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发表于 2024-8-19 18:41
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05 科学发现的逻辑——合情推理
对数学思维规律的研究,使波利亚发现在一般的科学思维中,除“证明推理”(即演绎推理)以外,还有另一种推理,它的具体表现形式是归纳、类比、限定、推广、猜测、检验等。波利亚看到,这是自然科学家由观察大量资料上升到作出结论和考察结论时惯用的方法。在社会生活中,医生诊断疾病,法官审判案件,军事家指挥战争,处处都在用着这种推理。但很可惜,这种推理在逻辑学中没有着重加以研究。波利亚深切感到这种推理对科学研究和科学发现的重大意义,因而研究了这种推理的逻辑规则。他从各门学科和社会生活中搜集大量资料,经过归纳,终于发现,在这种推理中,像“证明逻辑”那样的规则是存在的。
他给这种推理起的名称“plausible reasoning”,直译是“可信的推理”,就是“有一定程度可靠性的推理”,也有“合情”、“似然”、“似真”的意思,现在译成“合情推理”。波利亚认为,贯串着任何科学发现的思维过程的,主要是合情推理,但作为阐述和研究合情推理的恰当例子的,是数学。因此他写了一部专著《数学与猜想》来阐述自己的观点。其第一卷《数学中的归纳与类比》以数学为例来研究归纳、类比、推广、限定、猜测等推理方法的性质和作用,而第二卷《合情推理模式》则着重于建立推理模式和逻辑规则,并与传统的形式逻辑“三段论法”加以对比。这部著作写得既有数学的严谨性又有小说的魅力,读来引人入胜。
波利亚指出,证明逻辑主要是把真假命题分清楚,而合情推理则是要把可靠程度不同的命题相区别。例如,由命题(假设)A 可推出 B ,A 真则 B 真,B 假则 A 假,这是三段论推理。如果由 A 可推出 B ,而 B 真,我们对 A 能说些什么呢?据“三段论法”我们只能说:“A 可真可假”。但在科学思维中,一个命题的推论被证实,对命题为真的可能性肯定是有影响的,这就是“A 为真的可能性增加了”,于是有如下的“归纳推理基本模式”:
波利亚从人们的科学思维中,总结出不少归纳推理基本模式的变式,如
就是:若命题 A 的一系列推论被证实,或其一个极不平常的推论被证实,则 A 将大大提高可靠性。同样,我们有“类比推理基本模式”及其变式:
就是,若命题 A 的类似命题被证实,则 A 更可靠;若 A 的一系列类似命题被证实,则 A 大大提高可靠性。
由于在合情推理模式中引进了“命题的可靠性”这一概念,波利亚很自然地想到用概率论中的概念和方法来描述和研究合情推理规则,但是这种尝试遇到了困难。尽管如此,我们可以看到,波利亚在这方面的工作还是富有启发性的。
最后,我们想指出:在目前兴起的思维科学研究中,对合情推理思维规律的研究是否可占一席之地呢?因此,我们引用波利亚关于论证推理与合情推理的一段话来结束本文:“无疑,论证推理是可靠的、无可置辩的和终决的。合情推理是冒风险的、有争议的和暂时的。论证推理在科学中的渗透程度恰好和数学在科学中的渗透程度一样,但论证推理本身(如数学本身那样)并不能产生关于我们周围世界本质上的新知识。我们所学到的关于世界的任何新东西都包含着合情推理,它是我们日常事务中所关心的仅有的一种推理。”[2]
参考文献
[1]Szego G. et al. ed., Studies in Mathematical Analysis and Related Topics——Essays in Honor of George Poya, Stanford University Press (1962).
[2]Pólya G. (李心灿等译), 《数学与猜想》第一卷,第 二卷,科学出版社(1984).
[3]Pólya G. (阎育苏译), 《怎样解题》, 科学出版社 (1982).
[4]Pólya G. (刘景麟等译), 《数学的发现》第一卷,第二卷,内蒙古人民出版社 (1980, 1981).
[5]Pólya G. (欧阳绛译),《数学的发现>第一卷,科学 出版社(1982).
[6]Hardy G. H. el al. (越民义译),《不等式》, 科学出版社(1965).
[7]Pólya G., Szego G. (张奠宙等译),《数学分析中的问题和定理》第一卷,上海科学技术出版社 (1981).
[8]Pólya G., Szego G., Isoperimetric Inequalities in Mathematical Physics, Princeton (1951).
本文原文载于《自然杂志》 1985 年第 3 期,原标题为《波利亚的数学思想》。
杨之 返朴 2024 年 08 月 18 日 08:02 北京 |
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