大家好，我是船長(zhǎng)。

在人類探索真理的漫長(zhǎng)道路上，我們是否思考過：認(rèn)識(shí)的邊界究竟由什么決定？是思維的深度，還是實(shí)踐的能力？人們常相信，通過“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”的反復(fù)循環(huán)，知識(shí)便能無(wú)限趨近真實(shí)。然而，科學(xué)的歷史卻提醒我們，有時(shí)縱使再勤奮的實(shí)踐、再精巧的推理，認(rèn)識(shí)仍可能停滯不前——問題或許并不出在思維本身，而在于我們“能看見什么”與“能改變什么”。

金觀濤老師與華國(guó)凡老師指出，人類對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)，始終受制于特定時(shí)代所能觀察和控制的變量范圍。無(wú)論是海爾蒙特誤將水視為柳樹生長(zhǎng)的唯一來(lái)源，還是塞貝克因無(wú)法觀測(cè)電流而誤解磁場(chǎng)成因，都揭示出同一困境：在觀測(cè)與控制手段未能突破之前，理論只能在既定范圍內(nèi)自洽，卻難以觸及更深層的真相。

今天，技術(shù)正以前所未有的速度重構(gòu)我們的觀測(cè)與控制維度。重讀這篇文章，不僅是對(duì)科學(xué)史的回顧，更是對(duì)當(dāng)下認(rèn)知方式的一種清醒審視——它告訴我們，真正的認(rèn)識(shí)突破，往往始于對(duì)觀測(cè)與控制手段的根本性超越。在這個(gè)信息與技術(shù)澎湃的時(shí)代，我們是否已準(zhǔn)備好，為自己與人類打開那扇新的認(rèn)知之門？

圖：拉圖爾《 油燈前的馬格達(dá)麗娜 》

我們?yōu)楹螘?huì)“看不見”真相？科學(xué)史上的認(rèn)知困局與破局

文/金觀濤 [美]華國(guó)凡

認(rèn)知的邊界：觀察與控制的雙重制約

為了保證我們的認(rèn)識(shí)能夠不斷地逼近客觀真實(shí)，我們必須首先要具備一定的實(shí)踐手段。這反映在認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)圖中，就是指人必須能夠通過某種方式對(duì)客體A施加輸入變量，進(jìn)行控制；同時(shí)也要能夠?qū)腕wA的輸出進(jìn)行觀察，了解客體的變化結(jié)果。如前所述，它們可以用客體黑箱的可觀察變量和可控制變量來(lái)表示。

可觀察變量和可控制變量反映了人類實(shí)踐活動(dòng)的深度和廣度。無(wú)論采用不打開黑箱的方法還是打開黑箱的方法，人們掌握的可觀察變量越多，表示人們對(duì)自然界的了解越多。掌握的可控制變量越多，表示人們改造世界的能力越強(qiáng)。顯然，人類認(rèn)識(shí)真理首先和掌握這兩類變量的程度有關(guān)。

科學(xué)史表明，人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的每一個(gè)劃時(shí)代進(jìn)展都和開拓一批新的可觀察變量、可控制變量有關(guān)。伽利略把當(dāng)時(shí)剛發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡指向夜空，天文學(xué)就在16世紀(jì)開始了革命性的發(fā)展。19世紀(jì)光譜分析出現(xiàn)以前，絕大多數(shù)人認(rèn)為別的星球上的物質(zhì)組成是我們不可能知道的。光譜分析技術(shù)的發(fā)明，使天體物質(zhì)的組成成為可觀察的變量，從而開始了天體物理和天體化學(xué)的發(fā)展。高能加速器使人類在微觀世界的控制范圍擴(kuò)大，有了它，人們才能建立并驗(yàn)證各種各樣的基本粒子理論。

圖：電影《伽利略 Galileo 》劇照

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、生產(chǎn)力的發(fā)展，客體的可觀察變量和可控制變量的數(shù)目越來(lái)越多，范圍越來(lái)越大。但在一定的條件下，在一定的歷史時(shí)期內(nèi)，客體的可觀察變量和可控制變量受到人們生產(chǎn)水平和實(shí)踐手段的限制。這種限制也必然會(huì)影響到人們對(duì)客觀真理的認(rèn)識(shí)。

歷史的困局：當(dāng)變量缺失時(shí)，真理如何隱匿

科學(xué)史上有許多事實(shí)證明，在客體的可觀察變量和可控制變量被限制在某一水平之內(nèi)，無(wú)論人們?cè)鯓舆M(jìn)行“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”的反復(fù)循環(huán)，都不能使認(rèn)識(shí)進(jìn)一步逼近真理。在一定的實(shí)驗(yàn)手段范圍和精度內(nèi)，盡管人們反復(fù)實(shí)驗(yàn)，反復(fù)修改理論，充其量也只能使理論與所做的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合。但這種反復(fù)并不促成理論向客觀真理的逐步逼近。

17世紀(jì)，化學(xué)家、生理學(xué)家海爾蒙特（Jan Baptist van Helmont）做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，他在稱量過的土上種了一株柳樹，每天澆一些稱量過的水。5年之后，這株柳樹的重量增加了約74千克，而土質(zhì)的損失僅僅為約0.06立方分米。他因此得出結(jié)論，認(rèn)為柳樹的新物質(zhì)差不多全是由水組成的。顯然，這個(gè)理論是錯(cuò)誤的。當(dāng)時(shí)空氣中的成分既沒有被發(fā)現(xiàn)，也沒有用于發(fā)現(xiàn)植物通過光合作用吸收空氣中CO2 的技術(shù)手段。

圖：希什金《被太陽(yáng)照亮的柳樹 》

從今天的角度來(lái)看，建立模型所必需的一些基本變量，如果只有柳樹、水和土壤的數(shù)值是可觀察變量和可控制變量，其余都不在觀察和控制的范圍之內(nèi)，那么，即使海爾蒙特把實(shí)驗(yàn)做得再精確，實(shí)驗(yàn)的次數(shù)再多，也不能得出正確的結(jié)論。

1821年，愛沙尼亞的物理學(xué)家塞貝克（Thomas Johann Seebeck）用兩個(gè)不同導(dǎo)體組成閉合電路。他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩個(gè)導(dǎo)體的接頭處存在溫度差時(shí)，導(dǎo)體附近的磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。塞貝克認(rèn)為，這是溫差引起了磁化現(xiàn)象，并據(jù)此來(lái)解釋地磁現(xiàn)象，認(rèn)為地磁由赤道和兩極的溫差造成。

現(xiàn)在我們知道，塞貝克錯(cuò)了。兩個(gè)不同導(dǎo)體接頭處的溫差使導(dǎo)體產(chǎn)生了電流，電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)才是引起磁針偏轉(zhuǎn)的原因，磁場(chǎng)和溫度差之間沒有直接的聯(lián)系。在塞貝克所做的實(shí)驗(yàn)條件下，電流是一個(gè)不可觀察和不可控制的變量。因此在塞貝克實(shí)驗(yàn)的限度之內(nèi)，無(wú)論怎樣重復(fù)實(shí)驗(yàn)，無(wú)論怎樣修改理論，都不會(huì)找到磁場(chǎng)產(chǎn)生的直接原因。在這個(gè)限度之內(nèi)，人們也無(wú)法判斷“地磁由赤道和兩極溫差引起”這一理論的真?zhèn)巍?/p>

丹麥物理學(xué)家奧斯特（Hans Christian Oersted）證明， 在導(dǎo)體中有電流通過時(shí)，導(dǎo)體附近的磁針會(huì)偏轉(zhuǎn)，電流是產(chǎn)生磁場(chǎng)的原因。這一突破使電流在磁場(chǎng)形成的過程中成為可觀察和可控制的變量，并解釋了溫差和磁場(chǎng)之間的關(guān)系。

宇稱守恒定律的發(fā)現(xiàn)更進(jìn)一步說(shuō)明人類的實(shí)踐手段和理論檢驗(yàn)之間的關(guān)系。20世紀(jì)50年代初，李政道和楊振寧提出宇稱在弱作用條件下不守恒。如果這一學(xué)說(shuō)早提出30年，也許它不會(huì)被接受，因?yàn)樗荒苡脤?shí)驗(yàn)證明。

吳健雄為了證實(shí)宇稱在弱作用下不守恒，要把鈷60原子整齊排列起來(lái)，使它們的自旋平行。這需要高超的控制技術(shù)，把原子完全“凍住”，幾乎沒有熱運(yùn)動(dòng)。這依賴于超低溫技術(shù)。如果人們不具備這種控制和觀察鈷60原子自旋平行的技術(shù)，新的理論就不能有效地被實(shí)踐檢驗(yàn)。

突破的路徑：拓展變量，即是拓展認(rèn)知的疆域

如果客體的可觀察變量和可控制變量總是停留在一個(gè)水平上，那么理論就只能在原有的一批可觀察變量和可控制變量的范圍之內(nèi)得到檢驗(yàn)。在人類社會(huì)發(fā)展的一定階段，人們掌握的可觀察變量與可控制變量在總體上取決于那個(gè)時(shí)代的生產(chǎn)力水平，包括科學(xué)技術(shù)水平。所以人們對(duì)世界的認(rèn)識(shí)總和一定時(shí)期的生產(chǎn)力發(fā)展水平相適應(yīng)。

圖：倫勃朗《杜爾普醫(yī)生的解剖課》

在一定時(shí)期內(nèi)，不管認(rèn)識(shí)者的才能多高以及“實(shí)踐—認(rèn)識(shí)—實(shí)踐”多少次，他們都不能超出這個(gè)時(shí)代所決定的可觀察變量與可控制變量的局限。那種忽視實(shí)踐所采用的方法，是十分有害的。這種限制的條件下，盡管主客體之間的反饋依然不斷進(jìn)行，但整個(gè)認(rèn)識(shí)系統(tǒng)停留在舊有的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)當(dāng)中。

由此可見，人們的認(rèn)識(shí)要不斷逼近真理，理論要在實(shí)踐的檢驗(yàn)中不斷發(fā)展，要求人們的實(shí)踐手段不斷更新，使可觀察變量和可控制變量的數(shù)目和范圍不斷擴(kuò)張。

本文系摘選自《控制論與科學(xué)方法論》一書第五章節(jié)第3節(jié)。為便于閱讀，部分段落做了拆分和刪減，推文標(biāo)題為編者所擬，學(xué)術(shù)討論請(qǐng)以原文為準(zhǔn)。文中部分配圖來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系公眾號(hào)后臺(tái)刪除。

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