试论联想和想象在科学探索中的作用

张　浩

(中国社会科学院哲学研究所,北京100732)

摘　要:联想和现象在人们的认识活动中占有重要地位,是整个认识过程中不可缺少的一个重要环节。人们常用

的联想和想象方式有神话想象、艺术想象和科学想象。科学的联想和想象以抽象的推理为主,一般来说有科学幻

想、类比联想、科学假说和思想实验等类型,它们在人们的科学探索中具有各自独特的作用。

关键词:联想;想象;科学幻想;类比;假说;思想实验

中图分类号:B023　　　文献标识码:A　　　文章编号:1000-2359(2007)01-0130-04

作者简介:张浩(1934-),男,山西阳城人,中国社会科学院哲学研究所研究员,主要从事认识论、思维科学和非理

性问题研究。

　　联想和想象在人们的认识活动中占有重要的地

位,它们本身就是一种认识形式,或者说,是人的整

个认识过程中不可缺少的一个重要的环节。在认识

过程中,人们往往通过联想和想象举一反三、触类旁

通,在空间上和时间上深入到对未知领域的探索。

人们在认识自然、认识社会、认识自身的过程中常用

的想象方式,有神话想象、艺术想象和科学想象。这

些想象,在每一个认识过程中,根据不同认识对象的

具体特点,各自又有许多具体的认识形式。

从联想和想象的具体形式和途径来看,科学的

联想和想象是以抽象的推理为主,而神话和艺术的

联想和想象却多为形象的组合与展现,并且具有不

断“变形”的特点。

据陈进波等人的研究,“科学想象一般说有科学

幻想、科学假说、类比联想、想象实验等类型。不论

是哪一种类型,其想象的展开都是在一定概念的导

引下进行的,受确定的概念的规范和框定,这就使得

科学想象的方式是抽象的推理”[1]。我认为,他们对

科学联想和想象方式类型和特点的分析,是很有道

理的。

现在我们就分别考察一下科学幻想、类比联想、

科学假说和思想实验在科学探索中的作用问题。

一、科学幻想

关于科学幻想在科学发展和科学创新中的作用

问题,郭沫若曾有过明确的论述,他在1978年召开

的第一次全国科学大会上的讲话中,把科学工作者

的科研风格精辟地概括为“既异想天开,又实事求

是”。他说:“科学也需要创造,需要幻想,有幻想才

能打破传统的束缚,才能发展科学。… …嫦蛾奔月,

龙宫探宝,《封神演义》上的许多幻想,通过科学,今

天大都变成了现实。”[2]在中外科学技术发展史上,

由幻想引发的科学发现和技术发明的事例,是不胜

枚举的。

被称为科幻小说之父的法国著名作家儒勒·凡

尔纳,一生写了104部科幻小说,对后世的科学发现

和技术发明,有极大的启示。但是,他的每一部科幻

小说,都不是毫无科学根据的胡编乱造,而是有一定

的科学依据和扎实的科学基础的。他的很多预想,

为后来的科学发展所证实。例如他在1861年就通

过幻想,预言美国的佛罗里达州将设立一个火箭发

射场,并预言发射飞往月球的火箭。他还具体描述

了宇航员在飞船中失重的情景。令人吃惊的是刚好

过了100年,到1961年美国人真的在此发射了人类

有史以来的第一艘载人宇宙飞船。而且,宇航员在

收稿日期:2006-06-18

·130·

DOI:10.16366/j.cnki.1000-2359.2007.01.033太空的许多失重情景,竟和凡尔纳在想象中描述的

差不多。不仅如此,直升机、潜水艇、雷达、导弹、坦

克、电视机等,也都在他的小说中有了雏形。由此可

见,幻想这种想象形式,确实是科学认识中的一个不

可缺少的方法。

科学探索中的联想和想象的发展过程,基本上

是按照寻找事物间的相似性———通过联想进行类

比———用想象提出假说———经过思想实验初步验证

等步骤来实现的。客观事物之间的相似性,是科学

探索中运用各种联想和想象方式进行认识活动的客

观依据,当然也是人们从事科学幻想的客观依据。

客观事物之间都有一定的相似性,这是客观事

实。但是,我们绝不能形而上学地去理解客观事物

的相似性,错误地把相似视为相同,因为在客观事物

及其发展过程中,同时存在着同和变异现象。因为

只有同,事物才能有所继承;只有变异,事物才能不

断地向前发展。这就是说,客观事物是同和变异的

矛盾统一。既然如此,我们在认识客观事物时,就应

采用与相似性原则相应的方式和方法。

对相似性联想在科学探索中的作用问题,我国

著名的思维科学家张光鉴教授曾有深刻的论述,他

说:“联想,尤其是相似联想的确是人类思维中至为

重要的现象。从科学史上的发现过程中可以看出,

相似联想也存在优先问题,即往往是相似程度高的

东西先联想到,而后才由近及远,常常是借助于较高

相似度的联想,就能够使问题得到解决。基于这些

考虑,在建立类比推理的搜索模式时,就应当体现这

种由近及远的相似联想规律,以便在尽可能缩小搜

索范围的情况下获致问题的解决。这种搜索方式可

称之为相似优劣探索。”[3]

二、类比联想

类比,是指对客观事物间具有的类似方面作比

较,从已知某种事物的特性中,类推出与其相似的事

物中也有此种特性。尽管逻辑学中把它称为类比推

理,但是,因为它是一种从特殊到特殊的推理,并不

具有必然性,所以有的学者认为它仍是一种非逻辑

的推理[4](P228)。这种看法是有道理的。我们所以把

类比及类比推理放到非理性认识中来研究,就是认

为它带有很大的或然性,至多也只能算是理性认识

的萌芽。在理性至上的年代,哲学家们都没有把它

引入认识论来加以研究,我认为这是一个不应有的

失误。

一般来说,使用类比方法进行科学探索的过程

是:第一步,收集相关材料,即把与研究对象之间的

一切类同性、相似性的资料都收集起来,并力求齐

全、准确、细致。第二步,对收集到的资料进行整理

和分析,寻找其中的类同性、相似性之间的内在联

系。第三步,在收集事物之间的结构的、功能的活动

趋势和存在条件的类同性、相似性基础上,在对科研

对象之间的全部类同性、相似性进行整理、研究和分

析的前提下,提出类比结论,这种结论往往以假说和

猜测的形式出现。最后一步,是对类比结论的检验

和完善。总之,类比是根据对象之间的相似性进行

的一种理论猜测,对已知同类性的研究,构成了这种

猜测的前提,决定着类比过程的成败。

从学术界到目前为止的研究情况来看,大家公

认的类比方法主要有共存类比、因果类比、对称类

比、直接类比、综合类比等,此外还有协变类比、拟人

类比、象征类比等,这些方法也是人们在进行思维认

识活动和从事科学探索时常用的方法。

认识过程中的类推机制,对以过程、系统、总体

联系为主要对象的现代科学研究起着补充线性形式

逻辑之不足的特殊作用。

其一,因为类推具有跳跃性,所以它适用于纵向

层次的认识推进。我们知道,在特殊经验和理论的

总体概念之间,在相互作用的部分和由它们构成的

系统整体之间,在自然界的各个结构层次之间,都是

不同质的,没有直接的线性的形式逻辑通道。我们

不能靠经验归纳法,从许多生物细胞的特性直接推

出器官的特性,从原子的特性直接推出分子的特性,

从适用于低速运动的牛顿力学理论直接推出适用于

高速运动的爱因斯坦相对论。面对这些由于质的差

异造成的间断性,只会在同质同类对象范围内推理

的传统逻辑方法,不得不让位给善于跳跃的、没有严

密的线性推理程序的类比推理方式。类比虽然也是

从认识特殊事物开始的,但是它可以依据两个或两

类对象某些共有的相似性,推出一个对象可能具有

另一个或另一类对象已经具有的属性。这样,它就

能在不同质的两个或两类对象之间建立起特殊的推

理关系,构造起由此及彼的桥梁。例如,人脑系统的

信息处理和控制功能,不能从单个神经元的活动中

推导出来,但却能从与自动控制系统整体功能的类

比中,得到正确的说明。

其二,类推具有直接性,因此它适用于横向领域

的知识转移。正是由于不同领域的事物之间往往具

有一定的同构性,我们的研究在突破一个领域之后,

才能直接将这一领域的知识转移到未知的另一领域

中去。这样,类比推理就成为现代科学技术研究中

·131·常用的模拟法、模型法、仿生法和移植法的逻辑基

础。现代仿生学就是以生物的许多灵巧、快速、高效

的导航、识别、计算、生物合成和能量转换系统的原

型,与人造机器进行类比、模拟、仿制而成的。利用

两个或两个系统性质的实质对应或描述方程在形式

上的相同,我们可以以类比推理为桥梁,将已知领域

或系统的知识,直接移植到未知领域或系统。例如,

卢瑟福在粒子散射实验的基础上,把原子结构和太

阳系的结构进行类比,创立了原子行星模型。而汤

川秀树则以质上完全不同的经典电动力学为模型,

提出了原子核内部的介子学说,从而又一次利用一

个已知系统的信息,通过类比这个桥梁,打开了未知

系统的大门,实现了科学知识的横向转移。

其三,类推依据世界的统一性,能适用于对科学

系统的整体把握。逻辑学家格·克劳斯指出:“一般

说,获得正确类比推理的可能性是基于自然界本身

是一个合乎规律的体系,其各个部分是相互联系的。

这种相互联系须看作是:现实的不同领域乃是物质

运动的不同形式。世界是无限多样的,但同时,它的

不同方面和领域又具有共同的特点,具有相同的或

相似的结构。”[5]现代科学在探讨天体演化、生命起

源、物质结构之谜时,就已经开始在分子、原子、乃至

基本粒子水平上,沟通传统科学认为不相关的宏观

世界与微观世界、生物界与非生物界。客观世界所

具有的那些相同或相似的结构,使我们能借助类比

推理方式,从总体上把握不同形态的各个领域、不同

质的各种学科系统。丹麦著名物理学家玻尔早在上

世纪20年代就指出,无论什么形式的量子域理论,

它必定以渐近线的形式与经典理论已经证明是适用

的那个领域的经典电动力学相一致,因而借助普遍

化形式的对应原理,可以实现不同“规范”学科的相

互过渡,使矛盾的东西获得同一性。20世纪三四十

年代兴起的系统论、信息论、控制论研究,更为类比

推理方式从事共有的系统、信息、结构、功能等方面

沟通各个领域、实现不同学科的整合创造了条

件[4](P228- 232)。

仅从以上三点,就足以证明类比推理在现代科

学技术研究中所起的特殊作用。而非理性的联想和

想象认识方式,正是以类比作为不同事物的信息联

系、过渡、转移的桥梁。类比及类比推理是一种卓有

成效的认识方法,在许多科学的发展中,应用类比方

法获得成功的事例,是不胜枚举的。但也不是所有

的类比都能得出正确的结论。类比是在两类不同事

物之间进行的,有时是在表面上极不相同的两种事

物之间寻找共同点。这就应对两类事物进行仔细的

分析和比较,特别是对已知的相似属性和推测可能

相似的属性之间的关系进行全面的考察,绝对不能

孤立地使用类比方法。若要进行类比,那就一定要

把它和其他研究方法结合起来运用。只有这样,才

能达到预期的认识效果。

三、科学假说

假说是科学研究工作中的一个非常重要的方

法。假说的特点是科学工作者根据新观察到的一些

事实,通过数学的或者逻辑的推理后得出的新结论,

这个结论,还只是有待证明的假设性学说。实际上,

任何科学理论都必须先经过假说,待进一步证明后,

才成为科学的理论。

假说的形成是个十分复杂的过程。一般说来,

假说的形成大致经历这样一个过程:第一,随着生产

实践和科学实验的开展,出现了一些用已知的理论

所无法解释的新事实和新关系。如人们发现非洲西

海岸与南美洲东海岸彼此相吻合这一事实,用当时

的地质学理论如地球收缩说、大陆固定说等,都无法

解释。为了寻找合理的解释,认识就应该进入第二

阶段,即依据已知的科学知识和不多的新科学资料,

进行一系列推理,对这些新事实、新关系的原因和其

变化规律,作出初步的假定性说明。1910年德国气

象学家、地球物理学家魏格纳,就是依据已知的力学

原理、海岸形状、地质和古气候方面的有限材料,作

出大陆不是固定的,而是可以漂移的初步假定,这就

是“大陆漂移说”的提出。第三步是利用有关的理论

和尽可能多的观察、实验得来的材料,广泛地检验论

证,不断完善原来的假定,使之成为较为完整的科学

假说。“大陆漂移说”提出后,科学家们利用地球物

理学、地质学、古生物学、古气候学、大地测量学等学

科的材料,说明古代地球上可能只有一块陆地(泛大

陆),在它周围是广阔的海洋,后来天体的引力和地

球的自转所产生的离心力使原始大陆分裂成几块,

就如浮冰在水上漂移开来。南美洲东海岸和非洲西

海岸,就是原大陆的断裂处之一,因而它们的海岸线


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