科学中的理论术语（一）
关于理论性的一个简单解释是，一个术语当且仅当它指的是非观测实体时，它才是理论性的。此类实体的典型例子是电子、中微子、引力、基因等。关于理论性还有另一种解释：理论性术语的含义是通过科学理论的公理来确定的。例如，“力”一词的含义被认为是由牛顿运动定律以及关于特殊力的进一步定律（例如万有引力定律）决定的。理论性是一种通常适用于科学语言中的表达以及此类表达的指称和概念的属性。因此，对象、关系和函数以及它们的概念在派生意义上都可以被视为理论性的。
人们设计了多种语义学，旨在解释科学理论如何促进对其理论术语的解读，并由此决定这些术语的含义和理解方式。所有这些语义学都假设相应的理论是以公理化的方式给出的。然而，理论术语在那些尚未得到令人满意的公理化的科学理论中也能被识别出来。
理论术语涉及科学哲学中的许多主题。对这些术语的完整语义学通常涉及关于科学实在论及其替代方案的陈述。此外，这种语义学可能涉及对科学中观察与理论之间关系的描述。所有关于理论术语的形式化解释都否认分析-综合区分适用于科学理论的公理。因此，卡尔纳普承认理论术语在科学语言中的作用，实际上就是拒绝了早期逻辑经验主义和实证主义的一个基本原则，即证明所有具有经验意义的句子都可以翻译成观察语言。本文阐述了观察术语和理论术语之间的主要区别，讨论了对这一区别的重要批评和改进，并探讨了关于理论术语语义的两个问题。最后，阐述了关于这一语义学的主要形式化解释。
1. 理论性的两个标准
1.1 对不可观察实体和属性的引用
1.2 对科学理论的语义依赖
2. 对理论-观察区分的批评与改进
2.1 批评
2.2 改进
3. 理论术语的两个问题
3.1 理论实体
3.1.1 实在论观点
3.1.2 非实在论观点
3.1.3 毕达哥拉斯观点
3.2 理论功能与关系
4. 形式化解释
4.1 拉姆齐句
4.2 间接解释
4.3 直接解释
4.4 定义理论术语
5. 结论
参考文献
学术工具
其他网络资源
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1. 理论性的两个标准
1.1 对不可观察实体和属性的引用
作为正如刚才所解释的，一个理论术语可以简单地理解为指代不可观察实体或属性的表达。从这个理解来看，理论性是对可观察性的否定。因此，对理论性的这种解释依赖于对可观察性的先验理解。是什么使得一个实体或属性可观察？正如卡尔纳普（1966：第23章）所指出的，哲学家对可观察性概念的理解比物理学家更为狭隘。对于哲学家而言，如果一个属性能够“被感官直接感知”，那么它就是可观察的。因此，在哲学家对可观察性的理解中，“蓝色”、“坚硬”和“比……更冷”等属性是可观察属性的典型例子。相比之下，物理学家也会将那些能够以“相对简单、直接的方式”测量的量视为可观察的。因此，物理学家认为诸如温度、压力和电流强度等量是可观察的。
卡尔纳普（1966：第23章）通过两个条件阐明了直接感知的概念。直接感知首先意味着不借助技术仪器的感知，其次意味着不借助推理的感知。对于温度和压力等量的测量来说，这两个条件显然不满足。对于哲学家来说，测量这些量时，只能观察到液体和指针的空间位置。在更高层次上，我们无法基于这种狭隘的可观察性理解来观察电子、分子、引力和基因。因此，指代此类实体的表达方式应被视为理论性的。
总而言之，如果一个属性或对象能够被直接感知，那么在哲学家看来，它是可观察的，而直接观察的性质或对象排除了技术手段和推理的使用。值得注意的是，卡尔纳普（1936/37: 455; 1966: 226）承认，他对这一区别的解释不够精确，无法在观察性术语和理论性术语之间划出一条清晰的界线。他更倾向于认为，理论-观察之区分是被选择性地引入“可观察性程度连续统”的。对理论-观察之区分的突出批评将在第2.1节讨论。
1.2 对科学理论的语义依赖
上述对理论性的解释可能令人感到不满意，因为它仅仅通过否定可观察性这一属性来确定其理论性（Putnam 1962）。这种解释并未表明理论术语的语义与相应的科学理论之间存在任何特定的联系。然而，还有一种对理论性的直接描述，可以补充非可观察性标准：一个表达式当且仅当其含义通过科学理论的公理确定时，才是理论性的。这种解释基于后来被称为“意义的语境理论”的理论，该理论认为，一个科学术语的含义在某种程度上取决于该术语如何被纳入科学理论。
为什么要采用语境意义理论来解释科学术语？假设意义的概念是按照弗雷格的“意义”概念来理解的。一个术语的意义应该理解为决定其指称的东西（参见Church 1956: 6n）。此外，语义理论必须解释我们对意义的理解，从而解释我们确定科学术语外延的方法，这也是一个合理的要求（参见Dummett 1991: 340）。对于大量科学术语而言，这些方法依赖于一个或多个科学理论的公理。如果不使用该理论的某些公理，就无法确定经典力学中的力函数。常见的方法运用牛顿第二运动定律、胡克定律、万有引力定律等。同样，几乎所有测量温度的方法都基于热力学定律。例如，使用基于理想气体定律的气体温度计进行测量。因此，科学理论的定律对于我们确定科学术语外延的方法至关重要。因此，语境意义理论可以理解科学学科的学生和科学家如何理解科学术语的意义或含义。因此，理解术语的含义意味着知道如何至少部分地确定其指称或外延。
语境意义理论至少可以追溯到杜恒（Duhem）的著作。他论证了物理学中的科学假设不能脱离其理论语境进行检验，这与语义学的考量相结合并受其驱动，根据语义学，正是物理理论赋予了具体的物理概念以意义（Duhem 1906: 183）。庞加莱（1902: 90）直截了当地声称，某些科学命题只有通过采用某些惯例才能获得意义。或许，语境意义理论最突出、最清晰的表述可以在费耶阿本德的里程碑式著作《解释、还原与经验主义》（1962: 88）中找到：
正如术语的意义并非其固有属性，而是取决于该术语被纳入理论的方式，同样，整个理论的内容（以及它所包含的描述性术语的意义）取决于它如何被纳入其经验结果集和在特定时刻正在讨论的所有替代方案集：一旦采用了语境意义理论，就没有理由将其应用局限于单一理论，尤其是考虑到这种语言或理论的边界几乎从未得到明确界定。
迪昂、庞加莱和费耶阿本德著作中对语境意义理论的论述是非正式的，因为它们没有具体化为科学术语的相应形式语义学。这种具体化是由一些关于理论术语的形式化论述带来的，我们将在第4节中详细阐述这些论述。
认为意义是通过科学理论的公理赋予理论术语的观点，意味着只有公理化或可公理化的科学理论才包含理论术语。事实上，所有关于理论术语语义的形式化说明都是为适用于公理化的科学理论而设计的。部分原因是物理学长期以来主导着科学哲学。因此，人们不禁要问，例如在进化生物学中，是否存在尚未完全公理化的理论术语。可以说，是有的。尽管进化生物学尚未公理化，但我们可以从中识别出对于确定该理论的某些概念至关重要的一般命题。考虑以下两个命题。(i) 两个 DNA 序列同源当且仅当它们具有共同的祖先序列。(ii) 将一个 DNA 序列 S1 转化为另一个 S2 所需的突变数量与 S1 和 S2 同源的可能性呈负相关。值得注意的是，这两个命题在进化生物学中用于确定同源性关系等方法。然而，除物理学理论外，其他科学理论中的大多数一般命题都有不成立的例子。（一些科学哲学家认为，即使对于大量物理学公理也是如此 [Cartwright 1983]）。
2. 对理论-观察区分的批评与完善
2.1 批评
明确的理论-观察区分这一概念本身就受到了许多批评。首先，借助望远镜和电子显微镜等先进仪器，我们能够观察到越来越多的实体，而这些实体在科学技术发展的早期阶段被认为是不可观察的。在云室中可以观察到的电子和α粒子就是一个很好的例子（Achinstein，1965）。其次，假设可观测性被理解为排除仪器的使用。基于这种理解，我们可以运用云室和电子显微镜的例子来批判理论与观察之间的区别。然而，我们不得不得出这样的结论：用眼镜感知的事物也无法被观察到，这违反直觉（Maxwell，1962）。第三，有些概念既适用于宏观粒子，也被认为适用于亚微观粒子。例如，空间和时间关系以及在牛顿光粒子理论中发挥重要作用的颜色概念就是一个典型的例子。因此，有一些明确的观察概念适用于不可观察的实体，这似乎是不可接受的（参见 Putnam 1962）。
这些对理论-观察区分的反对意见可以从卡尔纳普的视角得到相对直接的解答。如第1.1节所述，卡尔纳普（1936/37, 1966）明确指出，哲学家的观察感排除了仪器的使用。至于戴眼镜的观察者，理论-观察区分的支持者在卡尔纳普（1936/37: 455）的著作中找到了足够的材料来捍卫她的立场。卡尔纳普意识到，对于色盲人士来说，颜色概念是不可观察的。因此，他准备将所讨论的区别相对化。事实上，卡尔纳普对可观察性的最明确解释，正是将这一概念与有机体相对化（1936/37: 454n）。
此外，回想一下，卡尔纳普的理论与观察之区分并非旨在公正地体现我们对这些概念的整体理解。因此，只要这种区分在科学理论的逻辑分析中能够发挥作用，那么在进行这种区分时，某些日常和科学意义上的“观察”用法，例如使用眼镜进行观察，完全可以忽略不计。仔细观察就会发现，卡尔纳普（1966: 226）赞同麦克斯韦（1962）和阿钦斯坦（1965）等逻辑经验主义者的批评者的观点，认为理论与观察之间并不存在明确的区分（类似论述亦可参见卡尔纳普早期（1936/37: 455）的类似论述）：
这里不存在谁（认为温度可观测量的物理学家，还是持不同意见的哲学家H. A.）正确或恰当地使用了“可观测量”一词的问题。存在一个连续体，它始于直接的感官观察，并延伸至极其复杂、间接的观察方法。显然，在这个连续体上无法划出一条清晰的界线；这只是一个程度问题。
更为严重的是普特南（1962）的反对意见，他援引了将看似明确的观察概念应用于亚微观粒子的做法。在这里，卡尔纳普必须区分适用于可观察实体的颜色概念和适用于不可观察实体的相关颜色概念。因此，进行逻辑分析的形式语言必须包含一个适用于宏观对象的谓词“red1”，以及另一个适用于亚微观对象的谓词“red2”。同样，这样的做法也符合卡尔纳普所倡导的人工语言哲学或理想语言哲学（有关人工语言哲学的积极讨论，请参阅卢茨（2012））。
另一组批评来自对科学史的细致研究：汉森（Hanson，1958）、费耶阿本德（Feyerabend，1962）和库恩（Kuhn，1962）试图表明，观察概念承载着理论，其含义依赖于理论。例如，费耶阿本德（Feyerabend，1978：32）认为所有术语都是理论性的。汉森（Hanson，1958：18）认为，第谷和开普勒在感知太阳升起时（字面上）“看到”了不同的东西，因为他们的天文背景理论不同。库恩（Kuhn，1962）在阐述他对观察的理论承载性的变体时更加谨慎。在讨论结构主义学派的斯尼德形式主义时，他主张理论与观察之间的区分，这种区分首先是相对理论，其次是相对该理论的应用（Kuhn，1976）。事实上，几乎所有对理论术语的正式阐述都假设，理论T所要解释的现象可以用意义不依赖于T的表达式来描述。因此，认为假定的观察术语的意义依赖于日常理论或科学理论的反论，攻击了逻辑经验主义者及其后续理论术语研究的核心原则。对伟大科学史学家著作中观察的理论负载程度进行深入讨论和评估超出了本词条的范围。Bird (2004)、Bogen (2012) 以及 Oberheim 和 Hoyningen-Huene (2009) 等词条在本百科全书中均探讨了这一问题。Schurz (2013: ch. 2.9) 用明示学习实验定义了观察理论独立性的标准，并展示了该标准如何帮助应对观察理论负载程度的挑战。
2.2 细化
关于如何以合理的方式相对化理论-观察之间的区别，存在一个简单、直观且颇具影响力的提议：一个术语t相对于理论T而言是理论性的，或者简称为T-术语，当且仅当它是由理论T在科学史的某个阶段引入的。相比之下，O-术语是指在T提出之前就已经存在且已被理解的术语（Lewis 1970；参见Hempel 1973）。该提议通过将理论-观察之间的区别相对化为特定理论，以一种看似清晰的方式划出了理论-观察之间的区别。毋庸置疑，该提议与意义的语境理论相符。
T-术语与先前存在的O-术语之间的区别有两个特别的优点。首先，它规避了那种认为理论术语与观察术语之间任何明确的界限都是传统且武断的观点。其次，它将理论-观察的区别与最初促成这种区别的动机联系起来，即探究我们如何理解那些根据某些科学理论而显得有意义的术语的含义。
斯尼德在其开创性的著作《数学物理学的逻辑结构》（1979：第二章）中也提出了类似的相对化理论-观察区别的建议。以下是斯尼德（Sneed）T理论性标准的简化且更符合句法的表述：
定义 1（T理论性）
术语 t 相对于理论 T 而言是理论性的，或者简称为 T-理论性的，当且仅当任何确定 t 外延或该外延部分的方法都依赖于 T 的某个公理。
接下来需要解释的是，确定 t 外延的方法 m 为何依赖于公理 ϕ。当且仅当 m 的使用依赖于 ϕ 为真句子时，这种关系成立。换句话说，当且仅当 ϕ 为假或不确定的假设会使 m 的使用无效，即我们缺乏通常认为的使用 m 的正当理由时，m 才依赖于 ϕ。在本定义中引入“或该外延部分”这一限定，是因为我们不能指望单一的测量方法能够完全确定一个科学量的外延。 T-非理论性是 T-理论性的否定：
定义 2（T-非理论性）
术语 t 为 T-非理论性，当且仅当它不是 T-理论性的。经典粒子力学（以下简称CPM）的概念很好地体现了T理论性和T非理论性的概念。如上所述，所有确定作用于粒子的力的方法都利用了经典粒子力学的某些公理，例如牛顿运动定律或某些关于特殊力的定律。因此，力是CPM理论性的。相比之下，空间距离的测量无需使用CPM公理即可实现。因此，空间距离的概念是CPM非理论性的。质量的概念不太容易分类，因为我们可以使用经典碰撞力学（CCM）来测量它。尽管如此，由于CCM似乎可以还原为CPM，结构主义者仍将其视为CPM理论性的（Balzer等人，1987：第二章）。
假设对于一个由科学理论T1引入的项t，新的确定方法通过另一个理论T2建立起来，而这些方法不依赖于T1的任何公理。那么，t既不符合T1理论的条件，也不符合T2理论的条件。在这种情况下，最好将定义1相对化为理论网N，即由多个理论组成的复合体。是否存在这种情况尚未确定。
Sneed (1979) 对理论性标准的最初阐述更为复杂，因为它使用了集合论谓词和预期应用，而不是结构主义方法对科学理论的技术概念。关于如何最恰当地表达相对化的理论性概念，主要（但不限于）在结构主义学派内部进行了热烈的讨论（Balzer 1986；1996）。如上所述，库恩（1976）提出了理论性的双重相对化，即：首先是科学理论，其次是此类理论的应用。
值得注意的是，斯尼德的T理论性标准提出了一种策略，使我们能够重新获得一种全局的、非相对化的理论-观察区别：简单地将一个项t视为理论性的，当且仅当，对于所有确定其外延的方法m，它都依赖于某个理论T的某个公理。一个项t是非理论性的，或观察性的，当且仅当存在至少部分地确定其外延的方法，而这些方法不依赖于任何理论的任何公理。这一标准仍然与我们目前的明确理论阶段相关，但更接近卡尔纳普理论-观察区别的初衷，根据这一初衷，观察应理解为狭义的无辅助感知。
3. 理论术语的两个问题
理论术语问题是科学哲学文献中反复出现的主题（Achinstein，1965；Sneed，1979：第二章；Tuomela，1973：第五章；Friedman，2011）。这个问题有着不同的含义。最全面的表述是，理论术语的问题在于恰当地阐述理论术语的含义和指称。至少有两种表达方式分别构成了不同的理论术语问题。首先，指称理论实体的一元谓词，例如“电子”、“中微子”和“核苷酸”。其次，非一元理论谓词，例如进化生物学中的“同源性”以及理论函数表达式，例如物理学中的“力”、“温度”和“电磁场强度”。Sneed 的理论术语问题，正如（1979：第二章）所阐述的，仅涉及后一种表达方式。我们现在将开始探讨与理论实体表达的语义学相关的问题，然后转向理论关系和功能的表达。
3.1 理论实体
理论术语的正确语义学涉及对指称的说明以及对意义和理解的说明。指称的确定需要与意义联系起来，因为我们想要回答以下问题：我们如何才能成功地指称理论实体？这个问题需要根据所采用的理论实体的具体概念而得出不同的答案。因此，实在论及其替代方法的问题在此时发挥作用。
对于实在论者来说，理论实体独立于我们关于世界的理论而存在。此外，对这些实体进行分类的自然类型也独立于我们的理论而存在（参见 Psillos 1999；Lewis 1984）。工具主义的图景通常被认为仅仅用虚构来解释理论实体。形式主义的工具主义变体首先否认理论术语具有指称。在这两个极端情况之间，存在着许多中间立场。[1]
卡尔纳普（1958；1966：第26章）试图达到一种形而上学的中立立场，以避免对科学实在论的任何承诺或否定。在他关于科学理论语言的论述中，理论实体被认为是以某些确定方式与可观察事件相关的数学实体。例如，电子在四维实数流形中表现为电荷和质量的特定分布，其中电荷和质量是实值函数。这些函数和四维流形本身将通过普适公理与可观测事件相关联。值得注意的是，卡尔纳普不会接受将其观点描述为反实在论或非实在论，因为他认为实在论的形而上学学说缺乏内容。
