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知道了上述的复杂性以后，人们会对此感到惊奇：詹姆斯o汤姆逊在1849年能够预测水的冰点随压力而降低，从而先人一着作出这一现象的经验发现。他的推导所需要的一切就是热力学定律加上水的密度大于冰的经验事实。汤姆逊用思想实验设计了一个循环过程，从0℃水提取热，然后将热转换 到0℃的冰中。如果这种发动机提供一种从水中提取热，并将所有的热转换为膨胀所作的功，于是这就是为热力学第二定律排除的第二类永动机。汤姆逊认识到，压力增加冰点降低的假定可妨碍这个不可接受的结论。
我要强调的这个案例的特点是，汤姆逊作出这个预见时并不知道分子水平因果过程的细节。热力学的独特特点及其主要优点是，它应用于宏观层次，而不管潜在的因果过程如何。恰恰是热力学定律的这个特点，使它们不能成为因果律。
因果观的困难不止于此。可以用详细说明作用于力学系统每个成分的力，并利用牛顿定律追溯该系统的发展来理解和预测其运动。在这种进路内，很容易将牛顿定律解释为对物体作用力和反作用力这一倾向的描述。然而这不是处理力学系统的唯一方式。力学定律也可写成以能量而不是力为出发点。汉密尔顿和朗格兰日的力学公式就采取这种进路，所要求的是将一个系统的位能和动能表达为确定它们所需的座标的函数。于是，将这些表达式馈入汉密尔顿或朗格兰日的运动方程式，就可以完全说明系统的进化。
詹姆斯·克勒克·麦克斯韦(Maxwell, 1965,vol 2, pp. 783-784)试图将他的电磁理论置于朗格兰日的形式内，用特别生动的方式说明了这一点。我们想象有一个钟楼，其中复杂的机械装置由掉到下面敲钟人房间的绳子驱动。我们假定绳子的数目等于系统自由度的数目。作为绳子位置和速度的函数的系统的位能和动能能够由用绳子来作的实验确定。一旦我们有了这些函数，我们就能写下这个系统的朗格兰日方程式。给定任何一个瞬间绳子的位置和速度，就有可能推导出任何其他瞬间的绳子的位置和速度。我们能够做到这一点，而无需知道在钟楼内发生的因果关系细节。朗格兰日方程式所陈述的不是因果律。
也许有人会反对说，对朗格兰日力学公式的这些观察结果对定律的因果观并不构成一个严重的反例。人们可指出，虽然无视钟楼机械装置的详细因果关系，朗格兰日对钟楼机械装置的处理一样可行，但一旦有机会接近钟楼，获得适当的经验，就能用牛顿的，从而也就是因果的术语来表述这种因果关系。毕竟，人们可以看到朗格兰日方程式可从牛顿方程式推导出来。
这最后的断言不再是真的了(如果它曾经是真的)。在现代物理学中，朗格兰日方程式比可从牛顿定律推导出来的那些方程式得到更为普遍的解释。能量被普遍地解释为一切种类的能量，不仅是在力的作用下有质量物体产生的能量，例如朗格兰日方程式可容纳电磁能，电磁能包括依赖速度的位能，并使场的电磁动量这些东西成为必要，而电磁动量不同于相应于质量乘速度这种动量。极而言之，在现代物理学朗格兰日(或相关的汉密尔顿)的这些公式并不能被作为它们基础的因果论代替。例如，种种守恒原理，例如电荷和宇称的守恒，与朗格兰日能量对称函数中的对称性密切联系，不能用潜在的过程阐明。
所有这一切的结果可总结如下。物理学内一系列定律可被理解为因果律。在这样做有可能时，对波义耳问题就有一个现成的答案：倒底是什么迫使物理系统按照定律运动。正是定律表征的因果力的作用，使系统服从定律。然而，我们已经看到，物理学有些基本定律不能解释为因果律。在这种情况下，对波义耳问题没有现成的答案。什么使系统按照能量守恒定律运动？我不知道。系统就是这样运动。我对这种境况感到不舒服，但我不知道如何能够避免它。
补充读物
有关与这里表征的定律观不同观点，以及对规律性观的详尽批判，见Armstrong (1983)。实验如何指向定律的因果观见Bhaskar (1978)。Cartwright (1983)对能够有适用于世界的基本定律表示怀疑，但在(1989)中修改了她的观点，已维护某种更为类似因果观的观点。在Christie (1994)中用有趣的例子描述了许多哲学家如何表征定律与科学家使用的定律概念之间的冲突。这一章的材料主要取自，并进行了稍微详尽的讨论的是Chalmers (1999)。另外最近讨论定律性质的是van Fraassen (1989)。
第十五章实在论与反实在论
1导言
有关科学知识所作的自然假定是，它告诉我们许多有关世界的本性，这完全超越了表面上显现出来的样子。它告诉我们电子和DNA分子，光线在引力场弯曲，甚至在观察世界的人类出现以前很久世界上盛行的情况。科学不仅是旨在提供我们有关这些事物的知识，而且主要的是它在这样做时获得了成功。科学不仅描述可观察的世界，而且也描述在外观背后的世界。这就是实在论有关科学的大致陈述。
为什么有人要否认实在论呢？当然有许多当代科学哲学家这样做。怀疑实在论的原因之一是，关于不可观察的世界的断言必定是假设性的，因为它们超越了在观察基础上能够牢固确立的东西。关于科学的实在论过于匆忙行事，因为它的断言超越了能够合理地维护的东西。历史的反思加强了这些怀疑。过去曾对不可观察的实体作出过断言的许多理论家结果的确认明在这方面过于草率，因为这些实体已经为人们摈弃。牛顿的光微粒说、热的热质说，还有麦克斯韦的电磁理论(就它假定电磁场是物质以太状态而言)都是例子。虽然这些理论的理论部分已经被摈弃，反实在论注意到，基于观察的那些部分仍旧保留了下来。牛顿对色差和干涉的观察，库仑的带电物体的吸引和排斥定律，以及法拉第的电磁感应定律已经结合进现代科学之中。科学的持久不衰的部分是基于观察和实验的部分。理论仅仅是脚手架，一旦它们不再有用，就要被抛弃。这就是典型的反实在论立场。
于是，实在论立场反映了大多数科学家和非科学家未加思索的态度，实在论要问："涉及例如电子和引力场等不可观察的实体的科学理论如何能够那么成功，如果它们没有(至少近似地)正确描述不可观察的领域？"反实在论在作出回应时强调，证据对科学的理论部分的支持不具定论性，并指出：不管过去的理论是实在的不正确描述这一事实，它们照样证明是成功的，正因为如此，假定当代的理论也是如此，这是合情合理的。这就是我们在本章要探讨的争论。
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