科学技术创新的规律之一 新创理论涵盖原有理论

姜念涛

2015年07月03日  来源：中国科学报

　　苏联科学史家B.M.凯德洛夫对科学理论的发展规律有一番精彩的论述：“较后的理论把较先的、较不完全的、范围较窄的理论，作为一个个别情况包含在自身当中，因为它本身是较完整而广泛的理论。这表示，第二个较全面的理论限制第一个理论的作用范围，……规定了第一个理论的客观的应用界限。”

　　科学界公认了这一科学发展的规律，用来作证明的有两桩重大的科学史实：

　　古希腊大数学家欧几里德创立几何学, 其中一条定理是三角形的内角之和是180度。两千多年中，这一定理天经地义，放之四海而皆准。可是到了19世纪初，随着航海事业的发展，这个放之四海而皆准的定理真的拿到海洋里去一用， 不对了，航海人按照它计算洋面上的距离，总是不准确。原来地球是球形的，海洋作为球面的一部分不是平面, 而是个凸曲面。德国数学家黎曼提出，在凸曲面上三角形的内角之和大于180度。俄国数学家罗巴切夫则宣称，在凹曲面上三角形内角之和小于180度。科学界达成共识：欧几里德几何并非在所有空间都适用，只在零曲率空间的平面才适用，在正曲率空间必须让位于黎曼几何，在负曲率空间必须让位于罗巴切夫几何。非欧几何限制了欧氏几何的适用界限，把它作为曲率为零的特例包含在一个新的完整而广泛的理论体系之中。

　　牛顿经典力学用三大定律解释天上地下的一切运动，整个18、19世纪都称之为“永恒定律”“宇宙定律”。20世纪前二十年兴起相对论力学和量子力学，指出牛顿力学的适用范围并非广大无边，它只在宏观低速运动下适用，在宏观高速运动下得用相对论力学来计算，在微观世界得用量子力学来计算。牛顿力学的适用范围被相对论力学和量子力学一挤一压，压缩到原先的三分之一，整个物理学由此大开生面。

　　科学史上还可举出多个例子。古老的形式逻辑研究的是静态范畴，近代的辩证逻辑研究的是动态范畴。在长时期内形式逻辑占据一统天下。但是静止不过是运动的一种特殊状态，所以长期被人夸大了适用范围的形式逻辑不过是辩证逻辑的一个特例。又如，线性理论把两个变量描述成正比例或反比例的关系，在直角坐标中表现为一条直线。后来人们发现客观世界中两个变量只是在一定阈值内才成正比或反比, 超过一定的阈值就出现复杂的相关情况，在直角坐标中由直线变成曲线。于是非线性理论问世了，线性理论不过是非线性理论中的一个特例。

　　在经济学的发展史上也同样有这种新理论涵盖原理论的情况。产生于19世纪中叶的劳动价值论，直到20世纪前期都是正确的，因为自古以来劳动（主要指体力劳动）都是创造财富的主要源泉，其他要素的价值几乎可以略去不计。随着科学技术的发展，其在生产力中的贡献越来越大，成为第一生产力，加之管理也成为重要的生产力, 原先狭义的劳动在生产力中的贡献份额逐渐减小。于是，强调科技、管理等新要素的要素价值论出现了，它把原先的劳动价值论作为其他要素微不足道的情况下的一个特例，容纳在自己的体系之中。

　　澳藉华人经济学家杨小凯提出了超边际分析理论，对此，茅于轼先生有一段评说：古典经济学只承认边际收益递减，结果是一个静态的稳定结构，不符合变化着的事实。现代经济学家都想在这方面有所突破，杨小凯做到了。他不但保留了内点解的收益递减，又引进了角点解的收益递增。他的超边际分析理论包容了古典的静态的边际收益递减论，正如爱因斯坦在宏观低速层面上保留了牛顿力学，同时又进入宏观高速运动层面而创立相对论。共同点都是新理论涵盖原理论，而不是放弃原理论。

　　原先的理论为什么会被后来的理论涵盖呢？这是因为人们认识世界总是由个别到一般，把从个别和部分中得到的认知通过归纳推理推广到普遍的领域，作出全称判断。由于在进行概括和推断时只能根据当时占有的材料，故而得出的结论既有一定的切实可靠的预见性，又有一定程度的未必可靠的猜想性。结论越是越出试验和观测的范围，就越具有不确实性。实践的进展会暴露出原结论的普遍性并没有当初设想的那么广泛, 而不断出现种种例外的情况。先生的认识秩序是对的，先生之志则大矣，——这种情况几乎所有的科学家、思想家都在所难免。作为后来者，没有苛求的权利，只有加以检验、限制、充实、发展的义务。依据新的事实材料，限制原先理论的适用范围，在它退出的地盘上长出青枝绿叶的新树来，让真理的原野更加欣欣向荣。原先的理论不是被颠覆，而是被浓缩；不是付诸东流，而是变横溢四野为限渠而流。原理论在新的事实面前由收缩而隽永，由集约而归真， 其合乎已知事实的全部论点皆保留在新创的理论中。新理论承接原理论的主要信息，又有原理论没有的全新的信息，代表更广阔的鸟瞰视野，反映更为一般的规律, 比原理论解释更多的事实，赋形维数更多，观控水平更高，使真理发展的长河更加波澜壮阔。

　　与新创的理论涵盖原先的理论相同，新创的技术也往往涵盖原先的技术。多年来电视机、冰箱、手机等每一代新产品，在增加新技术、新功能的同时都包含着原先产品的主要技术和功能。我国自主研发的北斗卫星导航系统，是继美国的GPS和俄罗斯的GGNS之后的全球第三大卫星导航系统。它不仅兼容GPS的导航定位功能，而且具备导航和通信相结合的新的服务功能。GPS采用的是无源定位方式，只进行单向的通信, 告诉对象设备你在什么地方，你的相关人却无从知道你在什么地方。北斗系统采用的是有源定位方式，它给对象设备增加了一个短报文装置，可以将你的位置信息发送到卫星上，再通过后台转发到你的相关人，使他获知你的情况，而不至于失联。北斗卫星系统在汶川大地震等事件中，在地面通信系统完全中断的情况下，因为有双向通信的功能，及时报告受灾人所处的位置和灾情，大大缩短了搜寻救援的时间，近几年在军用、民用的众多领域大大发挥了其他卫星无法实现的功能。

　　科学技术的发展有两大潮流：规范的更替和规范的综合。本文只涉及规范的综合，至于规范的更替，如日心说取代地心说，氧化说取代燃素说等等，当另作他论。在大众创业万众创新的当今，弄清科学技术创新发展的种种规律，是应该做好的功课。

　　（作者系江苏省委《群众》杂志社编审）