空间探测方法论刍议

——以航天器大地测量为例

开场白

    首先，请允许我感谢中国自然辨证发法研究会科技方法论专业委员会和中国科学院研究生院人文学院，感谢为会议提供了细致周到的服务的秦婧、迟妍玮等同志，感谢他们主持人为我们提供了这样美好的交流环境和平台；感谢主持人为我们掌控时间，把握空间。

我，一个普通的研究人员，是来学习和取经的，希望大家不吝赐教！

从中国测绘科学研究院网站上，看到这次科学方法论学术讨论会的消息时我正住在北京语言大学进修英语。我斗胆来这里班门弄斧的理由就是，我想以一个测绘地理信息，或者说航天器大地测量领域的从业者的身份，表达对于科学方法论的兴趣和关注。

进入1990年代以来，随着卫星导航系统的广泛应用和日益繁荣，美国导航卫星独霸太空的时代一去不复返了，俄罗斯和中国的导航卫星（格洛纳斯和北斗）陆续升空，并在导航卫星领域占据重要地位。欧盟、日本、印度也在研制或已经发射了自己的导航卫星。作为航天器大地测量的从业人员，从科学哲学的视角关照此行业的发展，是很有必要的。

笔者从1985年读大学期间开始接触《人造卫星大地测量学》这门专业课，当时对于专业的了解很肤浅，主要是从数学、天体力学或者纯粹技术的角度理解它。尽管从中学时开始，就因为当时的授课教师冯吉奎出身于南开大学中文系，口才非常好，让我对哲学有了初步的兴趣；读大学时，哲学课程的授课老师周殿才继续强化了我的哲学兴趣。读工程硕士学位期间，来自大西北的自然辩证法课程授课教师王教授引导我，对科学思维方法的关注。当时我还是北京市海淀区驻军的一个工程师，对自然辨证法的认识属于懵懂状态。终于，在北京师范大学听了韩震老师的西方哲学概论课程之后，对于科学哲学的重要性有了更清晰的认识。而对于科学方法论的理解，是依赖于对刘大椿教授的两个版本的《科学哲学》的阅读，对于李建华《科学哲学》、林定夷《科学哲学——以问题为导向的科学方法论导轮》的学习，让我感觉到，自己就要迈入方法论的门槛了。

时间和空间

刚才在感谢主持人的时候，我提到了时间和空间。

实际上，对于时间和空间的关注不仅是科学家们的事情，也是哲学家和文学家们的兴趣所在。在坐的各位专家，对于海德格尔的《存在与时间》一定不陌生。

北京大学的曹文轩教授在专著《小说门》中用第四、第五两章，论述了小说创作中的时间和空间问题，尤其是第五章，提到了符号空间、虚拟空间和内空间，以新空间论述这些空间是有新意义的，小说家们是以想象力和意志力为支撑创造了“新空间”。这种空间应该属于波普儿的“世界三”范畴。与此和谐的是，卫星大地测量学或者空间大地测量学的专著中，常见的做法是以专门的章节论述时间系统和坐标系统，后者就是关注的空间转换问题，从最简易的三参数模型到复杂的七个以上的参数模型，参数的增加是精细刻画空间转换过程的方法。小说家们关注的空间是心理或者空间，科学家关注的是数学和物理空间；哲学家关心的是思维空间。这样的说法也许不免片面性，但的确便于论说。

以包括航天器大地测量从业者在内的科学家为例，人们不懈追求的目标就是用数学或者力学公式描绘在太空飞行的航天器（比如今年发射的天宫一号、神舟八号，比如海洋-2号，再比如陆续进入预定轨道的北斗导航卫星）的运行轨迹。

以卫星轨道力学中常用的拉普拉斯方程为例，求得正则解的数学条件是，要求“空间”之外没有质量。但这样的空间，我们的航天器还没有抵达，也就是说我们的航天器和美、俄、日、欧、印等的航天器一样，它们飞行的空间并非完全满足上述方程。但我们和国外的科学家们不惜气力，用不同阶次的级数展开，来逼近他们理想中的精度，即使计算机运算速度很高，即使原始数据精度高，不同来源的数据可以无缝联结，方法上的漏洞，理论上的欠严密性也决定了其结果的经不起质疑。

航天器大地测量中的方法论问题

本文目的一是表达一个航天器大地测量工作者对于科学方法论的关注，二是希望研究科学方法论的学者和专家们，关注当下的航天进展，为其提供科学方法论的支撑。对于后者，我是一个初学者。

奥地利物理大地测量学家和地球物理学家，中国科学院外籍院士赫尔默特·莫里茨博士，在英文版著作《科学、思维和宇宙——自然哲学引论》3.8《反问题》中，引用了这样的格言：多数科学、技术和医学上的多数数学问题，都是反问题。利用航天器搜集到的信息，例如地球外部重力场信息，计算近地空间，甚至研究地球内部的质量分布问题，都是一种反问题。

赫尔默特·莫里茨，作为实践科学家保持了对于哲学的长期兴趣和密切关注。

第162位太空漫游者——杰夫里·霍夫曼在《探索空间》一文中认为：人们可以利用望远镜、宇宙飞船将人类的思想传送到外部星际空间。哥仑布通过海上航行探险，人们驾御太空中的飞行器，也是一种探险。虽然航天器的发射和控制技术比较成熟，但美、俄、中、日航天大国，都是既有辉煌的历史，也有惨痛的教训。这些，都需要科学方法论的研究和支持。笔者能力有限，坦率地说，是来求援的。

以2011年度为例，我国成功地多颗北斗导航卫星送入了预定轨道；天宫一号和神舟八号实现了成功的对接；但探测火星的“萤火一号”的微弱之光，没有穿越层层障碍，进入航天和天文学家的监视器。美国的哈勃望远镜，俄罗斯的“和平号”已经完成使命，我国的天宫一号，海洋2号，都是人类设置在空间的实验平台。有些航天器可以长期为人类完成使命，有些航天器的任务期限很短，甚至有些夭折了。

结束语

即使“离开原来所学并且喜爱的专业，转到一个我完全陌生并且在内心里不太认可的岗位上，我内心里有一万个不愿意，因而造成了我多年来心灵上莫名的痛苦和创伤。”（林定夷语）；我也认同，今天刚听到的，这样的说法，“创新，实际上是一件痛苦的事”。

痛苦或者创新，不经常是美好结果的前奏吗？

愿更多的科学哲学工作者关注（包括航天器大地测量在内的）航天事业中的方法论问题。

谢谢大家！