历史

第七章 简单性(1/2)

    关于所谓“简单性问题”的重要性几乎没有一致意见。Weyl在不久前说:“简单性问题对于自然科学的认识论是最重要的”。然而,近来对于这个问题的兴趣低落了;也许是因为似乎很少有机会来解释这问题,特别是在Weyl进行透彻的分析之后。

    直到最近,简单性观念一直在无批判地使用,仿佛简单性是什么,为什么它应该是有价值的,是很明显的。不少科学哲学家在他们的理论里给予简单性概念一个关键性的重要地位,甚至没有注意到它引起的困难,例如,Mach,Kirchhoff,Avenarius的追随者试图用“最简单的描述”这一观念来代替因果解释的观念。没有形容词“最简单的”或者类似的词,这个学说就什么也没有说。当应该解释为什么我们认为用理论对世界进行的描述,优于用单称陈述对世界进行的描述时,就似乎预先假定,理论比单称陈述更简单。然而很少有人曾经尝试解释过,为什么理论应该是更简单的,或者更确切地说,简单性是什么意思。

    而且,如果我们假定,使用理论是由于简单性,那么显然,我们应该使用最简单的理论。Poincare(他认为理论的选择是一个约定的问题)就是这样来表述他的理论选择原理的:他选择可能的约定中最简单的。但是,哪一个是最简单的?

    41.排除美学的和实用的简单性概念

    “简单性”这个词用于很多不同的意义。例如Schr odinger理论在方法论意义上具有很大的简单性,但是在另外一种意义上,完全可以说它是“复杂的”。我们可以说,一个问题的解决不是简单的而是困难的,或者说,一个描述或一个说明不是简单的而是难以理解的。

    首先,我要从我们的讨论中排除简单性这一术语应用于任何像描述或说明这类东西。有时,我们说到同一个数学证明的两种说明,其中一个比另一个更简单或更优美。从知识理论的观点看来,这种区别意义很小;它不在逻辑的范围之内,只是表示一种美学性质或实用性质的选择。当人们说,一项工作比另一项工作可以“用更简单的办法完成”时,意思是,它可更容易地完成,或者,为了完成它,需要较少的训练或较少的知识,这情况是类似的。在所有这些情况下,很容易排除“简单”这个词;这一词的使用是逻辑外的。

    42.简单性的方法论问题

    在我们排除了美学的和实用的简单性观念以后,如果有什么东西余留下,那是什么呢?是否有对于逻辑学家是重要的简单性概念?是否可能按照它们的简单度来区别在逻辑上不等同的理论?

    对这个问题的回答似乎是很可疑的,因为大部分想定义这个概念的尝试得到很小的成功。例如,Schlick给了一个否定的回答。他说:“简单性是……一个概念,它表示的选择性质上,部分地是实用的,部分地是美学的”。值得注意的是,他给出了这个回答,是在他写到这里使我们感兴趣的概念,我称之为简单性的认识论概念的时候;因为他继续说道:“即使我们不能解释简单性在这里的真正意思是什么,我们仍然必须认识到这样的事实:任何科学家成功地用一个非常简单的公式(例如:一个线性的,二次的,或指数的函数)来描述一系列观察,他就立即确信,他已发现了一条定律。”

    Schlick讨论了用简单性概念来定义似定律的规律性概念,特别是“定律”和“机遇”区别的可能性。他最后排除了这个可能性,说道:“简单性显然是一个完全相对和模糊的概念;用它不能得到因果性的严格定义,定律和机遇也不能精确地区别开”。从这一段话中真正期待简单性概念完成什么就很清楚了:它要提供一种事件的似律性或规律性程度的量度,Feigl说出了同样的看法,他说到“用简单性概念来定义规律性或似律性的程度”。

    简单性的认识论观念在归纳逻辑理论里起着特殊的作用,比如联系到“最简单曲线”问题。归纳逻辑的信仰者假定,我们通过概括特殊的观察到达自然律。如果我们设想在一系列观察中的各种结果,作为在一个坐标系统中标绘的点。那么定律的图形表示就将是一条通过所有这些点的曲线。但是,通过有限数目的点,我们总能画出形式极为多样的数目无限的曲线。因此,由于定律不是单单由观察决定的,归纳逻辑面临在所有这些可能的曲线中决定选择哪一条曲线的问题。

    通常的回答是:“选择最简单的曲线”。例如,Wittgenstein说:“归纳过程在于发现可以使之和我们的经验相协调的最简单的定律”。在选择最简单的定律时,通常不言而喻地假定,比方说,线性函数比二次函数简单,圆比椭圆简单,等等。但是,没有给出任何理由,或说明选择这个特殊的简单性等级,而不是任何其他的等级,或说明相信“简单的”定律优于比较不简单的定律——除了美学的实用的理由以外Schlick和Feigl提到Natkin的一篇未出版的论文,按照Schlick的叙述,Natkin建议称一条曲线比另一条更简单,如果它的平均曲率更小的话,或者按照Feigl的叙述,如果它偏离一条直线更小的话(这两种叙述是不等价的)。这个定义似乎和我们的直觉符合得相当好;但是,它没有抓住关键之处,例如,它使得双曲线的一部分(渐近线部分)比圆简单得多,等等。实在说,我不认为,问题能为这样的“技巧”(Schlick这样称呼它们)所解决。而且,为什么我们应该给予简单性(如果用这个特殊方法来定义它)以优先权,这仍然是个谜。

    Weyl讨论了并否定了一个非常有趣的把简单性置于概率基础之上的尝试。“例如,假定同一函数y=f(x)的20对坐标值(x,y),当标绘在方格图解纸上时,落在一条直线上(在预期的精确度内)。因此我们推测,我们在这里面对一条严格的自然律,y线性地依赖于x。我们所以这样推测是由于直线的简单性,或者因为,如果该定律是一条不同的定律,这20对任意选择的观察正好非常接近地落在一条直线上,是极端不可几的。假如,现在我们用这条直线来进行内插和外推,我们会得到超出观察告诉我们的东西之外的预见,然而,这个分析是可以批判的。总有可能来定义……会被这20项观察所满足的各种数学函数;而这些函数中的某些会相当大地偏离直线。对这些函数中的每一个,我们都可以说,除非它代表真的定律。这20项观察正好落在这条曲线上,是极端不可几的。因此,函数,更确切地说,函数类,由于它的数学简单性,必定是先验地由数学提供给我们的,这毕竟是必不可少的。应该注意,这个函数项不必依赖与应满足的观察数一样多的参数”。Weyl关于“函数类,由于它的数学简单性,必定是先验地由数学提供给我们的”这段话以及他提到的参数的数目,和我的观点(在第43节中展开)是一致的。但是,Weyl没有说“数学的简单性”是什么,而且,最重要的,他没有说较简单的定律,与较复杂的定律相比较,应该具有什么逻辑的或认识论的优点。

    以上引证的几段话是很重要的,因为它们和我们现在的目的有关,这目的是分析简单性的认识论概念。因为这个概念尚未精确地加以确定。所以有可能摈弃任何想通过下述办法使这个概念精确化的尝试(比如我的尝试)而说:认识论家感兴趣的这个简单性概念,实际上是一个完全不同的概念。对于这种反对意见,我可以这样回答:我不赋予“简单性”这个词丝毫重要性。这个术语不是我引进的,我也知道它的缺点。我所要说的只是,如我的引证所表明的,我要澄清的这个简单性概念帮助我们回答的问题,正好就是科学哲学家常常提出的与他们的“简单性问题”相联系的问题。

    43.简单性和可证伪度

    与简单性概念相联系而产生的认识论问题都可得到解答,只要我们把这个概念等同于可证伪度。这个断言可能遭到反对;所以我首先试图使它在直觉上更易于为人所接受。

    我已经说明,具有低维的理论