受控實(shí)驗(yàn)及其結(jié)構(gòu)

20世紀(jì)科學(xué)理論對(duì)人類(lèi)認(rèn)識(shí)論最大的貢獻(xiàn)是嚴(yán)格定義了什么是觀(guān)察。在此之前，觀(guān)察僅僅被視為人對(duì)客觀(guān)實(shí)在的感知，實(shí)際上它是主體獲得對(duì)象的信息。伴隨這一觀(guān)點(diǎn)的流行，信息論作為一門(mén)全新學(xué)科崛起了。為了確保對(duì)象的信息是可靠的，主體必須可以控制獲得對(duì)象的通道，即它是一個(gè)受控觀(guān)察。[36]所謂受控觀(guān)察指的是，通過(guò)控制某一組條件，可以讓某一主體（人）通過(guò)相應(yīng)的操作確定觀(guān)察到對(duì)象。何為“控制某一組條件”？何為“觀(guān)察到”？控制某一組條件是指主體可以進(jìn)行一系列自由選擇，如選擇自己的空間位置去面對(duì)某一對(duì)象，[37]或選擇某些東西做成一個(gè)裝置（如籠子或望遠(yuǎn)鏡）。“觀(guān)察到”是主體得到對(duì)象的信息。[38]換言之，控制某一組條件實(shí)為主體X選擇可控制變量C，而所謂觀(guān)察到對(duì)象存在，是指X控制C后，存在一個(gè)通道L，使得對(duì)象O的信息可以通過(guò)L到達(dá)X。整個(gè)過(guò)程可以表達(dá)為圖1—1。

圖1—1 受控觀(guān)察

受控觀(guān)察和一般觀(guān)察不同，其強(qiáng)調(diào)觀(guān)察過(guò)程的完全可控，完全可控的目的是保證信息的可靠。正因?yàn)橛^(guān)察實(shí)為主體通過(guò)控制條件獲得對(duì)象的信息，觀(guān)察條件完全可控意味著它具有控制過(guò)程的普遍可重復(fù)性，據(jù)此可以得出一個(gè)結(jié)論：為了保證信息的可靠，要求獲得對(duì)象信息的過(guò)程（觀(guān)察）是可以任意重復(fù)的。

因“受控觀(guān)察可重復(fù)”和“獲得信息為真”等價(jià)，故必須嚴(yán)格定義受控觀(guān)察可重復(fù)。受控觀(guān)察可重復(fù)包括兩種情況。第一，受控觀(guān)察對(duì)某一主體X_n可重復(fù)，即X_n實(shí)行第一次控制C并觀(guān)察到O后，能實(shí)行下一次控制C并也觀(guān)察到O。這時(shí)，O對(duì)X_n是真的。第二，受控觀(guān)察對(duì)所有主體可重復(fù)，即不僅第一種情況成立，且當(dāng)O對(duì)主體X_n為真時(shí)，對(duì)X_n+1 亦為真。也就是說(shuō)，在控制變量C和通道L不變的前提下，將某一個(gè)觀(guān)察主體X_n變?yōu)榱硪粋€(gè)觀(guān)察主體X_n+1，受控觀(guān)察結(jié)果仍然可重復(fù)。這時(shí)，O對(duì)所有主體X均為真。我們將滿(mǎn)足上面兩個(gè)前提的受控觀(guān)察稱(chēng)為一個(gè)普遍可重復(fù)的受控觀(guān)察。

一個(gè)普遍可重復(fù)的受控觀(guān)察包含了所有的主體，但它只能形成一個(gè)有關(guān)O的單稱(chēng)陳述。為什么？定義所有主體需要數(shù)學(xué)歸納法，所有主體由“當(dāng)O對(duì)主體X_n為真時(shí)對(duì)X_n+1 亦為真”得出。這里，變換主體亦是一個(gè)受控過(guò)程。由于受控過(guò)程規(guī)定的全稱(chēng)只包含觀(guān)察者，不包含O，這樣被確證的有關(guān)O之陳述只能是單稱(chēng)陳述。在什么前提下，有關(guān)O的全稱(chēng)陳述可以被某種受控過(guò)程確證呢？根據(jù)前面的分析，O必須如同控制條件和主體那樣一次又一次可重復(fù)，且滿(mǎn)足數(shù)學(xué)歸納法。也就是說(shuō)，O屬于主體可以控制的變量。也就是說(shuō)，L的存在不僅使主體可以獲得對(duì)象的信息，還包括X通過(guò)選擇C和L對(duì)O實(shí)行控制。這樣，O從可觀(guān)察變量轉(zhuǎn)化為可控制變量Y，即主體和對(duì)象之間存在如圖1—2所示的結(jié)構(gòu)。

圖1—2 受控實(shí)驗(yàn)

該結(jié)構(gòu)最大的特點(diǎn)是Y不僅是可觀(guān)察變量，還是可控制變量。我們稱(chēng)這一結(jié)構(gòu)為受控實(shí)驗(yàn)。與受控觀(guān)察普遍可重復(fù)的定義類(lèi)似，當(dāng)某一個(gè)受控實(shí)驗(yàn)不僅對(duì)某一主體可重復(fù)而且對(duì)任何主體均可重復(fù)時(shí)，我們稱(chēng)其為一個(gè)普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)。當(dāng)受控實(shí)驗(yàn)普遍可重復(fù)時(shí)，數(shù)學(xué)歸納法證明所有Y對(duì)所有主體均是真的。這里，所有的Y可以形成一個(gè)全稱(chēng)陳述。也就是說(shuō)，受控實(shí)驗(yàn)普遍可重復(fù)對(duì)應(yīng)著Y的全稱(chēng)陳述為真。正因如此，現(xiàn)代科學(xué)理論大多是用全稱(chēng)陳述表達(dá)的，我們把受控實(shí)驗(yàn)作為現(xiàn)代科學(xué)的基礎(chǔ)。

綜上所述，普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)和普遍可重復(fù)的受控觀(guān)察之間的差別在于，Y不僅是可觀(guān)察變量（主體可以獲得其信息的對(duì)象O），還是可控制變量。所謂可控制變量，是指它和C集合中的元素一樣，是主體X可以進(jìn)行自由選擇的。當(dāng)然，X對(duì)Y的選擇，需要通過(guò)選擇它掌握的可控制變量集C和通道L。正因?yàn)閅也是新的可控制變量，可以將其加入主體掌握的可控制變量集C中，從而擴(kuò)大主體可控制變量的范圍。這時(shí)，受控實(shí)驗(yàn)中Y和C可被視為同一類(lèi)，即可以建立一個(gè)將Y并入C的反饋。也就是說(shuō)，受控實(shí)驗(yàn)存在著兩種類(lèi)型。一類(lèi)是Y加入C后，會(huì)形成一個(gè)和以前不同的新受控實(shí)驗(yàn)，我們稱(chēng)之為可迭代的受控實(shí)驗(yàn)。[39]另一類(lèi)是Y加入C后，并不足以形成一個(gè)和以前不同的新受控實(shí)驗(yàn)，或加入C只能形成一個(gè)新的受控觀(guān)察。[40]對(duì)后一種情況，受控實(shí)驗(yàn)是不可以自我迭代的。

總之，我們得出如下結(jié)論：科學(xué)經(jīng)驗(yàn)的真實(shí)性建立在普遍可重復(fù)的受控觀(guān)察和受控實(shí)驗(yàn)之上，其符號(hào)表達(dá)均為自然數(shù)。受控實(shí)驗(yàn)分為可自我迭代與不可自我迭代。對(duì)可自我迭代的受控實(shí)驗(yàn)而言，迭代形成一個(gè)新的受控實(shí)驗(yàn)，其出現(xiàn)意味著受控實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)張。對(duì)不可自我迭代的受控實(shí)驗(yàn)而言，將可控制變量Y加入C雖不能形成一個(gè)新的受控實(shí)驗(yàn)，但有可能建立一個(gè)新的受控觀(guān)察，它是受控觀(guān)察擴(kuò)張之前提。當(dāng)我們用符號(hào)串來(lái)表達(dá)科學(xué)經(jīng)驗(yàn)真實(shí)時(shí)，普遍可重復(fù)的受控觀(guān)察對(duì)應(yīng)著被確證的單稱(chēng)陳述（符號(hào)串），普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)則對(duì)應(yīng)著被確證的全稱(chēng)陳述（符號(hào)串）。科學(xué)真實(shí)的符號(hào)表達(dá)是被證明為真的單稱(chēng)和全稱(chēng)陳述（符號(hào)串）所組成的。

對(duì)于一個(gè)徹底的經(jīng)驗(yàn)論者，當(dāng)客觀(guān)實(shí)在不能作為真實(shí)性的最終基礎(chǔ)時(shí)，只能接受普遍可重復(fù)的受控實(shí)驗(yàn)和受控觀(guān)察作為科學(xué)真實(shí)的基礎(chǔ)。“普遍可重復(fù)”實(shí)為某種結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)本身既可以是經(jīng)驗(yàn)的，也可以是符號(hào)的，其符號(hào)表達(dá)就是自然數(shù)。如此一來(lái)，我們不得不接受自然數(shù)不指涉經(jīng)驗(yàn)對(duì)象時(shí)，它本身也是真實(shí)的。前面在討論定義自然數(shù)的皮亞諾公理時(shí)，我指出這還是一種規(guī)定所有相關(guān)對(duì)象的符號(hào)結(jié)構(gòu)。換句話(huà)說(shuō)，只要把一個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)一種受控實(shí)驗(yàn)，自然數(shù)的結(jié)構(gòu)就給出了所有受控實(shí)驗(yàn)。這樣一來(lái)，我們也就可以研究受控實(shí)驗(yàn)通過(guò)組織和自我迭代擴(kuò)張與一般受控實(shí)驗(yàn)的關(guān)系了。