在創立新知識體系的時候,首先需要建立一系列可靠命題,再從裏邊篩選出幾條,作爲整個理論體系的基礎,也就是不必證明,也不能够證明的公理。作爲公理的命題應該是對某些簡單事實的直接陳述。由於命題之間存在着邏輯關係,它們可能互相等價,也可能互相衝突,從某些命題出發,可以推導出另外一些命題。爲了保证理論體系的可靠性,内部協調性,完備性和簡單性的要求,就發生瞭如何選擇公理的問題。既然提供選擇的命題來自猜想,不同的選擇可能出現不同的猜想,以及作出多種選擇的可能。就可能搆成若干種互相等價或者互不等價的理論體系。判斷這些理論體系的優劣的標準是她們對所涉及的知識領域中的問題解答的可靠性和廣泛性,而决定的因素就是對公理的選擇。人們在長期科學實踐中,對選擇公理的標準形成了大體一致的原則,以下這幾點是最基本的,也就是必須遵守的原則。
第一條,是命題的客觀真實性原則。
公理必須對所涉及到的科學領域中的事實都正確。只要有一個科學事實與命題的判斷相衝突,這個命題不僅不能充當公理,也不應該從所選擇的公理中推導出來,必須從可靠性命題的行列中清除出去。可是,人們對命題的客觀真實性的判斷往往會産生不同的看法。比如在日心説與地心説的争論問題上,人們親眼看見大地保持不動,“耳聽爲虚,眼見爲實”,太陽從東方昇起來,從西方落下去,太陽圍遶地球旋轉總應該算一種“真實”吧。所以,我們必須注意到,站在不同的角度,或心目中具有不同認知模式的時候,所判斷的“真實性”往往是有區别的。這就提醒我們,對於我們已經見慣不經的自然現象,甚至對於那些理所當然的常識,也許還可以從别的角度重新審視。當你所建立的思維模式與衆不同,而又具有説服力的話,你很可能已經走到了創造的邊緣,科學將因爲你的創見而改變面貌,時代將爲你的創新喝彩。
選擇公理的第二條原則,可以叫做現實性原則。
我們只能用客觀世界的原因解釋客觀世界,而且原則上能够在現實世界中獲得檢驗的命題才是可取的。一切脱離現實的臆造,都不足以作爲科學的根據。這是科學與僞科學長期鬥争取得的偉大成果,是近代科學誕生以來的經驗總結,也是現代科學發展所遵守的普遍原則。當然,由於人們目前的實驗手段或者認識能力有限,許多理論構想暫時得不到檢驗。但是,這樣的命題和僞科學不是一回事,只要從邏輯上講,這個命題所叙述的效應原則上是可以檢測的,即可證實也可证僞,就可以被科學界所接納。
選擇公理的第三條原則是公理必須直觀、簡單、並具有獨立性、完備性和無矛盾性。
直觀性 公理必須由“顯而易見”的命題組成,每一條公理只對一個事項做出判定。由多個簡單命題推導或者組合起來的命題,不作爲公理。
無矛盾性 通過所選定的公理,不可能推導出它們中任何命題的相反命題,從各命題出發推導出來的結論,也不會相互衝突。如果出現了這種情况,發生了邏輯混亂,需要去掉個别命題,或者采用某命題的相反命題。
有時,公理之間的無矛盾性很難一眼看出,必須嚴格論证。比如只從表面上看,亞裏士多德的落體定律自身没有矛盾,如果考慮到物體之間存在相互作用,便可以推導出互相衝突的結論。“上帝萬能”的假説,似乎也没有矛盾。可是,就有人設問:上帝能創造出自己都無法搬動的石頭嗎?只要回答説,“不能”,那麽上帝並非萬能。如果回答説:“能”,那麽,搬動這塊石頭的工作就是上帝無法完成的,可見上帝萬能的假設不真實。類似的,引進包羅一切的集合概念也會導致悖論。
獨立性 同一組公理中的各命題之間不能互相推導,如果出現了互相推導的情况,就可以去掉被推導出的哪個命題,而不影響其完整性。如果用相反命題替换原來命題,不會造成邏輯矛盾,--就像非歐幾裏德幾何所做的那樣--也可以判定原來命題相對於其他命題是獨立的。如果在公理體系中增加一個命題,不會影響公理組的協調性,也不能够增加可以確定的結論,這樣的命題就可以從其他命題中推出來,不具備獨立性,應該從公理組中删除。
完備性 應該使公理所涉及的科學領域,盡可能多的問題能够在所創建的理論體系中得到確定的答案,也就是公理組的最大化實用性原則。前面已經提到,如果去掉歐幾裏德幾何中的第五公設,《幾何原本》所列出的465個命題有三百多個不能得到證明。就是説,去掉第五公理後,歐幾裏德幾何將縮小實用範圍,降低其完備性。如果增加一條公理之後能够對更多的問題作出肯定性回答,那麽,這條公理才是必要的。
當公理組滿足内協調原則,而僅僅不滿足獨立性,就是説,他們之間可以相互推導。在這種情况下,可以從它們中删除部分命題,不影響公理體系的完整性。但是,由於所删去的命題不同,搆成的公理組合也不同,從而形成不同的公理系統。這種表面不同的公理體系,實質上是等價的。最初牛頓在他的《自然哲學的數學原理》中説的力學第二定律,是指物體動量改變率的大小與合外力成正比,是作爲公理出現的。目前通常把這個結論叫做動量定理,而把物體加速度與合外力的大小成正比,與物體的質量成反比的結論叫做牛頓第二定律,動量定理則是由牛頓第二定律推導出來的次級命題,兩個理論體系等價。我們還可以證明,在動量守恒定律,動量定理、動能定理和牛頓第二、第三定律五個命題中,任選兩個作爲基礎,都可以推導出其餘三個。用這種方法一共可以組成十種不同的公理組合,它們相互等價。這和歐幾裏德幾何與非歐幾何之間的關係具有本質的區别。
牛頓曾經認爲自己創立的力學體系是建立在確鑿的物理事實基礎上,没有假設的成分。其實,牛頓力學三大定律,萬有引力定律,以及所采用的伽利略相對性原理,都是没有經過證明,也不能證明的假設。此外,牛頓實際上還采用了時間流逝與物體的運動情况無關,空間平直而無限廣大這些命題作爲公理。離開了這些假設,經典力學就會失去基礎而瓦解。但是,背叛離了牛頓力學的基本假設,却不一定會造成錯誤,甚至可以建立起新的更加深刻廣泛的力學理論,相對論的創立就是一個例证。
在創立狹義相對論的過程中,也發生過如何選擇命題作爲公理的激烈争論。關鍵在於要不要保留以太的假設和怎樣才能滿足簡捷性要求的問題上。爲瞭解釋邁克爾遜-莫雷實驗中没有觀察到條紋移動的“零結果”,許多科學家提出了不少方案,其中,洛倫兹的“收縮理論”最接近愛因斯坦的相對論。他指出:只要假設按照同一比例放慢運動參考係中的時間,和縮小物體在運動方向上的長度,邁克爾遜的實驗結果就可以獲得圓滿解釋。計算這個比例的公式叫做洛倫兹變换。法國著名物理學家彭加勒在充分肯定洛倫兹工作成效的同時,對他的基本假設提出了尖鋭批評。他説:“我們一點也不缺少假設。以太是多餘的,爲瞭解釋一個實驗就做出一個假設的辦法是不可取的。”事實上,作爲創立相對論的先驅,彭加勒已經洞察到了新力學的關鍵性結構,得出了相對論的主要結論。後來的發展證實他的意見是正確的。
那麽,愛因斯坦又是如何做出選擇的呢?在愛因斯坦看來,放棄以太的假設是理所當然的,因爲上帝不會偏袒任何參考係,因此,宇宙中不會存在絶對静止的參考係。而新力學的關鍵性假設是相對性原理:即通過任何物理實驗都無法判斷慣性參考係的運動性質。這和伽利略相對性原理只有一個詞語的差别,就是把伽利略原理中的“力學”兩個字换成了“物理”兩個字。這樣一來,新的相對性原理要求使用光學實驗也無法檢測參考係的運動速度。這就暗示了在任何慣性參考係中,光向各個方向的傳播速度一樣大,這正是對邁克爾遜實驗結果的正常推廣。也就是説,愛因斯坦並没有立足於經典力學解釋事邁克爾遜實驗,而是把邁克爾遜實驗結果看成基本事實,把光速不變原理作爲不需要證明的公理,從而放棄了時間均匀流逝,空間無限廣闊而平整的常識。正是這一重大選擇改變了人類的時空觀念,導致物理學劃時代的革命。
在無矛盾性、完備性和獨立性三者中,無矛盾性最重要。從相互矛盾的公理出發,可以推導出互相衝突的結論,其中有真也有假,科學界拒絶接受這樣的知識體系。不滿足完備性要求的知識體系,雖然不一定會出現自相矛盾的情况,可是對於所涉及的科學領域中的很多問題,不能做出肯定性的判斷,這樣的知識體系也有缺陷,屬於理論不成熟的表現。至於不滿足相互獨立性的公理組合,只是在結構上不那麽簡捷,欠完美而已。對這種理論體系進行化簡,就是從公理組中删去部分命題,也比較容易。在某些場合下,如果看不出那些公理比另外的更基本,不進行化簡也無所謂,因爲這不會影響公理的應用。
不過,我們還必須注意到,由於哥德爾的不完備性定理,以及邏輯法則隨着人類認識的發展而不斷深化的實際情形,所謂公理體系的完備性和協調一致性,只是用當前人們所掌握的邏輯法則予以判斷的結果。由於永遠正確,放諸四海而皆準的真理並不存在。切不可以爲公理體系一經建立,可永世不變。
選擇公理的第四條原則是能够與相關科學理論協調發展。只有能够和相關科學理論協調發展的理論才是可以接受的。這條原則已經超出了選擇公理的標準討論範圍,涉及到科學的發展方向問題。我將重點闡述這條重要原則。
十六世紀,日心説和地心説是關於宇宙結構的兩種理論,地球中心説比較符合人們的生活常識,在直觀上占優勢。應用日心説進行理論計算比較簡單,在理論上占優勢。既然各有利弊,經過反復較量,爲什麽地心説最終還是被日心説打敗了呢?那是在涉及到究竟是什麽力量迫使天體運動,這個關鍵問題上,兩種理論的依據不同,解决的方案不同,同萬有引力定律是否協調,因而造成能否可持續發展所引起的。
如果把問題限制在描述天體運動的範圍内,堅持以地球爲宇宙中心的理論模型,並非行不通。人們没有理由因爲太陽比地球大得多,或者覺得它在宇宙中比地球更“重要”,而必須選作研究天體運動的參照物。同時,無論按照伽利略的相對性原理還是廣義相對論等效原理,對於參考係的選擇都没有特殊限制。按照愛因斯坦的話來説:“上帝不會偏癱任何一個參考係。”如果認爲地球静止不動,太陽圍遶地球一天轉一周,所有行星圍遶太陽轉動,這樣的天文體系恰好就是第谷的“半地心説”模型。在這種系統中計算行星的運動,並不比在太陽中心説理論模型更困難。可見,簡化模型並不是選擇科學理論的最後根據。但是,有一點却是至關重要的,那就是不論是地球中心説還是“半地心説”,都無法説明太陽圍遶地球運轉所需要的向心力究竟是從哪裏來的。下面是粗略的估計:太陽質量是地球的三十三萬倍,地球公轉週期是自轉週期的三百六十五倍。由於向心力與運動物體的質量和角速度平方的乘積成正比,在地心説中太陽所需要的向心力,是日心説中地球所需向心力的四百四十億倍。而按照已測定的引力恒量計算,太陽和地球之間的引力正好能够提供地球圍遶太陽運轉的向心力,而遠遠不能滿足太陽繞地球運轉的要求。所以,肯定地球圍遶太陽轉動才是合理的——至少從近代天文學發展所走過的道路來看,是這樣。
當然,歷史是由多種可能性向着唯一現實性轉化的過程,科學的道路並没有事先注定。假設牛頓力學没有出現,甚至人們直到現在也没有提出“力”的概念,無論伽利略相對性原理還是廣義相對論的等效原理,都允許把地球作爲研究運動的參照物。於是,“日心説”戰勝“地心説”的歷史事件便無由發生。那就是説,離開近代科學的發展過程判定地心説的錯誤,是没有道理的。日心説戰勝地心説,是由現代科學發展的實際路徑造成的。也可以把這一過程看成人類文化選擇的結果。所以,對於地心而言,我們不僅可以從在歷史上發揮的作用方面予以肯定,其客觀真實性同樣不容忽視。
能够和其他科學協調發展,並不是説你所選擇的公理不能和現有科學理論發生矛盾。事實上,作爲一種創造,新的理論就是不可能和現有所有科學體系都協調。人們的認識處在發展過程中,新科學體系的出現,會迫使人們的觀念發生變化。在這種情况下,要對公理體系是否能和相關知識體系協調發展做出判斷,需要時間的考驗。這就是某些在當時看來無懈可擊的理論,隨着時間的推移變得謬不可及的道理,也是我們應該允許互相衝突,可是都能對人類的經驗做出充分解釋的各種理論同時并存的道理。
中醫理論是我們目前所掌握的,拒絶與現代科學協調發展,因而陷入停滯狀態的知識體系之一。中國醫學建立在《内經》、《難經》、《神農本草經》和《傷寒論》等遠古醫書的基礎上。《内經》認爲“人以天地之氣生,四時之法成。”陰陽兩氣既然能够維係天地萬物的生長,當然也能維係人的生命。人的健康狀况取决於陰陽調和,氣血盛衰。所謂“陰平陽秘,精神乃治,陰陽離决,精氣乃絶”是中醫學賴以成立的病理學總則。中醫“善診者”診斷時講究“察色按脈,先别陰陽”,然後才能處方治病。《内經》以五行學説附會人體發病機理,提出了“諸風掉眩,皆屬於肝;諸寒收引,皆屬於腎;諸氣膹鬱,皆屬於肺;諸濕腫滿,皆屬於脾;諸痛癢瘡,皆屬於心”的醫學觀點。由於各家各派對《内經》的理解懸殊很大,所引证的病例個案各不相同,各代醫家逐漸分成若干流派。但是,無論哪派都遵從古訓,都没有跳出陰陽五行的格局,各派争論也没有觸動以天地萬物比擬人體生理的根本。
張仲景著《傷寒雜病論》以陰陽統率表裏。其虚實、寒熱之論爲八綱辨证打下基礎。自唐初孫思邈起,中醫開始注意臟腑功能與發病機理的研究。但是,由於缺乏必要的實驗手段和理論指引,中醫學理論研究一直停留在主觀猜測和個案引证的水平上。没有嚴格的醫學統計,缺乏確鑿可信的臨床報告,尤其是歷代醫家均强調辨证施治,因人而异,以此排斥近代科學思維的客觀性、可檢驗和可重復性要求。加上缺乏人體解剖實踐,中醫理論研究一直停留在發掘古籍的水平上,無法與時俱進。而中醫實踐的理論概括又總是離不開陰陽五行、氣血盈虧的框框調調,診治疾病離不開扶正壓邪、君臣佐輔的古板套路,使中醫理論完全失去了發展的動力。
在古代社會,無論東方還是西方,憑想象杜撰法則以概括客觀世界的做法是常有的事,因此中醫以五行學説附會人體臟腑機能並不奇怪。由於時代的局限,越是古老的理論,猜測的成分越重,與真實世界差距越大,却越具有總攬天地萬物的特徵。在雅典時期,被譽爲“醫學之父”的希波克拉底就以人體擁有紅色的血液、白色的粘液、黄色和黑色的膽汁爲依據,猜想生病是因爲人的四種體液不平衡造成的,治病的基本方法就是設法恢復體液的平衡。於是。如何調節體液平衡就成了最重要的醫學知識。不僅如此,希波克拉底他還把四種體液的比例和人的個性聯繫起來,把人劃分成血汁型、膽汁型等類型。在西方,這種分類方法一直沿用至今。
希臘著名醫生蓋倫也相信四體液學説,沿用體液平衡原理診治疾病也不乏成功的案例。蓋倫還開創瞭解剖動物屍體類比研究人體搆造的方法,初步揭示了人體某些生理過程和部分發病機理。到了中世紀,蓋倫的醫學觀點被奉爲不可更改的教條。直到十五世紀,歐洲人仍然相信“心之官則思”,那時的西醫也和中醫以陰陽五行附會人的發病機理一樣,把人體比做小宇宙,以宇宙演變規律類比人的生理過程。他們普遍把人體發病的原因歸結爲缺乏某些元素,醫治的方法就是缺什麽補什麽。可以説,十五世紀以前,全世界的醫學都行進在神秘主義和檏素唯物主義的軌道上。
可是,文藝復興開始以後,西方興起了反對神秘主義,倡導實驗科學的浪潮,以自然的原因解釋自然現象的風氣逐步成爲科學的時尚。醫學工作者開始把診治疾病的方法建立在對生理過程切實理解的基礎上。十六世紀,維薩裏堅持進行人體剖實驗,於1543年發表了《人體解剖》一書,分項介紹了人體的骨骼、肌肉、内臟、神經和心血管系統的結構,糾正了蓋倫關於人體搆造的兩百多個錯誤。而維薩裏只是衆多從事人體科學研究的典型之一,塞爾維特、哈維都在人體研究上做出過卓越貢獻。
生理學的劃時代進步衝擊着人們生命科學的傳統觀念,一貫反對科學進步的勢力,對生理學研究成果恨得要死,怕得要命。他們製造謡言,以維薩裏和塞爾維特解剖活人爲由判處死刑,將他們的著作一並焚燬。哈維依靠英國皇室的保護才免遭厄運。可是,科學前進的脚步是阻擋不了的。無論宗教裁判所如何歇斯底裏地叫喊,每個人身上的血液照樣循環流淌。
隨着科學的發展,西方人對人體的知識越來越豐富,對疾病的診斷越來越準確,醫療器械不斷改進,醫術不斷提高。他們不斷更新觀念,逐步養成了藐視權威,懷疑經典,尊重實驗事實的科學精神。在發展觀和進化論的鼓勵下,他們毅然放棄原始形態的模糊醫學,努力把醫療技術建立在實驗科學的基礎上。經過三四百年的强勁發展,西方醫學終於形成門類齊全,系統嚴謹的現代醫學理論體系。可以預見,隨着科學技術的不斷發展,現代醫學將攻克一個又一個難關,爲全人類造福,爲人類的健康發展提供可靠保证。
可是,在中醫的發展史上,却嚴重缺乏懷疑的眼光和批判的精神。到目前爲止,中醫學界依然崇尚古代經典,許多人仍然以爲越古老的知識越真實,也越值得尊重。往古來今,就没有一個中醫師敢於觸動兩千多年前那些似是而非的“理論”。縱使有所創見,也只能通過注釋經典或者以假託前人著述的方式表達出來。醫學知識的創造一直限制在陰陽五行,氣血盈虧的理論框架内。《黄帝内經》稱:“餘聞人有精、氣、津、液、血、脈,餘意以爲一氣耳。”可是,就没有一個人敢問一聲:你怎麽知道的?這種似是而非的理論之所以能够統治我國醫學界兩千多年,和我國學術界一向拒絶和現代科學協調發展的傳統有關。直到今天,中醫學理論仍然建立在以“氣”爲基礎的人體功能學説基礎上,我國醫學落後於西方就是理所當然的了。
有一種辯解説,西方人强調邏輯思維,而東方人的思維形式是感悟,是體驗。感悟和體驗不需要嚴密推理,也不需要人體解剖,維係人生的“氣”不必擁有物質基礎,也不需要確切定義。只可意會,不可言傳,是中醫理論的特點。既然中西醫是基於兩種不同思維而並行不悖的科學,那麽,就不能用一個取代另一個,兩者也不可能結合起來,中醫必須沿古訓的方向發展。
説邏輯是西方人的專利,我看不見得。不過,我國歷代學術“大師”的確喜歡編造似是而非的論斷,以求不朽。後人以爲大智慧,其實不然。也許中醫典籍上的很多話的確没有發生過錯誤。可是,從來也没有正確過。宋代醫學家劉完素説:“人受天地之氣,以化生命。是以形者生之舍也,氣者生之元也,神者生之制也。形以氣充,氣耗形病,神依氣立,氣納神存”,這些天書般的“理論”本來就是一些不具備可檢測性的無意義命題。正因爲它不可證實性,也不可证僞,所以不能對病症及醫療效果做出斷言。不可斷言的空話,對實踐不具有指導作用。醫療技術人命關天,不能做出肯定性判斷,你怎麽治病?只能意會,不能言傳的理論無法進入社會文化洪流,没有發展和提高的可能。
從西方醫學發展歷史可以看出,中醫發展的現狀並非世界唯一。在人體結構和生理知識極度貧乏的古代,一切原始醫學的發展均有類似特點。可是到了人體結構知識已經極大豐富,生理學、病理學充分發展的今天,仍然把稀裏糊涂的“氣”作爲生理基礎,診斷離不開陰陽,治病離不開“秘方”,怎麽不鬧出亂子?依據某人“陰氣不足”的診斷,你批準他卧床休息還是住院治療?當中醫説某人因“命門”挫傷至殘,你將如何做出具有法律效力的裁定?所以衛生部理所當然地取消了中醫對病况和死因的判斷權。
還有一種辯解説,科學只在一定範圍内有效,一旦超出這個範圍,科學便無能爲力了。而中醫學的研究,從生命之源出發,從總體上把握病機,處方時標本兼治。所以中醫理論不需要確定性、可重復性,她的唯一特徵就是有效。一句話,中醫不服從科學所必須遵守的客觀性原則,西醫走的是科學之路,而中醫走的是非科學之路,是對科學的補充。
其實,證明治療的有效性,並不難。歷代醫家依據陰陽五行,氣血盈虧,君臣輔佐的原理行醫,也曾發揮過濟世活人,解除病痛的作用。可是,究竟有多少人是在這種理論指導下獲得了救助?中醫治療方法在多大範圍内有效?解除病痛和五行相生相剋的中醫理論之間有多大的相關性?按照現代醫學的要求,凡是對醫學實踐具有指導意義的理論,必須盡量可靠。藥物的療效,適應範圍,相關禁忌,副作用大小都必須通過臨床實驗或醫學統計的方法得出。如果不需要講究治療的可靠性,凡生病都服用阿司匹林不也同樣有效嗎?我們小時候一生病就“刮痧”,文革期間,很多人打鷄血針治療百病,上海用針刺麻醉給工人開腦顱取腫瘤的事還拍成了新聞電影,不同樣有效嗎?我國民間盛傳的許多號稱包醫百病的萬靈驗方,此類而已。
頑守古訓,故步自封,拒絶接受現代科學研究成果,拒絶與現代科學協同發展,是中醫理論走到今天這種尷尬境地的根本原因。我這裏談論的是中醫學的理論問題,在中醫的臨床實踐和中草藥方面的確有不少值得繼承和發揚的東西。然而,正是由於中醫理論上的嚴重缺陷,妨礙了中醫醫療技術的提高,也妨礙了對中草藥的研究開發。在這種情况下,繼續通過發掘古代醫學“寶庫”以求保持中醫特色不僅没用,反倒使中醫進一步走向絶路。唯一的辦法是放棄中醫學獨立發展的老路,在中醫學研究中提倡科學精神,引進科學方法,借鑒西醫理論指導臨床實踐,發掘中草藥中的有效成分,化神奇爲常識,使祖國醫學成爲現代醫學的組成部分。
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