即指按照预先设定，对某种现象进行的解释，即根据已知的科学事实和科学原理，对所研究的自然现象及其规律性提出的推测和说明，而且数据经过详细的分类、归纳与分析，得到一个暂时性但是可以被接受的解释。任何一种科学理论在未得到实验确证之前表现为假设学说或假说。有的假设还没有完全被科学方法所证明，也没有被任何一种科学方法所否定，但能够产生深远的影响。如1900年德国物理学家马克斯·普朗克为解决黑体辐射谱而首先提出量子论（量子假说）。

黎曼猜想、连续统假设

以太理论、狭义相对论、万有引力、遍历理论、牛顿运动定律、暗物质、宇宙大爆炸理论、各种月球的起源

无生源论、灾变论、均变论、拉马克主义、自然选择（天择）

各种致病原因的假说

药物毒理和作用的假说

人们在生活的实际经验中，会观察到无数的事实。比如，有雨天也有晴天，有月蚀也有日蚀，候鸟春北往秋南归，瀑布溅白雾映彩虹等等，人们认识周围的事实，不止是描述它们，还要理解它们，即用科学理论来解释事实。每当人们发现原有的理论无法给予解释的事实时，特别是发现与原有理论相违的反常事实时，也就是面临了疑难的问题。这时人们必须提出新的理论观点给予回答。但是，人们对于同样的事实可以提出不同的理论观点，而谁是谁非一时还难以判明。因此，任何新理论的最初提出都具有假定性，它们的真理性如何还有待于进一步检验。

科学研究活动的一般进程如下：当人们在科学实际活动中发现了一定的反常事实或前所未见的异类事实时，就使原有的理论及过去的说明方式不中用了，因此也就存在着有待于用新理论和新说明方式才能解决的问题；然后，人们通过猜想提出新的解释性理论，以新的方式来说明相关的事实，并以新的理论去预测某些未知的事实。这就是建立假说以解答问题。此后，在验证这个假说的过程中，将积累更多的新事实材料。一般的情形是仅仅确证这个假说的一部分内容而否定它的另一部分内容，因而必须对这个假说的原有内容进行部分的修改，并等待新的检验。如此往复，将逐步导致确立起定律与原理的系统，以及形成一种研究传统。然而，人们的认识并不就此停步或僵化，或迟或早总会出现新的理论系统以及出现新的研究传统。如亚里士多德力学被牛顿力学所更替，而牛顿力学又被爱因斯坦的相对论力学更替，一次又一次地更替下去，人们的认识就愈来愈接近于客观现实。总之，科学发展的过程就是假说的形成，假说的检验以及假说的更替。所以，科学的发展形式不是别的，只能是假说。

科学假说就是关于事物现象的因果性或规律性的假定性解释。它是用来回答由事实提出的问题，并且是可以经由事实进一步检验的。比如说：

“孟德尔用食用碗豆的高株品种同矮株品种杂交。子代杂种都是高株。再使子代自花受精，孙代分高株和矮株，两类的株数成3与1之比。如果高株品种的生殖细胞含有促成高株的某种东西，而矮株品种的生殖细胞含有促成矮株的某种东西，那么，杂种便应该具备这两种东西。现在，杂种既然是高株，由此可知两种东西会合时高者是显性，而矮者是隐性。孟德尔指出，用一个很简单的假说便可以解释第二代中3比1的现象。当卵子和花粉粒成熟时，如果促成高株的某种东西，同促成矮株的某种东西（两者在杂种内同时存在），彼此分离，那么，就会有半数的卵子含高要素，半数的卵子含矮要素。花粉粒也是如此。两种卵子同两种花粉粒都以同等的机会受精，平均会得到三高株和一矮株的比例，这是因为要素高同高会合，会产生高株，高同矮会合，产生高株；矮同高会合，产生高株；而矮同矮会合，则产生矮株。”（T·H·摩尔根著：《基因论》，科学出版社，第1-2页）

科学假说是对自然奥秘的有根据的猜测，它是人类洞察自然的能力和智慧的高度表现。科学假说与宗教迷信等蒙昧无知之类的胡说是根本不同的。任何假说的提出都以一定的相关事实作为支持它的经验证据，也以一定的相关原理作为论证它的理论前提。假说作为一种猜想，它是在科学知识的土壤里生长的。

假说的提出不是无缘无故的，它是用来回答特定的问题、解释一定的事实的。所以，一个假说必须论述存在着什么样的问题有待于人们解答。例如，在1860年代，奥地利神父孟德尔用豌豆做杂交试验。豌豆中有高植株品种和矮植株品种，高植株与矮植株这是一对“相对性状”。拿这两个品种的植株做“亲代”杂交（用高植株作父本，矮植株作母本，或用矮植株作父本，高植株作母本），所得种子和它长成的植株（称为“子一代”）全部都是高植株。然后，拿子一代植株自花授粉，所得种子和它长成的植株（称为“子二代”，即孙代），其中有四分之三是高植株，而四分之一是矮植株，两者的比数为3:1。于是就提出了这样的问题：为什么杂交后的子一代全部都是高植株，而杂交后的子二代中高植株与矮植株的比数总是3:1，孟德尔对豌豆的其他相对性状（红花与白花，黄种子与绿种子），也进行了类似的杂交试验，并仔细地作了统计记录，其结果与上述情形类同，存在着同类的问题。

人们常常狭义地使用“假说”一词，它仅仅是指被设想的理论陈述。有时人们则把被设想的理论陈述称为“假说的基本观点”。这意味着假说的内容包括理论陈述及其对事实的解释和预测，即对问题的系统完整的解答。比如，孟德尔设想了以下理论来解答从豌豆杂交试验中所提出的问题：肉眼可以看到的生物体外表的性状是由肉眼看不到的生物体内部的遗传“因子”（后来被称为“基因”）控讨着。例如，一种遗传因子使植株成为高的，另一种遗传因子使植株成为矮的，这样高株与矮株这对“相对性状”是由两种不同的相对遗传因子控制着；每一个植株的每个外表性状都是由一对遗传因子来控制，其中一个传自父本，另一个传自母本。所以，这两个遗传因子可以是相同的（称为“同质接合”），也可以是不同的（称为“异质接合”）。每一植株又把这对遗传因子中的一个传给一个种细胞，每个种细胞（配子）只得到这对遗传因子中的一个。当父本种细胞与母本种细胞授粉结合以后，后代植株又有了控制某个外表性状的一对遗传因子。如果传自父本和母本的这对相对遗传因子是不同的，那么，其中有一个遗传因子会压制另一个遗传因子的作用，前者为“显性因子”，后者为“隐性因子”。例如，高植株的因子会压制矮植株的因子的作用，而使这株豌豆表现成为高植株的。由于高植株与矮植株杂交后的子一代，全部都是带有一个高植株因子和一个矮植株因子，而且显性的高植株因子压制了隐性的矮植株因子的作用，所以子一代也就全部表现为高植株；但是隐性因子在子一代中仍然存在，只是它的作用受压制。所以，带有混合因子的子一代相互授粉后，就有四种可能的组合：一是从父本传来的高株因子与从母本传来的高株因子结合。二是从父本传来的高株因子与从母本传来的矮株因子结合。三是从父本传来的矮株因子与从母本传来的高株因子结合。四是从父本传来的矮株因子与从母本传来的矮株因子结合。上述四种可能的组合中，只有第四种结合才使植株成为矮的。所以，子二代中高植株与矮植株的比数为3:1。总之，孟德尔设想了遗传因子及其“分离定律”来解答问题。遗传因子的分离定律称为孟德尔第一定律，它是遗传学上最基本的定律，可以表述如下：一对遗传因子在异质结合（即一个显性因子与一个隐性因子的结合）状态下并不相互影响，相互沾染，而在配子形成时完全按原样分离到不同的配子中去。

对广泛的事实作出解释，这既是表现被设想的理论其有多大的解题能力，同时也是表明被设想的理论得到了大量事实的支持。例如，孟德尔的遗传因子分离定律可以解释人眼虹彩颜色的遗传现象，并得到这个事实的支持。

“碧眼人同碧眼人婚配，得碧眼子代。褐眼人同褐眼人婚配，如果两者的祖先都是褐眼，也只能产生褐眼子代。如果碧眼人同纯种褐眼人婚配，子女也都是褐眼。这一类褐眼的男女如果彼此婚配，其子女会是褐眼和碧眼，成3与1之比。”（T·H·摩尔根著：《基因论》，科学出版社，第2-3页）

一个假说还必须尽可能地预测未知的新事实。这既是表现被设想的理论具有多大的启发力，同时也是表明被设想的理论可以给予严格的检验。例如：

“孟德尔采用一个简单的方法来测验他的假说：让杂种回交（回交或返交就是把表面上显性的个体回头来同其隐性亲型个体交配的过程。目的在于揭露前者究竟是纯显性或者只是杂种）隐性型，杂种的生殖细胞如果分高矮两型，那么，子代植物也应分高矮两型，各占半数。实验结果，恰如所料。”（T·H·摩尔根著《基因论》，科学出版社，第2页）

假说的内容构成通常是非常复杂的。它包含有理论的陈述，又包含有事实的陈述。而且，它既有真实性尚未判定的内容，又有比较确实的内容。例如，16世纪波兰天文学家哥白尼提出的太阳系假说——“哥白尼体系”，它是以当时所掌握的天文观测资料为依据的，如关于行星的“顺行”和“逆行”等等，其中有不少观测事实的记述是较为可靠的。而哥白尼体系设想的基本理论观点，其中有合乎实际的内容，如地球是转动的，地球和其他行星是绕太阳运行的等等。也有不切合实际的内容，如太阳是宇宙的中心，行星的轨道是正圆形的等等。应当看到：

“哥白尼的功绩主要是首先给予宇宙的地心论以一种明晰的和系统的批判，而且摧毁了那种牢不可破的见解和目视的幻觉。这是他所作的最大的革命，别的方面他和他的前人一样，仍然坚持一切唯美的和哲学的偏见，他也象古人一样相信有一个球形的小宇宙、圆周轨道和等速运动，可是这些假设不能说明观测，他于是不得不再引入他已经从托勒密体系抛弃了的偏心圆和本轮等来作解释，他甚至还主张亚里士多德的物质天球论，在他看来中央的太阳仅仅是具有光照的作用，而重力不过是仅足以维持各个天体内部的结合力罢了。换句话说，哥白尼对于科学的伟大贡献只是把夭文学从地球静止的观念解放出来，因而促进了以后的发展，至于他对天体运行的解释，并不比托勒密高明许多，因而在当时并不算有什么进步，特别是他的理论里还混淆有许多不正确的、非科学的见解。假使在他死后150年间没有出现一系列的天才，将他的工作完成，取得他所没有得到的决定性的证据，天文学便不会发生伟大的进展，而他的体系也不会流传到今天。” （[法]伏古勒尔著：《天文学简史》，上海科学技术出版社，第25页）

假说是人类的认识接近客观真理的方式。“只要自然科学思维着，它的发展形式就是假说。一个新的事实被观察到了，使得过去用来说明和它同类的事实的方式不中用了。从这一瞬间起，就需要新的说明方式了—— 它最初仅仅以有限数量的事实和观察为基础。进一步的观察材料会使这些假说纯化，取消一些，修正一些，直到最后纯粹地构成定律。如果要等待构成定律的材料纯粹化起来，那末这就是在此以前要把运用思维的研究停下来，而定律也就永远不会出现。”（《马克思恩格斯选集》第三卷，人民出版社，第561页）

在假说形成的初始阶段里，研究者为了回答特定性质的问题，根据为数不多的事实材料和已有的理论原理，通过创造性的想象（主要是逻辑推理的程序）而作出初步的假定。

在科学认识的过程中，存在着不同性质的问题，因而就形成不同性质的假说。一类是由可观察事实的系统化而提出来的问题。比如：人们历次观察到乌鸦是黑色的，由此就产生了这样的问题：“莫非乌鸦都是黑色的？”人们以往反复观察到天鹅是白色的，由此就产生了这样的问题：“莫非天鹅都是白色的？”诸如此类的问题还有：“在通常大气压力下，任何纯水降温到0℃就结成冰吗？”“任何固体金属块，只要相互摩擦就发热吗？”等等。我们可以把这类性质的问题称为“乌鸦型的问题”，即经验定律型的问题。对这类问题的肯定回答，就是提出了一个经验定律的假说。经验定律的假说在科学知识的系统中是处于低层次的地位，它们只能发现现象之间某种联系的普遍性，并不能理解这种普遍性，可以说是“知其然而不知其所以然”。但是，经验定律可用于解释在个别的事实中发生的效应。

那么，关于经验定律的最初假定是如何提出的呢？经验定律的假说总是在一定理论的指导之下，依据大量的观察事实材料，交互地应用比较、分析、综合和概括等等方法而建立起来的。就一般情形来说，它的最初假定主要是受概括外推法的启发而作出的。

大家都熟悉，当火车朝我们开来时，它的笛声就越来越尖，即声频升高。而当火车离我们而去时，它的笛声就越来越低，即声频降低。同样的，一个运动着的光源，光波的频率也像声波的频率一样的会发生变化。如果光源朝着我们运动，它的光谱线就会向光谱的高频端偏移，即紫移。如果光源退离我们而去，它的光谱线就会向低频端偏移，即红移。这种现象叫做“多普勒—斐索效应”。

后来，天文学家就应用多普勒—斐索效应去测定恒星的视向速度，通过测定一个恒星的光谱线向红端或紫端偏移的大小，来计算这个恒星退离我们或朝向我们的运动速度，即视向速度。如是一个恒星的光谱线红移量愈大，那么它退离我们的速度也就愈大。如果一个恒星的光谱线紫移量愈大，那么它朝向我们的速度也就愈大。应用这种方法进行天文观测的结果发现，除了少数几个最近的星系（本星系群）以外，所有的星系都是背离我们而去的。离我们越远的星系，其红移量越大，即退行的速度愈大。1929年美国天文学家哈勃，根据宇宙中局部的已被我们观测到的事实，通过比较、分析、综合以及概括外推，提出了这样的经验定律：星系的退行速度同星系离我们的距离成正比。如果某个星系离我们的距离比另一个星系远一倍，那么这个星系的退行速度也比另一个星系大一倍。上述的经验定律被称为“哈勃定理”。

这里特别应当注意的是，作为哈勃定理的根据之一就是对星系光谱线红移的解释，这个解择本身也是个假说，它是从多普勒—斐索效应推导出来的。因而，事情并不像古典归纳主义和逻辑经验主义所说的那样，可以把科学知识的结构简单地化归为经验与理论二层模型。任何经验定律都不可能直接观察出来，它们都是理论思维包括应用类比、想象、抽象和理想化等方法的成果。只不过是其它方法在这里的作用，不像概括外推法那么直接、那么明显罢了。所以，应当把经验定律看作为低层的理论。我们是在科学知识网络结构模型的背景上描述经验定律的，它是作为回答“乌鸦型的问题”而用概括外推法推导出来的。而且，经验定律作为较低层的理论，也是有不同层次的。如前所述，哈勃定理是依赖于对星系光谱线红移现象的解释，而对星系光谱线红移现象的解释又是依赖于多普勒—斐索效应这一经验定律的。

如此，我们再来考察在科学认识的过程中提出的另一类型的问题。比如说，哈勃定理后来不断地被新的观测事实所确认。那么，由此就必然带来如何理解这一经验定律的问题，即为什么星系的退行速度同星系离我们的距离成正比？为了解释哈勃定理，人们就提出了宇宙膨胀的假说。当前天文学家们普遍认为宇宙是在膨胀着，这种理解与爱因斯坦广义相对论是相吻合的。【当然问题并不就到此为止。如果宇宙是在膨胀着，那么由此又引出了如下的问题：为什么宇宙会膨胀？这又必须提出更高层次的理论给予回答。当前已形成了一种较流行的学说即宇宙大爆炸的假说。它与另一种学说宇宙稳恒态的假说进行竞争。】又比如，为什么相对性状不同的亲代进行杂交后的子二代，显性表现与隐性表现总是保持3:1这种规律性？对此人们提出了“基因论”的假说给予解答。不难看出，上述这种类型的问题不是关于现象之间的某种可观察到的联系有无普遍性，而是关于为何形成了这样的联系。为了回答这种原理（本因）型的问题，人们就必须作出理论定律和原理的假说。而理论定律和原理的假说，它们是以抽象的理论“框架”和理想化的“模型”来解释被研究对象的“结构-功能”，从而使相关的各个经验定律都成为可理解的，而且常常是进一步“校准”了经验定律。无疑的，理论定律和原理的假说，在科学知识的系统中是相应地处于比经验定律更高层次的地位。而最高层的理论通常被人们称为“基本定律”或“基本原理”。

那么，关于理论定律和原理的最初假定，又是如何提出的呢？理论定律和原理的假说是说明如何形成事物现象之间的各种联系（结构与功能），它的建立不仅应用了比较、分析、综合和概括的方法，而且更突出的是应用了类比、猜想（联想/假想/设想/想象）、抽象和理想化的方法。一般说来，它的最初假定主要是受类比法的启发而作出的。因为研究者总是以已知的图景去设想另一种新的图景。比如，荷兰物理学家惠更斯提出光的波动说，这是与声波、水波类比的结果。他说：

“我们知道，声音是借助看不见摸不着的空气向声源周围的整个空间传播的，这是一个空气粒子向下一个空气粒子逐步推进的一种运动。而因为这一运动的传播在各个方向是以相同的速度进行的，所以必定形成了球面波，它们向外越传越远，最后到达我们的耳朵。现在，光无疑也是从发光体通过某种传给媒介物质的运动而到达我们的，因为我们已经看到从发光体到达我们的光不可能是靠物体的传递来的。正如我们即将研究的，如果光在其路径上传播需要时间，那么传给物质的这种运动就一定是逐渐的，像声音一样，它也一定是以球面或波的形式来传播的；我们把它们称为波，是因为它们类似于我们把石头扔入水中时所看到的水波，我们能看到水波好像在一圈圈逐渐向外传播出去，虽然水波的形成是由于其它原因，并且只在平面上形成…… ”（转引自乔治·伽莫失著：《 物理学发展史》，商务印书馆，第81页）

又如，人们稍微仔细地观看一下世界地图，就不难发现非洲西部的海岸线和南美洲东部的海岸线彼此正好相吻合，它们可以拼接起来成为一块，就像儿童玩拼板玩具一样地拼合。为什么会这么巧合呢？从17世纪开始，就有人设想过这两块大陆早先是合在一起的，后来才漂移开来。人们还进一步发现，不仅南美洲和非洲可以拼合，而且北美洲与欧洲也可以拼合。印度、澳大利亚、南极洲也可以拼合。也就是说，可以设想如今的几块大陆都是原始古陆破裂后漂移而成的。近代“大陆漂移说”的开创者、奥地利学者魏格纳，他联想到冰山漂移的情景，并由此受到启发而设想出较轻的刚性的大陆板块是漂浮在地壳内较重的粘性流体——岩浆之上的，这样，“它们就像漂浮的冰山一样逐步远离开来。”（魏格纳著：《海陆的起源》，商务印书馆，第5页）由此可见，类比法在形成初步的假定时是非常富有启发力的。

无疑的，在形成假说的初始阶段里，人们可以从不同角度去联想，进行不同的类比，因而，作出的初步假定往往不是唯一的，而是设想了好几个可供选择的假定。如果我们以“E”表示提出初步假定时所考察并引用的事实陈述，而以“H”表示猜想出来的、可以说明E的初步假定，而且暂且不考虑参与说明过程的必要背景知识，那么提出初步假定的尝试性与多元性可简单化地用下式表示：

E

如果H1，那么E

如果H2，那么E

如果H3，那么E

……

=============================

所以，H1或H2或H3或……

比如说，脉冲星为什么能够那么有规则地发出脉冲呢？关于脉冲星的辐射机制问题，天文工作者曾设想了各种能够辐射脉冲的情景。这些被设想到的可能情景有：脉动、双星作轨道运动以及自转。所谓脉动是设想整个星体，时而膨胀时而收缩，好像人的心脏的跳动都样。人们已经知道，有的恒星由于脉动而造成了光度的变化，这样的恒星称为脉动变星。所以，自然会想刻射电脉冲也可能是由脉动作用而引起的；所谓双星作轨道运动是设想两颗恒星在互相绕转的运行过程中，由于发生相互遮掩的交食现象，这样我们就会观测到周期性的脉冲；所谓自转是设想象灯塔上的光束那样旋转。灯塔光束扫描海面时，每扫描一周就照射到海轮上一次，于是在船上的人看来，就是每隔一定周期亮一下（光脉冲）。这样的辐射机制可以形象地称它为“灯塔”辐射机制。

既然初步假定是尝试性的、多元的，那么研究者必然经过反复的考察，才能决定取舍。就以前面的例子来说，天文工作者经过一番考察才确认：如果是脉动作用的话，那就不可能维持脉冲周期的极端稳定性，如果是双星作轨道运动的话，那也不可能维持泳冲周期的极端稳定性，可是，脉冲星最明显的特征是脉冲周期的高度稳定，所以，选用“灯塔”辐射机制是最合理的。大致说来，对几个设想进行抉择，是采取以下的方式（暂且不考虑参预推断过程必要的背景知识）：

H1或H2或H3……

如果H1，则e1，并非e1（或e1的可能性极小）

因此，H1不能成立

如果H2，则e2，并非e2（或e2的可能性极小）

因此，H2不能成立

----------------------------------------------------

所以，H3这样，研究者就可以从几个尝试性的设想中，选出一个在他看来是能够成立的或者说最可能成立的初步假定。以上我们分析了假说形成的初始阶段。

（假说形成的完成阶段）

假说形成的完成阶段是怎样的呢？这时，研究者以已经确立的初步假定为中心，应用科学理论进行论证和寻求经验证据的支持，从而使它充实和扩展成为一个结构稳定的系统。这就是假说形成过程的完成阶段。

在假说形成的完成阶段里，演绎推理的作用是非常突出的。初步假定所涉及的相关论点必须应用科学理论进行论证。比如，仅有大陆漂移这个简单的设想，那还不算是个严整的学说，必须进一步论证大陆漂移的原动力、方向、速度以及其它相关的伴随因素。显然，这些方面的认识都是综合地应用多学科知识的成果。尽管最初的假定性观点都不过是猜想的、想象的，但它们只有根植在科学知识的土壤里才能发育成长。

在假说形成的完成阶段里，研究者不仅通过科学原理的论证以理解一个假说的内容，而且还寻求经验事实的支持以充实一个假说的内容。这就是从已确立的观点出发，通过演绎的程序，广泛地解释已知的经验事实。如果被解释的事实越多，那么支持假说理论观点的经验证据也就越多。例如，从大陆漂移的观点出发，它能够解释以下各组事实：

——各个大陆块可以象拼板玩具那样拼合起来，大陆块边缘之间的吻合程度是非常高的。这是大陆漂移的几何（形状）拼合证据。

——大西洋两岸的古生物种（植物化石和动物化石）几乎是完全相同的。还有大量的古生物种属（化石）是各大陆都相同的。这是大陆漂移的古生物证据。

——留在岩层中的痕迹表明，在3亿5千万年前到2亿5千万年前之间，今天的北极地区曾经一度是气候很热的沙漠，而今天的赤道地区曾经为冰川所覆盖，这些陆块古时所处的气候带与今日所处的气候带恰好相反。这是大陆漂移的古气候证据。

魏格纳提出大陆漂移的设想时，曾系统地解释了以上各组事实。有趣的是魏格纳对他的“大陆漂移说”提出了自个儿的评估方法。他宣称：

“大西洋两岸的对应，即并普山脉与布宜诺斯艾利斯山地的对应，巴西与非洲大片麻岩高原上喷出岩沉积岩与走向线的对应，阿摩利坎，加里东与元古代褶皱的对应以及第四纪冰川终碛的对应等，虽然在某些个别问题上还未能得出肯定的结论，但总的说来，对我们所主张的大西洋是一个扩大了的裂隙这一见解，则提供了不可动摇的证据。虽然陆块的接合还要根据其他现象特别是它们的轮廓等来证实，但在接合之际，一方的构造处处和另一方相对应的构造确切衔接这一点，是具有决定性的重要意义的。就像我们把一张撕碎的报纸按其参差不齐的断边拼凑拢来，如果看到其间印刷文字行列恰好齐合，就不能不承认这两片碎纸原来是连接在一起的。假如其间只有一列印刷文字是连接的，我们已经可以推测有合并的可能性，今却有n行连接，则其可能性将增至n次乘方。弄清楚这里面的含义，决不是浪费时间。仅仅根据我们的第一行，即开普山脉与布宜诺斯艾利斯山地的褶皱，大陆漂移说的正确性的机会为1:10，既然现在至少有六个不同的行列可资检验，那末大陆漂移说的正确性当然为106:1，即1000000:1。这个数字可能是夸大了些，但我们在判断时应当记住：独立的检验项数增多，该是具有多大的意义。”（《海陆的起源》，商务印书馆，第50页）

看来，魏格纳颇有雄辩之才。他所作的评估数字就象大陆漂移说的内容一样地惊人。他虽是说了“这个数字可能是夸大了些”这句话，但却未必认识到以下两者的区别：成功地解释已知的事实与成功地预见未知的事实是大不相同的。评估一个假说具有头等重要意义的是后者而不是前者。

为了表明一个假说的理论观点是可验证的，同时也为了这个假说的理论观点以后能够得到严格验证，在假说形成的完成阶段里，研究者还应当根据假说的理论观点，预言未知的事实。魏格纳当时也是这么做了，他按照大陆漂移的观点，预言大西洋两岸的距离正在逐渐增大。格陵兰由于继续向西漂移，它与格林威治之间的经度距离也正在增大。

在假说形成的完成阶段里，研究者最后还要整理假说的全部内容，使它严谨系统化。它的层次结构的功能，犹如下述的模型：作为假说的核心部分的，则是为了解答问题而猜想出来的基本理论观点，这是一个假说的纲领性内容，不可改动的，而以设想的基本理论观点去解释已知的事实或预测未知的事实，这是一个假说的外层部分，它是为被设想的基本理论作辩护的。所以这部分内容应作为处于内核地位的基本理论的“保护带”，是允许改动的。这样，假说就具有“韧性”，当它遭到“反例”的袭击时，也只“损伤”保护带，而其内核依然保存下来，可使“保护带”继续“增生”和重新修复。

以科学原理为指导

以上我们考察了假说形成过程的基本程序和手段。那么，指导假说形成活动的准则是什么呢？无疑的，假说的形成活动具有高度的创造性，不存在普遍适用的固定机械的模式，形式规则，但是却有启发性的指导准则，其中主要的有以下这些：

科学假说的形成是人们已有认识过程的扩大和深化，它应当遵循和应用已有的科学理论，而不能与科学中业已高度确证的定律或原理相矛盾。然而，原有的定律和原理并不是完美无缺的，特别是当它与新事实发生一系列矛盾时，也就暴露出原有理论的缺陷。问题在于传统观念是一种习惯势力，根深蒂固的“常识”是最难突破的。这就需要有非常大胆的革新勇气，敢于向“经典理论”挑战，提出新的革命性假说。不懂得这个道理，那就不会有自然科学上伟大的理论变革。例如，在20世纪初提出的“大陆漂移说”:

“据说，魏格纳是在发现各大陆边缘拼接恰好吻合以后，才提出大陆漂移这个设想的。若仔细观察大西洋两岸的形状，可能任何人都会这样设想的。但由于一般人脑中存在着大地是不动的这个概念，所以当时有人把这个单纯的设想看作是非常‘反传统的’，并没有什么了不起。”（[日]上田诚也著：《新地球观》，科学出版社，第5页）

可是，魏格纳却大胆地向“正统派”的固定论地球观挑战，由此才在地质学上引起一场革命，使这门原来是比较保守的科学也得到迅速的发展。又如20世纪初爱因斯坦提出相对论时，人们听了都瞠目结舌：怎么长度会缩短，时间会变慢？！这是何等的离奇，多么不合常识！然而，相对论这个假说恰恰是应用已有科学理论而又不受传统观点束缚的产物。德国卓越的理论物理学家普朗克说过：“广义相对论和狭义相对论所包含的相对概念刚向物理学家提出时诚然是十分新奇而富于革命性的。但有一个事实始终没有变，即它所提出的论断和批驳都不是为了反对显著的、公认的和业经征实的物理学定律，而只是反对某些观点。这些观点虽然是根深蒂固的，但除开习惯以外并没有得到更有凭据的承认。”（《从近代物自学来看宇宙》，商务印书馆，第40-41页）

以经验事实为依据

任何科学的假说，都有其或多或少的经验依据。它既不同于某种“想当然”的主观信念，也不同于富有浪漫气质的科学幻想，而是对某个问题有根有据的解答。然而，人们不可等待事实材料全面系统地累积之后，才建立假说。因为那势必造成停止理论思维的研究活动，这样科学也就很难发展了。不仅如此，研究者也不必为存在着个别“反例”或“异例”，而就不敢提出假说。因为事实材料也可能有谬误，1860年代门捷列夫提出元素周期律的假说时，已知的元素只有63种。可是，他并不是等待化学元素全部被发现之后再探讨周期律，也不被某些元素原子量的测定误差所困扰，而是先建立起假说，并应用周期律去预测未知的元素及其性质。

“门捷列夫之所以成为伟大的发现者，全在于他有大勇大智，他认为某几种元素的原子量所以不能适应他的周期系，其原因在于测定有了误差，而且周期表中各空白的地方，将来也一定会有新发现的元素补入，把空白填满。他又预测了一些未知元素的特性；其中有三个，他当时称作eka silicon（类硅）、eka boron（类硼）和eka aluminum（类铝），这三个新的元素当他在世时已经发现了，那就是我们今夭所称的锗、钪和镓。所以1889年他可以在纪念法拉第的讲演中说：‘周期律使我们初次能够以前所未有的化学远见察知各种未曾发现的元素，并且，远在新元素发现以前，我们就能清楚地看到它们所具有的种种特性’。门捷列夫的周期表比以前任何人的都更完备，并且也更有实脸上的根据。” ( [美]M·E·韦克思著：《化学元素的发现》，商务印书馆，第309-310页)

由此可见，门捷列夫的元素周期律假说正是既以经验事实为依据，又不受原有事实材料的限制的产物。一个假说应当尽可能地对相关的事实作出圆满的解释，为假说的基本理论观点作出强有力的辩护。但这并不是说，所有的相关事实都能得到圆满的解释。更不是说，如果有某些相关事实未能得到解释，那就必须放弃自己的设想。

具有可检验性

如前所迷，假说可以提出当时看来是多么异乎寻常的结论，但它必须包含有可在实践中检验的结论，特别是关于未知事实的推断。否则就不是科学的假说，而是神话式的空谈。比如，大陆漂移说有关古地质史的猜想，虽是描述在人类史前已发生过的事，但它包含有可在实践中检验的结论，它曾推断出未知矿床的所在地。如从西非发现金刚石的矿床，可以推想到在南美洲的东南部，即在被设想为原先与西非拼合在一起的那个地区，也能找到同样的金刚石矿床。这是可在实践中检验的结论。事实确是如此。如今，大陆漂移说对于探矿工作来说是非常有意义的；又如达尔文的进化论认为，人类是由类人猿进化而来的，这也是描述人类史前已发生的事，而且是不再重演的事，但进化论曾推断出地层里存在着类人猿的遗骸，这是可以在实践中检验的。到了1881年，荷兰医生杜步亚果然在爪哇岛的地层中，发现了类人猿的一副头盖骨、大腿骨和几枚牙齿的化石，证实了达尔文关于类人猿遗骸的推断。

自然，由于实践活动的历史局限性，有些理论虽是可检验的，但当时却难于实现。它们的检验将在历史的过程中完成。所认，应当把是否可检验的问题与检验条件是否具备的问题区别开。这也就是说，如果提出一个假说不是可检验的，那就是不合理的，如果提出一个假说是可检验的但暂时还不具备检验的条件，那还是合理的。

结构简明面严谨

假说内容的复杂程度及其构成的方式，首先取决于研究对象的客观性质，同时也与研究者的理论系统化工作紧密相关。因形成假说时，从初始阶段到完成阶段是个不断扩充内容的过程往往夹杂着许多无关紧要的或者是过多重复的内容，还可能出现各个局部之间以及它们的不同侧面之间不甚协调的情形。因此既要注意清洗和精炼假说的内容，使之具有简明性。又要注意整体与部分之间、各个局部之间、各个侧面之间的协调，使之具有严谨性。

使假说的理论观点简明而严谨的最好方式是建立公理演绎系统。这就是选择少数几个最基本的理论命题作为公设或公理，它们是最高层的最普遍的理论命题。而其他的普遍性较低的命题从它们往下逐层地演绎出来。但是公理演绎系统并不是认识的起点，而是研究者系统地总结以往丰富的理论知识的结果。它只有在认识达到一定的丰度的甚础上才能建立起来。因而，建立公理的演绎系统是有条件的。

人们通过假说这种形式，往往提出了彼此观点相反的解释性理论。究竟哪一个理论是真理呢？这不依赖于个人的信仰或团体的公认，也不依赖于它能否作为某种方便的手段或工具，而在于它是否符合于客观的实际。这就是说，假说形成之后，还必须把主观认识见诸于客观实际，通过人类的社会实践给予检验。

首先，从假说的基本理论观点引伸出关于事实的结论（单称的观察陈述）。这是假说检验的演绎过程。在这里应当明白，如果只是以假说的基本理论观点作为前提，那是不足以演绎出关于事实的陈述的。比如说，只以“所有伤寒病患者都长期发高烧”为前提，并不能演绎出：“张三将长期发高烧”，还必须有陈述先行条件的前提：“张三是个伤寒病患者”，而且，为了诊断“张三是个伤寒病患者”，还必须应用其他的病理学知识。由此可见，假说检验的演绎过程必须结合背景知识，在前提中引进先行条件的陈述以及其他的定律与原理。从假说的基本理论观点和其他知识一起引伸出来的关于事实的结论，它也许是个关于已知事实的陈述，也许是个关于未知事实的陈述。如果假说检验所演绎出来的是个关于已知事实的陈述，那么这就是对已知事实的解释。如果假说检验所演绎出来的是个关于未知事实的陈述，那么这就是对未知事实的预见。必须明确，解释已知的事实不过是对假说理论观点的“一般检验”，而预测未知的事实则是对假说理论观点的“严格检验”。后者比前者更为重要。为了应用假说的基本理论观点去解释较复杂的已知事实或预测未知的事实，通常是需要作出一个辅助性假设来完成的。例如，1834年德国的天文学家培塞尔，他精密测量恒星的位置和整理前人的观测资料，发现天狼星的位置具有周期性的偏差度，忽左忽右地摆动。为什么会这样呢？培塞尔应用万有引力定律和有关天狼星的观测资料，在1844年推测天狼星有个我们尚未知道的光度较弱而质量很大的伴星，它们两者围绕着共同的引力中心运行。由于这个伴星的引力而使天狼星的位置具有周期性的摆动现象。上述这个应用万有引力定律去解释天狼星位置的周期性摆动现象和预测天狼星有个伴星的假设，就是一个可以检验万有引力定律的辅助性假设。又如1844-1845年间，英国的亚当斯和法国的勒威耶应用万有引力定律，从天王星轨道的摄动去预测未知的海王星，这也是一个可以检验万有引力定律的辅助性假设。当假说检验的演绎过程完成之后，接着人们就通过实践检验从假说的基本理论观点引伸出来的事实结论。这是个事实的验证过程。事实的验证过程，既可以采取经验的直接证实方式，也可以采用经验的间接证实方式。例如，根据人类居住的大地是球形的假说，必然引伸出以下的结论：人们从某一地点出发，保持同一方向往前旅行，总会回到当初出发的地点。要检查这个结论是否确实，人们只要作一次世界旅行，就可以从经验中直接查明。人类历史上第一次完成这项活动的是麦哲伦及其同伴。然而，并非任何事实的验证过程，都可以采取经验的直接证实方式，有时人们不得不采取经验的间接证实方式。比如，从“大陆漂移说”发展而来的“海底扩张说”，认为地壳下面的对流物质（岩浆）不断地从海岭（海洋中央的海底山脉）涌出产生新的海底，新的海底形成后又逐渐从海岭两侧向外扩张（位移）。这样，海底就像传送带一样从中央海岭向着海沟（海洋与大陆块交界处的海洋最深部）移动，在它到达海沟后又向下俯冲，降回到地壳内部的深处去。依照这种设想则引伸出以下的结论：离中央海岭越近的海底越年青，离中央海岭越远的海底越年老。由于海底的移动速度每年大约数厘米，因此，海底物质从中央海岭涌出，然后一直移动到海沟又降回地壳内部，全部过程约2亿至3亿年时间。要检查这些有关海底年龄的陈述，就不可能用经验的直接证实方式。因为人类迄今的历史，只不过是地球演化史中的瞬间。可是，人们可以用岩层中所含的微量放射元素的自然衰变的现象，依据放射性元素的衰变期和数量，计算出岩层的年龄。如天然铀会裂变为铅，从岩层中测定铀和铅的数量，就可以计算出岩层的年龄。用这种方法对海洋中各个岛屿的岩龄进行测定，结果表明离中央海岭越近的确实越年青，离中央海岭越远的确实越年老。因而，海底扩张说关于海底新老的分布的预测得到了经验的间接证实。

以上是对假说检验的途径和手段所作的一般概括。现如今对检验假说的实标过程再作些考察。总的说来，对假说理论观点的一股检验是早在假说的形成过程中就开始了，而对假说理论观点的严格检验则是后于假说的形成过程。

为什么说在假说的形成过程中，人们就开始对假说的理论观点作出一般检验呢？首先，在假说形成的初始阶段，研究者的初始假定是尝试性的、多元的。人们经过反复的考察而从中择优，选定一个能对较多事实作出较为完满解释的猜想。这就是说，最初假定的选择过程就伴随着一般的检验。其次，在假说形成的完成阶段，研究者必须为被选定的理论观点作出广泛的辩护，系统而综合地解释已知的相关事实，寻求经验证据的支持。这就是进一步对假说的理论观点给予一般的检验。

前已说过，解释已知事实的“丰度”如何，这不过是对假说理论观点的一般检验，它不具有最重要的意义。只有通过预测未知的事实，才能使假说的理论观点受到严格的检验。那么，究竟什么样的事实才能为假说的理论观点作辩护？究竟它们能给予理论观点多大的支持？在这里首先应当注意，与假说相关的已知事实可区分为两类：一类已知事实是形成某个初步假定时就被考察和引用过的。它们是研究者预先选择和安排的，研究者本来就是为了说明这些事实而特意构想出某种理论观点的。所认这类事实对理论观点只能给予“虚假支持”，并不能予真正支持；另一类已知事实是作出初步假定时未曾考察和引用过的。它们之所以被看作是与某种理论观点相关的事实，那是在形成某种理论观点之后，由于通过推论而认识到的。这类事实对理论观点能够给予一般强度的支持。其次，有些相关事实是在理论观点形成之后而被人们新发现的，但它们并不是依据这种理论的预测而被发现的，而是由于另一种研究工作而被发现的。只是在它们被发现之后，人们通过推论而认识到它们与这种理论观点是相关的。这类事实则更明显地给予理论观点一般强度的支持。比如说：

“美国贝尔电话实验室的两位天文学家彭柴斯和威尔逊检测了他们那台射电望远镜里的干扰背景噪音，想探索一下究竟是什么？由于射电讯号均匀来自天空的各个方向，这就证明了不是来自地面源。通过研究探知，原来是一种黑体辐射，其源的温度才3K左右。与此项研究进展的同时，普林斯顿大学的狄克及其同事（仅距贝尔电话实验室30英里）正独立地从理论上研究引起宇宙膨胀的原始火球（即大爆炸）的能量是如何发生的。他们得出的结论是，虽然爆炸的初始温度可能为1010K，而且辐射的波长也非常短，但由于膨胀，温度会冷却下来。他们按照其理论，预言冷却后的温度为5K左右，接近于彭柴斯与威尔逊在贝尔电话实脸室所发现的引起宇宙噪音辐射的温度。经更深入的研究发现，观测到的这种辐射或许确系宇宙的起始爆炸所遗留下的。这种辐射已经在宇宙中持续了很久，不断地丧失了能量，到今天它的温度不再是1010K ，而是3K了。这种性质的辐射非常有利于大爆炸理论，因为它在稳恒态理论中是丝毫不起作用的。（S.J.英格利斯著：《行星恒星星系》，科学出版社，第473-474页）

理论观点形成之后新发现的有关事实，除了这类由其他研究工作发现的而可以用这种理论观点给予解释的之外，另一类则是应用这种理论观点作出预测才发现的。后面这类事实能给理论很高强度的支持。比如，根据爱因斯坦的广义相对论，光线在引力场中必定是弯曲的。他预测星光在太阳表面附近通过时将偏折。由于太阳附近的星光只能在日全食期间看到，所以这个结论首次于1919年被英国考察队在非洲观察日全食时所检验。1919年日全食的观察以及以后别的观察都证实了太阳引力场中光线偏折的预言。虽然在定性的验证上爱因斯坦的预测是成功的，但在定量的验证上并不是很理想的，观测值比预言值要大些。美国普林斯顿大学的狄克又提出了标量-张量理论给予解释。我们可以说，1919年日全食观察到星光偏折这个事实，它既是爱因斯坦广义相对论所预测的，也是后来狄克的标量-张量理论能解释的。可是它对于爱因斯坦的广义相对论的支持将超过对狄克标量张量理论的支持。

如前所述，对假说的理论观点作出严格的检验，这是通过实践考察它的预测来进行的。如果它的预测在实践的验证中是成功的，那它就得到了一定程度的确证。虽然预测的成功并不能完全证实理论，因为从肯定后件（预测）到肯定前件（理论），这样的推理是不具有必然性的。但预测的成功却对理论提供了高强度的支持。它是人们对不同理论作出评估与选择的一个主要标准。

与此相反，如果理论的预测在实践的验证中是失败的，那也并不意味着理论已被证伪。尽管从否定后件到否定前件，这样的推理是具有必然性的。但是，理论的预测并不是简单地从假说基本理论观点直接引伸出来的。通常是应用假说的基本理论观点结合背景知识建立辅助性假设得出的。因而，预测的失败可以过变更辅助性假设来解决，关键是看由新的辅助性假设引出的预测能否证实。

研究者为了解答一系列相继出现的疑难问题，将应用假说基本理论观点与背景知识不断地作出新的辅助性假设，这样就不仅是对未知事实不断地作出新的预测，同时，也是修改和发展原有假说的内容。如果新的预测越来越多地被证实，那就是表明假说内容的修改和发展是越来越接近于客观实际，它的逼真性程度是越来越高了。因而，它与对立假说的竞争能力则在增长着。反之，如果新的预测不能被证实，或越来越少地被证实，那么它与对立假说的竞争能力则在衰退着，它被淘汰的可能性也就越来越大了。

综上所述，假说检验的最后结果就是构成一幅对立假说的竞争与历史地更替的图景。

如今，我们进一步论述指导检验假说的一般准则。大致说来，人们检验假说时应当注意以下几点：

（一）应当力求作出严格的检验，但不可忽视一般检验的意义

圆满地解释已知事实与成功地预测未知事实是大不相同的，后者给予理论的支持强度远远超过前者。所以，在检验假说的理论观点时，研究者首先应当集中精力去预侧未知的事实。而且越是大胆新颖的预测就越是对理论的严峻考验。如果这种大胆新颖的预测在实践的验证中成功，那将给争理论特高强度的支持。然而，研究者也不可以忽视对已知事实作出圆满的解释。凡是构造假说的理论观点时未曾引用过的相关已知事实，无论是在理论观点形成之后发现的，还是在理论观点形成之前发现的，只要能够给予它们比较圆满的解释，它们都将作为支持理论的经验证据，都能发挥为理论辩护的作用。

（二）应当改进辅助性假设为理论辩解，但不可作出特设性假设

在假说检验的过程中，预测的失败即出现了“反常”。这并不意味着假说的基本理论观点已被证伪。研究者可以通过改进辅助理假设继续为理论作出辩解。但这种辩解本身也必须是可检验的。例如，应用万有引力定律和天文观测资料，预计某个慧星通过近日点的日期为某年某月某日。如果到时某个慧星虽是回到太阳附近，但并不处在近日点上，那么这个“反常”并不能证伪万有引力定律，人们可以用一个辅助性假设来辩解。比如说，这个慧里由于受太阳系边缘某处的一个未知行星的引力而推迟了到达近日点的日期。这是可以通过天文观测给予检验的。所以，建立这样一个辅助性假设来辩解是允许的。但是，如果把上述预测慧星近日点日期的失败，说成是由于“远方宇宙来客”使用人类来曾掌握的某种技术手段“捉弄”造成的，那么这就无法检验了。我们把这种为了保护某种理论观点而特意建立的又是无法检验的假设叫做特设性假设。提出特设性假设是不合理的，应当避免。

（三）应当把假说的个别检验活动看作是相对的，但不否定它作为假说相对逼真性的指标

对假说理论来说，个别的检验活动无论是出现了成功的有利的结果，还是出现失败的不利结果，都不能达到绝对地判定理论观点的真理性。这意味着不存在什么“判决性的实验”【所谓“判决性实验”是指：从两个相互竞争的假说H1和H2分别引伸出关于事实的矛盾命题，即：“如果H1，那么e”；“如果H2，那么非e”。然后，安排一次实验用于检查事实e，有人认为这样就可以驳倒其中的一个假说而支持另一个假说。如果实验的结果为肯定e，那么就可以确证H1而驳倒H2；如果实验的结果为否定e，那么就可以驳倒H1而确证H2。通过这样一次实验就可以在两个假说之中作出抉择，判决取舍，所以被称为“判决性实验”】。科学史上所说的“判决性实验”，并不具有“终审”判决的意义。

任何一次检验活动都不是绝对精确和严格的，而且可以作出不同的理解。例如：17 世纪的化学家波义耳，曾以这样的实验去“证实”燃素说。他把容器里的金属加热，经过测定，金属加热后的重量加重了。似乎这就是表明金属加热时，有“燃素”穿过容器到金属里面去了，因而金属的重量增加了。波义耳当时没有估计到瓶里的一部分气体和炽热的金属化合，而在打开瓶塞时，外界的空气又补充进去了。一直到了18世纪，拉瓦锡、罗蒙诺索夫等化学家又校验了波义耳的这个实验，他们把放进金属的容器密封，经加热后不打开瓶塞就加以称量。结果发现重量没有变化，并没有什么“燃素”钻进瓶中和金属结合。

个别检验活动的相对性，还由于人类的具体实践总是不完备的，带有历史的局限性。科学史上常有这种情形，一个假说的理论内容虽包含有部分的真理，可是，由于那个时代的技术水平的局限性，这个理论所包含的部分真理未能给予确证。相反的，曾经一度被人们“判定”为谬误。例如：关于一种化学元素可以转变为另一种化学元素的观点，先前的化学家鉴于中世纪炼金术士长期的失败经验，就认为这是个既谬误又可笑的想法。然而，当代的核物理实验却高度地确证了一种化学元素可以转变为另一种化学元素的观点。

由此可见，个别的检验活动不具有绝对判定的意义。但是，这并不是说个别的检验活动是没有意义的。认识是个发展的过程，科学理论只是对客观现实的近似描述，只具有一定程度的逼真性，评估一个理论的逼真度，不可能采用以它所包含的真实内容减去它所包含的虚假内容这样的抽象公式来实现。对一个理论的逼真度作出绝对的评估是办不到的。人们只能评估一个理论的相对逼真度，而它的指标就是由迄今为止个别检验活动的记录综合构成的。

总之，假说的检验活动是历史发展的。任何个别的单独的检验活动都不足以判定理论的真理性。它们只能作为评估理论相对逼真度指标的参考。

（四）应当拒斥与之竞争的假说，但不忽视合理地评价彼此竞争的假说

人们既然可以提出不同的理论观点来解答相同的问题，这样也就形成了不同假说的竞争。研究者不仅需要为自己的理论作出辩护，而且还需要驳斥与它竞争的理论。驳斥与它竞争的理论，也就是间接地为自己的理论作辩护。如果没有能力向竞争的理论挑战，或者没有能力应战来自竞争理论的攻击，那就是研究者自己的理论已丧失竞争的能力而面临着严重的危机，它将被淘汰或暂时被淘汰。一个具有竞争能力的成长着的理论，它既是能够不断地“消化”自己的“反例”，而且能够不断地提供与它竞争的理论的“反例”，以拒斥与它竞争的假说。

由于假说检验的完成是个历史的过程。无论在哪个时期对竞争假说作出评估，都必然带有相对的时间性指标。“我们只能在我们时代的条件下进行认识，而且这些条件达到什么程度，我们便认识到什么程度。”（《马克思恩格斯选集》第3卷，人民出版社，第562页）对竞争的评价来说也是如此。一方面，肯定彼此竞争的假说经过一定的检验后，能够对它们作出合理的评价。另一方面，肯定这种合理评价是历史的、相对的。它将随着实践检验活动的进一步发展而日益完备起来。

幻想是诗人的翅膀，假说是科学的天梯。——歌德

科学假说在科学理论形成过程中发挥了先导和纽带的作用。——周海中

科学家必须具备想象力，这样才能想象出肉眼观察不到的事物如何发生，如何作用，并构思出假说。——贝弗里奇