科学理论的结构（三）

3.2一个跑步的例子：牛顿力学

返回我们的跑步示例，考虑使用1957年的粒子力学模型 - 理论铰接，其在1953年与J.C.C中建立在他的1953年文章上。 麦肯锡和A.C.糖。 在该分析下，存在形式的设置理论对象的域{p，t，s，m，f，g}} {�，�，�，�，�，�}，其中p�和t�本身是套，s∈和g�是二进制函数，m�是一项机会和f�的三元函数。 p�是一组粒子; t�是一组测量经过时间的实数; s（p，t）�（�，�）是粒子p�时的位置t�; m（p）�（�）是粒子p�的质量; f（p，q，t）�（�，�，�）是力粒子q1在时间t�施加在p°上; G（p，t）�（�，�）是在时间t 1上的总结果力（通过所有其他颗粒）。 Supples和他的合作者定义了七个公理 - 三个动态和四种动态特征的牛顿粒子力学（另见Simon 1954,970）。 此类公理包括牛顿的第三法律，在制定理论制剂中重建（Supptes 1957,294）：

p，q在p和t中的p，q在t：f（p，q，t）= - f（q，p，t）（axiom p5）中的p，�在�和�中的χ：�（�，�，�）=-∞（�，�，�）

重要的是，在理论的一个以上的一个公理中找到设定的定理对象，并以新颖的设定理论形式重建牛顿的微积分。 诸如“是二进制关系”和“是功能”的设定定理谓词也也参与了公务化粒子力学（Suppes 1957,249）。 一旦这些公理明确地，可以指定它们的模型，并且这些模型又可以应用于实际系统，从而为公理提供了语义（例如，如下文第3.3.1节所述）。 满足这七个公理的特定系统是粒子力学系统。 （对于来自状态空间方法的牛顿力学的示例，请回想第3.1.1节的空间胶囊。）

3.3解释每个语义视图的理论结构

理论结构如何在3.1节中描述，适用于经验现象？ 我们如何通过观察和实验和测量技术连接理论和数据？ 语义视图区分理论个性化与理论现象和理论世界关系。 理论解释的三种分析值得调查：（i）模型的层次结构（例如，Suppe; Suppe），（ii）相似性（例如，Giere; Weisberg），（III）同构（例如，范弗拉索森;法国和夫人）。

3.3.1模型的层次结构

分析理论结构解释的一种方法是通过一系列模型落在最高级别的公理范围内。 该系列已被称为“模型的层次结构”，但不需要被视为嵌套层次结构。 这些模型包括理论模型，实验模型和数据模型（Suppes 1962,2002）。 以下是层次结构的重要部分的摘要（Supptes 1962，表1,259; CF.Giere 2010，图1,270）：

理论的原理。 公理定义了设定定理谓词，并构成了科学理论的核心结构，如第3.1.2节中审查。

理论模型。 “表示定理”，“允许美国”如果可以找到理论的有趣模型子集，以使任何用于该理论的模型对该子集的某些成员同构“（应该是1957,263）。 表示定理方法可以扩展（i）将层次结构扩展到数据模型和数据模型，（ii）从同构到同态（Suppes 2002，p.57 FF; Suppe 2000; Cartwright 2008）。

实验模型。 实验设计标准激励如何设置和分析实验的选择。 如此指定的实验模型之间存在复杂的映射，（i）理论模型，（ii）测量理论，和（iii）数据模型。

数据模型。 在建立数据模型中，在理论模型的背景下，在统计的统计美观测试和参数估计中组织了现象。 必须制作有关所说的参数的选择。

必须抵制在层次结构底部放置现象的诱惑，因为现象渗透所有级别。 实际上，与科学理论相关的“现象类别”是其“预期的范围”（Suppe 1977,223; Weisberg 2013,40）。 此外，这种诱惑提出了关于科学代表性的基本问题：“层次结构中最多代表的最低代表之间的关系更为深刻的问题 - 或许 - 现实本身，但当然这几乎没有什么是单独的语义方法预计地址”（法国和Ladyman 1999,113; CF.Van Fraassen 2008,257-258，“链接”到现实“）。 从David Chalmers借来，科学哲学的“艰难问题”仍然将抽象结构连接到具体现象，数据和世界。

3.3.2相似度

理论解释的相似性分析结合了语义和务实的尺寸（Giere 1988,2004，2010; Giere，Bickle和Mauldin 2006; Weisberg 2013）。 根据Giere的说法，解释是由理论假设的理论假设在世界模式和相关地区之间的代表性关系中介绍。 这些关系可以说明如下：

S使用x表示W用目的p.�使用�表示�。

这里是一个科学家，研究小组或社区，w�是世界的一部分，x�是广泛的，任何一种模型（Giere 2004,743,747,2010）。 模型 - 世界的相似性判断是常规的和故意：

请注意，我并不是说该模型本身代表世界的一个方面，因为它与该方面类似。 ......任何类似于无数尊重的其他东西都类似，但没有任何东西代表其他任何东西。 这不是做代表的模型; 它是使用正在做代表的模型的科学家。 （2004,747）

相关的Weisberg（2013）借鉴了TVERSKY（1977），以开发模型解释的相似度量（等式8.10,148）。 该度量组合（i）模型 - 目标语义（90-97），并（ii）“上下文，目标概念化，科学家的理论目标”的语用学（149）。 因此，Giere和Weisberg因此赞同给定模型与世界之间的丰富充足的映射关系。 从这种多样性，科学家和科学社区必须选择特别有用的相似关系，以了解上下文建模目的。 由于语义多元和不可挽回的意向性，这种相似性分析在模型方法的层次中，不能容纳了理论解释的相似性分析，以不同层次的模型中的模型中的预先语义关系解释为一个简洁的模型嵌套。

3.3.3同构

术语“同构”是“平等”和“形状”或“形态”的希腊词的复合材料 实际上，在数学中，同构是两个结构或集合之间的完美一对一，是一对一的映射。 图（2）字面上和比喻捕获术语：



图2。

特别是在集合理论，类别理论，代数和拓扑中，存在各种“形态”，viz。，映射两个结构或模型之间的关系。 图（3）表示五种不同种类的同性恋，排列在Venn图中。



图3。

虽然哲学家专注于同构，但是其他态势，如单数（即，内部域中的一些元素与域中的一些元素仍未映射）可能也有趣，特别是为了嵌入数据（即，域）富有理论结构（即，CO-DIBACE）。 为了完成上述可视化，映像是一种形状均匀，并且子宫内骨骺是从结构到其自身的映射，但是不需要是对称的-1.E。，可逆映射，这将是一辆自动形式。

也许是同构和嵌入的最狂热的支持者，作为了解理论解释的方式是范弗拉索斯。 在简而言之，如果我们区分（i）理论模型，（ii）“经验副结构”（范弗拉索1980,64,1989,227;或者：“表面模型”2008,168）和（iii）“可观察此外，Van Fraassen（1989,227,2008,168）认为，理论解释是观察现象与经验亚结构之间的同构的关系，它们本身与一个或多个同构异构理论模型。 此外，如果同构之间的关系持有x�和富豪之间，我们会说我们在y�中嵌入了x�。 例如，关于上面的七点几何形状（图1），范弗拉索斯认为同构赋予嵌入性，并且同构“的关系是重要的，因为它也是某种模型的现象熊的确切关系或者理论，如果该理论经验是充足的”（1989,219-20;这种声明似乎同时描述了科学代表的对象和规范性，见上文第1.1节）。 在科学形象中，他甚至更加清楚地了解了在“外表”（即“（即，”在实验和测量报告中可以描述的结构之间的同构方框（即“的构态（以其理论模型）的经验充足性（以其理论模型）。1980,64，斜斜体）和经验副结构。 隐喻，

这种现象是从理论的角度来看，小，任意和混乱 - 甚至令人讨厌，野蛮和短的......但是可以理解为嵌入式简单但更大的数学模型。 （2008,247;另见Van Fraassen 1981,666和1989,230）

有趣的是，作为身份策略的捍卫者（见得出结论），弗里德曼还呼吁在理论解释分析中嵌入理论与现象之间的嵌入和加州关系（Friedman 1981,1983）。 Bueno，Da Costa，法国人和女士以及在部分结构的实证解释中使用嵌入和（部分）同构（Bueno 1997; Bueno，French和Ladyman 2012; Da Costa和法语1990,2003;法国2017;法国和Ladyman 1997,1999，2003; Ladyman 2004）。 Suárez讨论了Van Fraassen对科学代表和理论解释分析的复杂性（Suárez1999,211）。 一方面，表示是理论和经验之间的结构形式。 另一方面，“除了使用，制作或采取的某些东西，表示某些东西，以代表这样左右的一些东西，没有表示”（van Fraassen 2008,23，斜体被移除）。 读者有兴趣学习范弗拉索斯如何同时认同如何认可的代表性和上下文的务实方面，应参考Van Fraassen（2008）地图的调查和“基本要素”的调查 [补充结构与功能区别，参见范弗拉索2008,309-311为一个结构（“结构关系”）与历史（“导致这些模型的智力流程”）区别; 参考 Ladyman等人。 2011]在所有这一切中，通过同构嵌入是一个明确的竞争者，用于在语义视图下的理论解释。

3.4买卖：语义视图

简而言之，致力于对理论结构的状态空间或设定/模型 - 理论观点并不意味着任何关于理论解释的特定视角（例如，模型的层次，相似性，嵌入）。 相反，对前者的承诺在逻辑上，实际上与后者上的位置（例如，支持并支持的理论结构的不同账户，但在模型等级方面分享了理论解释的理解）。 语义观点是活跃的，并且作为理论结构的一系列分析，并继续以其国家空间和设定/模型 - 理论方法的有趣方式开发。

4.务实的观点

务实的观点认识到关于科学理论的许多假设似乎是由句法和语义观点共享的。 这两个观点都同意，非常粗略地，理论是（1）明确的，（2）数学，（3）摘要，（4）系统，（5）易于个性化，（6）不同的数据和实验，（7）高度解释性和预测性（见Flyvbjerg 2001,38-39; CF.Freyfus 1986）。 务实的观点想象着科学理论的结构，相当不同，争论各种各样的论文：

局限性。 理想化的理论结构可能太弱，无法接受预测和解释性工作句法和解释者，期望它（例如，Cartwright 1983,1999a，B，2019; Morgan和Morrison 1999;Suárez和Fartwright 2008）。

多元化。 理论结构是复数和复杂的内部差异和许多类型中的存在。 换句话说，理论（和模型）组件存在内部多元化（例如，数学概念，隐喻，类比，本体假设，价值观，自然种类以及分类，区分和政策视图，例如Kuhn 1970; Boumans 1999），以及在科学中进行不同类型的理论（和模型）的广泛外部多元化（例如，机械，历史和数学模型，例如，黑客2009，Longino 2013）。 实际上，在双复数中谈论科学理论的结构可能会更好。

非格式方面。 理论结构的内部多种状态（论文＃2）包括许多值得关注的非格式方面。 也就是说，理论结构的许多组成部分，例如隐喻，类比，价值观和策略视图具有非数学和“非正式的”的性质，它们是隐含的或隐藏的（例如，Bailer-Jones 2002;蔓越2002; Contessa 2006;摩根2012）。 有趣的是，对数学形式确定“正式”的共同理解，可能本身就是一个概念的直接acket; 该术语可以扩大到包括“图表抽象”和“原则提取”（例如，2013年GRIESEMER 2013，他明确地认识了他还称之为“务实的理论看法”）。

功能。 理论结构的性质和动态的特点应注意用户以及目的和价值（例如，Acostel 1960; Minsky 1965; Morrison 2007; Winther 2012a）。

实践。 理论结构与实践和“实验生活”是持续的，使其难以整齐地分解理论和实践（例如，黑客1983年，1985; Shapin和Schaffer 1985; Galison 1987,1997;Suárez和咖啡架2008，咖啡盒2019）。

这些是务实的观点的核心承诺。

重要的是要注意，在介绍中，务实观点从上面讨论的语言三分形式占据了名称。 这种观点不必暗示与美国实用主义的承诺或联系（例如，查尔斯S. Peirce，William James的工作，或John Dewey; CF. Hookway 2013; Richardson 2002）。 例如，黑客（2007A）区分了他从务语学校的务实态度。 他映射了替代历史影响的影响力，一般来说，对他来说，Vis-à-is匍匐茎（通过Imre Lakatos，卡尔波普尔;黑客攻击2007a，§1），历史上有条件的真实性（通过Bernard Williams;黑客2007A，§3）和现实主义作为干预（通过弗朗西斯·埃弗蒂特，梅丽莎富兰克林;黑客2007A，§4）。 从系统发育学借用术语，务实的观点是“多骨。” 其分析框架的组成部分具有多种独立的起源，其中一些始于美国务实的务实。

通过这种资格和上述五个论文，让我们现在转向务实的观点对理论结构和理论解释的分析。

4.1每个务实的理论结构

我们应该区分两股务实的观点：模型的务实观点和理论的适当务实观。

4.1.1模型的务实看法

Nancy Cartwright是物理学定律如何结晶模型的务实看法。 在“包装内的分析”下，模型是试图了解科学的哲学家的适当调查。 她认为理论的重大局限（论文＃1），声称性质法律很少是真实的，并且是认识的。 因此，理论作为法律的集合不能支持我们期望其许可的多种推断和解释。 Cartwright敦促我们转向模型和建模，这是科学惯例的核心。 此外，模型“谎言” - 有法地和理论与世界之间（CF.Derman 2011）。 也就是说，“解释一种现象是找到一个适合理论的基本框架的模型，因此允许我们为其中的凌乱和复杂的现象学法导出类似物。” 存在多种模型，并且模型“提供各种目的”（纸盒1983,152; CF.PUSK 1978）。 Cartwright对科学模式的实践和目的感兴趣，并要求我们专注于模型而不是理论。

Cartwright对模型多元化和模型实践的洞察力成为“斯坦福学校”（CF.Cat 2014）的重要贡献，并被“模型作为Mediators”集团进一步发展，参与者在阿姆斯特丹大学和大学多伦多（摩根和莫里森1999;常2011年;CF.Martínez2003）。 该集团坚持模型成分的内部多元化（论文＃2）。 根据摩根和莫里森的说法，建立一个模型涉及“拟合......来自不同来源的比特，”包括“故事”（摩根和莫里森1999,15）。 Boumans（1999）写道：

模型建筑就像没有食谱的烘烤蛋糕。 成分是理论思想，政策观点，周期的数学，隐喻和经验事实。 （67）

数学模塑正在以这种数学形式塑造成分，即集成是可能的...（90）

在一个有效的图中，Boumans表示，除了理论和数据饲料之外的各种因素进入模型：隐喻，类比，策略视图，程式化的事实，数学技术和数学概念（93）。 模型中涉及的全系列组件可能根据纪律而有所不同，并且关于寻求的解释和干预措施（例如，类比但不是政策观点在理论物理学中也是重要的）。 简而言之，模型建筑涉及复杂的内部非格式方面，其中一些是隐含的（Theses＃2和＃3）。

作为模型结构和模型结构的非格式分量的一个例子，考虑隐喻和类比（例如，Bailer-Jones 2002）。 Geary（2011）规定了隐喻的“最简单的等式”：“x =y�=�”（8，之后，aristotle之后：“隐喻包括给出属于别的东西的名称，”诗学，1457b）。 隐喻与科学类比之间的界限是模糊的。 一些中间人同义（例如，霍夫曼1980; Brown 2003），其他人减少另一个（比喻是隐喻的形式，Geary 2011;隐喻是一种类比，Gentner 1982,2003），还有其他支架一个专注于另一个（例如，Oppenheimer 1956年搁置了比喻）。 区分它们的一种方法是为具体比较保留“类比”，具有清晰可识别和划分的来源和目标域，以及特定历史，并使用“隐喻”进行更广泛和更加不确定的比较，漫反射轨迹DISHOURSES。 类比包括电力和磁力的“力量”（Maxwell和Faraday），原子作为行星系统（Rutherford和Bohr），苯环作为蛇咬其自己的尾巴（Kekulé），达尔文的“自然选择”和“纠缠银行，”和行为“驾驶”（Tinbergen）（例如，Hesse 1966,1967; Bartha 2010）。 隐喻的例子是遗传信息，超人物和网络（例如，Keller 1995）。 更多可以说其他非正式模型组件，但这种对隐喻和类比的讨论都足以提示模特如何不仅仅是理论和世界之间的谎言。 模特表达了丰富的内部多元化（另见Chadarevian和Hopwood 2004; Morgan 2012）。