作为客体的科学仪器

作为客体的科学仪器摘要：传统的科学认识论一般凸现了科学位器在科学认识过程中的中介作用，忽视了科学仪器使用过程中的具体复杂性，将科学仪器当作科学认识的工具和桥梁。

其实，在科学认识过程中，仪器的使用是具体的、不充分的、开放的，仪器的呈像是可错的，仪器是与认识对象有着复杂关联的。

这就决定了科学仪器既是科学认识的工具，又是科学认识的对象，是经过人的现实的对象性活动制造出来后，在其使用过程中被深刻地认识的对象，扮演着科学认识工具和科学认识客体的双重角色。

关键词：客体科学认识科学仪器引言科学的发展史，就是以发展中的仪器和仪器使用作为其基础之一的历史，是理论、实验、仪器以彼此匹配的方式演进和相互维护的历史，是包含了各种类型的科学实践活动，并从这些活动以及理论家、实验家、仪器制造者的合作中获得进步的历史。

在这样的历史中，科学仪器起着巨大的作用：对科学认识主体的认识能力具有强化作用，对科学认识客体具有激化、纯化、强化作用。

由此拉近人类与宏观世界、微观世界、生命世界之间的距离，使人类能够获得对自然的更深刻、广泛、准确的认识。

因此，科学认识论者一般将科学仪器独立出来，作为科学认识三要素中的一种，即科学认识的工具来看待。

客观地说，这有一定道理。

因为科学仪器能够在仪器制造厂以标准化的方式生产，然后从一个研究团体到另一个研究团体转移使用而不需或很少需要对其进行内部调整。

此时，科学认识主体只要按规定的程序操作，就能获得令其它科学认识主体确信的结果。

其它科学认识主体按照同样的程序进行同样的实验也会获得同样的结果，结果具有可重复性、普遍性。

这就使得这一结果几乎没有可能去反驳。

这样，在科学认识过程中，科学仪器就能作为“可信的、不成问题的、很难挑战的认识要素使用”，[1]单纯地起着认识工具和认识桥梁的作用，作为达到获得进一步事实的目的的手段。

但是，当全面地、具体的、深入地分析科学仪器在科学认识活动中的地位和作用时，就会发现，将科学仪器看作科学认识的工具和桥梁是片面的、静态的、有局限性的，科学仪器及其使用是具体的、可错的、不充分的、开放的、与客体有着复杂关联的。

应将其作为与主体相对的东西、作为主体实践和认识活动的对象、作为客体看待。

一、科学仪器的使用是具体的科学仪器使用的具体环境，也需将此作为认识客体。

因为此时科学仪器与正被研究的现象或与仪器使用相关的条件性，必须将其看作实验室中不确定的因素进行研究。

(1)科学仪器的选择是具体的、有条件的。

科学仪器的选择和使用，必须参照所选用的实验方法。

方法不同，仪器的选择及其操作就不同，对结果的处理和解释也就不同。

如对阿佛加德罗常数的测定，就可选择不同的方法，既可用化学、热力学的方法，又可用电子学的方法。

针对每种方法构建不同的仪器，获得相同的结果，然后相应地用有关的化学、热力学、电子学理论对结果进行解释。

(2)科学仪器的装配是具体的、有条件的。

实验方法一旦确定后，就要装配仪器进行实验。

仪器的装配必须参照所应用的方法，适合运用这一实验方法的具体的实验案例。

由于实验方法相对于具体的实验案例来说起着方法论的指导作用，因此，即使实验方法已被使用，并且不成问题，仪器装配也不是固定的。

怎样装配仪器以及装配怎样的仪器须由正被研究的实验案例决定，而非由实验者试图实现某种主观特定的装配指导。

本世纪二、三十年代化学动力学家们对化学反应速度的研究就说明了这一点。

当时可采用的实验方法有静态法和流动法。

选定流动法后，对应于气态链烷属烃高温分解反应、甲烷和氧气的反应、光化学反应、烯烃的聚合反应等，Farkas和Melville 给出了七种不同的实验安排和不同的仪器装配，以便实验能够顺利进行。

([1],pp.293-296)因此，对于具体的不同的实验案例，可采用同一种实验方法。

但是，所运用的这同一种实验方法并不能充分决定在这些实验案例中的实验仪器装配相同。

实验仪器装配的合理性不在仪器装配自身，而在于运用该仪器所进行的实验所选择的实验方法以及涉及到的实验对象和实验现象，只有这几者相互匹配才能保证一个实验的顺利进行。

由此，在运用科学仪器进行科学研究的过程中，仪器不是作为绝对能提供正确结果的认识工具被接受，而是有条件地接受并且同时按照实验过程中有可能涉及到的所有因素的要求进行修改。

科学仪器使用的条件性不再允许将科学仪器作为稳定的不变的工具使用。

(3)科学仪器的操作是具体的、有条件的。

科技的发展已经进入“大仪器操作微观对象”的时代，并正向“微观机械”、“毫微技术”迈进。

这时仪器的操作需要科技工作者具备大量的技能，知道去做什么，怎么做，以及恰当解释所获得的结果。

因此，从认识论上说，复杂的现代仪器，如高能物理学中的仪器，不能作为实验室中不成问题的、稳定的实验工具使用，而必须在知道它的结构以及它所包含的理论预设的基础上对它恰当地操作。

(4)科学仪器给定的结果是具体的、有条件的。

即使方法可行，并且科学仪器装配后正常运行，科学仪器也不能总是作为不成问题的、稳定的工具使用。

因为正确的实验结果并非仅仅由于科学仪器正确地运行而产生。

仪器给定值是有漏洞的。

科学工作者经常不得不进一步校正由仪器给定的值。

一个最明显的例子是，当我们用一支水银温度计去测量某物体的温度时，只有当温度计原有的温度与被测物体测量前的温度一致时，即温度计上的刻度在测量某物温度之前和发生能量转移，改变正被测量的物体的热量，导致温度计上的读数只能准确反应测量后被测物体的温度，而不能准确反映测量之前被测物体的温度。

对此，需要科学工作者根据具体的情况考虑实验仪器与被观测物质的相互作用对实验结果的影响，校正实验值，获得准确的结果。

这也说明，仪器并非总是作为中性的认识工具提供真实的、正确的实验结果，仪器使用的环境往往导致仪器所得结果的不确定性，从而需要将仪器看成成问题的、不确定的认识过程中的一个要素，而非单纯地作为能够稳定使用、获得正确认识结果的工具。

二、科学仪器的呈象是可错的科学仪器是可错的，对仪器的怀疑与仪器的历史一样久远。

仪器自身的缺陷以及仪器的不稳定都可产生假象，前者如“色差”的形成，后者如“N射线”的产生。

因此，在科学认识过程中，需要对仪器进行考察和有策略地使用，以确信仪器呈象的真实。

这就表明，对科学仪器所获得的新现象的真实性的论证需要将科学仪器作为客体加以研究而不能将其作为任何时候都能提供真实结果的科学认识工具看待。

(1)仪器的理论支持策略。

一个好的仪器理论能很好地为仪器的有效性和仪器呈象的真实性辩护。

对此，哈金(Hacking)在“描述与干涉”中结合望远镜的理论给了望远镜呈象视物有效性以很好的说明。

(2)实验的检查与校准策略。

这一策略使用的目的是，在产生新现象的同时或前后，使用同样仪器，采用同样操作，产生与新现象具有同质关系的已被确知的现象，那么仪器呈象的真实性得到支持。

如在判断所观察到的物质光谱是否有效时，可以通过检查此仪器能否正确再生氢的巴尔末线系而检查该仪器是否正常工作。

(3)干涉的策略。

对样品进行宏观处理，如物质着色、注射液体等。

如果在仪器下看到事先预见的宏观处理带来的结果，那么强化了所观察到的现象的真实性。

如19世纪70年代，用苯胶染料处理染色体以达到观察细胞行为的案例就说明了这一点。

(4)可重复性策略。

该策略指的是同一个人或不同的人在相同的或不同的时空，用相同类型的仪器和相同的实验原理重复同一实验，实验结果的一致，是对所观察到的现象真实性的支持。

这是判断某一实验是否有效、是否能被科学家集团接受的一条普遍准则。

(5)独立证实策略。

这里的独立有两层含义。

第一层含义是，仪器的理论独立于被作用的对象的理论。

此时仪器对对象作用的有效性超过负荷对象的理论的仪器对该对象作用的有效性。

Peter koss 就论证，使用电子显微镜去探查细胞比调查原子更有效。

因为，在关于细胞的调查中，仪器的理论、电子物理学的理论是独立于样品的理论的。

而在对原子的调查中，不具有这一特点。

这既避免了以不成熟理论检验理论的不足，又避免了以某种方式依赖被检验理论的观察检验该理论时，这种内在的“自洽”有可能把本是错误的理论当成正确的理论。

第二层含义是实验方法的独立。

即同一个人或不同的人在相同或不同的时空，使用不同的实验仪器，采用不同的实验原理，得到相同的实验结果，增强了实验结果的真实性，并且，从不同的实验要比从同一实验的重复中得到对某一假设更多的证实。

如在聚合水的案例中，Rousseau 和Porto 就用电子微探(eletrie micro probe) 法、火花源质谱法(Spark source mass spec- troscopy) 证明异常水的奇异性质是由异常水中所含杂质(Na+ 、K+ 、Ca2+ 、S042 一等) 引起，而不是由Limineott 仅根据红外光谱法确定的水的改变了结构的产物——聚合水(H2O)n 引起。

因此，Lippincotz 宣称发现了聚合水是错误的。

(6)间接证实的策略。

当只能用一种类型的仪器观察某现象时，为了理性地相信所观察到的对象，可利用此仪器去观察已被其它手段确立的、且与此对象有着类似尺寸大小和类似特征的对象，对后一对象的真实观察支持对前一对象的观察。

这就表明，对科学仪器所获得的新现象的真实性的论证需要将科学仪器作为客体加以研究，而不能将其作为任何时候都能提供真实结果的科学认识工具看待。

三、科学仪器的使用是不充分的在科学认识过程中，实验科学家必然地要对它们所用仪器进行分析。

18世纪，气象学家在气压计和温度计上投入了很大的注意力，但此时的实验家仅偶尔将他们的注意力转向仪器的理论课题。

到了19世纪，情况就不一样了，此时变化了的实验操作和实验应用的文化，要求仪器承担与原先不同的任务，这就使得仪器突然变得不充分从而需要实验物理学家开始将其作为严格探索的对象。

这在科学上不足为怪，因为：(1)科学仪器是科学知识的物化，物化在科学仪器中的科学知识是什么，达到什么程度，具有何等完备性，就制约科学仪器能获得什么样的经验事实材料。

由于每一历史时期的科学认识是具体的、现实的、有条件的，因此科学仪器的稳定性、精密性、先进性也是具体的、有局限的，需要研究改进，以便逐渐知道它的不足和可靠性，适应科学实践进一步的需要。

如为了满足增加测长的精度和扩大测长领域的需要，人们设计、制造了木工尺、码尺、游标卡尺、移动式显微镜、干涉仪等设备来改进仪器，提高仪器的稳定性、精密性、先进性，减小测量的误差，满足对具体对象认识的需要。

然而，误差的减小不可能达到0的程度。

一是因为仪器不能无限可用，二是当测量包含原子系统时，limWS 并不趋向0( 这里S 表明按仪器精度递增序列的第S 仪器，W表示在误差曲线中的最大值的一半，也称半宽度)。

因此，仪器自身并不能使得测量精度达到绝对。