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1、第卷第期,年,月地理学报人弓,地理学的逻辑方法和墓本法则楚义芳南开大学经济研究所,天津提要从科学哲学和科学学的角度考察地理学思想史,可以发现地理学之所以徘徊于科学性不强的“经验科罕,的水平,关键在于其科学的理论化和系统化不够。本文对地理学的逻辑方法及其公理系统作了初步探讨,并尝试就此推演地理定理,估计地理学的未来发展趋势关往词归纳演绎类比科学的地理公理地理定理经验科学科学研究的逻辑方法,主要有归纳、演绎和类比三种。归纳是从单称陈述或前提推出全称陈述即一般结论从一般推理到特殊谓之演绎而从特殊事实或结论推出另外的特殊事实或结论则是类比推理。除此之外,还有分析、比较、综合、概括、溯 因等具体的逻辑推
2、理过程和手段 经验方 法。一、科学性与地理学的公理系统科学性,也就是逻辑严密性。科学的逻辑严密性程度决定于两大 因素,一是科学的思想方法,包括逻辑思维方法和具体学科的特殊工作方法,如实验、模拟等 二是科学推演的基础公理系统。公理的完整性 深度、数量及其相互间的联系及其在形成科学理论中的运用,极大地影响着科学性。逻辑方法又和公理系统密切联系在一起。逻辑严密性较强的科学,科学的理论体系强烈地依赖于公理系统,从公理出发推演出定理,进而提出科学假说、形成科学理论 而逻辑严密性较弱的科学则不然,其科学理论形成的主要途径还在于已有公理的基础上,积累大量经验事实、材料,归纳上升,因而曾被称之为“经验科学”公
3、理是人类对客观规律的最基本概括,凡科学都 有自己的公理。苏联著名科学学家拉契科 夫认为,每门科学都包含有自己最特有的七大组成部分事实、特殊范 畴、特 殊方法、假说、原理和公设 亦称公理或 法则引者注、定理、理论。作为边缘综合性科学的地理学也有自己的公理体系。地理学的科学化是建立在正确有效的科学思想方法 包括 逻辑方 法和其他分析手段上的科学理论化。从科学逻辑的角度总结地理学及其他科学发展的经验,笔者认为,建设 更完善更科学化的地理学理论体系有互相补充的三条本文蒙鲍觉民、何自强教授审阅、陈传康教授多次提出修改意见,深致谢忱。科学学问题结构基本原理,第一页。期楚义芳地理学的逻辑方法和基本法则途径参
4、见图 一亚里土多德公元前年一年 及其后来许多科学逻辑论者所网述的归纳通路 由对事实的基 本观察,产生公理,在此基础上再对大量事实予以考察,设 立假说,确立法则,形成科学理论,最 后给予一 定条件,对理论进行检验,确定其真理 性。这几乎是经验科学发展之初唯一 使用的有效方 法。二演绎 的方法以一 个或几个确证性的理论为前提,在新 的科学事实的基 础上,推演 出新的科学理论,并进一 步检验之。三类比的方法从观 察事实 出发,可以与各种不同的理 论系统进行 类比,类比得 出的结论,可 以是公理、基本定理、假说 和假说性理 论,它们最 后都经 过实践的检验来确定真伪和留弃。公理在科学理论的形成过程 中
5、有着重要作用,然而地理学的公理 系统在哪里它与地理学理论的关系又如何这些都是需要地理学者们从科学哲学的高度长期探索和实 践 的 问 题。这些问题 的逐渐 明隙,将在逻辑动力上促进地理学的向前发展。地理学主要研究的是事物的空 间特性,因而地理学公理 中最重要的在于其空 间观念,同时也涉及时间的观念。地球表面事物的地理特性的 研究,包括位置、方 向、距离、覆盖扩展或广度、密度五个基本要素,这五个要素在时 间过程中的不 同组合形成地理学的五大基本概念类型、循环、扩散、区位、演替,二者构成了地理概念的基 本框架,许 多其他的地理概念和过程得以产生和描述。地理学的基本归纳图科学理论形成的基本途径,公理,
6、是人 类长 期活动在地理环境中对环境总 结出的一些基本认识,它也是构筑于五个基本地理要素和五大地理基 本概念之上的,地理学理论是在这些要素、概念和公理的基础上参考地理学思想史第页地理学报卷逐渐发展起来的。所有这些,构成了地理学科学体系的内核。内核之外,环绕着的是地理事实和具体结论。地理学至少有四大公理土坡发生学理论 地理轮回理论 古典区位理论 引力作用理论鳖燮 颤一黝图地理学科学体系的内核集群公理个体在地理上 的靠近、聚集形成群体,各种群体也在一定的地理空间上集聚,这称为集群地球上的一切事物在地理空 间上都呈一定的集群状态。这是事物延续、生长和发展的必要条件和必然结果。如果非集群的个体不能发育
7、出群体,形成新的集群,则无论个体有如何强的生命力,也终将毁灭。举例而言,各种生物的生长集中于一定的地理空 间流水聚集才得以成江河湖海人类互相联系地生活在一起才得以形成一个社会,形成发达的农业区域和城市,创造高度的文明工业的集聚产生集聚效益,形成工业区,等等。事物集群的根本原因在于万有引力的作用包括人的心理过程。自然因素、人文和社会因素集群的结果形成两种地理区域,一是集群地区内部结构上的相似,成为均质区城或称形式区域二是集群产生势能,对外发生作用的结果形成功能区域或称作用区域。这就是各种地理区划有两种划分类型的客观公理基础。势能扩位公理这里的“势能”概念不同于物理学上的势能含义,物理学上的势能只
8、是位势能。非生命物体具有位势能 和内部结构势能,生命体除此之外还具有生物势能因为生命的新陈代谢而具有的。事物的存在终将影响环境,事物之间必然相互作用,不同事物所具有的势能是各不相同的,这包括势能的大小不同以及势能组成种类上的不 同。根据能量从强度高的所在流向强度低的所在的物理学法则,各种事物无时无刻不在向地理环境中输送和扩散着自己的势能,当然,同时也在吸收着外来的势能。因此,势能扩散是一切事物共有的特性。势能扩散,是一切地理运动和地理过程的原动力,各种不 同来源的势能作用的结果,造成了复杂的地理现象,形成了错缘的地理规律。太阳是影响地球上生命体最重要的势能源 人 类集 中的场所城市向外扩散势能
9、,从而形成了城市腹地吸引范围。距离衰减公理这里的“距离”,指 的是地理距离,不只是简单的几何距离或路程,它包含了事物之间接触性和近便性的计量。计量的方式,可以是陆上的、海上的、空 间的 如直线几何距离、航空距离,亦可以 用时间这一指标作间接计量。事物向环境扩散势能,其扩散能量的分布状态随着与扩散 中心的地理距离的增加 而逐渐衰减,即衰减波的强度 同扩散中心的距离成反相关。但是,势能扩散中心、和势能载体可以不重合,甚至相距很远。期楚义芳地理学的逻辑方法和基本法则如有 的科学思想在当地或 当时不能产生影响,得到承认和发生作用的是在另外一个地区或时 期,因此,势能有 时可以利用代载体如科学家的著作完
10、成其扩散过程。另外,有时可能 存在一个势能扩散基距 最短距离,在基距以内不符合距离衰减法则,扩散 中心至基距之间的势能扩散强度或随距离增加 而增加,或保持不变,或呈无规律的紊乱状态。序动公理序动含义之一 是,集群 向环境发生作用的地理 过程依从一定 的程序,先后在不同的空间上 发生 作用,势能扩 散波在不同的地理距离上产生作用在时间上是相继的,不可能 庄地理距离远的地方 先发生作用,而在近的地方后发生 作用含义之二是互相之间密 切关联的事物构成的、占有一 定地理空间的集群在 作用于环境的同时,内部诸事物之 间的 作月机制也是按照一定的顺序 和活动规则运行的,如果次序在前的事物不发生作用,则次序
11、 在后的一定不会发生,反之 亦 然。这正是历史地理 和古地理研究中“将 今论古”、采取回溯 的研究方 法之客观 依据所在。可以看出,这些公理之间又是互相联 系着的,它们共同形成地理学的基本公理 系统,构成 地理学理论的基石。公理 系统在科学的形成和发 展过程 中起着两个重 大的作用推演 出定理,作为 科学理论形成 的逻辑 基础和动力,因而公理系统在科学的逻辑推理中占有极其重要的地位充当解决科学争端的“公证人”,同时也是科学的知识形态从假说到理论的必然 中介。与此同时,科学 的公理系统也随着经验知识、事实的积累、人类对世界认识 的深化,以及科学理 论发展所产生的客观反馈作用更完善的科学理论要求有
12、更完善的公理 系统,而不断充实 和完善。就地理学而言,它已经 走过来 的路程和现有科学水平离开“经验科学并不很远,换言之,科学方 法上 的革新和科学理 论的 系统化是地理学 发展到现阶段刻不容缓的研究重点之一,否则,地理学仍将 徘徊于“经验科学”的水平。公理系统是 科学理论的基石,从公理 系统结合经验事实可以推演出地理定理,笔者将在后面以一例作为偿试。地理理 论是地理学组成中的最高层 次,一般地说,它包括地理概念 和地理公理从公理推演 出地理定理的过程地理定理 一般为 多个及其主次关系。根据组 合特 性,由个公理可以推演出一个定理,但在组成科学理论的定理组中,一般只有一个是揭示事物本质规律的,
13、其余皆为 过程性定理,这个揭示本质规律的称为主定理,诸地理定理 中的主定理 是地理理论的核心。通常科学工作者把“某某 主定 理“称为”某某理论” 。这里,笔者试将图所列各地理理论的主定理的原产生途径 及可能 推演的公理基 础予以探究见 表。在 科学的发展中,科学理论来自于被确证的科学假说,而不是直接从已有 的公理推演而来,原因之一是已有 的公理不完备,以及更重要的公理 系统 是较科学理论蕴涵少 得多且无需检验的科学认识层次。公理体系在科学理论形成中的作用,主要在于它贯穿于科学假说的提出和理性验证之中任何假说的提出,都是科学家 自觉或不自觉地在部分公理及新的观测事实的基础上灵感进出而形成的推侧,
14、其公理基础越充分,推测的真理性就越强 这种推侧 即假说必须经过理性检验和事实检验两 个阶段才能最终成为 科学理论,而理性检验即是本科学公理系统对其推测结果的检验,如果通过,则继续从事事实检验,否则假说即被推翻。由此可见,公理 系统在科社会研究的 方法,第页。地理学报卷学理论的形成 中是至关重要的。表地理理论的公理基础原原假设性主定理产生的的公理蓦础 逻逻辑过程程包括地理学之外的公理土土城发生学理论论归纳纳自然统一性公理理土壤形成的发生分析析序序序序动 公理理比较成熟熟自自然地带性理论论归纳纳集群公理理从单纯地带性分异,演变为现现势势势势能扩散公理理有的地城分异理论。成熟熟距距距距离衰减公理理理
15、自自自自然节律性公理理理地地理区域理论论归纳纳集群公理理目前只有各种分区 的划分理理 势势势势能扩散公理理论。地理区划通论研究刚开开距距距距离衰减公理理始。比较成熟熟地地理轮回理论论归纳纳序动公理理地貌发育的第一理想摸型。自自自自然节律性公理理成熟熟古古典区位理论论归纳和演绎绎集群公理理包含着各种区位理论的不同同势势势势能扩敬公理理级别理想模型。成熟熟距距距距离衰减公理理理中中心地理论论演绎绎集群公理理服务中心和城镇分布的理想想 势势势势能扩散公理理模型。成熟熟距距距距离衰减公理理理序序序序动公理理理重重 引力作用理论论归纳和类比比万有引力定理公理此理论具有一定的通用性,需需 距距距距离衰减公
16、理理进一步的推侧性检验和事实检检 验验验验验验科学假设分为三个层次公设公理假设性定理假说。其中公设公理无需直接检验,而假设性定理和假说皆藉通过推测性检验和事实检验方能成为定理和理论。假设性定理 及假说的产生经验事实已有公理定理新的科学事实科学家的灵感。灵感可以说是在 经验和现有事实、公理基础上突然的理性组合、升华,具有不确定性。自然统一性公理的基本陈述是宇宙万物是相互联系、相互作用的和谐统一体。自然节律性公理自然界的 事物运动形式具有各种节律。二者为自然哲学公理。万有引力定理公理为物理学定理公理。二、地理区域定理的试推演地球上 的一切事物都是以或大或小的集群状态而存在的,它们 占据着一定的地理空间,因此,就集群体本身而言,其内部结构是相对一致的。事物的集群 引起势能的聚集,集群的势能向外扩散,根据距离衰减法则,受其影响的事物将在地理空间上出现特定的排列状态,在一定 的地理空间上势能扩散的强度变化不大。我们称内部结构基 本相似的集群空 间为形式区域或 均质区域而把势能扩散结构不同种类的势能基本相 同的空间称为作用区域或功 能区域。这两 种区域
