装备试验科学方法论

第1章装备试验 中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平指出，希望同志们深入贯彻新时代党的强军思想，深入贯彻新时代军事战略方针，加紧推进“十四五”规划任务落实，加紧构建武器装备现代化管理体系，全面开创武器装备建设新局面，为实现建军一百年奋斗目标作出积极贡献（《人民日报》2021年10月27日01版）。 生产和试验都是人类的社会活动，但它们与自然和社会有着不同的关系，前者主要是为了改造自然和社会，后者主要是认识自然和社会，特别是在已知某种事物的时候，为了了解它的性能或者结果而进行的操作。生产提供大量的、不容易被人注意其科学意义的材料；而试验却能够以小得多的规模和少得多的次数，提供针对性强的材料。因此试验在科学发现和技术发明中具有重要的作用[1]。 试验要取得有意义的结果，需要科学的方法论。首先需要观察，并对观察到的现象提出有意义的问题，然后再提出假说来解释现象，之后设计试验来检验假说，核对从这些假说所作出的预测是否正确无误。涉及比较复杂的对象，可能会融合许多独立推出的假说在一起，相辅相成。通过严格检验的理论，又可以触类旁通。 本章主要介绍装备试验的基本概念、重要特征以及发展方向等，包括实验与试验、装备试验的概念与内涵、美军装备试验的发展与启示、装备试验的要素与组织以及现代局部战争对装备试验的启示等。 首先，从科学试验的历史演进出发，探究科学实验活动的起源和发展脉络，以及在科学实验中*为重要的方法论——归纳和演绎，在此基础上通过对实验与试验的辨析，增进对科学试验的理解，然后从科学实验方法论出发看科学试验中所隐含的社会科学、自然科学以及工程科学方法及其背后的方法论意义。其次，通过对装备试验的概念与内涵的描述，分析了装备试验的定义与特点，以及其与作战的关系，对装备试验的流程和内涵进行了详细的介绍，并介绍了当前条件下装备体系试验的特征和挑战；随后，从美军装备试验靶场的发展和装备试验管理体制的演进出发，探究了美军装备试验体系的完善和发展历程，结合对美军装备试验的组织领导机构和美军装备试验的内容与组织形式的详细分析，对美军装备试验的未来发展动态进行了分析；此外，总结和分析了装备试验的要素和组织流程，尤其是试验、研制、作战和环境之间的逻辑关系。*后，通过对几场现代局部战争的分析，给出了战争对装备试验发展的启示。 1.1实验与试验 1.1.1科学实验的历史 实验活动是伴随着人们对自然的探索而产生的，和人类的起源有着同样久远的历史。在人类的认识史上，科学实验曾经经历了两个基本的发展阶段[2]。**阶段，是在15世纪以前。从总体上说，那时科学实验还没有和生产活动相分离，并没有成为一种独立的社会实践活动，而是被包含在生产活动之中的，是生产活动的一个环节。例如：在农业、手工制造业、冶金业等方面，人类为了改进生产，进行了不少实验，但这些实验多数被包含在生产过程之中，并没有和生产相分离[2]。 在古代也曾经出现过一些独立于生产活动之外的实验活动，如阿基米德在实验的基础上对斜面、杠杆，滑轮省力的规律和浮力原理的研究，我国古代墨家对小孔成像实验的研究等。托勒密所做的有关光的折射实验，曾经达到了很高的水平，以至于有些科学史学家认为它们实际上已经是一些“近代型”的实验。然而，这些只是一些十分个别的现象[2]。在某种意义上，在古代的个别科学部门，甚至已经产生了独立于生产的，专为科学研究而进行的具有连续性和系统性的实验与观测活动，主要集中于天文学的观测和炼金术的实验研究活动[2]。但是，天文学观测毕竟是观测而并非实验，而炼金术虽然进行了大量实验，但还说不上是真正意义下的科学实验，而是被笼罩在神秘主义的色彩之中[2]。大约在13世纪前后，在欧洲曾出现过一个短时期的自觉实验的运动。这次运动中*杰出的代表人物就是英国的罗吉尔 培根（1214—1293），他非常重视并且自觉地强调实验活动[2]。他说，真正的学者应当依靠实验来弄懂自然科学、医药、炼金术和天上地下的一切事物，而且如果一个平常人或者老太婆或者村夫对于土壤有所了解，而他自己反而不懂得，就应当感到惭愧。罗吉尔 培根曾经明确地指出，实验的本领胜过一切思辨的知识和方法，实验科学是科学之王，因为“不依靠实验就不能更深入地认识任何东西”。在罗吉尔 培根的《大著作》一书中就专门论述了实验科学。这些实验，都已经是在生产活动之外，为了探索自然界的目的，自觉地进行的实验活动[2]。但是，由于当时生产和社会方面的历史条件，这一次自觉的科学实验运动并没有能持续下去，接着而来的仍然是中世纪的漫长黑夜，直至文艺复兴运动以前[2]。我国明末清初的著名科学家宋应星（1587—1666），在17世纪上半叶也曾提出自觉的实验运动。他指责当时“妄想进身博官者”的空而论道的现象，指出当时讨论“火药火器”，虽“人人张目而道，著书以献”，却“未必尽由试验”。他主张凡“未穷究试验”者，均“尚有待云”。由于社会历史条件的制约，宋应星的推进与实行并未能在我国开创出近代实验自然科学的新时代。就世界范围来说，在15世纪以前，近代自然科学的实验传统还没有诞生，当时的科学实验基本上还没有和生产活动相分离[2]。 科学实验发展的第二个历史阶段，是从十五六世纪开始的，一直延续到今天[2]。随着资本主义生产方式的产生和发展，资产阶级为了发展生产，需要自然科学；为了向深度和广度探索自然，实验研究的方法也就应运而生了，实验研究成为近代自然科学的主要精神[2]。近代的实验研究精神和方法，一方面是作为古代科学中直观猜测方法的否定而问世的；另一方面，又是作为经院哲学思辨方法的对立物而产生的[2]。这一时期的初期*有影响力的代表是伽利略（1564—1642）和弗朗西斯 培根（1561—1626）[2]。伽利略在1588年就用自身的脉搏作为时间的度量单位，发现了单摆的周期与振幅无关，从而倡导用单摆作为事件的度量单位，为时间这个重要的物理量找到了客观的、较为准确的度量依据；1590年他又以著名的自由落体实验和斜面实验为依据，发现了落体的加速度与物体的重量无关，定量地得出了自由落体定律以及惯性定律，进而在分析的基础上发现投射体的运行路线是抛物线。随后，英国哲学家弗朗西斯 培根在其《新工具》一书中对自然科学的实验研究方法从归纳主义的观点上作了系统的总结和提倡。弗朗西斯 培根在自然科学的方法论方面曾经做出了划时代的研究成果，所以马克思曾经把培根称作“英国唯物主义和整个现代实验科学的真正始祖”[3]。 科学实验发展的这一历史阶段的主要标志就是科学实验从生产实践中脱离出来，作为自然科学的主要认识手段和方法而成为包含于自然科学研究活动之中的一种独立的社会实践活动，主要形成了以经验归纳法和假说演绎法为代表的认识方法论[4-9]。 1.经验归纳法 在科学方法论的理论中，长期以来存在一种流传甚广的观念，即在科学中，理论只能在试验观测的基础上通过归纳得到，并且理论的真假也只能在试验观测的基础上通过归纳法来予以证明。基于实验调查的原则，弗朗西斯 培根在其经典著作《新工具》中提出一种强调科学实验以及实验调查为指导的新逻辑方法——归纳法。培根批判了西方上千年来，获取知识的演绎法的两个致命缺陷，一个是知识无法扩展，演绎法的三段论只是把少量已知的知识进行了精细化的演化而已；另一个缺陷是，演绎法是建立在命题和概念之上的。概念是对现实事物的抽象，甚至是扭曲，所以基于命题和概念的推理并不可靠。 弗朗西斯 培根提出，人类*终的目的是利用和改造世界，而人类知识的目的就是认识世界，认识世界就是发现事物特定性质的形式，也就是事物的规律和结构。其中包括事物生成和变化的隐秘过程以及事物静止不动时的隐秘结构。 要从知识中获得一个真正而完美的原理，就是要找到另外一种与特定性质彼此转化的性质，而且对某种更加普遍的性质加以限定。需要对事物内在形式及其生成变化过程的规律加以总结，才能从知识中总结出普遍的原理。培根区分了知识和原理，原理是更普遍的知识，是一种规律，也是一种对事物之间相互转化关系的总结和概况。归纳法的关键在于从点状的知识中，从事物的特性性质和性质之间的转换过程中，通过观察、归纳、总结出自然运行的原理和规律，而不是仅仅停留在对事物内在的静态性质的了解上，这和亚里士多德的基于逻辑推理而获得的知识是完全不一样的。 关于事物的生成和变化的规律，主要有两种：**种是单个事物内部的，把物体看成简单性质的集合。或者说事物都是按照简单的性质，按照一定的规律组合而成的。比如金子有黄色、重量、硬度、可延展、不易挥发等等性质。掌握了这些性质之间构成的规律，那么我们就可以做出黄金。第二种是复杂物体的生长或者产生过程。这个规律就要广得多了，比如要研究黄金或者其他金属是如何形成的，植物是如何生长的，动物是如何形成和发展的，以及消化过程，等等，总之包括所有自然事物生长和产生的过程的规律，这些知识应通过实验、观测和归纳总结获得，如果无法直接观测，就应该基于普遍的、初始的公理去研究。 总之，不管是隐秘过程还是隐秘结构的发现，都必须依赖于观测和实验，而不是纯粹的抽象和推理。这种观测和实验是长时间的、反复多次的和广泛的。在观测和实验基础上，再进行归纳和总结，从一般的知识中总结提炼出普遍的规律或者说原理，这种方法就称为“归纳法”。这个过程不仅涉及证明，也涉及证伪。所以，归纳法，不仅是基于事实和现象的归纳，也在于对各种现象的对比和反思。归纳法的特点是在寻求结论的过程中，不断通过正例和反例进行分析，*终发现和确定事物的性质，发现事物的结构和规律。所以，归纳法的本质，其实是观测和实验，或者说基于实践和事实的一种获得知识的方法，这种获得知识方法，我们也称之为经验主义。 培根把知识的产生划分为两个阶段，**阶段是从经验中推断和形成原理，这要用到归纳法；第二阶段是在原理基础上演绎，发展出新的实验，由此循环往复，不断获得新的原理。**个过程会用到三种能力：感官、记忆和理性。感官负责收集感官材料，记忆负责把收集来的感官材料分门别类整理排序，理性或者理解力的作用，就是用归纳法来分析感官材料，*后形成原理或者说知识。 随后，需要对经验材料进行有效分析，就需要用到“自然表格法”，就是把收集来的信息，放入一个表的三栏或者三列。比如：热的性质究竟是什么呢？热的性质是怎么来的？在表格的**列里面，罗列出尽量多的正面的例子，比如光的照射、天然的泉水、加热的液体等等，都能让我们感受到热。在表格的第二列里面，罗列出对应的反面的例子，比如太阳光照射可以感觉热，但是月亮光、星星的光的照射，我们感觉不到热，甚至在满月的时候，我们感觉寒冷。以此类推，如果有的话，找出**列的反例。*后，在表格的第三列对比**列与第二列事例之间的关系，或者说发现其中的规律。比如对比这个表可以发现，所有坚固的物体，比如石头、金属、木头等等都不能产生热。对这些物体我们都感觉不到热，但能感受到温泉中的水的热，这是由外在的原因导致的，而不是自身导致的。 这个方法看起来挺简单。但实际上，弗朗西斯 培根提供的是一种自下而上的思维方式，从实践中获得新知识，既朴实又有用。这种方法对于今天的人来说，可能觉得太普通了，但是在当时，在一般人看来，人类一切的思想和物质，包括真理和道德判断都来自上帝。要想打破人们的这种传统思维模式，认为知识并非来自上帝，而可以从实践和经验中获得，也就是承认：人才是知识的创造者，这种思想在当时刚刚结束黑暗中世纪的欧洲来说，是非常大胆的，是需要勇气的。 马克思说，弗朗西斯 培根是“英国唯物主义和整个现代实验科学的真正始祖”。而实际上，如果说培根是西方唯物主义哲学的开创者和奠基人，那么马克思主义哲学实际上就是唯物主义哲学发展的重大成果。“知识就是力量”“不管黑猫白猫，能抓住老鼠的就是好猫”“摸着石头过河”“实践出真知”“实践是检验真理的唯一标准”，这些响亮的，耳熟能详的口号，充满了实践哲学的味道，有强烈的实践