作為客體的科學(xué)儀器哲學(xué)論文
摘要：
傳統的科學(xué)認識論一般凸現了科學(xué)位器在科學(xué)認識過(guò)程中的中介作用，忽視了科學(xué)儀器使用過(guò)程中的具體復雜性，將科學(xué)儀器當作科學(xué)認識的工具和橋梁。其實(shí)，在科學(xué)認識過(guò)程中，儀器的使用是具體的、不充分的、開(kāi)放的，儀器的呈像是可錯的，儀器是與認識對象有著(zhù)復雜關(guān)聯(lián)的。這就決定了科學(xué)儀器既是科學(xué)認識的工具，又是科學(xué)認識的對象，是經(jīng)過(guò)人的現實(shí)的對象性活動(dòng)制造出來(lái)后，在其使用過(guò)程中被深刻地認識的對象，扮演著(zhù)科學(xué)認識工具和科學(xué)認識客體的雙重角色。
關(guān)鍵詞：
客體 科學(xué)認識 科學(xué)儀器
引言
科學(xué)的發(fā)展史，就是以發(fā)展中的儀器和儀器使用作為其基礎之一的歷史，是理論、實(shí)驗、儀器以彼此匹配的方式演進(jìn)和相互維護的歷史，是包含了各種類(lèi)型的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，并從這些活動(dòng)以及理論家、實(shí)驗家、儀器制造者的合作中獲得進(jìn)步的歷史。在這樣的歷史中，科學(xué)儀器起著(zhù)巨大的作用：對科學(xué)認識主體的認識能力具有強化作用， 對科學(xué)認識客體具有激化、純化、強化作用。由此拉近人類(lèi)與宏觀(guān)世界、微觀(guān)世界、生命世界之間的距離，使人類(lèi)能夠獲得對自然的更深刻、廣泛、準確的認識。因此，科學(xué)認識論者一般將科學(xué)儀器獨立出來(lái)，作為科學(xué)認識三要素中的一種，即科學(xué)認識的工具來(lái)看待�？陀^(guān)地說(shuō)，這有一定道理。因為科學(xué)儀器能夠在儀器制造廠(chǎng)以標準化的方式生產(chǎn)，然后從一個(gè)研究團體到另一個(gè)研究團體轉移使用而不需或很少需要對其進(jìn)行內部調整。此時(shí)，科學(xué)認識主體只要按規定的程序操作，就能獲得令其它科學(xué)認識主體確信的結果。其它科學(xué)認識主體按照同樣的程序進(jìn)行同樣的實(shí)驗也會(huì )獲得同樣的結果，結果具有可重復性、普遍性。這就使得這一結果幾乎沒(méi)有可能去反駁。這樣，在科學(xué)認識過(guò)程中，科學(xué)儀器就能作為“可信的、不成問(wèn)題的、很難挑戰的認識要素使用”，[1]單純地起著(zhù)認識工具和認識橋梁的作用，作為達到獲得進(jìn)一步事實(shí)的目的的手段。
但是，當全面地、具體的、深入地分析科學(xué)儀器在科學(xué)認識活動(dòng)中的地位和作用時(shí)，就會(huì )發(fā)現，將科學(xué)儀器看作科學(xué)認識的工具和橋梁是片面的、靜態(tài)的、有局限性的，科學(xué)儀器及其使用是具體的、可錯的、不充分的、開(kāi)放的、與客體有著(zhù)復雜關(guān)聯(lián)的。應將其作為與主體相對的東西、作為主體實(shí)踐和認識活動(dòng)的對象、作為客體看待。
一、科學(xué)儀器的使用是具體的
科學(xué)儀器使用的具體環(huán)境，也需將此作為認識客體。因為此時(shí)科學(xué)儀器與正被研究的現象或與儀器使用相關(guān)的條件性，必須將其看作實(shí)驗室中不確定的因素進(jìn)行研究。
(1)科學(xué)儀器的選擇是具體的、有條件的。
科學(xué)儀器的選擇和使用，必須參照所選用的實(shí)驗方法。方法不同，儀器的選擇及其操作就不同，對結果的處理和解釋也就不同。如對阿佛加德羅常數的測定，就可選擇不同的方法，既可用化學(xué)、熱力學(xué)的方法，又可用電子學(xué)的方法。針對每種方法構建不同的儀器，獲得相同的結果，然后相應地用有關(guān)的化學(xué)、熱力學(xué)、電子學(xué)理論對結果進(jìn)行解釋。
(2)科學(xué)儀器的裝配是具體的、有條件的。
實(shí)驗方法一旦確定后，就要裝配儀器進(jìn)行實(shí)驗。儀器的裝配必須參照所應用的方法，適合運用這一實(shí)驗方法的具體的實(shí)驗案例。由于實(shí)驗方法相對于具體的實(shí)驗案例來(lái)說(shuō)起著(zhù)方法論的指導作用，因此，即使實(shí)驗方法已被使用，并且不成問(wèn)題，儀器裝配也不是固定的。怎樣裝配儀器以及裝配怎樣的儀器須由正被研究的實(shí)驗案例決定，而非由實(shí)驗者試圖實(shí)現某種主觀(guān)特定的裝配指導。本世紀二、三十年代化學(xué)動(dòng)力學(xué)家們對化學(xué)反應速度的研究就說(shuō)明了這一點(diǎn)。當時(shí)可采用的實(shí)驗方法有靜態(tài)法和流動(dòng)法。選定流動(dòng)法后，對應于氣態(tài)鏈烷屬烴高溫分解反應、甲烷和氧氣的反應、光化學(xué)反應、烯烴的聚合反應等，Farkas和Melville 給出了七種不同的實(shí)驗安排和不同的儀器裝配，以便實(shí)驗能夠順利進(jìn)行。 ([1],pp.293-296)
因此，對于具體的不同的實(shí)驗案例，可采用同一種實(shí)驗方法。但是，所運用的這同一種實(shí)驗方法并不能充分決定在這些實(shí)驗案例中的實(shí)驗儀器裝配相同。實(shí)驗儀器裝配的合理性不在儀器裝配自身，而在于運用該儀器所進(jìn)行的實(shí)驗所選擇的實(shí)驗方法以及涉及到的實(shí)驗對象和實(shí)驗現象，只有這幾者相互匹配才能保證一個(gè)實(shí)驗的順利進(jìn)行。由此，在運用科學(xué)儀器進(jìn)行科學(xué)研究的過(guò)程中，儀器不是作為絕對能提供正確結果的認識工具被接受，而是有條件地接受并且同時(shí)按照實(shí)驗過(guò)程中有可能涉及到的所有因素的要求進(jìn)行修改�？茖W(xué)儀器使用的條件性不再允許將科學(xué)儀器作為穩定的不變的工具使用。
(3)科學(xué)儀器的操作是具體的、有條件的。
科技的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入“大儀器操作微觀(guān)對象”的時(shí)代，并正向“微觀(guān)機械”、“毫微技術(shù)”邁進(jìn)。這時(shí)儀器的操作需要科技工作者具備大量的技能，知道去做什么，怎么做，以及恰當解釋所獲得的結果。因此，從認識論上說(shuō)，復雜的現代儀器，如高能物理學(xué)中的儀器，不能作為實(shí)驗室中不成問(wèn)題的、穩定的實(shí)驗工具使用，而必須在知道它的結構以及它所包含的理論預設的基礎上對它恰當地操作。
(4)科學(xué)儀器給定的結果是具體的、有條件的。
即使方法可行，并且科學(xué)儀器裝配后正常運行，科學(xué)儀器也不能總是作為不成問(wèn)題的、穩定的工具使用。因為正確的實(shí)驗結果并非僅僅由于科學(xué)儀器正確地運行而產(chǎn)生。儀器給定值是有漏洞的�？茖W(xué)工作者經(jīng)常不得不進(jìn)一步校正由儀器給定的值。一個(gè)最明顯的例子是，當我們用一支水銀溫度計去測量某物體的溫度時(shí)，只有當溫度計原有的溫度與被測物體測量前的溫度一致時(shí)，即溫度計上的刻度在測量某物溫度之前和發(fā)生能量轉移，改變正被測量的物體的熱量，導致溫度計上的讀數只能準確反應測量后被測物體的溫度，而不能準確反映測量之前被測物體的溫度。對此，需要科學(xué)工作者根據具體的情況考慮實(shí)驗儀器與被觀(guān)測物質(zhì)的相互作用對實(shí)驗結果的影響，校正實(shí)驗值，獲得準確的結果。這也說(shuō)明，儀器并非總是作為中性的認識工具提供真實(shí)的、正確的實(shí)驗結果，儀器使用的環(huán)境往往導致儀器所得結果的不確定性，從而需要將儀器看成成問(wèn)題的、不確定的認識過(guò)程 中的一個(gè)要素，而非單純地作為能夠穩定使用、獲得正確認識結果的工具。
二、科學(xué)儀器的呈象是可錯的
科學(xué)儀器是可錯的，對儀器的懷疑與儀器的歷史一樣久遠。儀器自身的缺陷以及儀器的不穩定都可產(chǎn)生假象，[2]前者如“色差”的形成，后者如“N射線(xiàn)”的產(chǎn)生。因此，在科學(xué)認識過(guò)程中，需要對儀器進(jìn)行考察和有策略地使用，以確信儀器呈象的真實(shí)。這就表明，對科學(xué)儀器所獲得的新現象的真實(shí)性的論證需要將科學(xué)儀器作為客體加以研究而不能將其作為任何時(shí)候都能提供真實(shí)結果的科學(xué)認識工具看待。
(1)儀器的理論支持策略。
一個(gè)好的儀器理論能很好地為儀器的有效性和儀器呈象的真實(shí)性辯護。對此，哈金 (Hacking)在“描述與干涉”中結合望遠鏡的理論給了望遠鏡呈象視物有效性以很好的說(shuō)明。[3]
(2)實(shí)驗的檢查與校準策略。
這一策略使用的目的是，在產(chǎn)生新現象的同時(shí)或前后， 使用同樣儀器，采用同樣操作，產(chǎn)生與新現象具有同質(zhì)關(guān)系的已被確知的現象，那么儀器呈象的真實(shí)性得到支持。如在判斷所觀(guān)察到的物質(zhì)光譜是否有效時(shí)，可以通過(guò)檢查此儀器能否正確再生氫的巴爾末線(xiàn)系而檢查該儀器是否正常工作。
(3)干涉的策略。
對樣品進(jìn)行宏觀(guān)處理，如物質(zhì)著(zhù)色、注射液體等。如果在儀器下看到事先預見(jiàn)的宏觀(guān)處理帶來(lái)的結果，那么強化了所觀(guān)察到的現象的真實(shí)性。如19世紀70年代，用苯膠染料處理染色體以達到觀(guān)察細胞行為的案例就說(shuō)明了這一點(diǎn)。
(4)可重復性策略。
該策略指的是同一個(gè)人或不同的人在相同的或不同的時(shí)空，用相同類(lèi)型的儀器和相同的實(shí)驗原理重復同一實(shí)驗，實(shí)驗結果的一致，是對所觀(guān)察到的現象真實(shí)性的支持。這是判斷某一實(shí)驗是否有效、是否能被科學(xué)家集團接受的一條普遍準則。
(5)獨立證實(shí)策略。
這里的獨立有兩層含義。
第一層含義是，儀器的理論獨立于被作用的對象的理論。此時(shí)儀器對對象作用的有效性超過(guò)負荷對象的理論的儀器對該對象作用的有效性。Peter koss 就論證，使用電子顯微鏡去探查細胞比調查原子更有效。因為，在關(guān)于細胞的調查中，儀器的理論、電子物理學(xué)的理論是獨立于樣品的理論的。而在對原子的調查中，不具有這一特點(diǎn)。這既避免了以不成熟理論檢驗理論的不足，又避免了以某種方式依賴(lài)被檢驗理論的觀(guān)察檢驗該理論時(shí)，這種內在的“自洽”有可能把本是錯誤的理論當成正確的理論。
第二層含義是實(shí)驗方法的獨立。即同一個(gè)人或不同的人在相同或不同的時(shí)空，使用不同的實(shí)驗儀器，[4]采用不同的實(shí)驗原理，得到相同的實(shí)驗結果，增強了實(shí)驗結果的真實(shí)性，并且，從不同的實(shí)驗要比從同一實(shí)驗的重復中得到對某一假設更多的證實(shí)。[5]如在聚合水的案例中，Rousseau 和 Porto 就用電子微探 (eletrie micro probe) 法、火花源質(zhì)譜法 (Spark source mass spec- troscopy) 證明異常水的奇異性質(zhì)是由異常水中所含雜質(zhì) (Na+ 、 K+ 、 Ca2+ 、 S042 一等 ) 引起，而不是由 Limineott 僅根據紅外光譜法確定的水的改變了結構的產(chǎn)物——聚合水(H2O)n 引起。[6]因此，Lippincotz 宣稱(chēng)發(fā)現了聚合水是錯誤的。
(6)間接證實(shí)的策略。
當只能用一種類(lèi)型的儀器觀(guān)察某現象時(shí)，為了理性地相信所觀(guān)察到的對象，可利用此儀器去觀(guān)察已被其它手段確立的、且與此對象有著(zhù)類(lèi)似尺寸大小和類(lèi)似特征的對象，對后一對象的真實(shí)觀(guān)察支持對前一對象的觀(guān)察。
這就表明，對科學(xué)儀器所獲得的新現象的真實(shí)性的論證需要將科學(xué)儀器作為客體加以研究，而不能將其作為任何時(shí)候都能提供真實(shí)結果的科學(xué)認識工具看待。
三、科學(xué)儀器的使用是不充分的
在科學(xué)認識過(guò)程中，實(shí)驗科學(xué)家必然地要對它們所用儀器進(jìn)行分析。18世紀，氣象學(xué)家在氣壓計和溫度計上投入了很大的注意力，但此時(shí)的實(shí)驗家僅偶爾將他們的注意力轉向儀器的理論課題。到了19世紀，情況就不一樣了，此時(shí)變化了的實(shí)驗操作和實(shí)驗應用的文化，要求儀器承擔與原先不同的任務(wù)，這就使得儀器突然變得不充分從而需要實(shí)驗物理學(xué)家開(kāi)始將其作為嚴格探索的對象。
這在科學(xué)上不足為怪，因為：
(1)科學(xué)儀器是科學(xué)知識的物化，物化在科學(xué)儀器中的科學(xué)知識是什么，達到什么程度，具有何等完備性，就制約科學(xué)儀器能獲得什么樣的經(jīng)驗事實(shí)材料。由于每一歷史時(shí)期的科學(xué)認識是具體的、現實(shí)的、有條件的，因此科學(xué)儀器的穩定性、精密性、先進(jìn)性也是具體的、有局限的，需要研究改進(jìn)，以便逐漸知道它的不足和可靠性，適應科學(xué)實(shí)踐進(jìn)一步的需要。如為了滿(mǎn)足增加測長(cháng)的精度和擴大測長(cháng)領(lǐng)域的需要，人們設計、制造了木工尺、碼尺、游標卡尺、移動(dòng)式顯微鏡、干涉儀等設備來(lái)改進(jìn)儀器，提高儀器的穩定性、精密性、先進(jìn)性，減小測量的誤差，滿(mǎn)足對具體對象認識的需要。然而，誤差的減小不可能達到0的程度。一是因為儀器不能無(wú)限可用，二是當測量包含原子系統時(shí)，limWS 并不趨向0( 這里 S 表明按儀器精度遞增序列的第 S 儀器，W表示在誤差曲線(xiàn)中的最大值的一半，也稱(chēng)半寬度)。因此，儀器自身并不能使得測量精 度達到絕對。
而且，從思辨的角度看，絕對的精度在物理上是不可能的。因為這意味著(zhù)一個(gè)實(shí)驗產(chǎn)生了一個(gè)無(wú)限的信息量。而且如果承認絕對精度，那么也就承認了絕對測量的存在，并且這樣的結果可無(wú)限制的重復，并且完全相同。倘若如此，就抹煞了現實(shí)的對象和現象的永久變化和運動(dòng)。
因此利用科學(xué)儀器進(jìn)行測量是不充分的，絕對的精度是沒(méi)有的，所有的測量都是不精確的，總有某些誤差。被測值不具有與“真值”的同心性，而只有離心性。這就為科學(xué)家改進(jìn)儀器設備、增加儀器的精確度提供了無(wú)限可能性。
�。�2）即使我們假定科學(xué)儀器有很高的精確度，對于某些對象的測量也不能獲得準確的結果。因為，從被測量對象自身看，存在無(wú)理數的量，而科學(xué)儀器所測得的數值至多是有理數。由此，對這樣一些特殊對象，如兩直角邊為1米的直角三角形斜邊的測量，無(wú)論運用多么精確的測量?jì)x器，都不能獲得準確的數值。
(3)特定的實(shí)驗只暴露認識對象的一個(gè)方面，不能單義地決定所有的屬性。當測量是在過(guò)程中而非靜態(tài)物上進(jìn)行時(shí)，認識對象特別地以眾多屬性展現。展現的屬性與儀器的使用密切關(guān)聯(lián)。相對于一些屬性的測量，儀器的使用的恰當性并不總是確定無(wú)疑的。儀器不可作為毋庸置疑的提供非偶然性的結論的認識工具。[7]
(4)客觀(guān)地說(shuō)，實(shí)驗對象并不能自主地向實(shí)驗者展現其實(shí)在，只能按照實(shí)驗者在與儀器的相互作用過(guò)程中所獲得的經(jīng)驗感受來(lái)展現。展現的方式與難題的解決相聯(lián)系，難題又是由科研背景對我們的影響而產(chǎn)生。背景影響了我們，從而也就產(chǎn)生了被解決的難題。當解決該難題的前提沒(méi)有闡明時(shí)，對難題背景的研究要比解決該難題更加重要。此時(shí)，在一些科學(xué)家看來(lái)，儀器是作為自身內在所具有的目的起作用，而非作為進(jìn)一步達到目的手段([1],P-302),是作為類(lèi)似于獨立存在實(shí)體世界的一部分被研究。此時(shí)，儀器不僅僅作為器械 (devices)——破壞背景以及人們對這一背景的經(jīng)驗，更是作為事物 (things)——它們是與它們的環(huán)境以及我們與它們的交流分不開(kāi)的。
(5)不滲透理論的科學(xué)儀器是沒(méi)有的，從某種具體的科學(xué)儀器的產(chǎn)生看，它是較早期的理論預設的物質(zhì)體現。隨著(zhù)科學(xué)的發(fā)展，我們必須對已存在的科學(xué)儀器進(jìn)行研究， 賦予它新的理論內涵，使之“老樹(shù)發(fā)新芽”。但是，正如 Peter Gabon 所言，我們“關(guān)于科學(xué)信念在科學(xué)儀器中更新 (recreate) 自身的方式知道得太少”，[8]從而忽視了對儀器的研究，限制了研究的范圍。如法國物理學(xué)家 Boit 在從事伏打電堆的研究中， 由于信奉扭力天平，將他的研究限制在靜電學(xué)的范圍內，只測量電荷的效應，而不可能研究在一封閉線(xiàn)路內由電池產(chǎn)生的電流。
由此可見(jiàn)，儀器的使用是不充分的，對儀器的研究是必要的。這樣的研究不僅僅意味著(zhù)增加儀器的精度，擴大儀器的使用范圍，即不僅僅進(jìn)行與檢驗和證實(shí)相關(guān)的研究，而且還意味著(zhù)將此研究作為進(jìn)一步發(fā)現的淵源，暴露隱藏在儀器背后的理論假設， 并且引出新的研究領(lǐng)域去檢查這些假設。這就能夠使儀器變得“象自然一樣，憑其自身成為理論研究的對象；[9]能夠意外地指導實(shí)驗沿著(zhù)未預期途徑進(jìn)行；能夠通過(guò)研究實(shí)驗過(guò)程中科學(xué)儀器對解決難題的限制，而不是通過(guò)它們的測量應用產(chǎn)生新思想。由此使得儀器不只是證實(shí)的工具，也是靈感的來(lái)源。如19 世紀 30 年代，對扭力天平的研究就具有這一作用。在 Boit 的工作中作為限制因素的扭力天平，在 Weber 的工作中成為研究的客體，引發(fā)了新的研究領(lǐng)域——彈力后效研究。[10]
四、科學(xué)儀器的使用是開(kāi)放的
一個(gè)設備，就其自身而言不是科學(xué)儀器，它只能叫作工具對象 (instrument object)。它要獲得科學(xué)工具的地位，必須與科學(xué)工作者相作用，使得科學(xué)工作者獲得對周?chē)澜绲目捶��？茖W(xué)工作者典型地解剖、重組、整合科學(xué)認識對象與科學(xué)認識儀器系統，把儀器的理論說(shuō)明(包括儀器理論和現象的理論)及其預測投射到未知領(lǐng)域，通過(guò)儀器的潛在能力、測量對象的未知參量與背景理論的關(guān)聯(lián)，揭示被研究對象的多種屬性，使研究具體化并獲得經(jīng)驗的重建，使“科學(xué)家擴展他們被限制的理論理解而進(jìn)入到先前隱藏的領(lǐng)域，”[11]使科學(xué)儀器能超越它的先在繼續成為實(shí)驗操作中的不確定性的來(lái)源，從而作為研究客體�？疾炜茖W(xué)史上的實(shí)驗案例，不難發(fā)現，科學(xué)實(shí)驗過(guò)程中所用的儀器、儀器理論說(shuō)明及其實(shí)際應用具有下表所示的相互聯(lián)系 :
所用儀器種類(lèi) 儀器的理論說(shuō)明 儀器的實(shí)際應用 儀器舉例
(相同或不同) (相同或不同) (相同或不同)
相同 相同 相同 很普遍
相同 相同 不同 用于物理實(shí)驗或化學(xué)
實(shí)驗上的伏特計
相同 不同 不同 作為氣象學(xué)再現與作
為粒子檢測器的云室
相同 不同 相同 氫液化器[U〕
不同 相同 相同 長(cháng)臂天平與短臂天平
不同 相同 不同 冰箱與氫液化器
不同 不同 相同 聲學(xué)顯微鏡與
光學(xué)顯微鏡
不罔 不同 不同 很普遍上表表明，相同的儀器理論說(shuō)明的相同的科學(xué)儀器，實(shí)際應用可以相同也可以不同；不同的儀器理論說(shuō)明的相同的科學(xué)儀器，實(shí)際應用可以相同也可以不同；相同的儀器理論說(shuō)明的不同的科學(xué)儀器，其實(shí)際應用可以相同也可以不同；不同的儀器理論說(shuō)明的不同的科學(xué)儀器，其實(shí)際應用可以相同也可以不同。這就為科學(xué)儀器在科學(xué)認過(guò)程中的應用展現了廣闊的前景，這種廣闊的前景使我們明了：科學(xué)儀器的力量不在于怎樣使用它們，而在于使用它們能做什么；科學(xué)儀器作為一種存在雖然完成了，但是對它的理論說(shuō)明以及使用的多種途徑并沒(méi)有完成，它的認識自然的潛力并沒(méi)有得到充分發(fā)揮。為此還必須研究有關(guān)儀器和被研究對象的理論文化，因為“理論文化，肯定地，不僅是實(shí)驗的文化，而且是儀器確立的文化，”[13]還必須將儀器看作是一未完成的對象，其自身帶有不斷發(fā)展的潛力，從而作為研究對象。
五、科學(xué)儀器與客體是不可分離的
人類(lèi)認識客觀(guān)世界能力的增強與科學(xué)儀器對客觀(guān)世界的作用的增強是同步的。這使得科學(xué)儀器與客體世界的距離越來(lái)越近，聯(lián)系越來(lái)越緊，它們之間的區別日趨模糊， 以致科學(xué)儀器自身嵌入到對客觀(guān)對象的認識內容中，且最終不能將科學(xué)儀器從這樣的內容中排除。在這種情況下，科學(xué)儀器和認識對象一道成為認識對象系統——客體系統，對此客體系統的研究在科學(xué)上不可避免。對量子力學(xué)中自我參照測量和測不準原理的分析就說(shuō)明了這一點(diǎn)。
�。�1）自我測量難題。
測量的過(guò)程是儀器與被認識對象相互作用的過(guò)程，此作用過(guò)程確立了儀器系統與被認識對象之間的一定關(guān)系。在經(jīng)典物理學(xué)中，由于從實(shí)驗技術(shù)或從理論分析上能夠排除儀器對認識對象的作用，因此，如果用 W 代表整個(gè)世界，S 代表被認識對象，A 代表儀器工具系統,R 代 表 S 、 A 以外的世界，則認識世界的模式為 W=S+A+Ro。此時(shí)科學(xué)儀器能完全作為中介而完成工具作用。但是，在量子力學(xué)實(shí)驗中，儀器對微觀(guān)對象發(fā)生了不可控制的作用，這種作用無(wú)論在實(shí)驗技術(shù)上，還是在理論分析上都不能排除，從而使得“儀器一微觀(guān)對象”的作用系統所產(chǎn)生的現象不是單一的純自然呈象，而是多維的，既包括被認識對象，也包括科學(xué)儀器及其相互作用，從而使得科學(xué)儀器與被認識對象一道成為客體系統，儀器與被認識對象劃不出明顯的界限，認識世界的模式轉變?yōu)?W=Sl+R 。這里的 S1=S+A。( 注意 : 這里的 "+" 不是 S 與 A 的機械疊加，而是相對于實(shí)驗結果而言的 S 與 A 不可分離的有機結合。
當我們對 S1 系統測量時(shí)，我們仍然是從獲得的儀器狀態(tài)的信息來(lái)推論被觀(guān)察系統的信息的。但是，由于儀器包含在被觀(guān)察的系統中，而且也是參照被觀(guān)察系統的狀態(tài)，因此，這時(shí)從儀器獲得被觀(guān)察系統的狀態(tài)的這一參照就是自我參照，這樣的測量就是自我測量。對于這種自我測量，Thomas Breuer 論證了“沒(méi)有一個(gè)來(lái)自?xún)炔孔晕冶粶y系統的測量能被信息地完成，”[14]即通過(guò)測定一可觀(guān)測量，人們不可能區別所有狀態(tài)�！皽蚀_狀態(tài)的自我測量是不可能的�！�([14],p.209) 因此，在測量不能區別所有狀態(tài)的意義上，科學(xué)儀器不能看作是與被認識對象相互分離而作為純粹的認識工具，它既是工具又是客體。
�。�2）測不準難題。
測不準原理是海森堡1927年從量子力學(xué)數學(xué)形式中推導出來(lái)的，與對所有物質(zhì)粒子的實(shí)驗室觀(guān)察相符合。該原理認為，對一個(gè)共軛互補變量的較準確測量是以對另一共軛變量的較不準確測量作為代價(jià)的，作為極點(diǎn)，對一共扼變量的完全認識是以對另一變量完全不認識為代價(jià)的。即我們不可能同時(shí)準確地知道兩共軛互補的量，由此形成量子測量的測不準難題。
造成測不準的原因是什么呢 ? 有人認為這是由我們所用的測量方法和儀器的不完備所致，即儀器在獲取某共軛量的同時(shí)，無(wú)法控制地干擾了粒子的運動(dòng)，使得粒子失去展現另一互補共軛量的能力。如果這一觀(guān)點(diǎn)正確，測不準難題就不是原則上不可解決的難題，隨著(zhù)人類(lèi)認識的深入和實(shí)驗儀器、實(shí)驗手段的進(jìn)步，共扼互補量必會(huì )準確確定，原則上不可準確知道的東西不存在。然而，量子非破壞性測量理想實(shí)驗表明，即使在獲取某共軛量的同時(shí)，保證粒子的運動(dòng)沒(méi)有受到不可控制的干擾，即在裝置不受不確定關(guān)系影響的情況下，仍然不能同時(shí)確定另一共扼量，即互補性仍然存在。[15]
這樣，不確定難題的存在就與儀器精密度、儀器對微觀(guān)對象的作用無(wú)本質(zhì)的、必然的關(guān)聯(lián)，而與微觀(guān)對象的互補性質(zhì)有本質(zhì)的關(guān)聯(lián)。即微觀(guān)對象的不完全確定性是由微觀(guān)對象的本性決定。照此，粒子的這一本性給人類(lèi)關(guān)于微觀(guān)對象的認識提出了原則性的限制，即人類(lèi)原則上不能獲得對微觀(guān)對象的完全認識。因為微觀(guān)對象的運動(dòng)、變化、發(fā)展要遵循一定的自然規律，受到自身性質(zhì)、結構的限制，它只能做它能做的事。不僅如此，限制微觀(guān)對象“能做什么的某些規律也限制人類(lèi)”。[16]即人類(lèi)雖然有著(zhù)偉大的想象力，有著(zhù)先進(jìn)的科學(xué)儀器，仍然不能按自己的主觀(guān)愿望去擺布自然，改變自然法則，逼迫自然去做它的性質(zhì)和結構不允許它做的事。
存在人類(lèi)原則上不可完全認識的對象，既不意味著(zhù)世界是完全不可認識的，也不意味著(zhù)在感覺(jué)與對客觀(guān)世界的客觀(guān)認識之間沒(méi)有通道，更不意味著(zhù)人類(lèi)認識能力的有限性，而是意味著(zhù) 世界存在不可完全認識的部分，存在著(zhù)有人類(lèi)最終無(wú)法認識的對象或對象屬性。這不是人類(lèi)認識能力有限所致，而是事物的本性使然。這就在邏輯上為人類(lèi)認識過(guò)程的演進(jìn)和認識能力的發(fā)展提供了無(wú)限可能性和不可窮盡性。這就從根本上排除了“不完全的認識是一種人類(lèi)不充分的、有限的認識，是一種對事物原本確定的性質(zhì)的不清楚準確的認識，這樣的認識不是真知識”的錯誤信念。
上面的分析說(shuō)明，在某些現代科學(xué)研究過(guò)程中，一方面科學(xué)儀器與認識對象已經(jīng)不可分離，兩者一道成為科學(xué)認識的客體系統。另一方面，在對認識結果進(jìn)行方法論、認識論和本體論解釋時(shí)，儀器與認識對象一道成為不可分離的客體系統，進(jìn)入人們的思維之中。這種新思維必將改變人們對科學(xué)的傳統觀(guān)念，使人們認識到：科學(xué)知識不只與發(fā)現有關(guān)，而且還與怎樣發(fā)現有關(guān)；科學(xué)理論不只與世界有關(guān)，而且還與人類(lèi)與世界的相互作用有關(guān)。鑒此，將科學(xué)儀器作為客體進(jìn)行研究就顯得既自然又必要了。
結束語(yǔ)
本文并不否定科學(xué)儀器的工具作用，相反地，筆者認為，科學(xué)不僅是關(guān)于什么的，而且是關(guān)于能是什么的。能是什么是通過(guò)行動(dòng)而不是通過(guò)沉思所得，是通過(guò)儀器與認識對象的作用所得。隨著(zhù)科學(xué)的發(fā)展，科學(xué)儀器的工具化作用必將加強，而且，科學(xué)儀器是能夠勝任作為工具這一基本角色的。我們有三方面的理由相信這一點(diǎn)：①本體論理由：相信世界與人類(lèi)的統一性，任何物質(zhì)都能夠通過(guò)相互作用引起變化來(lái)接收和傳遞信息；②方法論理由：測量系統是信息的產(chǎn)生者和處理者, 人們能夠通過(guò)輸入—輸出結構的評價(jià)、噪音的控制來(lái)達到信號的保真； ③認識論理由：有多種實(shí)驗認識論策略(理論的、實(shí)踐的、美學(xué)的)保證人們理性地相信儀器呈象的真實(shí)。( 此當另文探討 )
然而，隨著(zhù)科學(xué)的技術(shù)化趨勢增強，老的格言“科學(xué)發(fā)現 ，技術(shù)創(chuàng )造”已被新的格言“科學(xué)發(fā)現因為它創(chuàng )造”[17]所代替。創(chuàng )造就必須有儀器�？茖W(xué)儀器有其自身的生命。它既是科學(xué)認識活動(dòng)的產(chǎn)物，又是科學(xué)認識活動(dòng)的要素。作為科學(xué)認識活動(dòng)的要素，它不僅指導著(zhù)當下的科學(xué)認識的追求，并在這樣的追求中留下自己的印記。從一定意義上說(shuō)，一部科學(xué)認識史也是一部?jì)x器進(jìn)步史，科學(xué)走到哪里，儀器就發(fā)展到哪里，儀器的進(jìn)步意味著(zhù)自身作為“科學(xué)進(jìn)步有用單元”。[18]作為科學(xué)認識活動(dòng)的產(chǎn)物，儀器的完成是在將此作為研究對象——客體的情況下完成的，是在追求對世界的科學(xué)認識過(guò)程中完成的。儀器的設計、制造、使用和知識的追求是一對伙伴，沒(méi)有其中一個(gè)，另一個(gè)也不可能。因此，科學(xué)儀器的產(chǎn)生是人類(lèi)認識自然和認識儀器自身的產(chǎn)物，是在科學(xué)認識過(guò)程中將科學(xué)儀器既作為科學(xué)認識工具又作為科學(xué)認識客體的產(chǎn)物。那種認為科學(xué)儀器只是由儀器制造廠(chǎng)生產(chǎn)出來(lái)的觀(guān)念是錯誤的，它割裂了儀器制造者與實(shí)驗者之間的聯(lián)系，忽視了實(shí)驗室作為科學(xué)儀器“孵化器”的作用；那種認為科學(xué)儀器在科學(xué)認識過(guò)程中只是作為科學(xué)認識工具要素起作用的觀(guān)點(diǎn)也是錯誤的， 它將科學(xué)儀器從科學(xué)認識的其它要素中孤立了出來(lái)，忽視了在科學(xué)的艱辛探索過(guò)程中，科學(xué)儀器并非是一個(gè)封閉的文本，提供的并非是無(wú)可爭辯的、正確的事實(shí)。要獲得正確的事實(shí)，必須將科學(xué)儀器與理論、實(shí)驗和技術(shù)聯(lián)系起來(lái)，必須將儀器看作是具體的、可錯的、不充分的、開(kāi)放的、且與客體有著(zhù)復雜關(guān)聯(lián)的認識對象，作為進(jìn)一步深化和擴張科學(xué)知識的物質(zhì)手段。
總而言之，對于非科學(xué)工作者而言，將科學(xué)儀器當作科學(xué)認識客體既無(wú)可能也沒(méi)必要，只要在實(shí)際生活中能用某些儀器就行。然而，對于科學(xué)工作者而言，在科學(xué)認識過(guò)程中，必須將科學(xué)儀器既看作工具，又看作客體。表面看來(lái)，這好象是對儀器工具化功能的削弱，實(shí)際上“降低儀器工具化的功能和作用可以讓我們更加完全地將儀器在科學(xué)活動(dòng)中的作用理論化”，([1], P.303) 可以讓我們在促進(jìn)科學(xué)儀器進(jìn)步的基礎上推進(jìn)科學(xué)認識的進(jìn)步。這點(diǎn)是與科學(xué)史相符合的，也是在科學(xué)史中確立以自主的實(shí)驗生命為基礎的新趨勢所必需的。
參考文獻與注釋?zhuān)?/strong>
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[2]對儀器自身所產(chǎn)生的假象要有一個(gè)恰當的理解。當我們的視覺(jué)是正常的時(shí)候， 儀器所產(chǎn)生的假象不是不存在的現象,它有著(zhù)自身產(chǎn)生的基礎，在這個(gè)意義上說(shuō)， 它是“真象”——真實(shí)存在的現象，只不過(guò)這樣的“真象”或與被研究的對象不相干，或是對對象歪曲的反映，或這樣的呈象還沒(méi)有納入人類(lèi)的認識域，因而被研究者拒斥，看作是與對象性認識相對立的“假象”。因此，“假象”也是一種存在，具有本體論意義，只是對科學(xué)認識而言，不具有真理性的認識論意義，只具有相對的意義。與人類(lèi)主觀(guān)臆想和幻覺(jué)不一樣，“假象”具有客觀(guān)現實(shí)性，臆想和幻覺(jué)不具有。所以，儀器呈象的“虛假”,不在于此現象是否存在，是否是以純態(tài)存在(Hacking就說(shuō)，實(shí)驗的主要結果就是現象的創(chuàng )造 ),而在于存在的這一現象是否與被研究的對象有關(guān)，且具有什么樣的關(guān)系。
[3]Ian Hacking,Representing and Intervening,Cambridge University Press,1983,pp.186-209.
[4]實(shí)驗儀器的不同分為三類(lèi)：① A、B 兩個(gè)儀器，根據單一理論操作，這些儀器可依據大小、材料、空間安排、分析步驟等方面不同；② A、B 兩個(gè)儀器，各自完全依賴(lài)于不同的理論，這樣的理論可通過(guò)它們每個(gè)中暗含的陳述集合而區分，如氣泡室與火花室；③A、B 兩個(gè)儀器，部分依賴(lài)于相同的理論，部分依賴(lài)于不同的理論。
[5] Franklin,A & Howson,C (1984)Why do Scientists Prefer to Vary Their Experiments? Stud.Hist .PhiL Sci 5,pp.51-62.
[6]William J .Mcknney,Experiment on and Experiment with:Polywater and Experiment Realism,Brit.J Phil.Sci.42(1991),pp.295-307.
[7]非偶然性結論指的是，所獲得的結論或是“事實(shí)”或是“虛構”。從而將結論所處的認識論狀態(tài)對立了起來(lái)。其實(shí)，當科學(xué)家使用了能決定性地和單義地確定屬性的儀器時(shí)，將結論分為“事實(shí)”和“虛構”是可行的。但是，當結論嵌入可認識的或明晰的模型中時(shí)，“事實(shí)”和“虛構”并沒(méi)有必要對立。
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[11]Danial Rothbart,the Epistemology of a Spectrometer,phi1.Sci.61(1994),p.26
[12] 荷蘭 kamdingh Omes 的氫液化器與英國 Dewar的液化器是基于相同原則， 并且包含在相同活動(dòng)中的液化器,但是應該被看作不同儀器。因為前者與后者相比， 不僅是一個(gè)技術(shù)上進(jìn)步了的儀器，而且也體現了與范德華對應狀態(tài)規律 (Law of corresponding states) 相關(guān)的原理，體現了他的熱力學(xué)對應操作的思想。這是不同實(shí)驗文化和理論文化的體現，體現了科學(xué)敘述的不同風(fēng)格。前者導致低溫物理學(xué)作為一物理分支學(xué)科的確立。
[13] Galison P.,1988a,History,Philosophy and the Central Metaphor,Science in Context2,pp.197-212.
[14]Thomas Breuer,The Impossibility of Accurate State Self-Measurements,phil.Sci,62(1995),p.197.
[15]Berthold-Georg Englert,Marlan 0.Sxully,Herbert Walther,“物質(zhì)和光的二象性”，《科學(xué)》(Scientific American 中文版),1995,4,pp.30-36.
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