摘 要：以光学发展中的重大科学事件为线索，结合假说的性质和作用，重点讨论了假说的解释说明功能、探索发现功能、碰撞争鸣功能和科学预测功能。
关键词：波动说；微粒说；假说
中图分类号：B01文献标志码：A 文章编号：1002-2589（2011）02-0043-02
为了解决一定的科学问题，人们根据已知的科学事实和科学原理，对所研究的问题及其相关的现象作出一种猜测性的陈述或假定性的说明。而这种猜测性的陈述或假定性的说明，就是假说。在科学发展的历史进程中，假说起着非常重要的作用，我们以光的波动说和微粒说的争论为例，来具体地探讨假说的科学功能。
一、假说的解释说明功能
科学研究的目的是由已知认识未知，透过现象抓住事物的本质和规律。但是由于事实材料的不充分，以及事物本质和规律的复杂性、隐蔽性，人们不可能一下子理解现象的本质，这时候就需要一个令人能够接受的解释方式，来消除人们认识中的疑惑。正如恩格斯所说：“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。一个新的事实被观察到了，它使得过去用来说明和它同类的事实的方式不中用了，从这一瞬间起，就需要新的说明方式了。”[1]例如，早在希腊时代，人们就已经开始在想“光是什么”，“人是怎么看到东西的”等问题。为了消除人们心中的这种疑惑，毕达哥拉斯学派（公元前6世纪）和原子论派（公元前4世纪）认为：物体的表面会发射出一些粒子，当它们进入人眼时就产生了视觉，这种观点是光的微粒说的萌芽。而亚里士多德（公元前3世纪）认为视觉的关键在于介质的作用，物体使它周围介质的性质发生某种变化，这种变化通过介质传播开来，当它到达人眼时，人就看到了；要是在没有介质的虚空中，人什么也看不见，这个理论包含着波动说的思想。受限于当时的认识和实验水平，人们并没有深入地探讨这种解释的差异，而仅仅追求的是一种“能够解释”的满足状态。所以并没有产生假说的争鸣。
就是在近两千年之后的法国哲学家、物理学家、数学家笛卡尔（1596—1650）对光的本性也没有明确而统一的观点，他在他的著作《光的折射》中用波动说的观点解释视觉的形成；又用微粒说的观点解释光的反射和折射现象。笛卡尔充满矛盾的看法，孕育了光的本性问题以后的大争论，使许多人费尽心血，从而促进几何光学和应用光学的发展。
二、假说的探索发现功能
科学研究的根本任务是揭示自然现象的本质和规律性。但客观事物的本质有一个暴露过程，人们对它的认识也存在一个过程。当客观事物的本质尚未充分暴露，人们掌握的科学资料不够完备时，只能借助于假说的形式，用猜测和假定把主体和客体联系起来。法国数学家高斯说过：“没有大胆的猜想就不可能有伟大的发现。若无某种大胆放肆的猜测，一般是不能有知识的进展。”而这种猜测性可以为下一步科学实践指明方向和目标，为新的观察和实验提供明确的指导思想，从而进行有目的、有计划的观察、实验和分析。对此，贝弗里奇说：“假说是研究工作中的最重要的智力活动手段。其作用是指引出新实验和新观测，因而有时导致新发现，甚至在假说本身并不正确时亦如此。”[2]
1672年，牛顿在他的论文《论光和颜色的新理论》中写道：“因为颜色这样的质起源于光之中，所以现在有充分的根据认为光是实体。”由此可以看出，牛顿此时已将光看做是实物粒子了。论文一发表，就遭到了支持波动说的胡克的激烈反对，胡克认为他可以用波动观点解释牛顿的实验，而牛顿的理论却无法解释他所研究的薄膜颜色。
为了回答胡克提出的问题，牛顿着手对薄膜光环进行一系列实验观察，结果却发现了“牛顿环”现象。通过精确的测量和计算，借助于“以太”首次提出了光的周期概念，并对此现象作出了细致的、定量的解释。由此我们可以看出，牛顿虽然支持微粒说，可是自己的实验却得到了波动说的一些性质，所以自己对波动说在一定程度上有所认同。
三、假说的科学预测功能
假说是科学研究人员在一定事实经验的基础上，以一定的科学理论为指导对未知事物和现象的一种猜测和假定，因此，它不同于没有事实和理论根据的胡思乱想。对于我们的认识活动来说，它带有一定的普遍性，在它的适用范围内，具有一定的指导作用，为我们以后的科学探索指明方向，提出目标。
1818年，法国科学院组织征文竞赛，希望用微粒说解释光的衍射现象，以打击波动理论。菲涅耳向科学院提交了论文，他从横波观点出发，圆满地解释了光的偏振，并定量地计算了圆孔、圆板等形状的障碍物产生的衍射花纹。但菲涅耳的波动理论遭到了支持微粒说的泊松的反对，他强调假如这些方程是正确的，那么当把一个小圆盘放在光束中时，就会在小圆盘后面某处的屏幕上盘影的中心点出现亮斑；显然谁也没看到过这种现象。所以泊松宣布他驳倒了菲涅耳的波动理论。可是菲涅耳和阿拉果不久用实验验证了这个理论预言，影子中心的确出现了亮斑，后来戏称为“泊松亮斑”。评委们最终把奖金给了菲涅耳。菲涅耳因其卓越的成就被称为“物理光学的缔造者”。
四、假说的碰撞争鸣功能
由于自然现象的复杂性和多样性，在科学研究中即使对同一研究对象甚至同一科学事实，由于研究者的世界观、研究方法、依据资料的不同，以及理论概括中能动性的差异，也会产生层次不齐的认识，形成不同的学术观点或假说，特别是在探索的前沿，往往是假说林立，学派丛生。从而导致学术和学派争鸣。诚如恩格斯所说的那样，“今天被认为是最合乎真理的认识都有它隐藏着的、以后会显露出来的错误的方面”[3]。“科学史就是把这种谬论逐渐消除或者更换为新的，但终归是比较不荒诞的谬误的历史”[4]。
同样，波普尔在他的代表著作《推测与反驳》中也说道，我们选择某个有意义的问题，提出大胆的假说作为尝试性的解决，接着就尽力去驳倒这个理论，如果成功地驳倒了，就再提出新的假说，接着又努力去驳倒这个假说。如此循环往复地发展下去，即使我们不能成功地创造出令人满意的理论，我们也将学会很多东西，会弄清楚问题的某些方面，会知道困难所在。在波普尔看来，任何科学理论都可能有错，都包含着潜在错误。人们批判假说所包含的错误的过程，事实上就是假说的检验和争鸣过程。同样光的发展史也充分体现了假说的这一功能。
1801年，年轻的托马斯·杨大胆地说，尽管他也仰慕牛顿的大名，但他遗憾地看到，牛顿也会弄错，甚至牛顿的权威也许有时阻碍了科学的进步。随后，他完成了光的干涉实验，从而证明光是一种波，而且干涉现象只能用波动说来解释，而微粒说对此一筹莫展。
给微粒说沉重打击的第二个实验是光的衍射实验。法国物理学家菲涅耳设计了一个实验，成功地演示了明暗相间的衍射图样，在微粒说看来，光的衍射现象则是不可理解的。
给微粒说以致命打击的是光速值的精确测定。牛顿和惠更斯在解释光的折射现象时，对水中光速的假设是截然相反的，到了19世纪中叶，法国物理学家菲索和付科，先后精确测出光在水中的传播速度只有空气中速度的四分之三。又一次证明了波动说的正确性。
经过反复的较量，波动说终于压过了微粒说，取得了稳固的地位。正当波动说欢庆胜利的时候，意外的事件发生了，以太存在的否定和光电效应的发现，这些新的实验事实又一次要置波动说于死地。
光电效应的发现，使微粒说再次“复辟登基”。而从波动说的观点看，光电效应是绝对无法理解的。因此，波动说完全陷入了困境。至此，光的微粒说又昂首挺胸，活跃在科学的舞台上。
光的波动说与微粒说之争从17世纪初笛卡尔提出的两点假说开始，至20世纪初以光的波粒二象性告终，前后共经历了三百多年的时间。牛顿、惠更斯、托马斯·杨、菲涅耳等多位著名的科学家成为这一论战双方的主辩手。正是他们的努力揭开了遮盖在“光的本质”外面那层扑朔迷离的面纱。
最后，我们强调假说的功能，是要强调，假说是我们强大的认识手段，是我们认识世界的一个过程；它是我们的工具，而不是我们追求的结果；是认识的开始，而不是认识的终结。因此我们不要过分强调假说的理性，不要把假说看成理论，更不要把假说上升到“真理”，这样的话就会使很多人，尤其是后来人失去探索世界的勇气，假说存在的意义更多的是给后人一个批判的“靶子”。恩格斯曾忠告：“谁要是在这里猎取最后的、终极的真理，猎取真正的、根本不变的真理，那么他是不会有什么收获。”因而，这就需要我们“在最后的终极的真理的周围造起茂密的假说之林”[5]。在假说之林的外面，留下我们探索者的足迹。
参考文献：
[1]恩格斯.自然辩证法[M].北京：人民出版社，1971：218.
[2]贝弗里奇.科学研究的艺术[M].北京：科学出版社，1979：55.
[3]马克思恩格斯选集：第4卷[M].北京：人民出版社，2009：204.
[4]马克思恩格斯选集：第2卷[M].北京：1995：489-490.
[5]马克思恩格斯选集：第3卷[M].北京：1995：217，219.