均为30年，第—次世界大战到第二次世界大战期间平均为16年，二次世界大战后平均为9年，现在其周期更加缩短。科学的总体发展趋势是加速度的，但并非任何一门科学任何时期都绝对地按几何级数增长。由于情况不同，它们在发展速度上也表现出差异，或加速，或暂时缓慢地发展。科学知识之所以以指数增长，呈现出加速发展规律的客观依据是科学知识在总体的发展趋势上是只能前进，不能后退，科学知识的进步是不可逆转的。科学知识本身的无阶级性，具有全人类都可以继承和发展的特性，所以，科学知识在数量上总是呈现增加的趋势。原有科学知识的积累沉淀，相互作用、彼此渗透、转移、综合加速了知识的生产过程，使知识急剧增加。

2．带头学科的更替律　在科学发展的历史过程中，学科间的发展是不平衡的，这种不平衡表现为带头学科的更替。在科学发展的不同时期，各学科的发展不是齐头并进、并驾齐驱的，而总是有一门或一组学科发展很快，走在前边，以自己的概念和理论，对其他学科的发展起着积极的影响和带动作用，从而带动着整体自然科学的发展。

当代世界各国的一些学者，结合科学发展的史实，对自然科学发展的带头学科，进行了深入细致的研究。俄国学者凯德洛夫通过研究发现，在自然科学发展中，走在前边的带头学科对其他学科乃至整个自然科学的发展都有重大影响和促进。研究结果表明近现代科学的带头学科的出现与更替大致情况是这样的：第一个带头学科是力学，17～18世纪独自领先200年；第二个带头学科是化学、物理学和生物学，占领19世纪整整100年；第三个带头学科是微观物理学，占据20世纪的前50年。这三个带头学科基本上处于科学的分化期。第四个带头学科处于科学的综合期，它们是控制论、空间科学、高分子化学等学科；第五个带头学科将是处于科学的再次分化期的分子生物学，时间大约是21世纪初；第六个带头学科将是以心理学为中心的一组科学。国外一些学者预测，21世纪前半叶分子生物学是新的带头学科，一些发达国家的科研经费、科研重点和科研后备力量的培养正逐步向生物科学方面转移。它的发展和突破，将对农业、医学、化工、环境科学、计算机科学以及人类自身的发展产生重大的影响。在分子生物学之后，将是心理学为中心的一组科学成为带头学科，这是由于心理因素在整个人类发展中的作用日益增强。为了克服人类心理负载过重，发挥人的创造才能，需要深入研究人类自身，使心理学成为热门科学。通过近现代科学的带头学科的出现与更替可以看出带头学科的发展有以下几个特点：①带头学科的更替周期越来越短；②单一学科和—组学科相互交替；③分化与综合相互交替。

3．科学中心转移律　由于各国政治经济发展状况不同和文化背景不同，科学在各国之间的发展也是不平衡的。纵观近代科学活动中心转移的过程，从地域上来说，其发展表现出不平衡性。这个民族的科学崛起了，那个民族的科学衰落了，一个高潮接着一个高潮，—个中心接着—个中心。此起彼伏、波澜壮阔，呈现出波浪式前进，螺旋式上升的历史画卷。没有一个科学中心是长盛不衰、一成不变的，每一个科学活动中心都有兴起、发展和衰落的起伏跌宕过程。

通过对世界科学活动中心的研究分析，人们发现了社会不同生产方式的不断更替造成了科学发展特长周期的涨落现象。相对应的奴隶社会、封建社会、资本主义社会，分别存在着三大科学活动中心。而在一种新的生产方式取代旧的生产方式的过渡时期，科学的发展呈现“多中心”现象。在公元前20世纪至公元前9世纪，东西方几乎同时形成诸如古埃及、古中国、古印度、古巴比伦等文明古国，科学开始萌芽。公元前9世纪至公元前3世纪，古希腊科学兴起，形成奴隶社会文明的第一个科学活动中心。公元前3世纪至公元2世纪，封建社会的中国汉代，同古罗马科学群峰并起，形成“多中心”时期。到了公元2世纪至8世纪，中国唐代出现人类科学文化的鼎盛时期，成为世界第二个科学活动中心。公元13世纪至15世纪，意大利（资本主义）同中国明朝（封建社会）产生科学交流，阿拉伯科学成为东西方文化交流的枢纽（公元8世纪至13世纪）出现第三个“多中心”时期。近现代科学活动中心的形成和转移，依次是意大利（1540－1610年）→英国（1650－1730年）→法国（1770－1830年）→德国（1810－1920年）→美国（1920－至今），大约每80年为1个周期。

（二）波浪式前进律

科学实践与科学理论的矛盾运动，使科学进化与科学革命交替发生，出现涨落，科学发展呈现出波浪式前进规律。

科学的进化时期，是相对平静的时期，属于科学积累的量变时期。而科学革命则是理论“范式”更新的剧烈变化时期，属于科学发展的质变时期。近现代科学家和哲学家们提出了许多关于多种科学发展的模式，反映了科学研究的时代特征，值得我们研究和借鉴。

从弗·培根到逻辑实证主义的科学发展观曾统治科学界和哲学界数百年之久。他们根据归纳主义观点来说明科学知识增长的特点，他们认为科学知识来自对经验事实的归纳，科学发展就是科学知识的不断增长。他们认为科学发展是一个渐变的、进化的、积累的直线发展过程，没有中断，没有革命。逻辑实证主义的科学发展观勾画出了一幅渐进的科学发展图景，它虽然反映了科学不断发展的总趋势，但其根本缺陷是忽视了科学中的革命，故不能解释科学发展过程中的飞跃性质变。20世纪50年代以后，逻辑实证主义的科学发展观受到了批判，并出现了新的科学发展模式。其中最有代表性的是波普的证伪主义模式、库恩的范式理论和拉卡托斯的科学研究纲领模式等。

1．波普的证伪主义模式　逻辑实证主义认为观察事实越多，越深入，通过归纳得出的科学定律或理论越被高频率经验论证所证实，那么它就越具有普遍性，解释力和说服力就越强，所包含的非科学的错误成分也越少。波普从证伪主义出发，否定了逻辑实证主义的逐渐积累的模式。波普认为，理论不能通过归纳得到证实，但却能被证伪，一切科学真理都具有证伪性。科学的发展是理论不断被经验反驳和证伪的反复过程。科学发展的模式是：P1（问题）→TT（假说）→EE（反驳）→P2（问题）。问题是构成科学发展的源泉，反驳是科学发展的根本机制，试错、直觉等非逻辑方法是科学创造的根本方法，批判性是科学进步所依赖的根本精神，猜测和反驳是科学发展过程中最基本的环节。所以，波普的证伪主义又叫“猜测→反驳”模式，这一模式认为科学发展的历史，就是大胆地提出假说，通过证伪，然后被推翻的过程，科学知识的增长就是不间断地革命。这一模式也存在着许多缺点和错误，用“不断革命”来代替科学发展的全貌，显然是一种片面的观点；在证实和证伪的关系上，他过分强调逻辑上的非对称性，而忽视了在实践检验中两者的对称性和复杂性；他在否定机械的纯粹观察时，连观察实验的客观性和可靠性也否定了，也就等于否定了观察实验是产生科学理论的基础这一唯物主义路线，在他的科学发展模式中强调了猜测、想像、灵感等非逻辑思维在科学假说中的作用，而忽视了逻辑思维在假说中的作用；在归纳和演绎的关系上，他在反对归纳主义，推崇演绎的同时，片面地否定了归纳的作用。

2．库恩的范式理论　库恩既反对归纳主义的科学发展观，认为它看不到科学发展史中的革命和质变，也不同意科学发展的证伪主义，认为它抹煞了实际存在的常规科学的长期积累。库恩用历史的方法，从动态角度考察科学发展的机制和规律，他提出了“范式理论”。“范式”是科学家共同体的共同信念、共同传统、共同理论框架以及它所规定的基本理论、基本方法和解决问题的基本范型，是科学共同体所一致拥护的解释规则。其模式是：前科学（无统一范式的状态）——常规科学时期（统一于某种范式）——反常和危机——科学革命时期（范式转移）——新的常规科学时期……。前科学是指尚未形成该学科“范式”的原始科学阶段。在常规科学阶段，科学家们经过长期的研究和争论，形成了公认的“范式”，并依靠共同信仰的“范式”把大家统一为一个科学共同体。反常是指出现了与原有“范式”相矛盾的客观现象。危机是指当反常现象大量出现，并成为常规科学无法解决的难题时，科学共同体开始分化，这时才有可能打破旧“范式”的统治转向接受新“范式”。科学革命就是用新“范式”战胜和取代旧“范式”、冲破旧理论建立新理论。新常规科学是指新科学革命以后，科学即转入新的常规科学，进入了在新“范式”指导下的渐进式发展。科学发展史就是常规科学和科学革命不断交替的过程，循环往复、永无止境。

库恩的“范式”理论，对科学发展模式提出了许多精辟的见解，包含了不少合理的因素。他提出的科学发展模式：既不是归纳主义的“渐进积累”，也不是波普的“不断革命”，克服了两者的片面性，综合了两者的合理因素。提出了常规科学和科学革命的相互交替、新旧模式不断更替的模式。他提出了一种新的科学发展观：科学是不断探求新知识、放弃旧“范式”、旧理论，接受新“范式”，新理论的创造性活动。他发现了科学作为一种社会事业，它的发展受科学内部因素和外部因素相互作用的制约。然而，库恩的科学发展模式也存在着缺陷和错误。在认识论方面，它只承认知识的相对性，否认科学的客观性，陷入了相对主义和主观主义。在“范式”的产生问题上，片面扩大了非理性因素的作用。同时他把他的科学发展模式看成是一切科学的惟一的发展模式，否定了科学发展模式的多样性。

3．拉卡托斯的“科学研究纲领”模型　拉卡托斯既吸收了库恩和波普的合理思想和合理观点，又克服了波普和库恩的错误和片面性，创立了“科学研究纲领”模型，以解释科学发展的规律。科学研究纲领分为：①“硬核”，是不容否定和反驳的基本理论观点；②“保护带”是可反驳的外围弹性地带，是保护“硬核”免遭否定的，它可以通过调整、修改辅助性假说，来保护“硬核”；③启示法，是形成研究纲领的方法论规则。包括完善和发展纲领的正面启发法则和保留“硬核”的反面启示法则。拉卡托斯科学研究纲领理论比库恩的科学发展模式更全面、更合理，与科学发展的实际更为切合。他把科学理论看作是内在结构的整体，由彼此联系的硬核、保护带和启示法组成，比较符合科学理论具有坚韧性的历史事实。他的科学研究纲领是一个动态模式，有一个产生和发展的过程，体现了科学发展中的进化和革命、量变和质变的统一，他肯定了科学研究纲领之间更替的先后连续性和继承性。他认为科学发展史就是一部相互竞争的研究纲领不断更替的历史。