科學(xué)方法論-2014-4-提出科學(xué)假說和建立科學(xué)理論的方法課件

提出科學(xué)假說和建立

科學(xué)理論的方法康仕慧山西大學(xué)科哲中心1科學(xué)結(jié)論生物學(xué)家：人是由猿進(jìn)化來的。宇宙學(xué)家：宇宙一直在膨脹。物理學(xué)家：一切物質(zhì)都遵循萬有引力定律?？茖W(xué)家為何會做出這樣的斷言呢？——答案是：科學(xué)家們是通過推理或推論確信上述結(jié)論的?？茖W(xué)推理的本質(zhì)是什么？對于科學(xué)家們所作的推論我們應(yīng)該持有多大的信任度？21、演繹推理2、歸納推理

3、歸納難題4、最佳說明推理提出科學(xué)假說和建立

科學(xué)理論的方法3演繹推理凡人皆有死。（大前提）愛因斯坦是人。（小前提）———————————因此，愛因斯坦終是有死的。（結(jié)論）演繹推理：如果前提為真，推理正確遵循邏輯規(guī)則，那么結(jié)論一定也為真。

特點(diǎn)：結(jié)論不會含有比前提中更多的信息。既然知道凡人皆有死而愛因斯坦是人，那么愛因斯坦終是有死的信息就已在前提中出現(xiàn)。5演繹推理所有的貓都有5條腿。朵朵是我的貓?！虼?，朵朵有5條腿。

這是一個(gè)完全有效的演繹推理，顯然，僅靠邏輯并不能發(fā)現(xiàn)自然界的真，也建立不起科學(xué)理論。那么，科學(xué)定律是如何推導(dǎo)出來的呢？6歸納推理金屬受熱時(shí)會膨脹。酸會使石蕊試紙變成紅色。

金屬x1在時(shí)刻t1受熱時(shí)膨脹。金屬x2在時(shí)刻t2受熱時(shí)膨脹。金屬xn在時(shí)刻tn受熱時(shí)膨脹。———————————所有金屬在受熱時(shí)都膨脹。普遍命題7歸納推理擴(kuò)展推理——結(jié)論中所含信息多于前提中所蘊(yùn)含的?？梢杂芍苯咏?jīng)驗(yàn)獲知的前提推出未知的結(jié)論，即尚未觀察到或經(jīng)驗(yàn)過的結(jié)論。可以從描述觀察到的特殊事件開始，到預(yù)言未來（或追溯過去）的更多的特殊事件為止。這種推理（特別是在科學(xué)研究中）往往是從描述觀察到的特殊事件開始，到概括大量的與其相似而又未觀察到的特殊事件為止，這些事件可以發(fā)生在過去、現(xiàn)在或?qū)怼?歸納推理盒子里前五個(gè)雞蛋壞了。所有雞蛋上標(biāo)明的保質(zhì)日期都相同?！虼?，第六個(gè)雞蛋也將是壞的。歸納推理：如果前提為真，那么結(jié)論不一定也為真。推理的前提并不必然導(dǎo)致結(jié)論。歸納推理：從關(guān)于某對象已被檢驗(yàn)的前提推論到關(guān)于該對象的未被檢驗(yàn)的結(jié)論。特點(diǎn)：從個(gè)別事實(shí)推演出一般原理。10迄今為止，天下雨地面就會濕?！虼耍煲幌掠甑孛婢蜁菨竦?。

該推論是歸納的，不是演繹的。因?yàn)橥评淼那疤岵⒉槐厝坏贸鼋Y(jié)論。天此時(shí)下雨但地面并沒有濕在邏輯上可能的，即使這在以前從來沒有發(fā)生過。日常生活中的歸納推理12迄今為止，小麗一哭奶奶就給她零花錢?！虼?，現(xiàn)在小麗一哭奶奶也將給她零花錢。

該推論是歸納的，不是演繹的。因?yàn)橥评淼那疤岵⒉槐厝坏贸鼋Y(jié)論。奶奶現(xiàn)在不給小麗零花錢在邏輯上可能的，即使這在以前從來沒有發(fā)生過。日常生活中的歸納推理14迄今為止，人都會死去?！虼?，所有的人將來也都會死去。

該推論是歸納的，不是演繹的。因?yàn)橥评淼那疤岵⒉槐厝坏贸鼋Y(jié)論。人長生不老在邏輯上可能的，即使這在經(jīng)驗(yàn)上看似顯得荒謬。日常生活中的歸納推理15

遺傳學(xué)家告訴我們唐氏綜合癥患者具有一條多余的染色體——他們擁有47條而不是常人的46條。

他們是如何發(fā)現(xiàn)的呢？迄今為止，所有被檢驗(yàn)的唐氏綜合癥患者都有47條染色體?！虼?，所有的唐氏綜合癥患者（包括尚未進(jìn)行檢驗(yàn)的）都有47條染色體?？茖W(xué)中的歸納推理16

牛頓的萬有引力原理：宇宙中的每一個(gè)物體都會對任一其他物體產(chǎn)生引力作用。

很顯然，牛頓并沒有通過檢驗(yàn)宇宙中的每一物體來得出這一定律。那么他是如何發(fā)現(xiàn)的呢？行星和太陽以及地球表面附近各種運(yùn)動的物體適用這個(gè)定律?！虼耍摱蓪λ械奈矬w都適用?？茖W(xué)中的歸納推理17

報(bào)紙或媒體評論說科學(xué)家已經(jīng)“通過實(shí)驗(yàn)證明”基因改良的玉米對人體是安全的。科學(xué)家已經(jīng)對大量的人測試了這一種玉米，迄今為止，沒有一個(gè)人產(chǎn)生不良反應(yīng)?！虼耍蚋牧嫉挠衩子肋h(yuǎn)是安全的。這種玉米對于被檢驗(yàn)過的人沒有任何壞處。———————————這種玉米對于任何人都沒有壞處。科學(xué)中的歸納推理18寓言故事：有一只公雞早上醒來打鳴，它每次打鳴時(shí)，太陽就升起來了。因此，它非常自豪，以為自己可以使太陽升起來，所以它每天早上總是按時(shí)起來打鳴。例子2：公雞打鳴20以對一種疾病新疫苗的試驗(yàn)為例。這一疫苗可在幾個(gè)實(shí)驗(yàn)中都證明有效，但我們?nèi)圆桓覕嘌詫硪矔行?。?943和1945兩年美國大規(guī)模試驗(yàn)中起到很好預(yù)防作用的流感疫苗，在1947年流感再次流行時(shí)卻無效。原因在于：1947年的流感病毒菌株不同于1943年和1945年引起流感的流感病毒菌株。例子3：流感疫苗21休謨的歸納問題23歸納的分類:（1）本能的歸納；（2）由對常識的思考獲得的歸納；（3）通過批判性科學(xué)研究獲得的歸納。盡管歸納對獲得有關(guān)經(jīng)驗(yàn)世界的知識十分重要，但是那種原始的歸納，并非一定能讓我們獲得最可靠的知識。新的經(jīng)驗(yàn)會促使我們修正以前認(rèn)為是沒有問題的概括。比如：糾正太陽繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)這一常識性的概念。永遠(yuǎn)不要絕對認(rèn)為我們已經(jīng)掌握了經(jīng)驗(yàn)知識，歸納出的知識基礎(chǔ)遠(yuǎn)非意味著根深蒂固，進(jìn)一步的經(jīng)驗(yàn)仍可將其動搖。目前，尚無法證明歸納不出錯(cuò)誤。即使所有的前提均為真，都不可能證明，歸納推理是保證結(jié)論必然為真的手段。歸納問題24訴諸經(jīng)驗(yàn)的成功經(jīng)驗(yàn)告訴我們歸納論證是成功的。我們每天都在不可避免地運(yùn)用著歸納推理。相信明天太陽不從東方升起的人是奇怪的。但是這種辯護(hù)本身就是一種歸納推理，也就是用歸納證明歸納，是循環(huán)論證。如何為歸納推理進(jìn)行辯護(hù)？26歸納原理在場合x1成功地發(fā)揮了作用。歸納原理在場合x2成功地發(fā)揮了作用，等等。歸納原理總能發(fā)揮作用。這種辯護(hù)本身就是一種歸納推理，也就是用歸納證明歸納，是循環(huán)論證。如何為歸納推理進(jìn)行辯護(hù)？27增加附加前提，把歸納論證轉(zhuǎn)換為演繹論證。前提一：所有已被檢驗(yàn)的唐氏綜合癥患者都有47條染色體。前提二：未檢驗(yàn)的唐氏綜合癥患者與已被檢驗(yàn)的唐氏綜合癥患者具有相似性。（自然的齊一性假設(shè)）—————————————————————因此，所有的唐氏綜合癥患者都有47條染色體。但是，自然的齊一性假設(shè)本身就是一種歸納。如何為歸納推理進(jìn)行辯護(hù)？28最佳說明推理30非演繹推理：歸納迄今為止，所有驗(yàn)證過的x都是y?！乱粋€(gè)將要驗(yàn)證的x也會是y，或者，所有的x都是y。31非演繹推理：最佳說明推理櫥柜里的面包不見了，僅留下一些面包屑。昨天晚上聽到了來自櫥柜的嗤嗤聲音?！?，面包是被老鼠吃了。

前提并不必然導(dǎo)致結(jié)論，是非演繹推理。32非演繹推理：最佳說明推理老鼠假說保姆假說保姆偷吃后故意留下面包屑。嗤嗤的聲音是水壺發(fā)出的。老鼠假說的解釋更為合理，這種推理就被稱為最佳說明推理。雖然我們不能確定猜想老鼠作案是對的，但總體來講這個(gè)假說看起來相當(dāng)合理：它是對已知事實(shí)最好的解釋方式。33科學(xué)中的最佳說明推理達(dá)爾文的生物進(jìn)化論馬和斑馬由上一級共同祖先演化而來——為解剖學(xué)的相似性提供了最佳解釋。兩個(gè)相互競爭的假說：最佳說明34科學(xué)和偽科學(xué)35歸納推理的缺陷科學(xué)的確證科學(xué)的證偽卡爾?波普爾（KarlR·Popper

，1902-1994）假說-演繹36科學(xué)的可證偽性標(biāo)準(zhǔn)波普爾認(rèn)為科學(xué)理論的基本特征是它應(yīng)具有可證偽性。可證偽性并不是說它是錯(cuò)的。而是說它意味著該理論能夠作出一些可以用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)的特定預(yù)測。如果這些預(yù)測被發(fā)現(xiàn)是錯(cuò)誤的，這一理論就被證偽了，或者說被否證了。一個(gè)可證偽的理論是指——它不能和每一個(gè)可能的經(jīng)驗(yàn)過程相容。一些所謂的科學(xué)理論是不滿足這一條件的，因此根本不應(yīng)該被稱為科學(xué)，它們是偽科學(xué)。37不可證偽的偽科學(xué)弗洛伊德的精神分析理論。弗洛伊德的理論可以與無論怎樣的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)相一致。對于患者的任何行為，弗洛伊德學(xué)派都可以找到相應(yīng)的解釋——他們永遠(yuǎn)不會承認(rèn)自己的理論是錯(cuò)的。馬克思的歷史理論馬克思主張，資本主義將讓位于社會主義并最終走向共產(chǎn)主義。當(dāng)這一斷言沒有變成現(xiàn)實(shí)時(shí)，馬克思主義者并不承認(rèn)馬克思的理論是錯(cuò)的，而是會提出各種解釋為之辯護(hù)。因此，馬克思的理論和現(xiàn)有的各種社會形態(tài)相容，是不可證偽的，因而不是真正的科學(xué)。38科學(xué)的可證偽性愛因斯坦的廣義相對論預(yù)測：來自遙遠(yuǎn)星球的光線會在太陽引力場的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。驗(yàn)證：1919年英國天文學(xué)家愛丁頓組織的探險(xiǎn)考察隊(duì)驗(yàn)證了這一預(yù)測。假如事實(shí)上星光沒有被太陽偏折，就表明愛因斯坦是錯(cuò)誤的。因此，愛因斯坦的理論滿足可證偽性條件。39科學(xué)的可證偽性標(biāo)準(zhǔn)合理嗎？可證偽性如果經(jīng)驗(yàn)與預(yù)測不符，則相應(yīng)的科學(xué)理論被證偽。反例：牛頓萬有引力理論預(yù)測：行星在圍繞太陽旋轉(zhuǎn)時(shí)有特定的軌道。經(jīng)驗(yàn)：觀測到的天王星的軌道與牛頓的預(yù)測不一致。實(shí)踐：英國的亞當(dāng)斯和法國的勒威耶并沒有假定牛頓的理論是錯(cuò)的，而是假定存在另外一顆行星，最終發(fā)現(xiàn)確實(shí)存在海王星。40科學(xué)的可證偽性標(biāo)準(zhǔn)合理嗎？因此，可證偽性并不是決定一種理論是否是科學(xué)理論的標(biāo)準(zhǔn)。在波普爾之后，又出現(xiàn)了許多新的解釋。41假說-演繹也涉及歸納假說的提出假說的確證/反駁例子：塞麥爾維斯產(chǎn)婦死亡假說（1）要想提出精確的假說就要有經(jīng)驗(yàn)。（2）假說-演繹中用到了歸納：假定某特殊的確證觀察將繼續(xù)得到確證，同樣某駁倒的觀察將繼續(xù)遭到反駁。這兩種假設(shè)均是接受了歸納的結(jié)果；均是接受了未來將會像現(xiàn)在和過去一樣的結(jié)果。都涉及歸納42邏輯推理的限度“人類主要憑借機(jī)遇或其它，而不是邏輯，創(chuàng)造了藝術(shù)