摘 要：科学理论既是描述，也是一般性说明而非形而上学说明。因此，借助归纳法建立的经验归纳结构的科学理论由事实和定律构成。成熟的或高级的科学理论是由科学公理（基本概念和基本假设）、导出命题或科学定律、科学事实三大块组成的严密的逻辑演绎体系。
关键词：科学理论 描述和说明 要素和结构 经验归纳 逻辑演绎
abstract：scientific theory is both representotion and general explanation rather than metaphysical explanation. therefore, theory of empirical induction’s construction, was established with the aid of inductive method, consists of facts and laws. ripe and advanced scientific theory is a well-organized logic deductive system. it consists of scientific axioms (basic concepts and basic hypotheses), deductive propersitions, and scientific facts.
key word：scientific theory, representotion and explanation, key elements and structures, empirical induction, logic deduction
为了探讨科学理论的要素和结构，我们首先必须对科学理论做一般性的考察。WWw.11665.cOM特别关键的问题是：科学理论何所指？具体地讲，究竟科学理论是描述（representotion）还是说明（explanation）。
一、科学理论：描述还是说明？
迪昂对这个问题进行过周密的思考，他在谈到科学理论的典型代表物理学理论时说：“物理学理论是什么呢？是其推论必须描述实验资料的数学命题群；理论的有效性是由它所描述的实验定律的数目和它描述它们的精确度来衡量的。”他断言：
物理学理论将是逻辑地联系起来的命题系统，而不是力学模型或代数模型的不连贯的系列。这个体系就其目的而言不是提供说明，而是提供包含在一个群内的实验定律的描述和自然分类。
迪昂之所以得出科学理论是描述而非说明的结论，是与他对“说明”的理解和界定密切相关的。在他看来，“说明（explain，explicate，explicare）就是剥去像面纱一样的覆盖在实在上的外观（appearances），以便看到赤裸裸的实在。”对物理现象的观察并未使我们与隐藏在可感觉的外观之下的实在发生关系，而是使我们在特定的和具体的形式中领悟可感觉的外观本身。此外，实验定律也没有把物质的实在作为它们的对象，而确实是以抽象的和普遍的形式论及这些已获得的可感觉的外观。理论则在揭开或撕破这些可感觉的外观的面纱时，进而深入外观之内和潜入外观之下，寻找在物体中实际存在的东西。但是，我们屡屡发现，物理学理论不能达到完美的程度；它本身不能作为对可感觉的外观的某种说明出现，因为它不能宣布使存在于这些外观之下的实在达到感官。于是，它满足于证明，我们的所有知觉之所以产生，仿佛由于实在像它断言的那样起作用；这样的理论是假设性的说明。当物理学理论被视为说明时，那么在揭开每一个可感觉的外观以便把握物理实在之前，它的鹄的是达不到的。因为对于两个问题——存在与可感觉的外观截然不同的物质实在吗？这种实在的本性是什么？——的回答并非源于实验方法，实验方法只能获得可感觉的外观，不能发现外观彼岸的事物。这些问题的解答超越了物理学使用的方法；它是形而上学的目标。“因此，如果物理学理论的目的是说明实验定律，那么理论物理学就不是自主的科学；它从属于形而上学。”于是，当我们分析打算说明可感觉的外观的物理学家所创造的理论时，辨认这一理论是由两个实际上迥然不同的部分形成的：一部分仅仅是打算分类定律的描述部分；另一部分是打算把握潜藏在现象之下的实在的说明部分。现在，认为说明部分是描述部分存在的理由远非为真，描述部分才是说明部分由以成长的种子和滋养它发展的根；实际上，两部分之间的链环几乎总是脆弱的和人为的。描述部分借助恰当的和自主的理论物理学方法独立地发展；说明部分达到充分形成的有机体，并像寄生虫一样附着在描述部分上。在理论中有效的一切东西——理论据此似乎是自然分类并把预期实验的能力授予它自己——可以在描述部分找到；这一切是物理学家忘记追求说明时发现的。另一方面，在理论中为假且与事实矛盾的无论什么东西，尤其可以在说明部分找到；物理学家之所以把错误引入理论中，是由他想要把握实在导致的。因此，当实验物理学的进步与一个理论对立并且迫使它做出修正或改造时，纯粹描述的部分几乎整体进入新理论，从而使新理论继承了旧理论全部有价值的所有物，而说明部分却坍塌了，以便为另一种说明让路。在物理学理论中，持久的和多产的东西是通过逻辑工作从几个原理演绎出为数众多的定律，并成功地把这些定律自然地加以分类；短命的和不结果实的东西是着手说明这些原理的劳动，为的是把这些原理附属于与潜藏在可感觉的外观之下的实在有关的假定。
在科学和科学哲学的历史上，反对科学理论即是科学说明这一主张的人还是比较多的。这种异议认为，没有任何科学（一定没有任何物理学）确实回答了事件何以发生、事物何以以某些方式相联系的问题。只有当我们能够表明发生的事件必定发生、事物间拥有的关系必定在它们之间具有时，才能对这些问题做出回答。实验科学方法不能发现现象——它们是每个经验研究的根本题材——中的绝对必然性或逻辑必然性；即便科学定律和科学理论是真的，它们也不过就是关于现象之共存关系或相继次序的逻辑上偶然的真理。因此，科学回答的问题是有关事件怎样（以什么方式或在什么条件下）发生和事物如何联系的问题。因而科学家获得的至多只是精确的、综合性的描述体系，不是说明体系。比如，e. w.霍布森强调：
不能把说明物理现象正是自然科学的功能这一通常的思想接受为是真的，除非“说明”这个词是在极其有限的意义上得到使用的。由于有效因果关系的概念、逻辑必然性的概念无法应用于物理现象世界，因而自然科学的功能是在概念上描述自然中要待观察的事件序列；但是自然科学不能说明这种序列的存在，因而不能在“说明”这个词能被使用的最严格的意义上来说明物理世界中的现象。这样自然科学倾其所能不过是描述现象怎样发生，或者按什么规律发生，但它完全无能回答它为什么发生的问题。
在坚持科学理论也是说明的人物中，内格尔和亨佩尔是有代表性的。按照内格尔的观点，说明是对“为什么”问题的回答，但是为了表明“为什么”这个词并非没有歧义，而且随着与境的变化，不同种类的答案都是对它的恰当答复，就需要略为思索一下。要知道，在回答“为什么”问题上，各门科学提供的说明，在说明假定与其被说明相相联系的方式上，可能都有所不同，因此可以把说明划分为不同的逻辑形式。 其中包括演绎模型，或然性说明，功能说明或目的论说明，发生学说明。
在亨佩尔看来，科学所关心的是发展一种对世界的概念，这种概念对我们的教育具有一种清晰的、逻辑上的意义，从而能够经受客观的检验。由于这个原因，科学说明必须符合两个特定的要求，即说明的相关性要求和可检验性要求。说明的相关性要求意指，所引证的说明性的知识为我们相信被说明的现象真的出现或曾经出现，提供了有力的根据；说明的可检验性要求意指，构成科学说明的那些陈述必须能够接受经验检验。科学说明采取两种形式：演绎律则说明（deductive-nomological explanation）、或然性说明（probabilistic explanation）或归纳统计说明。演绎律则说明是用普遍定律覆盖下的演绎归结做出的说明。科学说明中需要用到的这些定律称为对于被说明现象的覆盖定律，而说明性论证则可以说是把被说明者归在这些定律的覆盖之下。但是，并不是所有科学说明都立足于严格的全称形式的定律之上。或然性说明所依据的定律具有或然性形式，所以只能以很高的概率甚或“实际上是必然性”预期被说明者。正是基于这些考虑，
理论的构写需要确定两类原理，它们可以称为内部原理和桥接原理。内部原理将阐明理论及定律所需要的这些基本实体与过程，这里所说的定律正是那些基本实体与过程所遵从的。桥接原理将指明理论所设想的过程如何联系于我们已知的经验现象，从而使理论可以说明、预言或逆断这些现象。
桥接原理可以说是把某种理论上假定的实体与中尺度物理系统的特性联系起来，其中前者是不能直接观察和测量的（诸如运动中的分子及其质量、动量、能量），后者则或多或少可以直接观察和测量（例如用温度计或压力计测定的气体的温度或压力）。但是，桥接原理并不总是要联系“理论非观察量”与“实验观察量”二者。一个理论如果没有桥接原理就不会有说明能力，也不可能经受检验。
广义地说，现代说明理论可以分为演绎主义的、与境主义（contextualism）的和实在论的三种。对演绎主义者来说，说明一个事件，必定是从一组初始（和边界）条件出发，加上普遍定律，从而演绎出关于该事件的一个陈述；同样，对定律、理论和科学的说明也是借助演绎的小前提进行的。亨佩尔的演绎律则说明或覆盖律模型就属于这类说明。与境主义者认为，说明本质上存在于社会交流中，这种交流发生在讲解者和听讲者之间，通过交流消除了听讲者对对某事物的疑惑。一些与境主义者把注意力集中在说明事件的实用方面或社会方面，另一些则集中在说明理由唤起想象力的或启发性的内容上。在实在论者看来，说明是要对给予说明的现象或事件发生的未知模式所做的一种因果性的说明。 不管各家观点如何，有一点是毋庸置疑的，那就是，科学说明的内容和形式并不是一成不变的，而是随着科学的发展而不断进化的 。
乍看起来，上述的描述论者和说明论者似乎是针锋相对的或势不两立的，实际上二者之间并无根本性或原则性的区别。因此，既不应不分青红皂白地把描述论者或反说明论者推入“不可知论者和实证论者”之列，也不能像“反科学者”那样苛求科学理论去说明它根本无法说明的东西 。以描述论或反说明论的代表人物迪昂为例，
迪昂所谓的“描述”并不是指对事实或现象的描绘，而是理论对实验定律群的表示。迪昂所谓的“说明”，是指对物理现象或物理外观做出符合物理实在（相当于康德的“物自体”）的诠释，这是一种本质主义的、寻求终极原因的狭义说明（因而属于形而上学的领域），即要求说出某事物为什么必然存在或发生；而不是当今科学哲学中在于回答诸多科学中的“为什么”的泛说明或一般性说明，即通过讲出过程或理由（说明项）使某事物（被说明项）变得明白易懂；也不是用普遍规律说明特殊规律、用特殊规律说明经验事实，以及在经验事实中找出某些规律性的联系的覆盖性说明。因此，严格地讲，迪昂从科学中力图排除的并不是说明本身，而是“形而上学的说明”。与亨佩尔关于科学说明的演绎律则说明和归纳统计说明、以及说明的相关性要求和可检验性要求比较一下，就不难明白迪昂的所指。
在这一点上，迪昂与马赫的观点基本上是一致的。马赫把描述分为两类：直接描述是仅仅使用纯粹概念工具的事实的言语交流，间接描述是在某种程度上使用了在其他地方已经给出的系统描述，甚或还没有精确地做出的描述，如光像波动或电振动。于是，所谓的理论或理论观念都落入间接描述的范畴。 在这里，马赫所说的间接描述实际上属于非形而上学的科学说明。
当代一些科学家和科学哲学家也都是在一般性说明和覆盖性说明、而非形而上学说明的意义上承认科学理论是说明的。例如，物理学家温伯格（s. weinberg）给科学说明下了这样一个定义：“物理学说明就是当物理学家说‘原来如此啊’的那一时刻他们已经做了的事情。”由于他认为这个“先验定义”“往往用处不大”，他特别强调物理学家感兴趣的是对规则和原理的说明，而不是对个体事件的说明。当我们证明某个物理原理可以从一个更基本的物理原理推导出来时，我们就说明了这个物理原理。在他看来，科学并不能说明一切问题，比如偶然性事件、道德原则、最基本的科学原理等。 由此可见，温伯格的观点是与迪昂和亨佩尔基本一致的。现在，我们在科学理论既是描述、也是一般性说明的理解上，探讨科学理论的要素和结构。这样一来，便把作为构成要素的形而上学从科学理论中排除出去了。
二、科学理论的要素
论及科学理论的要素和结构，是难以把要素和结构截然分开的：讨论科学理论的结构必然要涉及它的构成要素，否则结构成为无源之水、无本之木；讨论科学理论的要素也不得不涉及各个要素的地位以及它们之间的关系，这实际上就是在讲结构。不过，为了论述方便，我们还是拟在思想上把二者相对地分开讨论。
逻辑经验论者对科学理论的要素做过系统的研究。他们认为，科学理论由三部分组成：形式系统、对应规则和概念模型。这一思想最早是由坎贝尔 提出，卡尔纳普接受了它，内格尔加以系统的阐发。形式系统是所谓的“假设”、“抽象演算”，它由逻辑句法以及一组初始概念和公理两部分组成。利用逻辑句法提供的形式规则和变形规则，可以从公理导出理论的全部定理（科学定律）。对应规则即坎贝尔的所谓“词典”，它把理论语言同观察语言对应起来，前者的意义可由后者导出。为此，他们为理论概念和命题制定了详尽的对应规则，这样一来，漂浮或翱翔在经验事实平面之上的纯粹演算的形式系统便获得了经验意义。概念模型就是对形式系统作语义解释，它施加于形式系统的初始概念和公理或公设之上，由此使抽象的演算变成具体的科学理论。由于模型，科学理论不仅是“定理的源泉”，而且还成为“见识的源泉”。此外，理论还通过模型而扩展到新的领域，并借助它指示可以在什么地方引入对应规则。 内格尔在阐明科学理论的三要素时说：
为了分析起见，区分理论的三个成分将是有益的：（1）一种抽象的演算，它是该系统的逻辑骨骼，且隐含地定义了这个系统的基本概念；（2）一套规则，通过把抽象演算与具体的观察实验材料联系起来，这套规则实际上便为该抽象演算指定了一个经验内容；（3）对抽象演算的解释或模型，它按照那些或多或少比较熟悉的概念材料或可以形象化的材料使这个骨骼变得有血有肉。我们将按照刚才提到的顺序来发展理论的这些特征。但在具体的科学实践中，很难对它们予以明确的表述，它们也不对应于理论说明建设中的各个实际阶段。因此，不要认为这里采纳的阐述顺序反映了个别科学家在心灵中产生理论的时间顺序。
对于这些要素及其关系，亨佩尔做了一个十分微妙的比喻：科学理论可以比做一张错综复杂的空中之网，网结代表了它的术语，而连接网结的网绳，一部分相当于定义，一部分相当于包括在理论中的基本的以及派生的假设。整个系统好像是漂浮在观察平面上。可以把这些解释规则看做一些细线，它们不是网的一部分，但是把网上的某些点和观察平面的特定位置连接起来，借助这种解释性的连接，网结就能作为一种科学理论起作用：从某些观察材料开始，我们可以通过解释性的网绳上升到理论之网的某些点，而通过定义和假设达到其他一些点，其他的解释性网绳使得可以从这些点下降到观察平面。
不少学者采取简单的两分法，把科学理论分为两个组成要素：事实和理论。他们认为，研究活动的结果由陈述和陈述网络组成，这些陈述的分类和它们的关系的特征是中心的争论点。最普通的分类是使观察陈述（或经验陈述）和理论陈述对立的分类。这种区分阐明了科学的二元维度：实验和资料收集，猜想和概括。由于居间陈述的增生，理论陈述和观察陈述之间的区分绝不是清楚的。第一种立场——可以命名为还原论的立场——减小两个类型陈述之间的距离。它包括两个极端形式：其一是，理论陈述是从观察陈述导出的（实证论和逻辑经验论），这样一种学说或提供可靠性的标准（所谓的归纳主义理论），或确立有意义的陈述和无意义的陈述之间的划界标准；其二是，观察陈述是由理论考虑形成的，没有这些考虑，它们没有意义，这就是所谓的观察负荷理论。第二种立场拒绝在理论陈述和观察陈述之间确立高等级的联系。虽然确实存在关联，但是人们假定，不同的陈述范畴是相互相对独立的。在这些条件下，有可能检验从理论陈述推导的经验预言，或决定一个理论是否比另一个理论能更好地说明一组观察。在这个模式中，知识生产本质上被还原为陈述的生产，在这些陈述之间能够确立起翻译关系。翻译被局限于语言学的意义——翻译不是从陈述的全域退出。这说明了向哲学和本体论问题的自然漂移。 中国学人任鸿隽也表明，科学智识或科学理论的要素至少有两个：
一是事实，一是观念，事实是由外物的观察得来的，观念是由内心的思想得来的。观察是属于官觉（sense）的，思想是属于推理（reason）的。但是观念必须根据于事实，事实必须系属于观念，这两个要素，须如车有两轮，鸟有两翼，同时并用，方能得到真正的智识。若偏于一方面，不是失之零碎，便是失之空虚，智识既不完全，今后亦因之阻滞了。
他进而引用了惠威尔的一段论述，一明其意：“这两个要素（感觉与理性）都不能组成实在普遍的知识。感觉印象若不与合理凌空的原则相联合，结果不过实际认识单个的物体；反之，理性机能的运用若不使它常与外物相印证，结果也不过引到空虚的抽象和枯槁的才能罢了。真正切理的知识，须有两个要素相结合——正当的推理与用以推理的事实。”
对科学理论的要素列举得更为详尽的，恐怕非伊利英和卡林金莫属。他们把自然科学理论的要素用公式表示如下：ω＝（fac，lw，cnst，int，abstr mdl，frml，l）。其中，fac是符合实在的事实的非空集合；lw是定律的集合；cnst是常数的集合，在许多理论中它是空的； int是自然的、经验的和语义的诠释的集合，该诠释保证了自然科学的理论的abstr mdl和形式化与实在的类型论的同一；abstr mal是在理论中所接受的抽象模型语义假定和辅助建构物的集合；frml是作为自然科学的思维、语言和命题定量化的工具起作用的形式化的集合；l是在理论中所接受的逻辑假定和推导法则。
三、科学理论的结构
关于科学理论的结构，我们不拟牵扯过多的问题 ，仅仅讨论科学理论的要素组成的结构本身。刚刚提及的伊利英和卡林金认为，在自然科学和实在的确定部分之间存在者直接的（刻板的）关联；这个特征使自然科学区别于数学，并使它明确地在本体论上被阐明。作为实在的简化的复制，理论研究在固定域中的对象之间实质性的关系，决定了分开的要素和它们的完整结构的定性性质。理论的概念基础bc和它的经验基础be之间的依赖用公式bc→←be表达，在这里，基础之间的联系机制和bc在认识论上阐明了自然科学的本质。
bc由lw、cnst、int、abstr mdl、frml、l形成，它作为范畴的、语义的和组织的图式即理论框架起作用。bc的创造、精制和建构是自由的而非任意的，因为在bc的理论框架中存在对主体的某种根本性的限制，即实在客体起作用的客观逻辑。当然，客体并未把任何固定的定义强加于bc，但是同时它排除任意的建构。bc和be作为一个整体、作为一个系统的相互协调的结构联系在一起；作为实在的方便中介的模式化的bc的许多组分都具有中间的、从属的特征，并未被自然地投射到经验事实上；它们在实在中没有类比物，例如ψ函数。由事实形成的be作为理论内容的外部源泉以及它们的证实的工具起作用。在动力学的层面上，理论是作为资料的相继积累和系统化、它们的理论化、从如此得到的系统中推导经验上可发现的结果、理论的最后辩护和在实践中的补充而实现的。bc和be的关联并不是直接的。这意味着，严格地讲，bc的内容并不符合实在世界的关系，而是符合理想世界的关系——这是第二位的概念的实在之世界，它代表原始的或客观的实在之分析的对象。虽然客观实在和科学实在并不重合（相反的断言导致朴素实在论），但是它们通过必要的纽带（拒绝这些纽带就走进柏拉图的死胡同）联系起来，这些纽带归功于be的特殊作用。第一，bc的的所有组分都具有经验的系谱，这有时可能难以重构，但却总是真实的。第二，be详细说明bc向着bc和be之间更好的平衡进步的向量。第三，be是我们所有关于实在的知识的开始和终结。第四，由于be在关系上是独立于bc的，be作为提供资料和批判的例子起作用，从而妨碍理论和实在完备的和最终的同一和概念模型的证实。任何理论都是事实的理论化；理论被修正和被抛弃，而事实依然如故地保持下去。在理论相互更替中的事实的稳定性，是它们可通约性和确立理论转换的进步性程度的本体论的基础。
→←是由对应（符合）规则或还原规则以及理论的结构和投射到be上的世界图像之间的联系的规则系统或算法（通过模型、诠释）构成的，从而要记住，be本身并不是纯粹的实在，而是借助实验、测量和人的经验详细阐明的、在概念上和操作上起中介作用的实在。对应规则打算用来证实（verification）理论项目的经验内容，从而通过操作定义系统保证从模型、诠释和形式化向事实过渡，容许把从bc导出的推论与诠释的实验结果比较，进而容许理论的实验证明（substantiation）——确认（confirmation）或反驳（rejection）。对应规则系统实现了自然科学中的有意义的、交流的和说明的过程，从而决定了be的理论负荷或“不透明性”，以及一方面模型和诠释、另一方面模型和事实之间的相互关联。
在be和bc之间不存在直接的逻辑桥梁，这相当于不可能直接从be推导出bc，或者不可能把bc还原为be。由于拒斥bc和be 之间的直接的演绎还原关系，我们强调bc的创造性本质，这在综合的多产的活动过程中出现，该活动与be的直接概括毫无共同之处。任何从基元的经验逻辑地推导自然科学的基本概念和基本定律的尝试注定要失败。同时，bc和be的自主性并不是绝对的，因为它们是由间接的演绎还原链环关联起来的。从be到bc的命题隐含bc的经验起源，而不是它的演绎推导。bc的经验谱系不必用原始归纳的精神来诠释，在高级理论化阶段的自然科学理论的bc的动力学表明了这一点。承认bc不能投射到be之上或bc不能直接还原为be，这便有可能避免朴素实在论的教条。承认bc间接地还原为be，使得我们能够认为be是bc的真理性的标准，从而避免了约定论的相对主义。这里有必要强调，如果理论不是经验的概括，那么它们便不能预言任何东西，它们也不能被确认。但是，这不是完整的观点。如果理论仅仅是经验的概括，那么它们就应该从来也不会与后者矛盾，实际情况并非如此。当然，bc没有一对一地依赖于be，这就是所谓的“等价形式化现象”。于是，理论的内容可以用同样好的不同方式来表达，例如量子力学能够借助海森伯的矩阵或薛定谔的几率波来描述，经典力学的内容能够被表达为牛顿、拉格朗日、雅科毕、哈密顿等的形式化理论。
伊利英和卡林金的上述见解是对前人思想遗产的综合性和系统性的概括，比较准确地反映了现代科学的结构全貌，尽管我们不同意他们的某些叙述 。但是，这样的结构显得有些复杂，有必要加以简化：
纵览科学理论的结构，一般而言，不外乎经验归纳结构和假设演绎结构两种。说穿了，这两种结构的理论是借助两种不同的科学方法——经验归纳法和假设演绎法——建立起来的。它们往往集中地出现在科学的不同发展阶段或同一门科学的不同成长时期。
其实，伊利英和卡林金也表达了大致相同的观点，他们的两种理论——从类型论的立场来看，自然科学由经验论的-现象论的（描述的）理论和理论化的-本质论的（说明的）理论构成——是与我们的两种结构对应的。经验论的-现象论的自然科学理论是定性的现象论的知识体系的集合。在它们之中占统治地位的是经验描述，这些描述用语言术语记载通过测量、观察、事实的分析和选择、形象化的登记、原始的分类和系统化、各种类型的实验等等在客体研究的经验水平上得到的资料，以及作为实验资料的归纳概括得到的经验定律、相关和规则性。说明理论是逻辑地组织起来的知识体系的集合。在这里占优势的是通过概念上的重构、诠释、理想化、心理（概念）实验、抽象模型化等在客体研究的理论水平上得到的资料之理论说明，理论化的本质论的自然科学知识之大量的组分（命题）是从根本的命题-公设和公理中演绎出来的精密的定量的详细结果。 周昌忠教授还从自然界、认识主体、科学知识三者结构的同一性看待这个问题 ，其视角是颇为独特的。
在前科学和科学的幼年时期，或者在一门科学的初创阶段，其理论形态往往呈经验归纳结构。这种结构的科学理论主要由事实和定律两种要素构成。它满足于经验事实的收集、整理、分类和抽象。仅有的科学定律基本上直接从经验事实归纳概括而来，其涵盖性和普适性不是很大。各个定律或各类定律往往的孤立的，它们之间没有有机的联系，比如开普勒行星运动三定律、伽利略的自由落体定律、惠更斯的单摆定律、液体表面张力定律、潮汐定律等都是各自为政、各司其职的，彼此之间没有结合物。经验归纳结构的理论是用经验归纳法建构起来的。皮尔逊正确地描绘了经验归纳法这种科学方法的特征：（1）仔细而精确地分类事实，观察它们的相关和顺序；（2）借助创造性的想象发现科学定律；（3）自我批判和对所有正常构造的心智来说是同等有效的最后检验。
一般而言，假设演绎结构是科学发展到成熟时期的产物，即科学理论开始步入公理化、形式化、系统化的的形态。假设演绎结构的理论虽然在数学中相当早慧（例如欧几里得几何学），但是在经验科学中却是近代科学革命之后才陆续出现的，而且大都出现在比较成熟的力学和物理学中。关于这种结构的理论，马根瑙做了这样的勾勒：在顶端一极，我们遇到所谓的原始经验（protocol experences），即感觉材料、观察，它们无凝聚力，本身没有秩序，需要用在原始领域没有直接给出的辅助概念（supplementory concepts）来“说明”或理论化。说明包含着概念化的程序，处于原始经验之下的一级结构。在底部，每一门科学都显示出十分普遍的命题，它们被称为公理或公设。无论给定科学在给定时刻的公理是什么，它们都通过演绎的形式分析导出高一级的即较少普遍的命题，通常称它们为定律或定理。由定律或定理还可以推出比较特殊的推论。这些推论借助对应规则（rules of correspondence）与经验资料联系，以决定其去留。 爱因斯坦给予假设演绎的理论结构以十分简明的描绘：其构成有三要素，即公理体系、导出命题、直接经验（感觉）的各种体现；由公理体系通过逻辑演绎或数学推导可以导出一系列经验命题和经验定律，并交付实验检验；从直接经验到公理体系没有逻辑的通道，只能依靠直觉的领悟。
爱因斯坦的上述描绘已经包含了建构假设演绎结构的理论的假设演绎法，他将其发展为“探索性的演绎法”。这种方法的最大特色是，作为理论基础的逻辑前提即基本概念和基本假设既不是不证自明的，也不是从经验事实中归纳出来的，而是在经验事实的引导下，通过“思维的自由创造”或“理智的自由发明”得到的。 实际上，爱因斯坦是直接受到彭加勒约定论思想——科学中的基本假设是在经验启示下自由的约定——的影响而总结出探索性的演绎法的 。他言简意赅地阐述了这种方法的精髓：
物理学构成一种处在不断进化过程中的思想的逻辑体系。它的基础可以说是不能用归纳法从经验中提取出来的。而只能靠自由发明来得到。这种体系的根据（真理内容）在于导出的命题可由感觉经验来证实，而感觉经验对这基础的关系，只能直觉地去领悟。进化是循着不断增加逻辑基础简单性的方向前进的。为了要进一步接近这个目标，我们必须听从这样的事实：逻辑基础愈来愈远离经验事实，而且我们从根本基础通向那些同感觉经验相联系的导出命题的思想路线，也不断地变得愈来愈艰难、愈来愈漫长了。
如果说爱因斯坦已经勾勒出形成假设演绎结构理论的蓝图的话，那么迪昂则以物理学理论为例，详细地陈述了建构它的四个相继操作的特征，其中前两个操作是构筑理论的公理即基本概念和基本假设的操作。（1）我们选择自认为简单的性质描述我们所要描述的物理性质，其他性质可视为这些简单性质的组合。我们通过合适的测量方法使它们与数学符号、数和量的某个群对应。这些数学符号与它们描述的性质没有固有本性的联系，它们与后者仅具有记号与所标示的事物的关系。通过测量方法，我们能够使物理性质的每一个状态对应于表示符号的值，反之亦然。（2）我们选择少量的原理或假设，作为将要建立的理论的基础或演绎的逻辑前提。它们仅仅是根据方便的需要和逻辑上的一致，把不同种类的符号和数量联系起来的命题，它们并不以任何方式宣称陈述了物体真实性质之间的真实关系。（3）根据数学分析法则把原理或假设结合在一起。理论家计算所依据的数量并非是物理实在，他们所使用的原理也并未陈述这些实在之间的真实关系。对他们的要求是：他们的符号系统是可靠的，他们的计算是准确的。（4）这样从假设推出的各种推论，可以翻译为同样多的与物体的物理性质有关的判断。对于定义和测量这些物理性质来说是合适的方法，就像容许人们进行这种翻译的词汇表和图例一样。把这些判断与理论打算描述的实验定律加以比较。如果它们与这些定律在相应于所使用的测量程序的近似程度上一致，那么理论便达到了它的目标，就说它是好理论；如果不一致，它就是坏理论，就必须修正或拒斥它。简而言之，建构物理学理论的四个基本操作是：物理量的定义和测量；选择假设；理论的数学展开；理论与实验的比较。
假设演绎结构的理论取代经验归纳构的理论，可以说是科学发展的必然结果。爱因斯坦对此有深刻的洞察：“科学一旦从它的原始阶段脱胎出来以后，仅仅靠着排列的过程已不能使理论获得进展。由经验材料作为引导。研究者宁愿提出一种思想体系，它一般地是在逻辑上从少数几个所谓公理的基本假定建立起来的。”他以相对论作为范例，说明了理论科学在现代发展的基本特征：
初始假设变得愈来愈抽象，离经验愈来愈远。另一方面，它更接近一切科学的伟大目标，即要从尽可能少的假设或者公理出发，通过逻辑的演绎，概括尽可能多的事实。同时，从公理引向经验事实或者可证实的结论的思路也就愈来愈长，愈来愈微妙。理论科学家在他探索理论时，就不得不愈来愈听从纯粹数学的、形式的考虑，因为实验家的物理经验不能把他提高到最抽象的领域中去。适用于科学幼年时代的以归纳为主的方法，正在让位给探索性的演绎法。
爱因斯坦关于科学理论结构转变的大势在当代得到了回应。伊利英和卡林金指出，在经典科学中，有意义和概念的明晰性在数学结构的充分理解之先，阐明理论的普适模式是对可以得到的经验材料的抽象和直接概括。对理论活动来说，中心的存在问题也用相同的朴素实在论的钥匙解决。直接的明显性被认为是存在的决定性条件：只有在直接的可理解的感知中给出的东西才存在。在现代科学中，阐明理论客体的工具是数学，在理论和实在之间起中介作用的辅助模式的份额增加了，概念的明晰不再在数学结构的感知之先，科学发现它更难以把握数学结构的内容，因为客体是在数学化的路线上被引入的。这是科学的概念基础的有效精制的需要和知识的组织形式尽可能完善的欲求所必须的。数学化的过程直接开辟了用高度抽象的结构操作的可能性，这照例在直觉和直接观察中没有原型。由此开始，数学假设、假设演绎法、理论构造的原理方法在自然科学中广泛应用，相对论是出色的例子。数学化的最根本的认识论结果是科学抽象达到较高水平，在客体的感知中失去直觉的明晰性。
通过对科学理论的要素和结构的一般性考察，我们不难看出，借助归纳法建立的经验归纳结构的理论是科学理论的初级阶段，比较简单明了，无须耗费笔墨讨论。但是，真正的科学理论毕竟不是经验定律的杂烩，也不是零散事实的编目，而是一个具有严整结构和有机联系的系统。也就是说，成熟的或高级的科学理论是由科学公理（基本概念和基本假设）、导出命题和科学定律、科学事实（感觉经验和观察资料的科学陈述）三大块组成的严密的逻辑体系。
参考文献
迪昂著：《物理学理论的目的和结构》，李醒民译，华夏出版社，1999年版，第324、121、7~10、35~36、42页。
内格尔著：《科学的结构》，徐向东译，上海译文出版社，2002年版，第29~30页。
从萨蒙（w. c. salmon）和法因（a. fine）的说法中，我们也许可以深入理解内格尔的这些见解。按照范弗拉森的观点，科学说明是对为什么疑问（why-queation）的回答。但是，萨蒙争辩说：“并非所有的为什么疑问都要求科学说明，并非所有的科学说明都要通过提出为什么疑问而做出。而且，仅仅使事件符合规则的图式（patterns）来说明还是不充分的，这样的经验类型的结构没有说明能力，缺乏因果关系是冒犯。然而，因果性并非没有问题，尤其是涉及量子力学现象时。” 参见n. sanitt, science as a questioning process, bristol and philadelphia: institute of physics publishing, 1996, pp. 153~154. 法因认为，不能设想量子力学提供了理解。因为“它是黑箱理论中最黑的，是惊人的预言者，但却是不够格的说明者。”海森伯在某种程度上走不同的路线，我们必须用他的所谓“毕达哥拉斯的”战略，代替力图借助基础的结构因果地说明的古老的“德谟克利特的”战略。取代假设实体在大小上永远更小，我们寻找数学对称，而把所有的物理类比撇在一边。夸克模型最近的成功能够被认为是不利于海森伯的提议，由于夸克能被视为物理结构，尽管具有巨大的非直觉种类的性质。但是，随着研究的继续，难道海森伯不可能原来是正确的吗？参见e. mcmullin, the shaping of scientific rationality: construction and constain; e. mcmullin ed., construction and constraint, the shaping of scientific rationality, indiana: university of notre dame press, 1988, pp. 1~47.
内格尔著：《科学的结构》，第17~31页。
亨佩尔著：《自然科学的哲学》，上海科学技术出版社，1986年版，第53~55、56~78、81~83页。
拜纳姆等合编：《科学史词典》，宋子良等译，湖北科学技术出版社，1988年版，第226~230页。
例如，从牛顿时代直到19世纪末，力学模型，包括通过空间在相互作用力的影响下运动的小物体，被认为是物理学中的说明的理想形式。在19世纪后期，麦克斯韦使用力学模型帮助他发现了描述电磁现象的方程。同时代的其他科学家，例如开耳芬勋爵发现了更令人信服的模型来推导方程。令人啼笑皆非的是，麦克斯韦的后继者发现，他们能够通过保持该方程并抛弃力学模型做得更好。这些物理学家当中的一些人借助电磁场说明所有现象，以取代力学模型。这一努力从来也没有完全成功，在20世纪初这以电磁世界图像而闻名。更激进的转变发生在1920年代，是伴随量子力学出现的。此时，物理现象独立于它们如何被观察而发生的假定受到怀疑。早期物理学研究的这一假定被下述描述代替了：被看做是发生的东西关键得依赖于人们用来观察它的手段。此外，随着量子力学的进展，精确预言未来的可能性的信念一般地消失了。参见g. feinberg, solid clues, new york: simon and schuster, 1985, p. 244.
帕斯莫尔写道，不可知论者和实证论者在一个决定性之点是一致的：寻找原因和隐秘的运动不是科学的任务或任何其他学科的任务。科学家能够做的最多的东西是，以方便的形式概述在他的实验室拥有的经验。他还说，反科学者——或科学家本身在他们的超科学的沉思中——往往如此深深地不满意科学说明。这样的说明没有坦白地回答它们想回答的问题：任何事物究竟为什么存在？我的存在要达到什么意图？我接受我的道德原则的终极辩护是什么？对我来说那为什么发生？或者，至少它们没有以满足处在问题背后的含义回答它们。帕斯莫尔在答复中坚决主张，就反科学依赖于科学根本没有说明、科学没有发现“原因和隐秘的运动”的观点而言，它也依赖于极其狭隘的科学概念或不可能要求的说明概念；就它依赖于科学没有回答实际上极其重要的对说明要求的的观点而言，它谴责科学没有做由于案例的真正本性不能去做的东西。参见j. passmore, science and its critics, duckworth: rutgers university press, 1978, pp. 6, 23~24.
李醒民著：《迪昂》，台北三民书局东大图书公司，1996年版，第129~141页。
e. mach, popular scientific lectures, open court publishing company, u.s.a., 1986, pp. 236~258. e. mach, principles of the heat, historically and critically elucidated, d. reidel publishing company, 1986, pp. 363~370.
温伯格著：科学能够说明一切吗？文亚译，《科学文化评论》，第3卷（2006），第5期，第52~62页。
坎贝尔说：“一个理论是一个相互联系的命题，这些命题分为两类。一类是关于为该理论所特有的那些观念的陈述；另一类是关于这些观念与具有不同性质的某些其他观念间关系的陈述。第一类合起来叫做理论的‘假设’，第二类则是理论的‘词典’。”参见卡尔纳普等著：《科学哲学和科学方法论》，江天骥主编，华夏出版社，1990年版，第26页。
周昌忠：逻辑实证主义的科学观，北京：《自然辩证法通讯》，第5卷（1983），第5期，第16~23页。
内格尔著：《科学的结构》，第107页。
程星：科学理论的结构：它的概念、内容及意义，北京：《自然辩证法通讯》，第10卷（1988），第2期，第10~15页。
m. callon, four models for the dynamics of science. a. i. tauber ed., science and the quest for reality, macmillan press ltd., 1997, p. 249~292.
任鸿隽著：《科学救国之梦——任鸿隽文存》，樊洪业、张久村编，上海科技教育出版社，上海科学技术出版社，2002年版，第334~335页。
v. ilyin and a. kalinkin, the nature of science, an epistemological analysis, moscow: progress publishers, 1988, p. 107.
例如，科梅萨罗夫揭示：科学一般地显示出客体结构和意义结构，二者肯定并非没有联系，但决不是等价的。此外，我们在这些结构内鉴别出若干科学的独有特点，其中包括所提出的客体的集合、决定给定的理论命题或经验命题是否充分形成所使用的标准、真理概念是否被特定的理论采纳。参见p. a. komesaroff, objectivity, science and society, interpreting nature and society in the age the crisis of science, london and new york: routledge & kegan, 1986, p. 374.
v. ilyin and a. kalinkin, the nature of science, an epistemological analysis, pp. 108~113.
这两位作者说：“理论被修正和被抛弃，而事实依然如故地保持下去”，这显示出“在理论相互更替中的事实的稳定性”。实际上，显示出“稳定性”的是事实之间的关系，而不是事实本身。旧事实在理论的更替中已经按照新范式加以诠释，被纳入新的概念框架理解——事实本身已经得以更新。例如，牛顿力学中的同时性事件在狭义相对论中不一定是同时的；牛顿力学中的受力运动在广义相对论中是自由运动。再者，“约定论”并不就是“相对主义”，起码彭加勒的约定论并非相对主义。至于“理论的内容可以用同样好的不同方式来表达”，这种情况倒是存在的，可是用不同的方式表达同样的理论内容时，其理论的“质”往往有高下之分，那些在逻辑上具有简单性的理论是更佳的理论，因为它能更深入地把握实在。
v. iiyin and a. kalinkin, the nature of science, an epistemological analysis, pp. 103~104.
他说：从客观世界和认识主体的关系来说，自然界作为系统是由现象和本质构成的，科学认识主体正是从这个结构去把握对象，由此来建立科学知识系统。因此，作为对自然界的现象-本质结构的反映，认识主体具有感性-理性的结构，而科学知识系统则具有经验知识-理论知识的结构。参见周昌忠：试论科学知识系统的逻辑结构，北京：《自然辩证法通讯》，第9卷（1987），第1期，第1~7页。
皮尔逊著：《科学的规范》，李醒民译，华夏出版社，1999年1月第1版，第37页。
h. margenau, ethics and science; the search for absolute values: harmony among the science, volume ii, proceedings of the fifth international on the unity of the sciences, new york: the international culture foundation press, 1977.
爱因斯坦：《爱因斯坦文集》第一卷，许良英等编译，北京：商务印书馆，1976年第1版，第541~542页。
李醒民：论爱因斯坦的探索性的演绎法，《自然科学发现经验的探索》，福建人民出版社，1988年版，第215~233页。
李醒民著：《彭加勒》，台北三民书局东大图书公司，1993年第1版，第256~260页。
爱因斯坦：《爱因斯坦文集》第一卷，第372页。
迪昂著：《物理学理论的目的和结构》，第22~23页。
爱因斯坦：《爱因斯坦文集》第一卷，第115、262页。
v. ilyin and a. kalinkin, the nature of science, an epistemological analysis, pp. 80~81.
