当代著名的科学家和哲学家爱因斯坦在谈到科学家的认识论观点时说：“寻求一个明确体系的认识论者，一旦他要力求贯彻这样的体系，他就会倾向于按照他的体系的意义来解释科学的思想内容，同时排斥那些不适合于他的体系的东西。然而，科学家对认识论体系的追求却没有可能走得那么远。他感激地接受认识论的概念分析；但是，经验事实给他规定的外部条件，不容许他在构造他的概念世界时过分拘泥于一种认识论体系。因而，从一个有体系的认识论者看来，他必定像一个肆无忌惮的机会主义者；就他力求描述一个独立于知觉作用以外的世界而论，他像一个实在论者；就他把概念和理论看成是人的精神的自由发明(不能从经验所给的东西中逻辑地推导出来)而论，他像一个唯心论者；就他认为他的概念和理论只有在它们对感觉经验之间的关系提供出逻辑表示的限度内才能站得住脚而论，他像一个实证论者；就他认为逻辑简单性的是他的研究工作所不可缺少的一个有效工具而论，他甚至可以像一个柏拉图主义者或者毕达哥拉斯主义者。”
对于爱因斯坦这段原则性的论述，有人认为它暴露了斯坦思想庞杂、立场不稳，甚至有人以此指责爱因斯坦本是一个哲学上的“机会主义者”(在其贬义上)。持这种观点的人恰恰在这里有意或无意地扮演了爱因斯坦所说的“有体认识论者”的角色，即“倾向于按照他的体系的意义来解学的思想内容，同时排斥那些不适合于他的体系的东西”。假如他摆脱了这种禁锢他的思想的僵硬的认识论体系，而不抱过多的偏见的话，那么他也许会发现，爱因斯坦的论述包含某种引人深思的真理。
事实上，爱因斯坦的这些言论，正是他的思想和行动的真实写照。敢于正视矛盾的两极，善于在对立的两极保持必要的张力，恰恰是爱因斯坦的认识论和方法论的一大特征，也是他在科学探索活动中取得成功的秘诀。本文首先拟以爱因斯坦为例，着重剖析一下他的认识论和方法论是如何在对立的两极保持必要的张力的；接着，回顾一下科学的历史(主要是物理学史)，看看这种张力是怎样具体起作用的；最后，探讨一下在对立的两极保持必要的张力这种卓有成效的科学认识论和方法论准则的丰富内涵和主要依据。
一、爱因斯坦：一个典型的例证
爱因斯坦善于在对立的两极保持必要的张力，这主要必须在以下几个方面。
1．从认识论上看，爱因斯坦善于在经验论和唯理论之间保持必要的张力。马格瑙在分析爱因斯坦的哲学观点时曾经指出：“爱因斯坦的见解不能贴上任何一种哲学态度名称的标签；它包含着唯理论和极端经验论的特征。” 对于马格瑙的分析，爱因斯坦的反应是：“这意见是完全正确的”，“我认为在这两个极端摇摆是不可避免的”
作为探索自然界奥秘的自然科学家，由于他工作的性质，一般说来，都是本能的实在论的经验论者，不管他从哲学上对经验作何种解释，他在行动中总是按实在论的经验论办事的。爱因斯坦也是这样。在12岁时他读了通俗的科学书籍，从此就一直坚信在我们之外有一个离开人类而独立存在的巨大世界，这个世界的永恒之谜部分地是我们的观察和思维所能及的。爱因斯坦后来也曾多次表示：观念世界一点也离不开我们的经验本性而独立；一切关于实在的知识，都从经验开始，又终结于经验；科学概念只有在它们同感觉经验联系起来时才能得到内容，哪怕这种联系多么间接。他还认为，思辨并不比经验论高超，一个希望受到应有信任的理论，必须建立在有普遍意义的事实之上。
但是，爱因斯坦并不是一个狭隘的经验论者，从他早期的几项科学实践来看，他已经倾向于唯理论，在广义相对论建成之后，他的唯理论思想变得更为明确了。爱因斯坦认为，科学不能仅仅在经验的基础上成长起来，要是我们不相信理论构造能够掌握实在，那就不可能有科学。他指出，任何理论都是思辨性的；只有借助于思辨的理论才能在我们的感官所感知的知觉之间确立起有规律的联系；只有大胆思辨而不是经验材料的堆积，才能使我们进步。他还提出了一个原则性的命题：在某种意义上，纯粹思维可以把握实在。
表面看来，爱因斯坦的上述言论是对立的、矛盾的，或者用他自己的话来说，是“在两个极端摇摆”。但是，要知道，他那貌似“摇摆”的言论是在不同的前提下、针对不同的情况讲的。仔细分析一下他的认识论全貌及其科学实践活动，我们不难发现，他的这种“摇摆”，决不是心中无数、不知所措，而是胸有成竹、高屋建瓴。与其说是“摇摆”，毋宁说他力图
在对立的两极保持必要的张力，即在对立的两极冲突中力图达到和谐的互补和微妙的平衡。这一点充分表现在他于1952年5月7日给挚友索洛文的信中。在那里，他用图示形象地描述了思维同经验的联系(张力关系)问题。爱因斯坦的下述原则性的言论也说明了这一点： “知识不能单从经验中得出，而只能从理智的发明同观察到的事实两者的比较中得出。”“思维本身始终不会得到关于外界客体的知识。感性知觉是一切研究的出发点。只有考虑到思维同感觉经验材料的全部总和的关系，才能达到理论思维的真理性。”
谈到科学家在经验论和唯理论之间不可避免地产生摇摆的原因时，爱因斯坦说：一个逻辑的概念体系，如果它的概念和论断必然同经验世界发生关系，那么它就是物理学。无论谁想要建立这样一种体系，就会在任意选择中遇到一种危险的障碍。因此，他要把他的概念尽可能直接而必然地同经验世界联系起来。在这种情况下，他的态度是经验论的。这条途径常常是成效的，但是它总是受到怀疑，因为特殊概念和个别论断毕竟只能断定经验所给的东西同整个体系发生关系时所碰到的某件事。因此他认识到，从经验所给的东西到概念世界不存在逻辑的途径。他的态度于是比较接近唯理论了，因为他认识到体系的逻辑独立性。这种态度的危险在于，人们在探求这种体系时会失去同经验世界的一切接触。爱因斯坦的这些看法表明，科学家(特别是富有开拓精神的科学家)之所以在对立的两极之间“铤而走险”，也是现实状况迫使他不得不这样。爱因斯坦正是通过在对立的两极保持必要的张力，沿着充满危险和障碍的道路，登上了一个个险峰。这就是科学大师高出一般科学家的难能可贵之处。
爱因斯坦的主导哲学思想之一——唯理论的实在论——就是他在经验论和唯理论之间保持必要的张力的归宿。从思想渊源上讲，一方面，他受到休谟和马赫的批判经验论(也称怀疑的经验论)的明显影响，并把它作为批判经典力学理论基础的锐利武器，冲破了机械自然观的教条主义信念。但是，他并不赞同马赫关于科学是对经验材料进行整理的观点，明确反对马赫要把一切形而上学从科学中排除出去这一彻底的经验论，即激进的经验论。另一方面，爱因斯坦的唯理论思想主要来源于历史上最彻底的唯理论哲学家斯宾诺莎 。不过他也看清了斯宾诺莎的极端唯理论的缺陷，对它采取了清醒的批判态度。他指出，像斯宾诺莎那样相信凡是能用纯粹思辨去了解的东西都可以在现实世界中找到，这不过是“哲学童年时代”的幻想。他不同意斯宾诺莎把普遍真理看作是先验的，也不满意斯宾诺莎认为感性知识缺乏确定性和必然性而加以排斥的态度。他用怀疑的经验论批判了先验论，从而修正了唯理论：清除了斯宾诺莎极端唯理论中的先验因素，加强了唯理论中的实在论倾向。在这里爱因斯坦并没有走任何一个极端，而是以唯理论的实在论的形式，在极端的经验论和极端的唯理论之间保持了必要的张力。这恰如在固定的两个支点之间走钢丝一样，虽然充满着危险，但却能表演出使人拍案叫绝的高招儿来。你在宽阔而平坦的天桥上通过，固然万无一失，那又有什么绝妙可言呢？
2．从方法论上看，爱因斯坦善于在归纳法和演绎法之间保持必要的张力。爱因斯坦充分肯定于归纳法在科学发展早期中的作用，即使在科学成熟期归纳法的地位有所下降时，他也没有全盘否定这一科学方法。他只是认为，作为科学理论基础的基本概念和基本假设不能从经验中归纳出来，而只能以经验事实为引导去直觉地领悟。作为以构造科学体系为目的的理论物理学家，他推崇演绎法，但他并不赞同有些哲学家把逻辑演绎的前提即基本假设看作是先验的(他认为即使最接近经验的概念也是“自由选择的约定”)或自明的，也不赞同演绎出的命题本身就具有真理性(他认为在某一逻辑体系中按照公认的逻辑规则推导出的命题只能说是正确的，而体系所具有的真理内容取决于它同经验总和的对应可能性的可靠性和完备性，正确的命题则是从它所属的体系的真理内容中取得其真理性的)。
为了适应科学发展的必然趋势，为了解决面临的困难问题，爱因斯坦提出并采用了一种行之有效的方法论原则——探索性的演绎法。这种方法在作为推理的两极的归纳和演绎之间保持了必要的张力：作为逻辑演绎前提的基本概念和基本假设要受经验事实的提示与引导，但它们对经验保持着较大的独立性(不像肉和汤的关系，而像衣帽钩上的大衣和钩子号码的关系)，它们实际上是思维的自由创造或理智的自由发明；对从前提导出的结论的评价，当然要靠“外部的确认” (用现成的经验事实来证实理论基础)，这是最高标准和最终标准，但是“内部的完美”(前提的“自然性”或者“逻辑的简单性”)也是一个不可或缺的评价标准，特别是在数学上暂时还存在难以克服的困难而不能确立这个理论的经验内涵时 。
3．爱因斯坦善于在对立的两极保持必要的张力，也体现在他的许多观点、许多做法上，乃至铸成了他的个性。他在狭义相对论论文中对同时性等概念作的是操作定义，但又表示单靠可观察量来建立理论是错误的。科学中的简单性原则本来是一个有强烈主观色彩的原则，但他认为对此不能太主观，正确的概念体系必须使简单性的主观方面和客观方面保持平衡。他是自然科学大革新家，亲自发动了本世纪初的科学革命，但又认为相对论并没有革命行动，只不过是一条可回溯几个世纪的路线的自然继续。他从少年时代起就抛弃了宗教的“天堂”，但又指出只有严肃的科学工作者才是具有深挚的宇宙宗教感情(其采取的形式是对自然规律的和谐所感到的狂喜和惊奇)的人。他有着强烈的社会正义感和社会责任感，但又是一个“孤独的旅客”。爱因斯坦的女婿凯泽尔敏锐地洞察到爱因斯坦身上的这种性格特征，他这样写道：“征服与服务，发现和谦逊，决定着这个有创造性的人的命运。这些力量在爱因斯坦身上从未发生过冲突，而是和谐地起著作用。这一点使他的统一的品格达到最大的幸福和魅力。由于他的工作的无可比拟的意义和他的人格的传奇性而使他在我们这个时代成为一个声名显著的人物。”
现代著名的瑞士心理学家荣格断言，和常人不同，具有创造个性的人，在思想和行为中表现出各种相互对立的特征，这种两极对立的特征在具有极高创造才能的人的身上表现得尤为强烈。爱因斯坦这一典型例证充分支持了荣格的论点。关于爱因斯坦的这种两极对立的个性特征与科学创造的关系，美国科史家霍耳顿发表了如下见解：物理学表面上看起来像铁板一块，但是在平静的水面下，却是两股对立的潮流在激荡。平庸的科学家只置身于其中的一股潮流中，解决日常任务。卓越的科学家就不是这样，他像一个弄潮儿，同两股潮流互相撞击激起的波涛相搏击，从而做出惊人的壮举来。
二、科学的历史是贯穿这种“张力”关系的历史
科学思想的“个体发育” (在科学家个人头脑中的发育)体现出这种卓有成效的科学认识论和科学方法论的作用，科学思想的“系统发育”(作为科学共同体活动的过程和结果)何尝不是如此呢?一部科学史(例如物理学史)，实际也是在经验论和唯理论、归纳法与演绎法之间贯穿着必要的张力的历史。量子力学的创始人之一海森伯说得好：“如果我们回溯一下精密科学的历史，也许能够断言，对自然现象的正确描述正是从这两种对立观点之间的张力(tension)中发展起来的。纯粹的数学思索变得毫无成效，因为它玩弄着大量可能的形式，就不再返回到少数几个实际上借以构造自然界的形式了。而纯粹的经验主义也不会有什么成效，因为它最终会陷入没完没了的、毫无内在联系的表格之中。只是由于这种张力，只是由于大量事实和可能适合于它们的数学形式之间的相互作用，才能够涌现出决定性的进展。” 现在，我们不妨从科学发展的三个大的时期——古代(16世纪以前)，近代(16~19世纪)，现代(20世纪)——简要地考察一下这个问题。
1．古代科学基本上处于现象的描述、经验的总结和猜测性思辨的阶段，它主要是以直觉的和零散的形式出现的。在这个阶段，就贯穿着唯理论和经验论的张力，用爱因斯坦的话说，就是存在着“比较贵族化的关于思维的无限洞察力的幻想”(认为只要用纯粹思辨就可以发现一切可知的东西)与“比较平民化的朴素实在论的幻想”(认为事物“都是”像它们通过我们的感官而被我们知觉到的那样)的对立。
古代科学的黄金时代是古希腊科学，其中比较成形的是天文学、几何学和力学(主要是静力学)。早在柏拉图时代，天文学就经由观察和几何推论，揭示出恒星和行星运行的数学规律。希腊一罗马时代晚期亚历山大里亚的天文学家托勒密综合了当时最新的观察成果，在希帕克的研究工作的基础上加以发挥，写成了天文学的百科全书《至大论》。他运用本轮、均轮的数学模型，着意把他的工作建立在算术和几何学的无可争辩的方法之上，他认为在解释现象的时候，应该采用一种能够把各种事实统一起来的假设。
希腊科学的最成功的产物是几何学这门演绎科学。公元前300年左右，亚里山大里亚的欧几里得把当时已有的几何学知识搜集起来，加以发展和系统化。他从少数认为不证自明的公理出发，按照逻辑原理，推演出一系列奇妙的命题，从而构成了逻辑严谨的几何学体系。尽管欧几里得几何学是人类理性思维的杰作，但是其中的所谓不证自明的公理，事实上是关于空间性质的假设，它们是根据所观察到的现象，通过想像归纳得到的。而且，欧几里得演绎出的命题，也与人们的观察和实验相符合。更不必说，几何学(geometry)顾名思义(geo即地，metry即测量)是从土地测量的实际需要中产生的，其中有些公理和假设，古埃及人在土地测量的经验事实中就已经得到了。
力学和流体静力学固然起源于实用技术，但只是叙拉古的阿基米德才把它们放在坚实的基础上。他已初步具备了把数学和实验研究结合起来的近代精神，他提出假设只是为了求得逻辑推论，这种推论最初是用演绎法求得的，然后又用观察或实验方法加以检验。浮力原理据说来自他洗澡时的灵感，但事后他又运用数学方法从一个基本观念(液体是一种在任何剪力面前都要退让的物质)把这个原理推导出来。杠杆的实际应用早在阿基米德之前两千年就有例证，而他却凭着希腊人对抽象推理的热爱，运用归谬法，从所谓不证自明的公理或用简单实验可以证明的命题中得到了杠杆定律。阿基米德的科学方法反映丁一种哲学传统：现象的杂乱无章与形式关系的永恒纯正形成了鲜明的对照(也是一种两极对立)。
不难看出，古代科学的这种张力关系实际上是偏向唯理沦、偏向演绎法一边的。不用说，这与当时的观察工具和实验仪器的粗陋有关(还没有近代意义上的科学实验)。但是希腊人崇尚理性、崇尚思辨的精神传统也是一个重要因素。例如，在科学史中影响颇大的毕达哥拉斯学派就认为万物皆数，实在的东西就是自然界中存在的数的和谐，这种关于数的和谐的知识是洞察宇宙的基本结构的知识。柏拉图认为，更高的实在是理念，而不是经验上可以知觉的事物。他不满足现象的先后和并存的“纯经验”的知识，他要求超越这类“知识”，以使基本的理性显示出秩序来。他指出，天文学家应该“把天空放在一边”，而用“天赋的理性”去接近他的题目。古希腊百科全书式的学者亚里士多德似乎还比较“公允”，他认为科学研究从观察上升到一般原理，然后再返回到观察。他指出，科学家应该从要解释的现象中归纳出解释性原理，然后再从包含这些原理的前提中，演绎出关于现象的陈述。他认为，正是归纳法，才从感觉经验中得出有关形式的概括，他还讨论了从特殊陈述上升到一般陈述的两类归纳法：简单枚举法和直接直观。尽管如此，亚里士多德还是有所偏重的：他认为演绎价值高于归纳价值，一个完备的科学结构，应该是从作为必然真理的第一原理演绎出来的陈述系统。亚里士多德是古代知识的集大成者，他的上述观点代表了希腊科学的发展潮流。
2．近代科学把系统的观察和实验同严密的逻辑体系结合起来，从而形成了以实验事实为根据的完整的科学理论体系。近代科学也是在经验论与唯理论、归纳法与演绎法的张力关系中发展起来的。
1543年，哥白尼和萨维留斯分别发表了《天体运行论》和《人体结构》，这标志着近代科学的开端，而伽利略关于落体定律的实验，则吹响了近代科学实验的号角。继伽利略之后，一代科学家摆脱了古希腊思辨的自然哲学的积习和中世纪的经院哲学的束缚，把注意力转向用实验来进行科学研究。当时欧洲出现了生气勃勃的实验科学的热潮：伽利略首先用改进的望远镜探视天空，发现了肉眼看不到的天象；伽利略的学生托里拆利用实验证明空气有压力，并发明了气压计；盖里克发明了空气唧筒，向皇帝和惊愕的观众显示了大气压力的实验(要用十六匹马拉才能拉开两个合在一起的抽成真空的半球)；吉尔伯特向英国女王表演磁现象研究的实验结果；哈维依据反复的活体解剖，发现了血液循环；波义耳通过实验研究建立了以他的名字命名的气体定律；……
近代科学尽管出现了由唯理论到经验论的回摆，但它并不是纯粹经验的科学；尽管实验方法的出现多么富有革命性，但实验方法毕竟只是近代科学的两大工具之一——另一种工具是使用数学方法。这种张力关系在近代科学之父伽利略和近代科学的集大成者牛顿的身上表现得十分明显。伽利略把实验方法、归纳方法与数学演绎方法有机地结合起来，创造了物理科学的真正方法，在伽利略身上，并不存在经验论和唯理论的截然对立。事实上，伽利略所做的实验还不太完备(例如没有测量小于一秒钟时间的办法)，而且也无法达到所要求的理想状态(例如没有无摩擦的斜面)，只有最大胆的思辨才有可能把经验材料之间的空隙弥补起来。伽利略只是在认为亚里士多德及其门徒的前提是任意的或是站不住脚的时候，才反对他们的演绎法，他并没有因为他们仅仅使用了演绎法而斥责他们，事实上他本人就使用了不少的逻辑演绎。伽利略所追求的，并不是“实用知识”，而是“理解”，而理解则主要是从一个公认的逻辑体系作出结论的。至于牛顿，他本来就是集实验家、理论家和工匠于一身的。按照牛顿的观点，科学研究的起点和终；与，就是确定“明显的质”的值，即实验上可测量的那些现象的诸方面。但是，牛顿也不是一般地反对假说，他反对的只是具有“神秘的质”的假说，而测量这些质的程序人们并不知道。牛顿力学中引入的一些基本概念，尽管与经验世界有着比较密切的联系，但它们无疑具有思辨的性质。牛顿的实验哲学认为，特殊命题从现象中推出，然后通过归纳使之成为普遍命题；尽管从实验和观察出发的归纳论证并不能证明一般性结沦，但它依然是事物本性所容许的论证方法。牛顿坚持认为，科学程序既应包括归纳阶段又应包括演绎阶段，他把这种归纳演绎程序称之为分析和综合方法，这种方法在他的光学研究中获得了成功。他强调通过演绎出的推断要用实验确证，并要超出原来归纳证据的价值。牛顿的《自然哲学的数学原理》遵循的是公理化方法，该书是通过演绎组织起来的一组公理、定义和定理，不过这种方法也要规定把公理系统的定理与观察相关起来的程序，以及确证用经验解释的公理系统中的演绎结果。
近代科学中的这种张力关系以及对于经验论和归纳法的偏向，也可以从后来的科学发展中看到。18世纪，力学已逐渐形成严密的解析体系，显示出强烈的唯理论色彩，但是热学、
电学和磁学以及其他科学，基本上还是处于材料搜集和经验整理的阶段。到19世纪，各门科学逐渐表现出理论综合的趋向(例如，道尔顿的原子论、达尔文的进化论、麦克斯韦的电磁理论、门捷列夫的元素周期律、热力学定律与统计力学等等)，但这一切都是在已有的经验事实和实验定律的基础上做出的，而且科学家对实验和事实的迷恋一直有增无已。例如，19世纪的经典物理学就具有现象论和经验论的特征：它尽量使用那些接近经验的概念，因而在很大程度上必须放弃基础的统一性，热、电、光都使用那些不同于力学量的各个状态的变数和物质常数来描述，而决定这些变数的任务也只能由实验来解决。至于其他那些落后于物理学发展水平的科学，就更不用说了。难怪英国科学哲学家惠威尔把近代科学称之为归纳科学。
近代科学发展中的这种张力关系也能从当时的科学哲学窥见一斑，因为科学哲学本来就是对科学发展的哲学反思。弗兰西斯．培根这位新科学方法论的先知率先表达了近代科学的要求，他第一个系统地制定了认识的归纳法。其后，经验论者洛克和休谟又沿着这个方向作了发展和完善。与英国的经验论学说相对，在大陆上则有笛卡儿、莱布尼兹和康德的唯理论。他们在方法上和理论上都超出了古代唯理论者的体系，近代科学的唯理论方面在他们身上找到了最彻底的代理人。但是，由于近代科学总的来说毕竟是倾向于经验论方面的，所以即使在19世纪，还出现了以惠威尔、穆勒等人为代表的“全归纳”派和以孔德、斯宾塞、马赫为代表的实证主义。例如，穆勒的归纳主义认为，科学研究就是从观察和实验作出归纳概括，一个科学定律或理论只在有利于它的证据符合归纳的格时才被证明是正确的；穆勒还详细地提出了五种归纳方法——求同法、差异法、共变法、剩余法和求同差异结合法。而马赫竟把科学仅仅看作是对经验材料进行整理的事业，他扬言要把一切形而上学的东西统统从科学中排除出去。