科学技术的发展模式

科学技术的发展模式科学技术发展的模式是科学技术演化的动态结构形式和内在变化机制的形象描述。它反映的是科学技术进步的宏观规律和科学技术理论成长的微观过程。它受客观自然规律和人的实践能力的制约，是人类认识过程和思维规律的反映，并对人类科学认识具有较为直接的指导作用，因此它是马克思科学技术观的重要内容。一、科学发展的模式科学发展模式的构建是以对科学知识整体结构、科学活动结构和科学理论结构的定量分析或逻辑分析为基本前提的。一般来说，科学发展的模式可以分为以下几类:科学发展的指数——逻辑曲线增长模式、科学进步的空间转移模式、带头学科更替模式和科学理论演进的内在逻辑模式。1.科学发展的指数一一逻辑曲线增长模式这种模式又可分为恩格斯的科学发展加速度模式、普赖斯的指数增长和逻辑增长模式。他们都是对科学知识积累在时间序列上的纵向发展规律的研究和描述。恩格斯在《政治经济学批判大纲》一书中指出：“科学发展则同前一代人遗留下来的知识量成正比，因此，在最普遍的情况下，科学也是按几何级数发展的。”（《马克思恩格斯全集》，第一卷，人民出版社，第621页）。1875年他又在《自然辩证法》“导言”中进一步指出，科学的发展“可以说是与从其出发点起的（时间的）距离的平方成正比的”（恩格斯：《自然辩证法》，人民出版社，1984年，第8页）。恩格斯提出的科学发展的规律可以称为科学知识“几何级数”增长模式或者加速度模式。20世纪50年代，美国科学学家普赖斯用计量的方法对科学家人数、科学杂志和科研论文数、科研经费、科研机构等表征科学活动总量的科学指标进行了统计分析，绘出了这些科学指标的增长曲线，定量地分析了科学发展的加速度规律。他的统计分析表明，几乎所有与科学有关的科学指标每隔十五年都翻了一番。在《小科学，大科学》一书中，普赖斯指出，科学的发展“把我们带进现今科学世纪的每十五年一次的稳定倍增”的趋势。其函数表达式为:W=AeKT其中W为科学指标，A、K为常数（对应于不同的科学指标，A、K取相应数值），T为时间（年代）。（普赖斯：《小科学，大科学》，中译本，世界出版社，1982年，第7页）这就是著名的普赖斯科学发展指数增长律。科学发展的指数增长律定量地反映近代以来科学急剧增长的现象，产生了广泛的影响，也引起了直到今天仍在进行的争论，争论的焦点是科学指标的“增长佯谬”问题。如果科学按指数增长律发展下去，势必会出现科学指标超过社会总指标的局面。比如科学家数量指标按照上述函数式计算，总有一天会出现科学家人数超过社会总人数的情况，这无疑是非常荒谬的。普赖斯也清晰地认识到了这一点，他说：“很清楚，我们不能让科学在经历了五个数量等级的发展之后，再跃升到另两个数量级上。假如我们这么做了，那么人口中每一个男人、女人、小孩和狗就会有两个科学家”。（普赖斯：《小科学，大科学》，中译本，世界出版社，1982年，第16-17页）。针对此一缺陷，普赖斯等人又提出科学是以逻辑型或S型曲线增长模式发展的.在逻辑型曲线中，曲线先是呈指数型地变化，并保持这一速率达到“地板”（科学发展的基值）与“天花板”（科学发展的极值）的中点。此后发展速率放慢，整个曲线呈现为S形。需要指出的是，科学发展的“饱和极限”并不意味着发展步伐的停止。虽然从阶段上看，科学的发展可能会沿用S型曲线而趋于“饱和”位置，但就科学发展的全程而言，一次，饱和”恰恰表明科学范式的积累到达极限，需要进行范式变革即科学革命，之后又会出现另一个加速增长。“加速一一饱和一一加速......”，在每一个S型曲线之后又会出现新S型曲线，科学就是如此不断地向前推进的。2.科学发展的空间转移模式发展具有地域上的不平衡性，表现为科学中心的长周期转移和短周期转移。1954年，科学学创始人贝尔纳根据科学发展的不平衡性，在《历史上的科学》一书中提出了“科学活动的主流”的概念；1958年，英国科学家W.丹皮尔明确提出了“科学中心”的概念。这样，他们开拓了科学中心转移规律的研究。1962年，日本学者汤浅光朝在前人工作的基础上，用统计的方法发现了“科学活动中心转移”的规律。他认为，衡量一个国家科学是否发达的主要标志，是科学研究成果的多寡。若某国家在某一时期内的科学成果数超过全世界总数的1/4,即成为“科学中心”。但科学中心的这种转移并不意味着原先处于领先地位的国家科学规模的绝对下降，而只说明另一国家的科学水平在一定历史条件下发展更为迅速。汤浅光朝发现近代以来科学中心转移的顺序大致为：意大利（1540—1610年，中心城市：佛罗伦萨）、英国（1660—1730年，中心城市：伦敦）、法国（1770—1880年，中心城市：巴黎）、德国（1810—1920年，中心城市：柏林）、美国（1920年至今）。科学中心兴隆期在各国的平均年限大约80年。科学中心的这种规律性转移，被称为“汤浅现象”，我们称它为短周期科学中心转移。我国学者赵红洲提出了长周期科学中心转移的规律。所谓长周期科学中心转移，一般指的是每次中心保持的平均周期约为500年，每两次中心转移的周期（即两中心开始出现的时间间隔）为1000年以上。科学发展中曾出现过三个长周期的科学中心，两次长周期中心转移。第一个科学中心出现在奴隶社会的古希腊，从公元前9世纪到公元前3世纪；第二个中心出现在中国的唐代，为公元2世纪至8世纪；第三个中心出现在欧洲与美国，其时期为16世纪至20世纪。每次中心保持周期约为600年，每两次中心转移的周期约为1200年。3_带头学科更替模式在科学发展过程中，各学科的发展并不是齐头并进的，而是总有一门或一组学科作为先导走在学科的前面，我们可以称之为学科地位的不平衡性。通过对学科发展不平衡规律的研究，苏联科学史家凯德洛夫在20世纪70年代初提出了科学发展的带头学科更替理论。他认为在一定时期内担当整个科学发展主导的学科，处于领先地位的学科就是带头学科。带头学科的更替具有两个鲜明的特点：更替的周期性和更替的加速性。更替的周期性是指某一单个学科或一组学科轮流成为带头学科。近代自然科学的第一个带头学科是力学，从17世纪到18世纪单独领先了200年；19世纪，化学、物理学、生物学这一组学科取代力学成为带头学科，为时100年；20世纪上半叶的50年中，量子物理学成为单一的带头学科，紧接着的一组带头学科是控制论、原子能科学和航天科学，领先时间约25年。凯德洛夫预测20世纪80年代的带头学科是分子生物学，带动头的时间约为12.5年，此后至21世纪初，心理学、行为科学等一组学科将代替分子生物学成为带头学科。凯德洛夫还发现，由于科学发展的不断加速，带头学科的更替也日益加快，带头时间不断缩短，其递减率用公式可表示为T=200/2n-L（凯德洛夫：自然科学发展中带头学科问题，载《社会发展与科技预测译文集》；科学出版社，1981年）。带头学科的更替取决于实践的需要和科学发展的内在逻辑，并不是主观随意的。带头学科更替理论揭示了科学发展的不平衡性，同时又反映了近代以来科学发展的状况和趋势，总的看来还是相当程度地与历史吻合，对预测科学未来有一定的价值。4_科学理论演进的内在逻辑模式在20世纪的哲学研究中，科学发展的逻辑得到了科学哲学界特殊的关注。科学哲学家们对科学理论演进的形式和机制进行了广泛的探讨，提出了多种模式。（1） 逻辑实证主义的科学发展模式20世纪20年代形成的逻辑实证主义，从培根的归纳主义原则出发，认为科学知识来自于对经验事实的归纳，科学命题的意义和真理性取决于它的证实。科学通过理论知识的“归并”而发展，不断用更加全面的理论代替原来的理论。因此，科学的发展就是通过归纳获得的科学知识的不断增加，是一种渐进积累，纲、连续而没有中断的过程。一个理论被越来越多的经验所证实，它就越普遍，其解释力和预见力就越强，它所包括的非错误成份也就越少。这一模式反映了科学不断进步的总趋势，但否认科学发展中的质变和飞跃。（2） 波普尔的证伪主义模式波普尔反对逻辑实证主义的渐进积累科学发展观。他认为，一切被认为是真理的科学理论其实都是可错的，应能满足可反驳性这种否定性要求。理论的实质就是猜测，它之所以被提出来，在认识上就是为了有朝一日把它们证伪I否证），否证对科学决不是灾难而是进步的表现。一种理论被否证得越早，科学革命越频繁，科学发展就越迅速。人们越是追求可证伪度高的理论，也就是越来越提高理论的信息量，因而也就越来越接近“真理”。依据对科学理论及其发展逻辑的这种理解，波普尔提出了他的科学发展四阶段模式：“P1—TT—EE—P2—......”。这里P1表示提出的问题，TT表示针对问题的试探性理论即“猜想”或“假说”，EE表示对试探性理论的批判性检验，清除错误并筛选出逼真度较高的理论，P2则表示提出新的更深刻的问题。这四个环节循环往复，不断推进科学的发展。波普尔认为，科学知识的增长，不是一系列愈来愈好的演绎系统的递升，“应当把科学设想为从问题到问题的不断进步一一从问题到愈来愈深刻的问题。”（波普尔：《猜想与反驳》，中译本，上海译文出版社，1986年，第317页）这是一幅不断革命的科学发展图景。在这一模式中，波普尔强调“问题意识”，“激活知识”和提出“尝试性理论”的重要性，强调批判和创新精神的重要性，符合科学发展的内在逻辑，是特别值得肯定的。（3） 库恩的科学革命结构模式美国科学哲学家库恩则用“范式，，来说明理论的发展，并用科学进化和科学革命相结合的模式代替波普尔不断革命的模式。库恩所谓'范式”，是科学家共同体的共同信念、共同传统，以及它所规定的基本理论、基本方法和解决问题的基本范型的总和。范式的真正本质不是认识论意义上的理性规范，而是象宗教信仰的忠诚那样的价值规范。科学家们笃信一定能把自然界强迫纳入该范式所规定的框架中而赤诚地工作着。（《科学革命的结构》，上海科技出版社，1980年，第125页）科学活动的本质既然如此，那么科学理论的发展变化就不能从理性上去找根本原因，而要象研究宗教信仰一样，从社会心理和文化方面去寻找原因。库恩提出的科学发展模式是:前科学（无统一范式状态）—常规科学时期（统一于某种范式）一反常和危机一科学革命时期（范式转换）一新的常规科学时期（统一于新范式）一反常和危机一新的科学革命的反复推演。在常规科学时期，科学家根据范式进行解难题活动，使知识稳定增长，这是科学发展所必需的;但这时科学家的精神本质上是保守的，思想方式是收敛的，因而在全局上不利于科学的开拓。只有当反常大量出现并引起范式的信仰危机时，才有可能打破旧范式的统治转向接受新的范式。库恩认为，新旧范式基于不同的信念，具有不可比性，范式转换作为知识“按新原理的一种重建”，是心理学上格式塔式完形的跃变，是宗教式的改宗和皈依。范式的选择就象政治革命一样，“没有比有关团体的赞成更高的标准了”（库恩：《科学革命的结构》，中译本，上海科技出版社，1980年，第70、78页）。库恩把科学不仅作为知识的形态，也作为科学共同体的实践活动来观察，为科学哲学和科学史研究提供了崭新的思路。他对科学发展中的进化和革命，从发展形态上作了统一的全面的描述，也有可借鉴之处。但他对范式及其更替过分突出其不可比性和非理性因素，夸大'常规”科学家与“革命”科学家的对立，从而实际上否认了科学知识发展的连续性、进步性和客观真理性，不能不说具有浓厚的非理性主义、相对主义色彩和较大的片面性。（4） 拉卡托斯的科学研究纲领模式伊姆雷.拉卡托斯接受库恩和波普尔思想中的合理因素，提出了“科学研究纲领”理论。他认为只有以整个科学理论系统或“科学研究纲领”为对象，而不是以各自独立的单个理论或命题为对象，才能正确地理解和解释科学理论的证伪和发展问题。所谓“科学研究纲领”就是一组具有严密内在结构的科学理论系统，它由相互联系的四个部分组成：（1）由最基本的理论和观点构成的“硬核”，它是坚固的，不容反驳或否定；（2）由许多辅助性假设构成的保护带，它具有柔韧性，可随时调整以保护硬核不被证伪；（3）消极保护硬核的反面启示规则，即“反面启示法”；（4）积极改善和发展理论的正面启示规贝9，即“正面启示法”。拉卡托斯认为，一部科学史就是互相竞争的科学研究纲领的斗争史。科学的发展有一个大体如下的模式：科学研究纲领的进化阶段一科学研究纲领的退化阶段一新的研究纲领证伪并取代退化的研究纲领一新的研究纲领的进化阶段......。拉卡托斯认为，每个时代每个学科并非只有一种“范式”存在，而是存在不同的研究纲领的竞争，如光学领域的波动说与粒子说，地质学领域的水成说与火成说。他的总看法是：“科学史一直是，也应当是一部相互竞争的研究纲领（或者也可说是'范式’）的历史，而不是，也不应当变成一连串的常规科学时期。”（拉卡托斯：《科学研究纳方法论》，中译本，上海译文出版社，1986年，第95页）研究纲领由于各自具有韧性结构，难为经验事实所证伪，但根据它们在实际中解释力和预见力的大小，仍然可以区分出是进化的还是退化的纲领，进化的纲领取代退化的纲领本质上是优胜劣汰的社会选择过程。但他又认为，这里进化和退化的区分只是相对的，甚至已成为历史的研究纲领也有卷土重来的可能，因此他主张对一切研究纲领都抱宽容态度，“理论的多元论要优于理论一元论”。（拉卡托斯：《科学研究纳方法论》，中译本，上海译文出版社，1986年，第95页）拉卡托斯把研究纲领的韧性说得有些过分，以致难以判明研究纲领合理性的终结的界限，并磨钝了科学革命的锋芒，但总的看来他的模型是比较全面、比较深刻的。二、技术发展的模式技术发展的模式就是技术发展的一般过程，它在一定程度上反映了技术发展的客观规律性。考察技术发展的历史，不仅单项技术在其产生、成长、传播各个阶段都存在着各自的发展模式，而且随着单项技术的蓬勃发展，也必将导致整个技术体系的形成和发展，从而也就会出现技术体系的发展模式。—单项技术发展模式单项技术都有其产生、成长、传播的过程，一般来说都存在着一定的发展模式。（1） 单项技术的产生模式任何一项单项技术都有其产生的过程，这一过程实际上是人们在认识和改造世界过程中由理论向实践的转化过程，是一个逐步使观念具体化、直至实用化的创造过程。尽管每一具体的单项技术的产生过程不尽完全一致，但一般来说总还是存在着一些共同的方面。作为单项技术的较为完整的产生模式，主要应当包括如下的程序系列。技术问题技术课题选择技术课题决策阶段技术预测技术评估技术构思技术设计技术发明阶段技术评价技术研制当然，技术产生是一个复杂的、多因素的过程。一方面上述序列并非截然分明，而是可能互有重叠、交叉;另一方面，并非每一项具体的技术产生过程都完完全全地包括上述序列，或者完全按上述序列机械行事。然而，从整体上来看，它仍不失为技术产生的一般模式。（2） 单项技术的成长模式考察任何一项过程，可以发现单项技术在产生出来以后的成长过程中和任何生物有机体一样，有它的产生、发展直到衰退的“生命周期”，在这里我们称之为单项技术的成长模式，开始期（OA）:亦即前述单项技术的产生模式所揭示的时期，包括从技术课题的决策、技术发明直到技术开发这些一些阶段。在这一阶段要求技术初步投产、运行。发展期（AB）:在该时期，初步出台的技术在接受用户意见的基础上又经过了一系列的改进，使其在较短的时间内加速发展和成长，具有较强的功能。成熟期（BC）:在该时期，继续将经过发展期后具有较强功能的技术接受用户的检验，使其更加完善，具有完整功能，在市场上竞争能力极强。饱和期（CD）:在该时期，虽然技术仍会有所提高，但要在原有基础上有较大的改进比较困难，此时技术成长速度减慢，进入相对饱和状态。衰退期（DE）:在该时期，由于有性能更为先进的新技术诞生而使原有技术显得落后，新技术逐渐取代旧技术，使得旧技术丧失竞争力，逐步退出历史舞台。这里值得指出的是虽然每一项技术有它的生命时期，呈现出S型曲线的成长模式，其发展最终将趋向于”零增长”。但是，对于某一领域的技术系列而言，它是没有极限，不会走到尽头的。任何一项技术都只不过是该领域中技术系列的一“环”，当某项技术即将完成它的“生命周期”之前，在这一领域中的另一就技术便潜伏在原有技术的衰退期之中了，并且这一新的技术也就从此进入了自己的“生命周期”，按照开始期、发展期、成熟期、饱和期直到衰退期的模式成长，呈现出新的5型曲线”。因此，对于某一领域的技术成长过程实际上是一系列单项技术无数“S型曲线”的迭加，其发展在整体上表现为不断起伏上升的过程。比如对电子计算机技术系列的连续更替过程的考察，就可以发现它呈现出从电子管―晶体管一集成电路三种不同类型计算机计算速度的成长趋势。（3） 单项技术的传播模式单项技术在成长、完善的过程中，也会向外传播、扩散。这种传播、扩散的过程，可以分为单项技术梯度递进和跨越转移两种传播模式。一般来说，技术往往会以它的产生地作为中心，按照从技术发达地区到技术次发达地区，最后到技术不发达地区这一技术梯度向四周传播、扩散，这样就形成了单项技术梯度递进模式。如日本的半导体技术在对外传播过程中，往往从其本国首先传递到技术不发达的韩国，然后再传递到技术不发达的中国。当然，这里也存在着另一种情形，就是一些技术后进的国家或地区，采取跨越方式，跃过许多原有的技术梯度，直接从技术最先进的地方引进先进技术，使其技术水平迅速达到一个新的高度，单项技术的这种传播、扩散方式就是跨越转移模式。一项技术在传播过程中，究竟是采取梯度递进模式还是跨越转移模式，这是由技术传输双方的技术、经济、政治、文化等各种因素决定的。技术梯度递进和技术跨越转移两种模式对于技术的传播、扩散都是不可或缺的，它们是技术传播过程中连续性和间断性的两种表现。没有技术梯度递进就没有技术水平的普遍提高，没有技术跨越转移就没有技术的竞争和发展。W 技术体系发展模式随着单项技术的产生、成长和传播，技术种类越来越多，各种技术之间的相互联系、相互影响也更加密切，从而使这些众多的技术形成了一个在一定时期内以某一主导技术为核心组合起来的、能够满足整个社会需要的、具有综合功能的技术体系。技术体系中的主导技术是在技术体系发展过程中逐渐成长起来的核心技术、基础技术，它的存在和发展影响和决定着这一技术体系中众多其它技术的发展，决定着技术体系的整体性质，决定着技术体系的变更与否。人类社会自有技术以来，曾经出现过八次性质不同的技术体系的更迭，或称技术革命，即旧石器时代技术体系、新石器时代技术体系、青铜器时代技术体系、铁器时代技术体系、工场时代技术体系、蒸汽时代技术体系、电力时代技术体系、信息时代技术体系。关于社会技术体系的发展模式，星野芳郎曾提出技术革命的载体一一技术体系的概念，并研究了通过主导技术的突破到建立新的主导技术群，并进而