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第三节
数学抽象带来的优点

抽象是数学最基本的方法之一。抽象使科学具有了以下非常重要的优点:

一、 科学知识的通用化

由于通过科学的抽象方法提取了认识对象共有的特征,并剥离了仅为各具体认识对象自身特有的内容,因此就使得科学的知识具有通用性。几何学剥离了所有物体重量、颜色、材料、气味等特定信息,而仅仅提取出其形状的信息进行研究。从而,几何学的知识就可通用于任何物体的形状问题。

与科学知识的通用化相对应的是非科学知识的定制化。这些定制的知识只能应用于特定的知识体系。如,拉卡托斯的科学哲学理论建立了“硬核”的概念,这个概念完全属于为他的“科学研究纲领”概念高度定制的,难以适用于其他领域。

二、科学知识结构的模块化、标准化

科学知识因抽象带来的通用性,使得科学知识呈现结构上的模块化形态。科学知识的学科分类与模块化有联系,但现在很多学科分类反而会导致人们误解科学知识的结构形态。科学知识模块化是指:科学的知识因其抽象方法,可以形成一个个独立的知识模块,这些知识模块可以与其他知识模块组合或组装,以此构建应用于特定认识对象的知识体系。

例如,化学知识只是研究物质原子及以上层次的元素及分子相关对象的抽象知识模块。这样,当需要深入研究生物体时,就可以将化学知识模块与生物知识模块组装,形成分子生物学研究领域。

这种科学的模块化方法也被近代以来的生产技术所全面继承。最初生产的机械是高度定制化的,当需要生产某一台机器设备时,所有零件全都是自已定制生产。但后来通过将机器零件的需求进行抽象,形成标准件,这样标准件就可以大量生产,而设计机器设备时只需要选用这些标准件即可。

在软件开发中,以这一方法建立起大量标准化的软件功能库,在开发特定功能的软件系统时,只要用到相应功能的地方,直接调用这些软件库就可以了。

在电子设备的生产中,也大量采用这种标准化的方法。如总线结构、平台化、模块化等。这种模块化、标准化的知识结构,可以最大程度地提升已有知识的利用效率,并最大程度地降低新研究活动的成本,并使得研究活动的投入真正用在全新的对象上,而不是大量重复的内容,仅仅是定制化地换个名称,并加进一些不通用的内涵而已。这样,它不仅浪费大量研究资源,而且造成知识理解的困难。

与科学知识模块化相对应的是非科学知识结构的“单体化”。非科学知识会形成一个个无法通用的单体。对这些单体,人们在研究时赋予各种“XX主义”等名称,如波普尔的“证伪主义”、费耶阿本德的“认识论无政府主义”……我们可以看到以这类“主义”形式体现出来的单体结构的知识是大量存在的。单体内部的概念全是定制化的,只能适用于这个单体知识自身。甚至,一旦人们受到这些单体知识结构的某些启发,仅提取和抽象出其中某一部分知识时,这些单体知识体系的维护者会很愤怒地认为他们“阉割”“偏面”地理解了这些单体知识体系。

三、开放性

科学知识的抽象带来通用,通用带来知识结构的模块化,模块化带来知识体系的开放。开放性意思是科学知识的标准模块可以很自由和最广泛地与其他任何模块化的知识体系相结合,从而仅增加少量特定研究对象的信息之后,就可以立即组合或组装出新的知识体系。

而非科学的知识体系是高度封闭的,它不仅难于吸收其他科学发展整体的研究资源和成果,自身任何改变的成本也极其高昂。这就是为什么这些单体化、封闭的知识体系在他们天才的创始人一旦离世,其身后很容易陷入僵化,难以再发展。这是因为:

1.这一单体知识体系的总体情况,只有它的创立者最清楚,后来者几乎都无法真正全面掌握所有细节。相比之下,开放的科学知识仅仅需要知道新增研究的对象特定信息内容,其他部分只需要调用该知识体系外部模块化的科学知识即可。

2.任何改进也全都是在定制化基础上完成的,往往牵一发而动全身,每一次进步都很可能需要对整个单体知识进行全面的重建,研究资源投入成本极其高昂,投入产出率极低。而科学化的研究活动中,研究资源仅仅需要投入在真正新增的对象内容上。大量调用外部已经公认的知识模块资源,可以使研究资源量投入最少,并使研究资源投入效益,即投入产出率最大化。

3.新的改变很容易导致与原有整体不匹配,从而遭到这个单体知识体系内部拥护者的强烈反对。而科学的研究只需要新增极少量的、真正是属于特定研究对象的新信息,大量调用的外部模块化知识已经是获得公认的东西,遇到强烈反对的可能性少得多。即使有不同意见,一般也主要是集中在真正新增的对象内容上。因此这种研究遇到无意义的反对量可最小化,而使其社会成本也极低。

事实上,人们大量的争论都没有真正讲出什么新东西,往往只是他们引用的概念含义不清,并且各自锁定在自己的单体知识“述事结构”(看起来似乎是逻辑关系,但事实上并不是)之中。

四、继承性或积累性

以上原因,导致单体化的知识体系比较容易在其创始人离世之后,另一个天才往往采用推倒重建的方式来获得发展。而这种推倒重建同样是一种成本高昂的活动,它实质性的改进到底有多少,往往也很难理清楚。因为推倒重建者,往往因对过去单体知识的不赞成甚至反感,而将过多的东西抛弃了。这样的结果是原来耗费很多资源获得的有价值的东西也一起被抛弃。

尽管人们以往常说“倒洗澡水时不要把小孩也一起倒掉”,但仅仅这种格言式的强调是没有太大意义的。如果人们只是维持高度定制化、单体式和封闭化的知识结构,最终要想进步,很容易导致另一个在研究方法上同样非科学的单体知识以推倒重建的方式兴起。而这种过程很难做到有效和全面地继承。

如库恩理论中的“范式”与拉卡托斯的“科学研究纲领”,看起来有很多相似之处,但不同单体知识体系之间任何相似的东西都很难说是完全相同的。这就难以让人搞清楚“范式”与“科学研究纲领”之间到底哪些地方相同,哪些地方不同。

因此,我们只提一个科学理论的“公理体系”,而完全不提“范式”“科学研究纲领”等概念。“公理体系”这个概念是全体科学界可以很容易获得一致公认理解的。但“范式”“科学研究纲领”等高度单体化的概念,基本上不可能获得全体科学界一致公认的理解。因此,这样的概念就很难被继承。当人们根本就搞不清楚哪些是“洗澡水”,哪些是“孩子”的时侯,只能把它们一起倒掉。如果说有什么继承的地方,很大程度上是一种很模糊的、灵感式的启发,而很难达到“模块知识基本不做任何改变,可进行整体直接调用式”的继承。

如果知识很难继承,它就很难积累,很难算真正的进步。库恩所说的“科学革命”,并不是发生在完全科学的领域,而往往是发生在非科学领域,或者从非科学向科学过渡的过程。从科学到科学的发展,必须是高度遵从还原性要求的,绝对不会存在库恩所说的“科学革命”。反过来说,如果发生了库恩所说的科学革命,其中至少必有一个是非科学,甚至两个都是非科学的。因此,对于非科学向科学转化的过程,我们更愿意采用“科学化”,而不推荐库恩以范式为基础的“科学革命”概念。

当人们研究人体四肢的工作原理时,整体上直接就把它们还原为牛顿力学的杠杆原理,并直接调用杠杆原理的知识即可,根本用不着再硬造出一个类似“有机杠杆”这类多余的概念。

很多单体知识体系概念看起来好像也都很“抽象”,但它们事实上是“模糊、难懂、内涵混乱”,而不是真正的科学抽象。真正的科学抽象是可以获得准确理解的。

另外,在科学不断抽象化的过程中,由于适应范围越来越广,其内涵会越来越少。因此,科学的抽象是概念名称增加很慢,内涵越来越少,越来越单纯。这完全符合逻辑概念内涵与外延的反比关系。例如物理学的发展过程中,“力”的概念应用范围越来越广,但它的内涵越来越少,也就是越来越抽象。

看那些模糊难懂的单体化的知识,会发现它们的概念内涵越来越丰富,因为要适应不断变化的形势,需要不断往里直接加进新的内涵。如果直接加内涵不足以适应,就制造新的概念名词。因此,非科学的单体化知识名称不断地增多,解释的内涵越来越多,但却越来越让人搞不清楚这些概念说的是什么。很难理解“范式”和“科学研究纲领”这些概念与科学理论的“公理体系”相比,差异到底是什么,又能多说了些什么东西。如果某个科学哲学研究认为发现了一些新的东西,那就直接在公理体系概念的基础上去进行定义,而不应当平地起高楼地另搞出一些全新的概念来。

五、通用性及其含义

任何科学的知识“通用”,或者说“普适性”,不仅仅是“放之四海而皆准”,而且是“放之整个宇宙都皆准”的。但我们在理解这种通用性时又需要特别注意,通用并不意味着它可用于取代一切特定对象的知识或与特定对象相关的一切知识都必须以它为基础。通用只是意味着它可以很容易与其他通用的知识模块进行组装,形成新的知识体系。但它自身的通用,只是通用于符合其定义的对象。

如,几何学是一个通用的数学知识,这显然并不意味着说在人感冒时只要引用几何学的知识就足够了,而是如果要解决与感冒胶囊的形状相关的问题,那就直接调用几何学的知识即可,没有必要另外建立一个比如说“感冒胶囊形状学”,把圆周率改称“胶囊圆率”。

这听起来很让人愕然和不可思议,但很多单体化的知识体系却真的就是这么做的。它们就是通过完全重建自己的一切概念来构建其理论体系。 ILPu3s7rqEUR/JKchEzw7wC5l/1atez0p+fwcPZUfeqVOLVjvt1TWMxxhvATpZHv

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