第三节 科学历史研究的“认知转向”
与哲学讨论中将科学主体悬置与遮蔽起来的做法相反，那些与实证科学联系较多又试图说明某些科学历史现象的研究，倒是对科学主体本身展开了更多的关注与说明。尽管这些关注与说明起初是“各自为政”的，并且没有什么明确的纲领或原则，但其客观效果是明显的，并且促成了科学历史研究中的“认知转向”，为科学哲学中的自然主义学派的形成奠定了基础。
在早期的研究中，一些哲学家、科学家常常将科学研究、科学历史研究与经验的心理学联系起来。例如，奥地利著名物理学家、数学家和哲学家恩斯特·马赫（Ernst Mach）就提倡一种有着心理学倾向的认识论。他说：“我们将不需要超越经验给予的东西来满足我们的愿望。如果我们能把研究者的行为特征还原为事实上可以观察的物质生活和心理生活的特征，即还原为在实际生活中，在人民群众的行动和思维中也能重新出现的那些特征，如果我们能够证明，这种做法确实会带来实践的和理智的收益，那就将使我们心满意足了。”[40]他认为，科学思维是由最初的简单生命现象开始的那个连续的生物学发展系列的最后一个环节。正是在这种意义上，他拒绝承认自己是传统意义上的哲学家。这种“拒斥”形而上学，注重实证研究的倾向，影响了其他许多自然科学家。
还有一些学者从自己的专门领域出发，讨论科学认识论和科学主体问题。例如，英国著名物理化学家、哲学家迈克尔·波兰尼（Michael Polanyi）在其《个人知识》一书中就写道：“我的探讨从拒绝科学的超脱性理想开始。这种虚伪的理想在诸精密科学中或许无害，因为在那里科学家们事实上对它视而不见。但是，在生物学、心理学和社会学中，我们将看到它施加的毁灭性影响，……我要确立另一种相当广义的知识理想。”[41]这种理想包括“使科学的全景图在关于具有丰富思维的人的生物学中全面展现出来”[42]。又如，德国哲学家、《进化认识论》一书的作者格哈特·福尔迈（Gehard Vollmer）从时代的高度出发，清晰地看到了生物科学尤其是感官生理学、遗传学、进化论与行为研究等给予认识论的实质性的影响，认为进化认识论的中心命题，就是探讨主体的认识结构和认识能力问题。
随着研究的深入，一种“自然化”的认识论呼之欲出。20世纪60年代，美国著名哲学家、逻辑学家奎因（W.V.Quine，也译为蒯因）提出了“自然化的认识论”。按照奎因的说法：“认识包含在自然科学中，并且自然科学也包括在认识之中。”[43]也就是说，所有的事物都是自然现象的一部分，都是可以用自然科学的方法加以说明和描述的，在认识自然的过程中，认识本身也同样可以用自然科学的方法加以研究。当然，在奎因最初的设想中，自然化的认识论更多的只是一种哲学理论和哲学方法论，更多地是指一种关于研究对象的总的进路而不是具体的学说，并且这种认识论是通过它所反对的而不是赞同的东西来表明自身的态度和具体特征的。例如，它反对历史上超自然主义和先验知识体系所构成的一切东西。这种哲学设想和研究范式虽然没有将自己局限于历史上的科学家所说和所做的事情，但它确实给科学的运行提供了理论说明。[44]在当代，奎因所倡导的这一研究范式已经成为一种倾向、一股潮流、一项运动。
总的来看，自然化的认识论在科学哲学中所引起的“转向”具有如下特点：一是把科学哲学特别是科学认识论的研究对象当作自然现象来研究。即“从自然化实在论的观点来看，一切断定都有可错的猜测的那种地位，它们没有那种赋予它们以规范断定的特权的那种更高的地位”[45]。因为，任何经验的对象都有可错性或可证伪性。这样，科学的命题和逻辑分析就不再具有核心的地位，它们逐步让位于经验或实证的对象。自然科学和科学史重新受到了应有的重视。二是强调科学认知主体的作用，把科学知识的积累和增长看作是科学主体自身进化及其在与科学客体相互作用过程中不断建构的产物。在这个过程中，科学的发现过程被摆到了突出位置，科学知识的形成与科学思维过程被当作同一范畴来看待：认识主体不再是“黑箱”，它的内在的心理结构、语言结构和神经解剖结构以及认知主体的社会与文化构成等都被加以充分的描述和展现，其中自然也包括无意识的、创造性的心理（思维）过程的实证性说明。三是重视多学科的综合作用，善于运用新的方法和技术手段。这些学科不仅包括马克思主义经典作家列宁当年曾提到的哲学史、各门科学的历史、儿童智力发展的历史、动物智力发展的历史、语言的历史以及心理学、感觉器官的生理学等，还包括以后形成的计算机科学和人工智能理论、认知神经科学等。所有这些学科的理论与方法，为有效地解决科学哲学及科学史中的认知问题拓展了新的空间。
在明确的自然化认识论旗帜之下，科学历史研究的“认知路径”逐渐形成。例如，美国科学哲学家N.R.汉森（N.R.Hanson）从视知觉心理学入手，研究近代天文学家第谷和开普勒两人的观察模式的差异，得出了著名的“观察渗透理论”的结论。受其影响，库恩运用皮亚杰的发生心理学和格式塔心理学原理，深入探讨科学革命中科学范式的转换问题。近二十多年来，不少科学史家、科学哲学家以及认知科学家自觉地在“自然主义”的框架中开展研究工作，取得令人瞩目的成果。例如，L.达登（L.Darden）讨论了曾对孟德尔遗传学的发展起很大作用的认知策略问题；纳赛希安吸收利用了认知心理学的一些观点，以促进对物理学发展史的认识；P.萨伽德通过计算机建模去分析科学史上重要科学概念的变化过程；M.所罗门（M.Solomon）从板块构造学这个案例中认识到“助发现法”在科学决策中所起的关键作用；A.哥尼克（A.Gopnik）提出一种类比的科学认识论，将儿童发展心理学与科学概念统一起来等。此外，科学探究过程中影响认知的因素、认知模型的建构等也纳入人们的视野当中来。[46]纵观这些研究，有的选取某一自然科学领域中的认知过程，作案例性的剖析；有的依据自己熟悉的某一自然科学理论与方法，加以理论的概括与延伸；还有的运用人工智能技术和方法，对科学史中的认知过程进行模型化处理等。用认知科学哲学家R.吉尔（Ronald N.Giere）的话来说，在自然主义框架下对科学所进行的研究形成了一种“科学的认知进路”（scientifial cognitive approach）。这一进路诉诸认知结构和过程，以说明科学家模型的形成和选择，包括科学表征、概念变化、科学发现的心理过程等。虽然这些研究不排斥科学中的社会和文化因素，但它关注的更多的是科学家个体的认知活动，并且因对自然科学、认知科学运用和理解的差异而显示出具体认知进路的不同。[47]连同较早期的研究成果，我归纳出以下八个方面的具体进路。[48]
第一，知识进化论进路。该进路的研究者大多遵循机体主义或生物学主义的观点，所依据的学科主要来自生物学、遗传学、感官生理学、生物进化论等。他们试图用生物学的概念框架和语言来抵制物理主义。在他们眼中，人类的所有活动，包括科学技术的成果都是生物有机体自身适应环境的产物。甚至高层次的理性思维也是一种特定的适应现象。就认识主体而言，认识主体的结构被认为处在认识过程的核心位置上。因为认识或知识的产生是认识主体与认识客体之间相互作用的结果，这当中，认识的深化和改变主要依靠认识主体构造的改变和认识能力的提高。然而，一定的认识主体是由受生物学和遗传学规律支配的、既成的先天“装置”所组成。这种装置在亿万年的生物进化过程中与自然本身形成了某种“天然”的联系。因此，人类要深化和变革其与自然的认识关系，就必须在适应环境的基础上，适时地调整认识主体的内部构造，以突破自然界给予人类自身的局限性。在这个过程中，人类大脑的作用十分突出。可以说，正是通过大脑独特的神经构造和超强的思维能力，人类才产生不断深化的认识，推动科学技术不断进步。基于这样一种基本观念，科学哲学家D.坎贝尔、卡尔·波普尔、彼得·门茨（Peter Munz）等人从不同的角度刻画了知识进化和科学发展的过程和内在机制。例如，卡尔·波普尔在他的进化论的知识纲领中，试图把达尔文主义扩展到全部知识领域。他明确地说：“我们知识的增长是一个十分类似于达尔文叫做‘自然选择’的过程的结果：即自然选择假说。”[49]
第二，发生认识论进路。该进路主要由皮亚杰作出。作为一个生物学家，皮亚杰的发生认识论是典型的自然主义范式。他一直认为，生物组织与认识组织之间有着明显的“结构同型性”，对人的认识结构和认识机制的说明离不开对生物有机体的活动以及生物机体与环境相互关系的说明。在皮亚杰的整个认识论方案中，其核心的部分正是生物有机体在与环境相互作用基础上的心理发生过程。在这个过程中，来自外部方面的适应性构成了主体对客体的顺应，来自内部方面的组织则构成了客体被主体的同化，而顺应与同化两个方面的动态平衡则构成了智慧的形成与发展。正是着眼于这样一种基本认识，皮亚杰详细探讨了儿童心理及其日常概念形成和生成的过程与阶段划分。其中，皮亚杰试图在科学概念的历史发生和儿童心理发生之间寻求某种内在关系和机制的说明（详细内容见本书第四章第二节）。当然，皮亚杰没有全面地去探讨这类问题，因为他的工作重心并不在科学史方面。近些年来，发展心理学家A.卡米诺夫-史密斯（A.Karmiloff-Smith）、哥尼克等人的儿童心理学研究可看作这一进路的继续和深化。
第三，思维心理学进路。对科学研究中心理活动的研究由来已久，不独自然主义学派和认知学派所为。在早期的研究中，一些科学家注意到不同的思维风格或思维类型对科学研究所产生的不同影响。例如，法国著名物理学家、科学史家皮埃尔·迪昂（Pierre Duhem）就认为，那些能够在其视觉想象中展现大量物体运动的清晰而又细致图像的科学家，都属于所谓“宽阔思维”类型的科学家。还有的科学家或数学家依据自己的体会或心理“内省”，专门研究某一学科领域内的科学发现或科学发明的心理学。例如，法国著名数学家雅克·阿达玛（J.Hadamard）就结合自己的数学研究体会和内省意象，同时又结合费马大定理、黎曼猜想、伽罗瓦关于一类积分周期的知识以及彭加勒关于变分计算等著名例子，对“数学发明的心理学”进行了比较系统的探讨。[50]他对数学创新研究中的“灵感”的肯定、对发明和发现阶段的划分以及对数学家调查结果的分析等，为科学史研究的思维心理学进路拓宽了前行的道路，也积累了丰富的材料。另外，不少职业心理学家也加入这项研究的队伍中来。其中美国著名人本主义心理学家A.马斯洛（Abraham H.Maslow）在他的《科学心理学》（1967）一书中，不仅从他的人格与需要理论出发区分出科学活动中的“渴望驱动型”与“非渴望驱动型”，而且概括出科学研究中的病态心理特征。这些特征包括对确定性的强制性需求、惧怕无知、对控制力的盲目渴望等。他认为，“这些心理特征正是现代科学事业核心价值观的病理特征”[51]。其中的一些学者认为，科学史与科学心理学的关系如同天文学与物理学的关系；若不对科学心理、科学思维的过程、特征、机制等作首尾一贯的说明，就不可能制定出建立在可靠基础之上的科学史理论。[52]在当代，科学心理学聚焦于科学思维尤其是科学推理的研究，形成了一些关于科学思维的认知模型及一些典型的研究范例。[53]其中，心理学家P.N.约翰逊-莱尔德（P.N.Johnson-Laird）的心智模型理论被广泛采用。[54]
第四，认知语言学进路。该进路意在把人类的语言和科学思维看作是一种互动过程，力求揭示语言、大脑神经机制和科学思维三者构成的相互映射关系，从而阐明科学概念的形成、科学理论的构造（符号化）以及科学建模等过程。在历史上美国著名语言学家本杰明·李·沃尔夫（Benjamin Lee Whorf）是一个突出的代表。在随后的研究中，一些语言学家和科学哲学家通过对语言中的修辞、隐喻、类比等现象的深入研究，为科学思想的认知语言学路径打开一个缺口。例如，英国著名科学哲学家玛丽·海西（Marry Hesse）在20世纪60年代就开始重点研究科学中的隐喻问题。其意义正如美国科学哲学家迈克尔·布雷德（M.Bradie）所指出的，隐喻在科学中具有修辞启发作用，是科学理论化所必不可少的要素。通过对语言中语义的分析，人们能够很方便地建立隐喻在科学解释中的中心性地位。[55]持同样观点的还有当代著名认知语言学家G.莱科夫（George Lakoff）等人。他们认为许多科学概念的形成正依赖于我们的日常概念，而日常概念常以隐喻的方式表达出来。莱科夫以数学为例证明，人们对数学概念的掌握也是从日常经验入手进行的，即使是高等数学中的集合论，也是如此。[56]由于认知语言学路经对语言的语义内容、语言的情境发生、语言意象图式和隐喻构造以及语言与感知活动和特定文化的相互关系的重视，在一定传统上是对传统演绎解释模型和逻辑分析方法有益补充和修正，同时也将传统研究中语形、语义和语用的相互隔离的状态加以扭转。那种强调在语形、语义和语用三者相统一基础上的“语境化”分析，为科学的解释提供了一个新的“平台”。[57]
第五，人工智能进路。如果说要弄清科学认知和科学思维的过程，就必须从大脑皮层和神经元等不同水平上掌握大脑的解剖结构和内在机理，那么，通过在认知神经科学与计算机技术相结合的基础上形成的人工智能来模拟大脑活动过程，无疑是一条有益的途径。在人工智能（简称AI）史上，不论是早期的物理符号主义学派，还是后来的联结主义学派，它们都力求将人脑与人工智能系统进行类比。前者把人脑看作是计算机的信息加工系统，后者把人脑看作是分布式人工神经网络。它们都力求通过人工系统来做大脑所能做的工作。这样做的结果，不仅增进了人工智能专家对大脑的理解，也增进了他们对科学认知本质和科学认知过程的理解。更为重要的是，通过计算机还能够直接模拟出某些科学发现的过程。例如，早在20世纪70年代，著名计算机科学家、管理学家西蒙（Herbert A.Simon）等人通过运用“启发式”（heuristics）经验规则独创性地开辟了机器发现（machine discovery）这个将AI技术结合科学史、科学哲学进行科学发现研究的新领域。[58]在西蒙看来，科学发现的实质就是解决问题。[59]不过，西蒙等人基于物理符号主义方案基础上的科学发现规范理论并不像当初所设想的那样前景美好。其原因就在于它受到了根深蒂固的唯理智主义或逻辑主义的影响。在这样一种背景下，人工智能的联结主义学派作为一种整体论模型再度登场，人工智能关于科学的解释也因此发生了变化。如P.萨伽德指出了计算机网络本身所具有的“社会化”的特点，而这种特点可以用来比拟科学共同体内部及科学共同体之间的工作方式。[60]他还通过计算机编程的方法，建立了能够说明科学案例中描述和解释概念变化的心理模型。他关于近代化学革命中拉瓦锡氧化理论得以确立的概念框架变化模型，被认为是科学哲学认知转向的出色范例。[61]
第六，具身认知进路。古希腊哲学家普罗泰戈拉的“人是万物的尺度”这句名言可说是这一进路的滥觞。该进路把人的活动、人的物化的成果看作是人的内在尺度（包括身体结构）的外部投影，看作人的器官功能和能力的扩展与延伸。这方面最有代表性的观点是德国地理学家、技术哲学的奠基者恩斯特·卡普（Ernst Kapp）提出的著名的“器官投影说”。卡普把技术发明看作“想象”的物化，把人体器官看作是一切人造物的模式和一切工具的原型。按照这种“拟人化”的方法，人们发现“首先由延长行动器官的功能开始，逐渐过渡到延长感觉器官的功能、再发展到延长思维器官的功能。这个三段式过程，恰好和人类自身进化过程遥相呼应”，这似乎是一条人类科学技术发展的规律。[62]不过，这种“拟人观”由于过多看重人体器官与科学技术体系结构及发展模式之间外部某些特征的相似性，并不能有效说明人类科学发展的本质和一般规律。随着哲学中的“身体”研究的转向，人们更强调身体的活动性、介入性、情境性及其与周围世界的交互作用关系。正如哲学家卡尔-奥托·阿佩尔（Karl-Otto Apel）所指出的：“在前科学的经验中就已经有这种世界介入了：人类自身‘与’自然的‘比较’成了实验科学的‘尺度’。”[63]也就是说，人类身体的实际活动是所有知识得以形成的必要性条件。它通过感性活动做出的“世界介入”，在知识的身体先天性与意识的先天性之间构成互补关系，从而形成行为的解释学与形式化、符号化的科学之间的沟通。在当代，“具身认知”（embodied cognitive）概念和研究范式的提出，使人们进一步认识到心智、认知与身体及其活动的密切关系，并深化了人们对科学认知的认识。
第七，文化心理学进路。从渊源上来说，文化心理学与民族心理学、文化人类学、社会心理学以及跨文化（cross-culture）比较等有着密切的关系。在当代，文化心理学被界定为探讨文化背景下发生的心理活动的学科，即探讨文化对人的心理的影响以及心理在文化传承和建构中的作用等问题。由于“文化”体现着人类的生存方式和活动成果，并且人的活动方式及其活动成果本身，在不同的时期、不同的地域，有着不同的呈现方式。因此，不同的文化对人的心理和行为的影响也产生着不同程度的差异。从文化与认知的相互关系来看，文化对心理的影响以及心理对文化的影响是通过“认知”这个中介来进行的，而认知的一个重要方面正是人的思维方式。可以说，不同的思维方式是不同文化背景条件下不同活动方式内化了的心理形态和观念形态的复合体，它构成了一个民族或地区在长期的历史发展中形成的一种较为固定的元认知模式。[64]这种元认知模式在较大范围的文化区域内显得尤为突出。例如，在东西方各自的文化区域内，其元认知模式的差异十分明显。这样，东西方民族的文化及其思维方式的差异，是文化心理学研究所面对的一个基本方面。随着全球化进程的加快，文化交流的范围日益扩大。在此背景下，文化心理学与跨文化比较联手，试图通过不同民族的文化和心理差异说明造成不同的科学发展道路的原因。例如，心理学家理查德·尼斯贝特（Richard Nisbett）、彭凯平等人运用心理测量的方法来研究东西方思维的差异，成效十分显著。他们认为，东西方思维的差异及其缘由可以解释为什么古代中国人在代数和算术方面极为出色，而在几何方面则不然；为什么现代亚洲人在创新性的科学方面比西方人要逊色等问题。类似的研究还有，以概率判断为例研究中美两国的大学生在做概率判断时所采用的不同方式。研究表明，前者有较好的辨别能力，而后者有较好的校准策略。[65]此外，随着脑成像技术的发展，人们已经能够更清晰地揭示文化—认知—神经三者之间的相互关系。近10年来，为进一步弄清文化心理活动得以形成的内部神经机制，一门新兴学科——文化神经科学已经诞生。目前，这一新兴学科已经取得了重要进展，为认识不同的文化心理活动及其相互间的差异，提供了有益的神经生物学依据。[66]
第八，科学人类学进路。按照一般的理解和约定，人类学是认知科学六大学科当中的一支，在认知科学中，它着重于从人类的体质和文化两大方面阐述人类的认知现象。从历史上看，人类学、人种志、民族科学、民俗学等比较早地涉足于西方文明以外的所谓异域或不发达民族的文化与心理的研究。在一些早期的研究成果中，不乏有关不发达民族甚至“原始人”“野蛮人”的语言、认知、思维与其文化相互关系的有启发意义的材料。例如，美国人类学家弗朗兹·博厄斯（Franz Boas）于19世纪末，通过对墨西哥以北的印第安土著居民进行的长期考察，发现土著居民在语言、思维与环境三者之间存在着微妙的关系。他的研究为后来人类学对感觉和知觉的范畴分类研究奠定了基础。又如，法国人类学家列维-布留尔（Lucién Lévy-Brühl）在《原始思维》一书中对原始人思维中的集体表象以及原逻辑思维与计算和运算关系进行了细致的研究，这些研究对说明人类科学概念（特别是数概念）的起源及其特征提供了极为丰富的材料和分析。[67]到20世纪50年代，一种集中探讨原始民族的知识和技能或“民间分类知识”（包括植物和动物）的所谓“民族科学”（ethnoscience）开始出现。该学科同时标志着人类学的另一个分支——认知人类学（Cognitive Anchropology）出场。在民族科学家和认知人类学家看来，民族科学之所以冠之于“ethno”的前缀，就在于它强调了知识和技能的地方性，而之所以称为“科学”，是因为它不仅具有人文科学的属性，还有自然科学特别是植物学、医学、生物学等的属性（当然它更多地集中于“分类”方面）。[68]在基本理念与原则方面，民族科学集中于“人类文化与人类思维之间的关系”的研究，使人类学特别是认知人类学在说明科学与文化的关系、科学概念的形成、不同科学（思维）类型与风格等方面原本模糊的一些问题变得明晰起来：人们不再认为民间分类体系、民族科学等是“前科学”或“非科学”的东西，而是把它与西方科学文明相提并论，像结构主义人类学大师列维-斯特劳斯（Claude lévi-Strauss）那样，使“野性思维的原则合法化并恢复其权利”[69]。当前，科学史、科学哲学呈现出“人类学化”或“人类学转向”，并产生出“科学人类学”（Science Anchropology）新兴交叉学科。[70]
以上从八个方面归纳了科学历史研究中的不同的认知进路。这无疑将丰富我们对科学现象和科学历史的理解。但必须指出，这八个方面并不是截然分开的，在许多方面，它们相互之间存在着交集。对于完整的科学历史的认知说明而言，突出某一方面，采取综合的进路，或许是更为可取的研究策略。
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