金观涛华国凡著，《控制论和科学方法论》读书笔记45
第五章 黑箱认识论
5.3 可观察变量和可控制变量的限制
1、限制会影响到对真理的认识
为了保证我们的认识能够不断地逼近客观真理。首先当然是我们必须要具备一定的实践手段。反映在认识结构图中，也就是人必须能够通过某种方式对客体A施加输入变革，进行控制；同时也要能够通过对客体A的输出进行观察，了解客体的变化结果。如前所述，它们可以用客体黑箱的可观察变量和可控制变量来表示。
可观察变量和可控制变量反映了人类实践活动的深度和广度。无论采用不打开黑箱的方法还是打开黑箱的方法，人们掌握的可观察变量越多，表示人们对自然界了解越多。掌握的可控制变量越多，表示人们改造世界的能力越大。显然，人类认识真理首先跟掌握这两类变量的程度有关。科学史表明，人类对自然界认识的每一个划时代进展都跟开拓一批新的可观察变量和可控制变量有关。伽利略把当时刚发明的望远镜指向夜空，天文学就在十六世纪开始了革命性的发展。十九世纪光谱分析出现以前，绝大多数人认为别的星球上的物质组成是我们不可能知道的。光谱分析技术的发明，使天体物质的组成成为可观察的变量，从而开始了天体物理和天体化学的发展。高能加速器使人类在微观世界的控制范围增大，有了它，人们才能建立并验证各种各样的基本粒子理论。随着科学技术的进步，生产力的发展，客体可观察变量和可控制变量的数目越来越多，范围越来越大。但在一定的条件下，在一定的历史时期内，客体的可观察变量和可控制变量受到人们生产水平和实践手段的限制。这种限制也必然会影响到人们对客观真理的认识。
2、实例一：范-赫耳蒙特实验
科学史上有许多事实证明，在客体的可观察变量和可控制变量被限制的某一水平之内，无论人们怎样进行“实践—理论—实践”的反复循环，都不能使认识进一步逼近真理。在一定的实验手段范围和精度内，尽管人们反复实验，反复修改理论，充其量也只是使理论跟所做的实验结果相符合。但这种反复并不构成理论向客观真理的逐步逼近。十六世纪时，范-赫耳蒙特做了一个实验，他在称量过的干土上种了一株柳树，每天浇一些称量过的水。五年之后，这株柳树的重量增加了164磅，而土质的损失仅仅为2盎司。他因此得出结论，认为柳树的新物质差不多全是由水组成的。显然，这个理论是错的。当时空气的成分没有发现，也没有用于发现植物光合作用吸收空气中二氧化碳的技术手段。从今天的角度来看，建立模型所需的一些基本变量，如果只有柳树、水和土壤重量是可观察变量和可控制变量，其余都不在观察和控制的范围之内，那么，即使范-赫耳蒙特把实验做得再精确，把实验的次数重复得再多，也不能得出正确的结论。
3、实例二：塞贝克实验
1821年，爱沙尼亚的物理学家塞贝克用两个不同导体组成闭合电路。他发现，当两个导体的接头处存在温度差时，导体附近的磁针会发生偏转。塞贝克认为，这是温差引起了磁化现象。他并据此来解释地磁现象，认为地磁是由于赤道和两极的温差造成的。现在我们知道，塞贝克错了。两个不同导体接头处的温差使导体产生了电流，电流产生的磁场才是磁针偏转的原因，磁场和温度差之间并没有直接的联系。在塞贝克所做的实验条件下，电流是一个不可观察和不可控制的变量。因此在塞贝克实验的限度之内，无论怎样重复实验，无论怎样修改理论，都不会找到磁场产生的直接原因。在这个限度之内，人们也无法判断“地磁由赤道和两极温差引起”这一理论的真伪。丹麦物理学家奥斯特证明，电流是产生磁场的原因。这一突破使电流在磁场形成的过程中成为可观察和可控制的变量，并使温差和磁场之间的关系得到了解释。
4、实例三：宇称在弱作用条件下不守恒实验
宇称守恒定律的发现更进一步说明人类的实践手段跟理论检验之间的关系。20世纪50年代初，杨振宁、李政道提出宇称在弱作用条件下不守恒。如果这一学说早提出三十年，也许它不会被接受，因为它不能用实验证明。吴健雄为了证实宇称在弱作用下不守恒，要把钴60原子整齐排列起来，是它们的自旋平行。这需要高超的控制技术，把原子完全“冻住”，几乎没有热运动。这依赖于超低温技术。如果人们不具备这种控制和观察钴60原子自旋平行的技术，新的理论就不能有效地被实践鉴别。
5、不断发展，突破限制
如果客体的可观察变量和可控制变量总是停留在一个水平上，那么理论就只能在原有的一批可观察和可控制范围之内得到检验。在人类社会发展的一定阶段，人们掌握的可观察变量与可控制变量在总体上取决于那个时代的生产力水平，包括科学技术水平。所以人们对世界认识总和一定时期的生产力发展水平相适应。在一定时期内，不管认识者的才能多高以及“实践—认识—实践”多少次，他们都不能越出这个时代所决定的可观察变量与可控制变量的局限。那种忽视实践所采用的方法，是十分有害的。这种限制的条件下，尽管主客体之间的反馈依然不断进行，但整个认识系统停留在旧有的稳态结构当中。
由此可见，人们的认识要不断地逼近真理，理论要在实际的检验中不断发展，要求人们的实践手段不断更新，使可观察变量和可控制变量的数目和范围不断增大。
