本文的目的在于批判一种关于自然科学的目的和方法的流行观点，并提出我的不同观点。
Ⅰ
首先我来简要地剖析我提议要检查的观点，这个观点我称之为“科学的水桶说”（或者“精神的水桶说”）。这个理论的出发点是个有说服力的学说，即主张在我们对世界有所知或有所说出之前，我们一定先有知觉——感觉经验。人们曾假定可由这个学说得出结论：我们的知识、我们的经验或者由累积的知觉组成（朴素的经验主义），或者由被同化的、经过整理分类的知觉组成（培根的观点，以及康德以更激进的形式主张的观点）。
希腊的原子论者对这个过程有一个有点原始的概念。他们假定原子从我们所感知的对象中脱离开，然后穿进我们的感觉器官，在那里它们变成了知觉；经过一定时间，通过知觉我们对于外在世界的知识便适当地凑合起来[好像自动拼凑的拼板玩具]。根据这个观点，我们的精神便类似于容器——一种水桶——知觉和知识都累积在里面。（培根把知觉比作“应时的熟葡萄”，需要耐心和勤恳地收摘，并且如果榨取，便会从中流出知识的纯酒。）
严格的经验主义者劝导我们尽量不要干扰知识累积的过程。真知识是纯正知识，没受那些非常易于被我们加进和混杂到我们知觉中去的那些成见污染；独自构成了纯正而简单的经验。这种掺杂的结果，我们对知识累积过程的扰乱和干预所造成的结果，是错误。康德反对这个理论，他否认知觉会是纯粹的，断定我们的经验是同化和改造过程的结果——是感性知觉和发自我们心智的某些成分合成的结果。知觉本身可以说是原料，从外面流入水桶中，经过（自动的）加工——类似消化工序或系统分类——以便最后变成一些与培根所说的“经验的纯酒”差异不太大的东西；或许我们可称其为发酵酒。
我认为这两个观点中没有一个提出了取得经验的实际过程的适当图像，或者在研究或发现中所用实际方法的真实图像。必须承认，康德的观点可以说比纯粹经验主义更接近于我自己的观点。当然我承认科学没有经验是不可能的（不过，“经验”这个概念本身要小心地予以考究）。虽然我承认这一点；然而我认为知觉并不像“水桶说”所主张的那样构成任何原料之类的东西，然后我们用这些东西建立“经验”或“科学”。
Ⅱ
在科学中，是观察而不是知觉扮演了决定性的角色；不过，观察是这样的过程，我们在其中扮演了十分活跃的角色。观察是知觉，不过是有计划和有准备的知觉。我们并不是“有”观察[像我们可以“有”感性经验一样]，而是“从事”观察。[导航者甚至“经营”观察。]观察往往后于特定的兴趣、疑问或者难题——简要地说，后于理论性的东西。(2)我们到底可以用假设或者猜想的形式表达每个问题，然后再问：“是这样的吗？是不是呢？”因此我们可以断定每个观察都由问题、假设（或者任何我们会使用的名称）来开路；不管怎样，观察总是由一些使我们感兴趣的东西、一些理论性的或推测性的东西先行。正因如此，观察总是选择性的，并且总是预设一些选择原则。
在进一步详细阐述这些论点之前，我要离开正题谈谈关于生物本性的几点评述，虽然这些评述并不用作我在后面要提出的论题的基础或论证；不过它们也许有助于克服或取消对论题的某些反驳，并通过这一方式促进以后对论题的理解。
Ⅲ
我们知道，所有生物，即使是最原始的生物，也对某些刺激作出反应。这些反应是特定的；也就是说，对每个有机体（以及对每类有机体）来说，可能的反应数量是有限的。我们可以说每个有机体拥有某种天赋的可能反应的集合，或发生某种反应的倾向。这种反应倾向的集合可能随有机体的年龄增长而变化（也许部分地受感性印象或知觉的影响），或者保持不变；然而，不管有机体的反应是否有变，我们可以假定有机体在生命中的任何一瞬间都具有这样的可能的集合和反应的倾向，而这个集合所构成的东西可以称之为有机体的[瞬时]内在状态。
有机体根据它的内在状态而决定它怎样对外在的环境作出反应。正是因为这个原因，在物理上同质的刺激在不同时候能引起不同反应，而物理上异质的刺激却可能引起相同的反应。(3)
现在，只有有机体的反应倾向随时间而变化，并且在我们有理由假定这些变化不仅依赖有机体状态的天赋的[发展性的]变化，而且也依赖它的外在环境的变化状态时，我们才会说有机体“从经验中学习”。（虽然这并不是说有机体从经验中学习的充分条件，却是必要的条件。）换句话说，我们把有机体学习的过程看作是有机体反应倾向的某种变化或修正，而不像水桶说所主张的那样，把学习过程看作过去的知觉所留下来的记忆痕迹的（有序的、分类的或联想的）累积。
有机体的反应倾向的修正构成了学习的过程，并且紧密地联系着“预期”这个重要概念，也联系着“失望的预期”这个概念。我们可以把预期标记为反应的倾向或反应的准备，这些倾向和准备是适应于[或预见到]将要到来的环境状态。这个特性描写看来是更适合的，胜于把预期描写成意识状态；因为我们在期望没有得到满足而失望的时候，才会意识到我们的许多预期。在路上遇到突然的台阶便是一个例子：正是台阶的出乎预料使我们意识到以下事实，即我们预期平坦的路面。这样的失望迫使我们改变我们的预期系统。学习的过程大都在于这种修改，即消除某些[失望的]预期。
Ⅳ
让我们回过来讨论观察的问题。观察往往以一些预期的系统为先决条件。这些预期可以用疑问的方式提出来，而观察便用来获取对既定预期答案的确认或修改。
我的论点认为问题或假设一定先于观察，初看起来这似乎是悖论；不过现在我们能够看出，假定预期（即反应倾向）一定先于每个观察，并且实际上先于一切知觉，这根本不是悖论：因为所有有机体的某些反应倾向或意向是先天的，而知觉和观察显然不是先天的。虽然知觉，尤其观察，在修正我们的反应倾向或意向的过程中起了重要作用，然而无疑有些这样的倾向或意向一定先于观察而出现，否则它们不可能被修正。
不能以为这些生物学上的反省意味着我接受了行为主义者的立场。我并不否认知觉、观察和其他意识状态的出现，不过我所赋予它们的角色，完全不同于水桶说所规定的。也不能在任何意义上认为这些生物学的反省构成了我的论证所依据的假定。但是我希望它们有助于更深刻地理解这些论证。同样的说法也适用于与这些生物学反省紧密联系的下述反省。
在我们的前科学或科学发展的每一瞬间，我们都处于我通常所称“预期层”的中心。我这样说的意思是指我们预期的总和，不管这些预期是潜意识的、意识的、甚或用某种语言明明白白地说出来的，都算在内。动物和婴儿也有他们各自不同的预期层，尽管无疑是处于意识的较低水平上，比如，比科学家的就要低得多，科学家的预期层在相当程度上是用语言系统表述的理论或假设。
当然，不同的预期层不仅仅在它们或多或少作为意识这方面有所差异，而且在它们的内容上也有差异。然而在所有这些情况下，预期层都担当了参照框架的角色：我们的经验、行动和观察，只有安放在参照框架中才有意义或重要性。
尤其是观察在参照框架中有一个十分特异的功能。在某些情况下，如果它们和某些预期发生冲突，它们甚至能够破坏参照框架本身。在这种情况下，它们能够对预期层产生爆炸一样的效果。这种爆炸能迫使我们重构或重建我们的整个预期层；也就是说，我们必须改正我们的预期，并重新把它们组成一致的整体。我们可以说，通过这一方式，我们的预期层被提高并重建于更高的水平，而我们则通过这个方式达到经验进化的新阶段，在这个阶段中，没有被炸弹击中的那些预期通过某种方式被合并到新预期层中，而遭受破坏的那些部分则被修复和重建。这必须以这样一种方式完成：破坏性的观察不再为人们感到是破坏性的，而是与我们的其余预期合并在一起的。如果我们在这一重建中成功，那么我们就会创造出通常所认为的对那些观察事件[它们造成了破坏、问题]的说明。
至于以观察为一方、理论或预期层为另一方之间的时间关系问题，我们可以承认，一种新的说明或新的假说，通常在时间上先于这些破坏以前的预期层的观察，并因而刺激我们去作出一种新说明。然而不能认为这是说观察一般地先于预期或假说。相反，每一观察之前都有预期或假说；特别是那些构成预期层的预期，它们给予这些观察以意义；只有以这种方式，观察才获得了真正观察的地位。
“究竟是先有假设还是先有观察？”这个问题当然使人想起另一个著名的问题：“究竟先有鸡（H）还是先有蛋（O）？”这两个问题都是有解的。水桶说断定：[就像原初形式的鸡蛋（O），单细胞有机体，先于鸡（H）一样]观察（O）总是先于所有假设（H）；因为水桶说以为后者是通过概括或联想或分类而从观察中产生的。与此相反，现在我们可以说，假设（或预期、理论、或任何我们用以称呼它的名字）先于观察，虽然反驳某些假设的观察可以刺激新的（因而在出现的时间上在后的）假设。
所有这些特别适用于科学假设的建立。因为我们只有通过假设才知道应该进行哪一类观察，哪个方面我们应该注意，哪个地方我们应该感兴趣。因此，正是假设成了我们的向导，引导我们得到新的观察结果。
这个观点就是我所称的“探照灯说”（和“水桶说”截然不同）。[根据探照灯说，观察对于假设是第二性的。]然而，观察起了检验这个重要作用，在我们对假设进行[批判性]检查过程中，假设一定要经过检验，如果它没有通过检验，如果它被我们的观察所否证，那么，我们便要寻求新的假设。在这种情形下，新假设便后于那些导致因假设被否证或被否弃的观察。然而，使得观察成为有意思的和相干的，且最初引起我们着手进行观察的，正是较早的、旧有的[被否弃了的]假设。
这样，科学清楚地表现为前科学对我们的预期层进行修补工作的直接延续。科学永远不会从零开始；它永远不能摆脱假定；因为在任何一个时刻，它都预设了一个预期层——可以说是昨天的预期层。今天的科学建立在昨天的科学之上[所以是昨天的探照灯起作用的结果]；而昨天的科学又以前天的科学为基础。最古老的科学理论建立在前科学的神话之上，而这些神话本身又建立在更古老的预期之上。因而在发生学上（即就个别有机体的发展而言），我们后退到新生婴儿的预期状态；在系统发育学上（即就种、门的进化而言），我们一直追溯到单细胞有机体的预期状态。（这里没有恶性无限后退的危险，如果仅仅因为每个有机体生下来就有某种预期层。）可以说，从阿米巴到爱因斯坦只有一步。
如果这是科学进化的方式，那么什么才说得上是标志从前科学过渡到科学的特征性一步呢？
Ⅴ
约公元前6世纪至公元前5世纪，在古希腊或许可以找到类似科学方法的东西的进化开端。那里发生了什么事情？这个进化有什么新内容？怎样拿新的观念和来自东方的传统神话作比较？我相信这些神话给了新观点许多决定性的启迪。
在巴比伦人、希腊人以及新西兰的毛利人之间——实际上在所有发明宇宙论神话的民族之间——流传着关于事物发端的传说，这些传说试图用宇宙起源的故事来理解或解释宇宙的结构。这些故事成为传统的东西，并由专门学派保存下来。这个传统经常是由一些经过筛选的或选定的阶层即谨慎地守卫着传统的教士或巫医来保持。故事只是一点一滴地改变——主要是由于讲授时出现的不准确和误解，有时是由于先知或诗人发明的新神话加了进去。
依我看来，希腊哲学中的新颖东西，即新附加于希腊哲学的东西，并不在于神话让位于更“科学的”东西，而在于对待神话的新态度之中。在我看来，神话的特征之所以在那个时候开始发生变化，仅仅是这种新态度的结果。
我心目中的新态度是批判的态度。在教条式地传授演说的地方[所有的兴趣都集中于保存不可争议的传统]，我们发现了对学说的批判性讨论。有些人开始提出关于学说的问题，他们怀疑学说的可靠性及它的真理性。
可以肯定怀疑和批判在这个阶段之前便存在了。然而新颖之处是怀疑和批判本身现在都成为学派传统的一部分了。更高层次的传统取代了保持教条的传统。在传统理论中——在神话中——我们发现了批判性理论的传统（它们本身最初也不外乎是神话）。只有在批判性的讨论中观察才会受到召唤，充当证人。
泰勒斯的弟子阿那克西曼德发展了一个理论，明确地且有意识地背离他的老师的理论，而阿那克西曼德的弟子阿那克西米尼同样有意识地背离他的老师的学说，这不大可能是完全偶然的。看来惟一的解释是，学派创始者本人要求自己的弟子批判他的理论，而弟子们把这种对老师理论的批判态度变成一种新传统。
有趣的是，据我所知，这种情况只发生过一次。早期的毕达哥拉斯学派几乎可以确定是旧式的学派：它的传统不包括批判态度，而只是限于保存老师的学说这项工作。毫无疑问，只是因为受爱奥尼亚学派的批判学风影响，毕达哥拉斯学派传统的顽固性后来才有所松动，从而开拓了通向哲学和科学的批判方法的道路。
没有比色诺芬尼的著名短诗更能体现古希腊哲学的批判态度的了：
倘若牛、马、狮子有手，且能像人一样作画
和塑像，马会画出它们的神，
画得酷似马；而牛照牛的模样画，
它们各自照自己的模样塑造神的形体。
这不仅是批判性的挑战——这是在充分自觉和掌握了批判的方法论的情况下提出的陈述。
因此，在我看来，正是批判的传统构成了科学中的新事物，成为科学的特征。另一方面，在我看来，科学为自己派定的任务[即解释世界]和它使用的主要观念都来自前科学的神话构想，中间没有一点断裂。
Ⅵ
什么是科学的任务？我以这个问题结束了我对生物学和历史学的趋势的初步考察，现在我开始从事对科学本身的逻辑分析。
科学的任务有一部分是理论性的（说明），有一部分是实用性的（预测和技术的应用）。我要设法证明这两个目的在某种意义上是同一活动的两个不同侧面。
首先我来考察说明的观点。
人们经常听说说明是从未知到已知的还原，然而，我们很少听到说这是怎样完成的。不管怎样，这个说明的概念不是科学说明实际使用的那一概念。如果我们回顾科学史，以便看出哪一类说明在某个时候得到满意的应用和接受，那么，我们便会发现实际使用的是一个十分不同的说明概念。
今早在哲学讨论会上，我简短地概括了这个历史（我并不是指说明概念的历史，而是说明的实用史）。(4)可惜时间不容许我在这里再次详尽地阐述这个问题。不过我要在这里提一下一个普遍结论。在科学的历史发展过程中，许多不同的方法和不同种类的说明都曾被认为是可接受的；不过，它们都有一个相同的方面：各种不同的说明方法都包括逻辑演绎；演绎的结论是被说明句（explican dum）——对被说明事物的陈述——而演绎的前提包括了说明句（explicans）[说明性定律和条件的陈述]。在科学史的发展过程中出现过的主要变化在于悄悄地放弃对说明句特性的某些绝对的要求（要求它能被直觉地把握，是自明的等等）；这些要求与某些别的要求本是不协调的，后者的决定性意义随时间流逝而愈来愈明显，特别是对说明句[它构成前提因而成为说明的核心]要有独立可检验性这个要求的重要性愈来愈明显了。
因此，说明总是从称为说明句的某些前提演绎出被说明句。
这里举出一个有点令人厌恶的例子，目的只在于例证。(5)
发现了一只死老鼠，我们希望知道是怎么一回事。被说明句可以这样陈述：“这只老鼠刚死。”这个被说明句我们是肯定知道的，它是赤裸裸地摆在我们面前的事实。如果我们想说明它，我们一定要（像侦探小说的作者所做的一样）提出一些猜想的或假想的说明；也就是说，提出的说明引进了一些未知的，或者至少是不那么清楚的事情。例如，这假设可以是这样的：这只老鼠死于大剂量鼠药中毒。这个假设是有用的，只要第一，它有助于我们建立可以从中演绎出被说明句的说明句；第二，它向我们提出了若干独立的检验——对与被说明句的真假完全无关的说明句的检验。
现在，说明句——我们的假设——不只包括语句“这只老鼠吃了含有大剂量老鼠药的食饵”，因为单凭这陈述不能有效地演绎出被说明句。说得更恰当一点，我们要使用两种不同的前提——普遍定律和初始条件——作为说明句。在我们的例子中，普遍定律可以写成这个样子：“如果一只老鼠吃了八格令的老鼠药，它一定在五分钟内死去。”（单称的）初始条件（是个单称陈述）可以写成：“这只老鼠在5分钟之前最少吃了8格令的老鼠药。”从这两个前提我们的确可以演绎出陈述：这只老鼠刚死掉[即演绎出我们的被说明句]。
所有这些现在看来可能是显而易见的。但是，考虑到我的一个论题——即我称为“初始条件”[附属于个别情况的条件]的论题本身永远不足以充当说明，我们总是还需要一个普遍定律。现在这个论题就绝对不是显而易见的了，相反，它的真理性经常得不到承认。我甚至怀疑你们当中的大多数人会倾向于承认像“这只老鼠吃了老鼠药”这句话已完全足以说明老鼠的死亡，即使没有加上关于老鼠药效果的普遍定律的明确陈述。但是设想一个我们所生存的世界里，任何人（而且任何老鼠）吃了大量称为“老鼠药”的化学药品在未来的一周会觉得特别舒适和快乐，比以前更充满活力。如果像这样的一个普遍定律是有效的话，“这只老鼠吃了老鼠药”这个陈述仍然可以作为老鼠死亡的说明而接受吗？显然是不可以的。
因此，我们得到了经常被忽视的重要结果：利用单独的单称初始条件的任何说明都是不完全的，另外必须有至少一条普遍定律，虽然在某些情况下，这条定律是众所周知的，因而好像是多余的而被略去。
总结这个论点，我们发现说明是下述那种演绎：
Ⅶ
然而，这个结构的所有说明都令人满意吗？例如，我们的例子（以老鼠药说明老鼠的死亡）是个令人满意的说明吗？我们不知道。检验可能指出，不管老鼠死于何种原因，它并不是死于老鼠药中毒。
如果有些朋友怀疑我们的说明并提问说：“你怎么知道这只老鼠吃了老鼠药？”（如果）回答说：“看到老鼠死了，你还可以怀疑这一点吗？”这回答显然是不充分的。的确，我们可以提出任何理由支持任何假设，这些理由一定要有别于并独立于被说明句。如果我们只能举出被说明句本身作为证据，便觉得我们的说明是循环的，因而是十分不令人满意的。另一方面，如果我们能够回答说：“分析它肚子里的物质成分，就会发现大量的毒药。”如果这个预测（它是新的，即不由被说明句单独地蕴含）证明是真的，我们至少会认为我们的说明是一个相当好的假设。
不过，我要补充一些说明。因为我们的怀疑论的朋友可能还会对普遍定律的真理性提出疑问。例如，他可能会说：“就算这只老鼠吃了某些化学药品；但是，为什么它一定会死于这种药品呢？”同样，我们不能回答说：“然而你没有看见它死了吗？这正说明吃这些化学药品是多么危险。”因为这样的答案再一次使我们的说明成为循环的和不令人满意的。为了使它令人满意，我们必须把普遍定律提交独立于我们的被说明句的检验。
经过这番阐述之后，我对说明的形式格式所做的分析便算是结束了；但我要对我概述过的普遍格式补充一些进一步的分析和评述。
首先评论因果观念。单称的初始条件所描述的事态可以称为“原因”，被说明句所描述的事态可以称为“结果”。然而，我觉得这些与其历史的联想纠缠在一起的术语最好是避而不用。如果仍然想使用它们，我们要始终记住，它们只有相对于一个理论或一个普遍定律才获得意义。正是理论或定律构成了原因和后果之间的逻辑链环，而且“A是B的原因”这个陈述应该这样分析：“有一个理论T可以而且已经独立地受过检验，从T和一个独立地受过检验的（关于一个特定情况的描述）A，我们可以逻辑地演绎出（关于另一特定情况的描述）B。”（“原因”和“结果”之间存在这样的逻辑链环是在使用这些术语时已经预设了的，许多哲学家，包括休谟在内，都忽视了这一点。）(6)
Ⅷ
科学的任务并不限于寻求纯粹的理论性说明，它还有自己的实用方面：进行预测和技术的应用。这两种作用都可由我们用于分析说明的同样逻辑格式来分析。
（1）预测的推导。在寻求说明时，被说明句是给定的（或已知的），而适当的说明句是要去寻求的，预测的推导循着相反的方向。在这里理论是给定的，或假定为已知的（或许是根据课本），特定的初始条件也被视为已知的（它们通过观察而知，或假定是通过观察而知的）。有待寻求的是逻辑的结论：我们还没有通过观察而得知的某些逻辑结论。这些结论是预测。在这里，预测P居于被说明句E在我们的逻辑格式中的位置。
（2）技术的应用。考虑一下建造桥梁的任务。这需要符合某些实用的要求，根据要求制定了规划。给予我们的是规划S，S描述某些要求的事态——所要建造的桥梁。（S是顾主的规划，它的提出早于并且有别于建筑设计师的规划。）我们还得到有关的物理理论（包括一些粗略的估计）。所要寻求的是某些技术上可行的初始条件，这些条件还具有这样的性质：它们和理论合在一起可以演绎出规划。所以，在这里，S便居于E在我们的逻辑格式中的位置。(7)
这就弄清楚了，从逻辑的观点看，怎样把预测的推导和科学理论的技术应用看作纯粹是科学说明基本格式的倒置。
然而，我们的格式的应用还没有穷尽：它还可以用于分析检验我们的说明句的程序。检验的程序包括从说明句得出预测P的推导过程，并把P与实际上可观察的情况比较。如果预测不符合观察到的情况，那么，说明句就被证明为假，它被否证了。在这种情形下，我们仍然不知道究竟普遍性理论是假的，还是描述一个情况的初始条件并不符合真实情况——因而初始条件是假的。[当然，也很可能理论和初始条件都是假的。]
预测的否证说明了说明句是假的，然而反过来却不能成立：认为我们能把预测的“证实”解释成“证实”了说明句（哪怕仅仅其中一部分），是不正确的、完全使人误解的。因为一个真预测可以轻易地从假的说明句有效地演绎出来。甚至把预测的每一个“证实”看作是对说明句的实际确证之类，也会引起相当大的误解。比较正确的说法是，只有对预测的“证实”是“意外的”（在受检查的理论不出现的情形下），才可被看作是对说明句的确证以及对理论的确证。这意味着，只有当预测和观察的比较可被认为是尝试对说明句作一次严格检验——一次严格的反驳时，这个预测才可以用来确证一个理论。这类[“冒风险”的]预测可以称做“和理论的检验相干的”。(8)毕竟，非常明显的是，只有当学生通过的那场考试相当严格时，考试及格才能反映学生质量；很显然，设计一些考试使得最差的学生都能轻易地及格也是可能的。(9)
除此之外，我们的逻辑格式最后还使我们能分析理论说明和历史说明这两种任务的差别。
理论家专注于寻求和检验普遍定律。在检验它们的过程中，他使用了各种迥然不同的其他定律（有许多定律是在不知不觉中使用的）和形形色色特定的初始条件。
另一方面，历史学家专注于寻求对某个有限特定时空区的事态的描述——即是说，专注于寻求我所称的特定初始条件——并且专注于检验和核对它们的适合性或准确性。在这类检验过程中，他除了使用其他特定的初始条件之外，还使用各类属于他的预期层的普遍定律——通常都是比较明显的定律；虽然，一般说来，他并没有意识到他在使用这些定律。在这方面，他和理论家相似。[然而，他们之间的差异是十分显著的，区别在于彼此不同的兴趣或问题，在于各自把不同的东西看作是有问题的。]
在逻辑格式中[相似于我们前面的格式]，理论家的工作程序可以用下述方式来表示：
U0 U0 U0…
U1 U2 U3…
在这里，U0，是被检验的普遍定律、普遍假设。它在整个检验中都保持不变，并和其他不同的定律U1，U2…以及其他不同的初始条件I1，I2，…一起用于推导出不同的预测P1、P2…，然后把这些预测与可观察的真实事实相比较。
历史学家的工作程序可以用下述的格式表示：
U1 U2 U3…
I1 I2 I3…
这里，I0是受考查或检验的历史假设、历史描述句。它在整个检验中都保持不变，并且和不同的（相当明显的）定律U1、U2…以及相应的初始条件I1，I2…一起推导出不同的预测P1、P2等等。
当然，我们的两个格式都是高度理想化和简化了的。
Ⅸ
早些时候，我试图表明，只有当说明的普遍定律和理论能独立于被说明句而得到检验时，这个说明才是令人满意的。但是这意味着，任何令人满意的说明性理论所断言的一定要多于原来导致我们提出理论的被说明句所包含的内容。换句话说，令人满意的理论在原则上一定要超越于触发理论的经验事例；否则，正如我们所看到的一样，它们只会导致循环的说明。
在这里，我们有一个直接与所有实证主义和朴素经验主义[或者归纳主义]倾向相矛盾的方法论原则。这个原则要求，在可能情况下，我们应该敢于提出能开辟新观察领域的大胆假设，而不要从“给定的观察”中作小心的概括。[自从培根以来]这些“给定的观察”成了所有朴素经验主义者的偶像。
我们认为：科学的任务在于提出说明，或者（导致本质上相同的逻辑境况的东西）(10)创造出预测和其他应用的理论基础。这个见解使我们确定了下述方法论要求，即我们的理论应该是可检验的。不过，存在有可检验度。有些理论比其他理论可更好地检验。如果加强我们的方法论要求，并且追求愈来愈好的可检验理论，我们便得到一个方法论原则——一个关于科学任务的陈述——从前[不知不觉地]采纳这个原则合理地说明了科学史上一大批事件：它把这些事件说成执行科学任务的步骤。（同时它给我们提供一个关于科学任务的陈述，告诉我们在科学上什么是进步；因为跟其他大部分的人类活动——特别是艺术和音乐——不同，在科学上，的确存在着进步这一回事。）
分析和比较不同理论的可检验度表明，理论的可检验性跟它的普遍性程度以及确定度或精确度一起增长。
情况是相当简单的。随着理论的普遍性程度的提高，理论可对之提出预测的有关事件的范围得到扩大，从而也扩大了可能否证的领域。但是，更容易否证的理论同时就是可更好地检验的理论。
如果我们研究确定度或精确度，会碰上类似的情况。一个精确的陈述比一个含糊的陈述更易于反驳，因而是可以更好地检验的。这个见解还使我们有可能说明以下这个要求：根据提高（我们的）理论的可检验度的原则，定性陈述应尽可能地代之以定量陈述。（这样，我们还可以说明测量在检验理论中所起的作用，它是一种手段，在科学进步的过程中变得愈来愈重要，但是，不应该（像通常所做的）把测量一般地当作科学的特征、或构造理论的特征。因为我们不应该忽视这样的事实：有些科学只有在发展到相当晚的阶段才开始使用测量的程序，并且甚至今天测量也还没有应用于所有的科学；我们也不应该忽视这样的事实：所有测量都依赖于理论性假定。）
Ⅹ
在科学史上有个恰当的例子可以用来阐明我的分析，那就是从开普勒和伽利略的理论到牛顿理论的过渡。
这段过渡的历史和归纳没有什么关系，决不能认为牛顿理论是概括那两个较早的理论而得出的，从牛顿理论与那两个理论相矛盾这一不可否认的[和主要的]事实可以看到这一点。因此，开普勒定律不能从牛顿理论演绎出来[虽然经常有人断定那两个理论可以从牛顿理论中演绎出来，甚至牛顿理论可以从开普勒的理论演绎出来]。由于做了一个[假的]假定：各行星的质量与太阳的质量相比可予以忽略，开普勒定律才能近似地从牛顿理论中演绎出来。同样，伽利略的自由落体定律不能从牛顿理论演绎出来，相反，它们两者是互相矛盾的。只有设想出这个[假的]假定：落体下落的距离与地球半径的长度相比可予以忽略，我们才可能近似地从牛顿理论得出伽利略定律。
这当然表明牛顿理论不可能是通过归纳[或演绎]得到的普遍理论，它是一个能启示否证旧理论的道路的新假设：它能启示并指明通向一些领域的道路，在那些领域中，按照新理论，旧理论得不出恰当的近似真的结果。（在开普勒的例子中，这就是摄动理论的领域；在伽利略的例子中，这就是可变加速度的理论，因为按照牛顿的观点，重力加速度和距离的平方成反比。）
如果牛顿理论所做到的不过是综合了开普勒和伽利略的定律，它就只是对这些定律的循环说明，因而是不令人满意的说明。然而，牛顿理论的解说力和说服力正在于指明独立检验之路的能力，引导我们得出与两个旧理论不相容的[成功的]预测。这正是通向新的经验发现的道路。
牛顿理论是试图说明某些普遍性程度较低的旧理论的一个例子，它不仅导致这些旧理论达到某种统一，同时也导致对它们的否证（由此通过限制或明确这些旧理论的适用范围，使它们非常近似于有效，从而改正这些旧理论）。(11)也许经常发生的情况是这样的：旧理论先被否证了，然后才提出新理论，试图说明旧理论的局部成功和失败。
Ⅺ
与我对说明这个概念（或对说明这种实践）的分析相联系，有一个更深入的论点看来是重要的。从笛卡儿[也许甚至是从哥白尼]到麦克斯韦的大部分物理学家都试图用力学模型来说明一切新发现的关系；即是说，他们试图把新发现的关系还原为推力或压力定律。这些定律是我们在处理日常的物理事物即属于“中型物体”范围内的事物时所熟悉的。笛卡儿把这一点当作所有科学的一种纲领，他甚至要求我们把自己限制在仅有推力或压力起作用的模型之中。这个纲领由于牛顿理论的成功而遭受第一次挫折；但是，这个挫折（对牛顿和同辈学者来说是严重的苦恼）很快就被遗忘了，而引力与压力和推力同等地被纳入这个纲领之中。麦克斯韦起先也试图根据以太力学模型来发展自己的电磁场理论；但他最后放弃了这个尝试。这样，力学模型失去了大部分的重要意义：只剩下原来用于描述以太力学模型的方程式了。[它们被解释成描述以太某些非力学的特性。]
随着从力学理论到抽象理论的过渡，到达了科学进化的一个阶段。在这个阶段里，对说明性理论所要求的，实际上不过是它们可以独立地检验。如果可以得出能够由照片之类的图表直觉地表示的理论[或由“可图式化的”、“可形象化的”力学模型来表示的理论]，我们准备利用它们从事研究。用图示法会产生“具体的”理论；另外，如果不能得到这些理论，我们则准备用“抽象的”数学理论从事研究[无论如何，根据我在别处分析过的意义上说，这样做是“可以理解的”]。(12)
我们对说明概念所作的一般分析当然不会因为任何特定图式或模型的失败而受到影响。这个分析应用于所有种类抽象理论的方式与它应用于力学和其他模型的方式相同。事实上，从我们的观点看来，模型不是别的，它就是试图用已经检验过的旧定律[连同关于典型的初始条件的假定，或提出的典型结构即比较狭义的模型]来说明新定律。模型在理论的拓展和精确化方面经常起重要作用；但是，必须把旧理论假设的背景中的新模型和新理论即新的理论假设系统区别开来。
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我希望在这个演讲开始时大家觉得牵强甚至荒谬的一些讲述内容，现在看来不那么牵强和荒谬了。
没有一条捷径或其他道路必然地把“给定的”特定事实导致任何普遍定律。我们所称的“定律”是假设或猜测，它们总是构成一些较大的理论系统的一部分[事实上，构成整个预期层的一部分]。因此，它们永远不能够独立地受检验。科学的进步在于试验，在于排除错误，在于以先前的试错过程中吸取的经验为指导的进一步的试验。没有一个特定理论可以看作绝对确定的，每个理论不管现在看起来得到多大的确证都可变为成问题的。没有一种科学理论是神圣不可侵犯或不可批判的。这个事实经常被遗忘，特别是在上一个世纪，某些力学理论经常得到重复的、的确了不起的确证，给了人们深刻印象，终于被看作无疑是真的。本世纪初物理学的急剧发展更好地教育了我们；我们开始认识到，科学家的任务是使他的理论受到最新的检验，而且没有什么理论应该被宣布为最终的理论。检验的步骤是把有待检验的理论、各种可能的初始条件和其他的理论结合起来，并且把得出的预测和实在作比较。如果结果得出失望的预期，反驳，我们就要重建理论。
我们急切地研究实在时所一度抱有的预期的部分落空，在此过程中起了很重要的作用。这可与盲人的经验相比较，盲人触及或碰到障碍物从而警觉到它的存在。正是通过否证我们的假定，我们才真正接触到“实在”。正是发现和消除我们的错误构成了我们得自实在的“实证”经验。
当然，任何时候都可能用补充的假设[如本轮的假设]来挽救被否证了的理论。但这并不是科学进步之路。对否证的正确反应是寻求似乎更好地把握事实的新理论。如果得到最后的断语意味着我们的精神从此不再否证经验，那么，科学的旨趣并不在于得到最后的断语，而是在于从我们的经验中学习，即从我们的错误中学习。
有一条构造科学理论的途径特别清晰地指出了否证它们的可能性：我们可以用限制性语句[或者否定的存在陈述]的形式构造这些理论，例如：“不存在这种封闭的物理系统；它的一部分发生了能量变化，而其他部分不发生补偿性的变化”（热力学第一定律）。或者，“不存在发挥百分之百效能的机器”（第二定律）等等。可以证明全称陈述和否定的存在陈述逻辑上是等值的。这就使得有可能依据上述方式建立一切普遍定律，即把它们写成限制性语句。不过，这些限制只是为技术人员提出的，并不是为科学家提出的。这些限制告诉前者如果不想浪费精力的话应该怎样办。但是，对科学家来说，这些限制则是要求加以检验和否证；激发他努力发现被限制或否定的事态是存在的。
因此，我们已经得出一个论点，根据这一论点我们可以看到，科学是人类精神的崇高的冒险活动。这就是发明最新理论，不屈不挠地检查它们说明经验的能力。科学进步的原则十分简单。它们要求我们放弃以下的古老观念：我们可以借助于科学的命题和理论达到确定性[甚或得到概率演算意义上的高概然度]（这个观念是把科学和魔术、科学家和魔术师联在一起派生出来的）：科学家的目的不在于发现绝对的确定性，而在于发现愈来愈好的理论[或者发明愈来愈好的探照灯]，这些理论可以接受愈来愈严厉的检验[并由此而引导我们达到最新经验，照亮我们的最新经验]。但是，这意味着这些理论一定是可否证的：正是通过它们的否证，科学在前进。
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(1) 本文原是一篇（德文）讲稿，1948年3月在蒂罗尔阿尔普巴赫的奥地利学院所设的欧洲论坛上讲授，第一次用德文发表，题目是“自然律和理论系统”，载于西蒙·莫西尔编的《定律和实在》（1949）一书。在此以前没有用英文发表过。[在翻译过程中增订的文字用方括号括上，或者在脚注中指明。]
本文预示的许多观念，在本书和《猜想与反驳》中有更充分的发挥，另外，本文还包括一些我没有在别的地方发表过的观点。大部分见解以及“精神的水桶说”和“科学[以及精神]探照灯说”都要追溯到我在新西兰的那些日子，并且首次在我的《开放社会》中提到过。1946年我在伦敦经济学院教职员俱乐部上宣读过一篇论文，题为“精神的水桶说”。这个附录与本书的第二、五两章关系特别密切。
(2) 我在这里使用“理论性的”一词，意思并不是指和“实践的”对立（这是由于我们的兴趣很可能就是实践的兴趣）；这个词应理解成与“知觉的”相反的“推测性的”[如对预先存在的问题产生推测性的兴趣]；或理解成与“感性的”相对立的“理性的”。
(3) 参见F·A·海耶克：“科学主义和社会的研究”，载《经济学》第9、10、11卷（1942、1943、1944年）[现在也可参见他的《科学的反革命》，1952年]。
(4) （增补于译本中。）有一部分更充分的叙述（但稍有压缩并且不那么强调什么是实践中所接受的说明）见于我的威尼斯讲演：“哲学和物理学：物质结构理论”，现在编进了我的《哲学和物理学》（1972）。其余部分可见于《猜想与反驳》的前半部，特别是第6、3和4章。（这最后一章和这次讲演的某些部分重复，并有所扩充。）
(5) 在译本中我已经修改了例子，使它不再那么使人讨厌。
(6) （增补于英译本中。）我最早在《研究的逻辑》（《科学发现的逻辑》）第12节提出这些关于“原因”和“结果”的评论。也可参见我的《历史决定论的贫困》第122—123页；《开放社会及其敌人》，特别是第25章注解9；以及“逻辑学能为哲学做些什么？”，载《亚里士多德协会增刊》第22卷，1948年，第148页以后。
(7) （增补于英译本中。）千万不要认为这个分析意味着技术专家或工程师只关心“应用”理论科学家所提供的理论。相反，技术专家和工程师经常面临要解决的问题。这些问题显然具有不同的抽象程度，但是，它们通常至少有一部分是理论性的。在试图解决它们时，技术专家或工程师像其他人一样使用猜想与反驳的方法即试错法。在J·T·戴维斯的《科学研究》（1965）第43页中对这方面有很好的说明。在这本书中可以看到许多关于科学探照灯说的绝妙应用和例证。
(8) 在一定意义上，一相干的预测符合于严峻的检验或者“严格的检验”；因为，为了使预测P与对理论T的检验相干，一定要有可能提出预测P′，它与初始条件和目前的除T（假定、理论等）之外的其余预期层不矛盾；它和初始条件以及其余预期层的合取则与P矛盾。我们说P（=E）应该（在没有T时）是“意外的”，所指的便是上述的意思。
(9) 有经验的主考人会觉得“轻易”一词有点不切实际。正如维也纳的政府考试委员会主席曾经意味深长地说的：“如果一个学生回答‘5加7是多少’这个试题时写上了‘18’，我们给他及格。但是，如果他回答是‘绿色’，我有时事后想起的确应给他不及格。”
(10) （增补于英译本中。）我在后来的年代里（从1950年起）更明显地区分开理论的或说明性的科学任务和实用的或“工具性”的科学任务，并且强调了理论的任务在逻辑上先于工具性任务。我特别设法强调，预测不仅具有工具性的一面，而且还有并且是主要的理论性的一面，因为它们在检验理论时起决定作用（正如本讲演在早些时候所说明的）。参见我的《猜想与反驳》，特别是第3章。
(11) （增补于英译本中。）牛顿与开普勒理论之间的不相容性是皮埃·杜桓强调过的。他就牛顿的“万有引力原理”写道：“它决不能通过概括和归纳从开普勒的观察性定律推导出来”，这是由于它“形式上与这些定律相矛盾。如果牛顿理论是正确的，开普勒定律就必然是假的”。（引自杜桓的《物理理论的目的和结构》一书，P·P·韦纳的译本（1954）第193页。在这里把“观察性”一词应用于“开普勒定律”要打个折扣来接受。开普勒定律是狂妄的猜测，正如牛顿理论是狂妄的猜测一样：它们都不能从第谷的观察中归纳出来，正如牛顿理论不能从开普勒定律得出一样。）杜桓的分析是基于这样的事实，我们的太阳系包括有许多很重的行星，必须根据牛顿的摄动理论来考虑它们彼此的吸引力。然而，我们可以比杜桓更进一步，即使我们假定开普勒定律运用于双体系统的集合，每个系统包括了具有太阳质量的中心体和一个行星（集合中不同系统的行星有不同的质量和距离），即使如此，如果牛顿定律是真的，开普勒的第三定律就还是假的。我在《猜想与反驳》第1章注解28（第62页）简单地说明了这一点，在我的论文“科学的目的”（1957）中有较为详细的说明，现在为本书的第五章，也载于汉斯·阿尔伯特编的《理论与实在》（1964）第1章第73页以后，特别是第82页以后。在这篇文章中，我关于说明多谈了一点，说明一方面改正了它们的（看来是“已知的”或“给定的”）说明句，另一方面近似地说明它们。从1940年起，这个观点在我的讲课中有了充分的发展（最初是在新西兰皇家学院克赖斯特彻奇分院的一系列讲课中发展了这个观点，参见我的《历史决定论的贫困》第134—135页的注解）。
(12) （增补于英译本中。）对“理解”的较详细的分析，参见本书第四章。