科学理论有许多的功能，其中最重要的是它的解释功能。科学理论的最初直接目的往往是为了解释某一或某些现象，说明其原因。因此，解释或说明成了科学的重要任务之一。然而，虽然理论是建立在解释和说明某一特定现象的基础上的，它却具有向新事实推广的能力，能够解释更多的现象，预测未知的现象。为说明已知现象而建立，向新的未知现象“扩张”和预测，这就是科学理论的解释功能。那么，科学理论在说明各种现象时所采用的内在机制是如何的呢？我们认为，它是循着演绎式和归纳式两个方向进行的，在实际的科学解释中，这两种解释模式又有许多的变种并且相互依赖。
一、科学理论的解释功能
科学认识的本质不在于搜集事实，不是把理论变成经验材料的清单，而在于将这些材料有机地组织起来，找到其中的联系。因此，理论知识体系可以看成系统的经验事实。这种系统化的目的不仅仅是为了使这些材料组织起来，而是要通过对一些材料的组织，能够顺利地解释其他一些（更多的）现象。因此，科学的解释功能实际上蕴含在科学认识的目的之中，是科学认识活动的主要任务之一。
科学认识在将经验材料组织成为系统的时候，要努力使理论具有描述（说明）广泛经验事实的能力。这种描述不单单是针对已有的事实和材料，更要预见新的事实，解释未知的相关现象。但是，不同的科学理论对经验事实的概括范围是不相同的。一般来说，其概括的范围越大，它就越能解释更多的经验事实，因而这样的理论普遍程度就越高，相对于那些普遍程度不太高的理论，它具有更强的解释力。
由此，我们可以把“解释力”理解为理论知识体系推广到一定的经验事实领域上去的能力。显然，适用范围越大的理论，解释力就越强，因为它能够准确地解释的事实范围更大。理论的解释力与其解释的准确度和解释域都是成正比的，也就是说，准确度和解释域决定着理论的解释力。
科学家在建构理论时，不仅力求说明全部的已知现象，而且竭力想说明更多的现象。换言之，他们把追求更高的解释力作为自己的重要目标。他们试图使用自己的理论有更高的、向更大领域推广的能力。但是，科学理论的解释域不是无限的，它总是有一定限度的。没有拥有无限的解释力的理论。科学理论总是针对某类特定现象而建构的。问题在于，提高解释力，不是要超出该特定现象之外去解释与此无关的更多或全部现象，而是要求理论顺利地解释有关的全部现象[i]。
一般来说，解释力更高的理论也会相应地比解释力低的理论更准确地解释更多的未知事实。因此，跟解释力直接相联系的是理论的预见力。所谓预见力，就是在新事实发现之前，理论告诉我们有关它们的信息的能力，这包括预见信息的多少及其准确度等。解释力一般是说明已知事实，它在事实被发现之后才表现出来和加以运用，其中也包括对新发现的事实加以解释。提高解释力是要求无论什么样的相关事实被发现，理论都能给以比较满意的说明。而预见力则是对未知事实，尚未发现的新事实加以预告，它发生在事实被发现之前，它具有“先知”的性质。但它的预告是否准确，则要通过理论的解释力的实现而加以证明，亦即它对未知事实的预告只有未知事实本身被发现之后才能得到证实。提高理论体系的预见力包括两个方面，一方面应尽量多地告诉未知事实领域，另一方面对每一未知事实的预告应准确。预见力就是对事实或现象预先加以准确的解释。因此，理论的预见力越高，表明理论的解释力越强，因为凡是在预见事实的时候，都必须对它加以解释，只不过预见力当中的解释功能是预先做出的罢了。但是，解释力强的理论不一定能够有较高的预见力，因为即使它对已知的事实能加以说明，却未必一定能保证准确地预告未知的事实。对于未知的事实，解释力本身并不提供说明，它只对已知事实加以说明。但解释力强的理论在新事实发现之后仍能有效地解释它。
二、理论的解释力具有相对性
尽管科学家在建构理论时努力追求更高的解释力，但实际上任何现实的理论都只能具有有限的解释力。这是因为一方面任何理论都有一个适用范围，它的解释力只可能在其适用范围内有效，不可能向任何领域推广。另一方面，理论据以建构的基础是已有的经验事实。它必须能够说明全部已知事实，否则理论就不可能被人们所接受。但是同时，它又必须包含着向新的未知事实推广的可能性，当新事实出现的时候，它是否真正能够给予解释，则未必然。如果它不能，这种理论就必须作出修正或者被抛弃。如果经过修正（增加辅助性假设等），理论仍然缺乏解释力，则理论的效力就丧失了。因此，在现实性上，理论的解释力总是相对而言的。与它以前的理论相比，它一般会具有更高的解释力，与后继之理论相对照，它往往又缺乏足够的解释力，以致于不得不被新理论所取代。这表明，我们决不能把理论的解释作用绝对化。
理论的解释力同理论所包含的信息是相关的。理论所包含的信息量越大，它告诉经验世界的就越多，它的经验范围也越广泛。这样，理论的解释范围就越大。但是，只有当理论所包含的信息量处于有效的相互联系之中时，其解释力才会与信息量的增加同步提高。例如，我们有三个判断：(1)所有的枫树，除生长在南极的之外，均落叶；(2)所有的枫树都落叶；(3)所有的枫树和生长在南极的苷蔗树都落叶。显然，判断(3)包含着更多的信息量，但这些信息量之间缺乏相关性。判断(1)比(2)的信息范围要小。因此，判断(2)具有更高的解释力。在某些情况下，理论丧失解释力可能是因为理论的信息量不是或者所包含的信息量缺乏相关性。
须提出的是，理论必须具有较高的解释力，但解释力高的理论不一定是好的理论。因为理论在解释相同的事实圈时有的需要引入或引进更少的特设性假定。科学认识总是要追求既能解释事实又能保持不变（不需要增加辅助性假设）。这样的理论才能既是正确的又是好的理论。
设有两个假说：Ａ和Ｂ。它们都能同等正确地解释某一经验结果。现在我们获得了一些新的实验材料，证实Ａ，而与Ｂ相矛盾。但是，Ｂ通过引入新的特设性假定Ｂ１使Ａ和ＢＢ１仍然保持同等程度的解释力。以后又发现新的材料，迫使Ｂ又引入新的人为假定Ｂ２，才能使Ａ和ＢＢ１Ｂ２同等程度地说明所有的已知事实。这样下去，似乎Ａ和Ｂ都是在解释力方面等价的。然而，事实上，Ａ是更加好的理论。在理论的选择中，Ａ必须具有更强的竞争力。这表明，保持理论的相对解释力是有多种途径的。但相比较而言，增加人为假定的方法是“下策”。
三、科学解释的两种基本模式
既然科学理论具有解释功能，追求更高的解释力是科学认识的目标之一，那么，科学是如何去解释各种现象的呢？我们认为，科学解释主要有两种基本模式：演绎式和归纳式。科学的解释功能就是以这两种模式的相互作用为实现机制的。
在这里，我们讨论的是科学理论如何解释、说明各种现象的问题，而不是讨论科学理论本身是如何形成的。科学解释或者利用科学理论所进行的种种解释最常采用的模式是演绎模式。
在科学解释中，首先我们会遇到它的三个基本构成要素：一般原理（科学定律、理论、公理等）、解释件（用来说明其他现象的各种现象、事件和过程）和被解释件（需要加以说明的现象、事件和过程）。所谓演绎模式，就是在一般规则指导下去合乎逻辑地从解释件中推出被解释件，回答“为什么被解释件会发生？”的问题。它主要要展示被解释件来源于各种解释件，而各解释件又通过一般原理来加以说明。其公式表示为：
Ｄ1，Ｄ2，……，Ｄk （解释件）
Ｌ1，Ｌ2，……，Ｌ k （一般原理）
Ｃ （被解释件）
例如，有这样一种现象：如果我们把一个杯子从400C－500C的肥皂水中拿出来倒放在表面平整的玻璃板上，稍过一会儿，我们就可看到沿着杯子的四周边缘会有许多气泡产生。如何说明这一现象呢？解释件：(1)由于肥皂水温高于周围空气，所以杯子的温度较高；(2)在杯子从肥皂水向玻璃板移动的过程中，杯中装进了温度比它低的冷空气；(3)杯子倒放后，杯内空气逐渐受杯壁的余热而澎涨。所以，杯子四周有气泡出现（被解释件）。而支持这些解释的一般原理有许多，其中最重要的是气体运动规律。
许多科学解释都是演绎式，如镜中像、彩虹、插入一杯水中的筷子会变弯等都是反射和折射定律下进行演绎的；自由落体和星体运行都是伽利略和开普勒定律的演绎。
演绎式解释要依赖于一般原理。而这些一般原理又有不同的适用范围。例如牛顿的运动和引力定律可以解释伽利略和开普勒定律；而牛顿的运动和引力定律则可以用广义相对论加以解释。在这种更广泛的定律或理论中去解释往往会提高科学理解的广度和深度。
在演绎性解释中，一般原理把被解释件与特定的解释件联系起来。它本身是普遍有效的，而解释事件可以同时看作被解释件的原因。因此，演绎式解释模式最根本的任务是寻找事件发生的原因。它主要是一种因果性解释。在这里，只要由一般法则所说明的解释件出现，被解释件就必定会发生，具有不可避免性。正因为如此，演绎式解释往往具有很强的说服力。
除了演绎式解释之外，科学解释还经常采用另外一种模式，即归纳式。归纳式解释是依据总的定律或理论法则去解释特定的现象，但它们是或然统计式的。也就是说，它只告诉我们当一定条件具备时某种结果会以某种统计或然率发生。它不象演绎式那样确定，但或多或少具有发生的趋势。其公式可表示为：
Ｆi （各种事实，即解释件）
Ｐ（Ｏ，Ｆ）很可能 （一般法则）
Ｃi 很可能 （结论，即被解释件）
例如，我们说：小张得了流感并发烧很厉害，他服了两片退热片。这是事实，也是前提。然后根据一般法则：服两片退热片一般来说很有可能使发烧退掉。因此，就有可能得出这样的结论：小张的体温可能会退下来。在这里，前提不必然包括结论，仅有很大的可能性。这就是归纳式解释模式。在日常生活中，我们经常采用这种模式。例如，有人问：“小马怎么又迟到了？”可回答：“可能是堵车了。”如此等等。
在归纳式解释中，说某事“可能发生”，不是胡乱的猜测，而是根据一般规则作出的合理推论。在一般规则中，它只告诉了我们某种可能性，而不是说它必然发生。这样，由它所得出的结论也是一种可能性。换言之，只要一般规则正确地反映了事物的客观可能性，那么被解释件的可能性就是必然的。
由此可见，科学解释都是以一般规则为基础去说明某一现象，由于它所依赖的一般规则本身有不同的特征，导致其结论也有相应的特征。如果一般规则本身是必然的，则能充分说明被解释件，而如果一般规则本身是一种归纳式的统计可能性，则只能说明被解释件可能发生。为什么会出现这两种情况呢？这是因为一般规则的性质不同。如果一般规则是必然的，它往往说明一定类的所有分子都具有某种特征。而如果它是或然性的，则表明它是一种统计上的可能性，表示一定类的一定量成员在长期中具有某种特征。正因为一般规则的特性不同，利用它们去说明现象时所产生的结论的性质也就会不同。这样，就形成了科学解释的两种基本模式：演绎式和归纳式。科学的解释功能就是靠这种演绎和归纳模式的运用而实现的。
四、科学解释的复杂性
尽管科学解释所采用的基本模式只有两种，但其具体的实现过程却是相当复杂的。在实际的解释过程中，往往难以将它严格地区分为演绎式或归纳式。
诚然，解释的归纳模式和演绎模式是有严格界限的。这表现为：(1)它们各自所依据的一般规则的性质、特征不一样。(2)在归纳性解释中，解释件可以给被解释件以或高或低程度的归纳性支持，它允许有程度差异；而演绎性解释却必须具有必然性，依据特定的一般规则和解释件，要么必然说明要么不能说明被解释件，它不允许有程度差异。正是依据上述两点，我们把科学解释的演绎模式和归纳模式加以区别开来。
然而，二者之间的界线又不是绝对的。因为演绎性解释所涉及的一般原理是以有限数量的证据为基础建立起来的，它们并未经过彻底的证实，因而或多或少具有或然性。因此，所有科学定律都可看成是一种可能性或者或然性。另一方面在归纳式解释中，从一般规则到被解释件得到合理说明，又具有一定的演绎性质。只要归纳性解释中的一般规则在统计上是可能的，则被解释件就必然是可能的。
须指出的是，科学解释的目的不是去描述对象，不是发现规律或构建模型，而是要从科学原理上说明一定的现象。为了解释各种现象（现象本身是复杂多样的），我们不得不对解释的两种模式加以灵活地运用。这种灵活性主要表现为两种特殊情形：(1)省略解释；(2)部分解释。
所谓省略解释，是指在提供理论说明时将某些解释及相关原理省略掉。例如，数学家在作数学证明时，如果某些命题能从前提或先前的步骤（或理论）中肯定地导出，而且他们认为读者或听众能够理解什么东西省掉了，则他们就会把这些命题的论证省略掉。这种论证从标准的解释模式来看是不完全的。它可看成是科学解释基本模式的变种。在日常生活和科学认识活动中，我们经常采用省略或不完全的方式去说明现象。例如，要说明喷泉在阳光下所产生的彩虹现象，就可以省略某些演绎性解释，而简单地说明为阳光射入水滴经折射、反射、衍射而形成在雨幕或雾幕上的彩色现象[ii]。至于为什么喷水会形成雨幕或雾幕等等就可以省略不予解释。
科学解释的另一种特殊情形是部分解释。部分解释不是对某些内容不加解释和说明，而是只能提供局部的说明。例如，弗洛伊德在其《日常生活心里学》对他自己的一次笔误作过这样的解释：有一次，他无意中将“星期四，九月十日”错误地写成“十月二十日”。为什么会这样呢？因为当时在作此记录的那一天，他刚度假归来。上班的第一天，他就收到一封病人来信。该病人在信中声称自己是十月二十日到的。而这天正确日期应该是九月二十日。也就是说，该病人把时间弄错了整整一个月。弗洛伊德在读了这封信后，就产生一种下意识的怜惜之情。“他这么早就来这里等我了，可怜地等了整整一个月！”由于这种下意识想法的缘故，弗洛伊德在作记录时就产生了日期方面的笔误[iii]。在这里弗洛伊德的解释显然采用了他一贯坚持的理论规则：当一个人具有强烈的甚至无意识的愿望并出现笔误、失言、记忆错乱等等的时候，则这种失误是其下意识愿望的一种表达形式。弗洛伊德利用这一一般规则对自己的笔误提供的解释显然是部分的解释，因为笔误只是部分地表达了下意识愿望。其下意识愿望无疑还会出现于其他许多笔误、失言等等当中。
假定弗洛伊德所依赖的一般法则是正确的，那就是说他自己当时有下意识存在并出现了笔误。在这种情况下，只能说明他当时肯定会失误(M)，但不能说明他肯定会犯某一特殊的失误(S)是笔误、失言还是记忆错乱，更不能说明他这里的独特笔误(B)是把“星期四，九月十日”错误地写成“十月二十日”。这是部分解释：它能完全说明B是S的成员（一种表现形式），而S属于M。因此，被解释项B虽然可以由解释项来说明，但只是局部性的。B还可能有其他原因。
部分解释表明了人们认识的局限性。它不象省略解释，后者明知有些解释能够进行，但认为它不需要表达出来，可以省略掉。在部分解释中，我们并不是要有意识地省略某些解释，而是因为我们的认识水平目前不能提供完整而充分的解释。
省略解释和部分解释都是不完全解释。标准的科学解释应该是完全的。但是，在现实中却很难做到完全地解释某一现象。要对被解释项作真正完全的解释，必须从所有方面去考察之后才是可能的。但是，任何特殊事件都可能有无穷多的不同方面或特征，它不可能由有限的一些解释来完全加以说明。在这个意义上，所有的解释都是不完全的，属于部分解释。
解释的完全程度同解释力是密切相关的。科学理论只有被人们所接受，才能发挥其应有的解释功能，人们才会自觉地去运用它去说明各种现象。只有这样，科学理论现存的解释力才能体现出来。而人们接受某种理论，在一定程度上要取决于这种理论提供的解释的完全程度，实际上，人们选择某种理论，总是有一个最低要求的，如果运用无法进行最低完全程度的解释，那么，它就不可能被人们所接受。另一方面，理论的解释力还表现为它向新的未知事实推广的可能性。在这种情况下，解释力的大小要依赖于理论对已有现象提供解释的完全程度，否则它就不会被推广到新的事实上去。
由此可见，科学解释的完全性问题实际上也是科学理论的解释功能和解释力如何发挥的问题。解释力表明科学理论在某一领域是示否有效，而解释的完全性进一步说明它的解释程度。在某种意义上，这也是一种解释力。
综上所述，科学理论具有解释功能，但它的解释力大小是相对的，彼此有区别的。人们选择理论的重要方面包括看它的解释力大小。在具体的解释中，当人们利用科学理论去说明各种现象时，总是遵循演绎模式或归纳模式而进行的。因此，演绎性解释和归纳性解释构成最基本的科学解释形式。然而，科学解释的具体形式却是非常复杂的。其归纳式和演绎式往往要相互结合在一起。与科学解释的完全模式相比，具体的解释更有可能采用省略的形式和部分的解释形式。在这种复杂的相互交织中，科学理论发挥着其独特的解释功能，体现出其解释力。
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[i] 何云峰：《简单性原则：知识增长的道路》，人民出版社，1989年版，第297页。
[ii] 参见《辞海》，1980年缩印版，第1860页。
[iii] 弗洛伊德：《日常生活心理学》，A. A.布雷尔译，纽约曼托图书公司，1951年英文版，第64页。
