大家好，我是船長。

在人類探索真理的漫長道路上，我們是否思考過：認識的邊界究竟由什么決定？是思維的深度，還是實踐的能力？人們常相信，通過“實踐—理論—實踐”的反復循環(huán)，知識便能無限趨近真實。然而，科學的歷史卻提醒我們，有時縱使再勤奮的實踐、再精巧的推理，認識仍可能停滯不前——問題或許并不出在思維本身，而在于我們“能看見什么”與“能改變什么”。

金觀濤老師與華國凡老師指出，人類對客觀世界的認識，始終受制于特定時代所能觀察和控制的變量范圍。無論是海爾蒙特誤將水視為柳樹生長的唯一來源，還是塞貝克因無法觀測電流而誤解磁場成因，都揭示出同一困境：在觀測與控制手段未能突破之前，理論只能在既定范圍內(nèi)自洽，卻難以觸及更深層的真相。

今天，技術正以前所未有的速度重構我們的觀測與控制維度。重讀這篇文章，不僅是對科學史的回顧，更是對當下認知方式的一種清醒審視——它告訴我們，真正的認識突破，往往始于對觀測與控制手段的根本性超越。在這個信息與技術澎湃的時代，我們是否已準備好，為自己與人類打開那扇新的認知之門？

圖：拉圖爾《 油燈前的馬格達麗娜 》

我們?yōu)楹螘翱床灰姟闭嫦�？科學史上的認知困局與破局

文/金觀濤 [美]華國凡

認知的邊界：觀察與控制的雙重制約

為了保證我們的認識能夠不斷地逼近客觀真實，我們必須首先要具備一定的實踐手段。這反映在認識結構圖中，就是指人必須能夠通過某種方式對客體A施加輸入變量，進行控制；同時也要能夠?qū)腕wA的輸出進行觀察，了解客體的變化結果。如前所述，它們可以用客體黑箱的可觀察變量和可控制變量來表示。

可觀察變量和可控制變量反映了人類實踐活動的深度和廣度。無論采用不打開黑箱的方法還是打開黑箱的方法，人們掌握的可觀察變量越多，表示人們對自然界的了解越多。掌握的可控制變量越多，表示人們改造世界的能力越強。顯然，人類認識真理首先和掌握這兩類變量的程度有關。

科學史表明，人類對自然界認識的每一個劃時代進展都和開拓一批新的可觀察變量、可控制變量有關。伽利略把當時剛發(fā)明的望遠鏡指向夜空，天文學就在16世紀開始了革命性的發(fā)展。19世紀光譜分析出現(xiàn)以前，絕大多數(shù)人認為別的星球上的物質(zhì)組成是我們不可能知道的。光譜分析技術的發(fā)明，使天體物質(zhì)的組成成為可觀察的變量，從而開始了天體物理和天體化學的發(fā)展。高能加速器使人類在微觀世界的控制范圍擴大，有了它，人們才能建立并驗證各種各樣的基本粒子理論。

圖：電影《伽利略 Galileo 》劇照

隨著科學技術的進步、生產(chǎn)力的發(fā)展，客體的可觀察變量和可控制變量的數(shù)目越來越多，范圍越來越大。但在一定的條件下，在一定的歷史時期內(nèi)，客體的可觀察變量和可控制變量受到人們生產(chǎn)水平和實踐手段的限制。這種限制也必然會影響到人們對客觀真理的認識。

歷史的困局：當變量缺失時，真理如何隱匿

科學史上有許多事實證明，在客體的可觀察變量和可控制變量被限制在某一水平之內(nèi)，無論人們怎樣進行“實踐—理論—實踐”的反復循環(huán)，都不能使認識進一步逼近真理。在一定的實驗手段范圍和精度內(nèi)，盡管人們反復實驗，反復修改理論，充其量也只能使理論與所做的實驗結果相符合。但這種反復并不促成理論向客觀真理的逐步逼近。

17世紀，化學家、生理學家海爾蒙特（Jan Baptist van Helmont）做了一個實驗，他在稱量過的土上種了一株柳樹，每天澆一些稱量過的水。5年之后，這株柳樹的重量增加了約74千克，而土質(zhì)的損失僅僅為約0.06立方分米。他因此得出結論，認為柳樹的新物質(zhì)差不多全是由水組成的。顯然，這個理論是錯誤的。當時空氣中的成分既沒有被發(fā)現(xiàn)，也沒有用于發(fā)現(xiàn)植物通過光合作用吸收空氣中CO2 的技術手段。

圖：希什金《被太陽照亮的柳樹 》

從今天的角度來看，建立模型所必需的一些基本變量，如果只有柳樹、水和土壤的數(shù)值是可觀察變量和可控制變量，其余都不在觀察和控制的范圍之內(nèi)，那么，即使海爾蒙特把實驗做得再精確，實驗的次數(shù)再多，也不能得出正確的結論。

1821年，愛沙尼亞的物理學家塞貝克（Thomas Johann Seebeck）用兩個不同導體組成閉合電路。他發(fā)現(xiàn)，當兩個導體的接頭處存在溫度差時，導體附近的磁針會發(fā)生偏轉。塞貝克認為，這是溫差引起了磁化現(xiàn)象，并據(jù)此來解釋地磁現(xiàn)象，認為地磁由赤道和兩極的溫差造成。

現(xiàn)在我們知道，塞貝克錯了。兩個不同導體接頭處的溫差使導體產(chǎn)生了電流，電流產(chǎn)生的磁場才是引起磁針偏轉的原因，磁場和溫度差之間沒有直接的聯(lián)系。在塞貝克所做的實驗條件下，電流是一個不可觀察和不可控制的變量。因此在塞貝克實驗的限度之內(nèi)，無論怎樣重復實驗，無論怎樣修改理論，都不會找到磁場產(chǎn)生的直接原因。在這個限度之內(nèi)，人們也無法判斷“地磁由赤道和兩極溫差引起”這一理論的真?zhèn)巍?/p>

丹麥物理學家奧斯特（Hans Christian Oersted）證明， 在導體中有電流通過時，導體附近的磁針會偏轉，電流是產(chǎn)生磁場的原因。這一突破使電流在磁場形成的過程中成為可觀察和可控制的變量，并解釋了溫差和磁場之間的關系。

宇稱守恒定律的發(fā)現(xiàn)更進一步說明人類的實踐手段和理論檢驗之間的關系。20世紀50年代初，李政道和楊振寧提出宇稱在弱作用條件下不守恒。如果這一學說早提出30年，也許它不會被接受，因為它不能用實驗證明。

吳健雄為了證實宇稱在弱作用下不守恒，要把鈷60原子整齊排列起來，使它們的自旋平行。這需要高超的控制技術，把原子完全“凍住”，幾乎沒有熱運動。這依賴于超低溫技術。如果人們不具備這種控制和觀察鈷60原子自旋平行的技術，新的理論就不能有效地被實踐檢驗。

突破的路徑：拓展變量，即是拓展認知的疆域

如果客體的可觀察變量和可控制變量總是停留在一個水平上，那么理論就只能在原有的一批可觀察變量和可控制變量的范圍之內(nèi)得到檢驗。在人類社會發(fā)展的一定階段，人們掌握的可觀察變量與可控制變量在總體上取決于那個時代的生產(chǎn)力水平，包括科學技術水平。所以人們對世界的認識總和一定時期的生產(chǎn)力發(fā)展水平相適應。

圖：倫勃朗《杜爾普醫(yī)生的解剖課》

在一定時期內(nèi)，不管認識者的才能多高以及“實踐—認識—實踐”多少次，他們都不能超出這個時代所決定的可觀察變量與可控制變量的局限。那種忽視實踐所采用的方法，是十分有害的。這種限制的條件下，盡管主客體之間的反饋依然不斷進行，但整個認識系統(tǒng)停留在舊有的穩(wěn)態(tài)結構當中。

由此可見，人們的認識要不斷逼近真理，理論要在實踐的檢驗中不斷發(fā)展，要求人們的實踐手段不斷更新，使可觀察變量和可控制變量的數(shù)目和范圍不斷擴張。

本文系摘選自《控制論與科學方法論》一書第五章節(jié)第3節(jié)。為便于閱讀，部分段落做了拆分和刪減，推文標題為編者所擬，學術討論請以原文為準。文中部分配圖來源于網(wǎng)絡，如有侵權請聯(lián)系公眾號后臺刪除。

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