第二章 物理学理论和自然分类

物理学理论的真实本性和构成它的操作是什么？

当我们认为物理学理论是物质实在的假设性的说明时，我们就使它依赖形而上学了。用这种方式，绝不是给它一种最大多数心智都能够赞同的形式，我们仅限于那些承认它所坚持的哲学的人才能接受它。但是，甚至他们也不能够完全满意这个理论，由于它无法从形而上学学说引出它的全部原理，而它却被宣称是从形而上学学说中导出的。

在上一章讨论的这些思想，导致我们十分自然地询问下述两个问题：

我们难道不能够把一种目的赋予使其成为自主的物理学理论吗？在不是从任何形而上学学说产生的原理的基础上，物理学理论可以用它自己的术语来判断，而不包含依赖于他们可能从属的哲学学派的物理学家的主张。

我们难道不能构想一种对构造物理学理论来说必然是充分的方法吗？与它自己的定义一致，物理学理论不会使用它不能合理运用的原理，不会求助于它不能合理运用的任何程序。

我们打算集中在这个目的和这个方法上，并研究一下二者。

让我们现在径直地断定物理学理论的定义；本书接着的部分将厘清它，将发展它的完备内容：物理学理论不是说明。它是从少数原理推演出的数学命题的体系，其目的在于尽可能简单、尽可能完备、尽可能精密地描述实验定律的集合。

为了在某种程度上更精确地开始下定义，让我们概括一下形成物理学理论的四个相继操作的特征：

1. 在我们着手描述的物理性质中，我们选择我们认为是简单的性质，这样其他性质将想象是它们的群聚或组合。我们通过合适的测量方法，使它们与数学符号、数和量的某个群对应。这些数学符号与它们描述的性质没有固有本性的关联；它们与后者仅具有记号与所标示的事物的关系。通过测量方法，我们能够使物理性质的每一个状态对应于表示符号的值，反之亦然。

2. 借助少数我们在我们的演绎中作为原理看待的命题，我们把这样引入的不同种类的量关联起来。这些原理在该词的词源学含义上可以称为“假设”，因为它们确实是将要建立的理论的基础；但是，它们没有以任何方式宣称陈述物体的实在性质之间的实在关系。这些假设当时可以以任意的方式阐述。限制这种任意性的唯一绝对不可逾越的障碍是同一假设的术语之间的逻辑矛盾，或是同一理论各个假设之间的逻辑矛盾。

3. 理论的各种不同的原理或假设按照数学分析的法则组合在一起。代数逻辑的要求是理论家在这一进展过程中必须满足的唯一要求。他的计算所依据的量并未被宣称是物理实在，他在他的演绎中所使用的原理并未被作为陈述这些实在之间的实在关系；因此，他们进行的操作是与实在的还是想象的物理变换相对应，则是无关紧要的。人们有权要求他的一切是，他的符号系统是可靠的，他的计算是准确的。

4. 这样从假设推出的各种推论，可以翻译为同样多的与物体的物理性质有关的判断。对于定义和测量这些物理性质来说是合适的方法，就像容许人们进行这种翻译的词汇表和图例一样。把这些判断与理论打算描述的实验定律加以比较。如果它们与这些定律在相应于所使用的测量程序的近似程度上一致，那么理论便达到它的目标，就说它是好理论；如果不一致，它就是坏理论，就必须修正或拒斥它。

因而，真的理论并不是给物理外观以与实在符合的说明的理论；它是以满意的方式描述实验定律群的理论。假的理论并不是在与实在相反的假定之基础上建立说明的尝试；它是不符合实验定律的命题群。对物理学理论来说，与实验定律一致是真理的唯一标准。

我们刚刚勾勒的定义区分了物理学理论的四个基本操作：（1）物理量的定义和测量；（2）假设的选择；（3）理论的数学展开；（4）理论与实验的比较。

当我们继续写这本书时，我们将详尽地致力于这些操作的每一个。但是，正是在现在，我们有可能回答由物理学理论的定义产生的几个问题，并驳斥几种反对意见。