科學(xué)思維與科學(xué)假說

科學(xué)思維與科學(xué)假說第1頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一一、科學(xué)思維1.邏輯思維◆邏輯思維：以概念為基礎(chǔ)的判斷和推理。1）分析與綜合（部分←→整體）2）比較、分類和類比（1）比較：確定對(duì)象之間的相同點(diǎn)和差異點(diǎn)（冥王星）。（2）分類：根據(jù)對(duì)象的共同點(diǎn)和差異點(diǎn)，將對(duì)象區(qū)分為不同的種類（元素周期律、始祖鳥）。第2頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一（3）類比：根據(jù)兩個(gè)對(duì)象在某些方面相似，推出它們?cè)谄渌矫嬉蚕嗨?。具體形式：A對(duì)象具有屬性：a，b，c，dB對(duì)象具有屬性：a1，b1，c1，所以，B對(duì)象也可能有屬性d1例：庫侖定理第3頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一①類型A.定性類比劃分的依據(jù)：a.b.c與d的關(guān)系◆簡(jiǎn)單共存類比a.b.c與d存在簡(jiǎn)單共存關(guān)系例：奇特云彩地震◆對(duì)稱類比a.b.c與d存在對(duì)稱關(guān)系例：電子運(yùn)動(dòng)方程的正負(fù)能量解物質(zhì)世界的正負(fù)電子第4頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一◆因果類比

a.b.c與d存在因果關(guān)系例聲：回聲、音調(diào)、響度波動(dòng)光：反射、顏色、亮度光：波動(dòng)B.定量類比（協(xié)變類比）a.b.c之間的數(shù)學(xué)關(guān)系相似例光：費(fèi)爾瑪原理，波粒二象性物質(zhì)粒子：莫泊丟原理，物質(zhì)粒子：波粒二象性第5頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一②提高結(jié)論的可靠程度增加相比較的兩個(gè)事物的相同屬的量；提高相比較的兩個(gè)事物的相同屬性的質(zhì)；尋找是否有和結(jié)論相排斥的屬性。第6頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一3）歸納與演繹（個(gè)別←→一般）（1）歸納：以某類事物的個(gè)別對(duì)象具有某屬性為前提，推出該類事物具有該屬性。①完全歸納法：根據(jù)某類事物的每一個(gè)對(duì)象都具有某種屬性，推出該類事物具有該種屬性。例：四色定理②不完全歸納法A.簡(jiǎn)單枚舉法：根據(jù)已觀察到的某類事物的個(gè)別對(duì)象都具有某種屬性，沒有遇到反例，于是認(rèn)為該類事物都具有某種屬性。例：歌德巴哈猜想，提丟失-波德定理

第7頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一B.科學(xué)歸納法（引進(jìn)因果關(guān)系的分析）：根據(jù)某類事物的部分對(duì)象都具有某種屬性，并且這一部分對(duì)象與該屬性之間具有因果聯(lián)系，從而推出該類對(duì)象都具有某種屬性。例：奎寧（金雞納霜）C.統(tǒng)計(jì)歸納：由部分中某事件出現(xiàn)的概率推出整體中該事件出現(xiàn)的概率。

例：孟德爾理論

第8頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一（2）演繹方法：從一般原理（大前提）推出個(gè)別事物（小前提）的未知屬性（結(jié)論或邏輯蘊(yùn)含）。

例：所有的人都是要死的蘇格拉底是人蘇格拉底也是要死的

第9頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一2.非邏輯思維1）形象思維：以意象為基礎(chǔ)的聯(lián)想和想象。（1）意象：對(duì)一類事物的共同的外在形象的刻畫。（2）聯(lián)想（已知→已知）

廣義：以特定關(guān)系（相似，相反，相關(guān)）為紐帶的兩個(gè)事物（均是已知）之間的連接。

狹義：以意象為紐帶的兩個(gè)事物（均是已知）之間的連接。第10頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一（3）想象（已知→未知）①概念廣義：以特定關(guān)系（相似，相反，相關(guān)）為紐帶的兩個(gè)事物（一個(gè)是已知）之間的連接。（電磁轉(zhuǎn)化）狹義：以意象為紐帶的兩個(gè)事物（一個(gè)是已知）之間的連接。（富勒烯C60)②幻想(未來,主觀)科學(xué)幻想（潛水艇、通訊衛(wèi)星）第11頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一2）直覺和靈感（1）靈感：對(duì)于長期思考的問題，由于某個(gè)事物（原型）的啟發(fā)而一下子找到了答案?！粼l(fā)性（浮力定理、苯分子結(jié)構(gòu)）◆醞釀性◆情感基礎(chǔ)—愉悅、輕松（2）直覺：對(duì)于研究的問題并沒有進(jìn)行自覺的邏輯推導(dǎo)而一下子找到了答案。◆直接性（鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）◆情感基礎(chǔ)

—自信第12頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一（3）靈感與直覺的關(guān)系①不同點(diǎn)◆對(duì)象：直覺是對(duì)問題不假思索地作出判斷；靈感是對(duì)反復(fù)思索的問題,不期而遇產(chǎn)生的頓悟。

◆基礎(chǔ)：直覺的基礎(chǔ)是經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的積累；靈感的基礎(chǔ)是在思維漸進(jìn)過程中斷時(shí)有一個(gè)原型的啟發(fā)。

◆情感狀況：直覺往往伴隨以較強(qiáng)的自信；靈感以情感的愉悅和放松為特征。②共同點(diǎn)

◆創(chuàng)造性◆突發(fā)性◆輕松性◆不可靠性第13頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一3.創(chuàng)造性思維1）概念：突破問題中未知成分的思維。2）模式（英、沃勒斯）（1）準(zhǔn)備—問題的提出（2）醞釀—問題的求解（3）明朗—問題的突破（4）驗(yàn)證—問題的驗(yàn)證（邏輯和實(shí)踐）例：狹義相對(duì)論第14頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一3）特點(diǎn)邏輯方法與非邏輯方法的統(tǒng)一（愛因斯坦，智商和創(chuàng)造力的關(guān)系）；發(fā)散性思維與收斂性思維的整合（貝爾納現(xiàn)象）；形象思維與抽象思維的并用（左右腦）；情感、個(gè)性品格（謹(jǐn)慎、進(jìn)取心、自信、不屈不撓、堅(jiān)定性）的參與；知識(shí)(邏輯)與經(jīng)驗(yàn)(非邏輯)的基礎(chǔ)性（修氏理論、兩個(gè)創(chuàng)造力高峰）。

第15頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一

例：大陸漂移說是借助形象思維（看世界地圖）、直覺思維（猛然發(fā)現(xiàn)……）、歸納（從一處處海岸線凹凸吻合，歸納出大西洋兩岸海岸線彼此吻合）、類比（用漂浮的冰山去類推大陸的漂移）、想像而提出的。（美國的泰勒和貝克）第16頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一二、科學(xué)假說“有一個(gè)錯(cuò)誤的假說，也比沒有假說好”“只要自然科學(xué)在思維著，它的發(fā)展形式就是假說。”

--恩格斯第17頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一1.概念：對(duì)科學(xué)問題答案的猜測(cè)。2.特點(diǎn)1）科學(xué)性（事實(shí)、理論）例：星云學(xué)說2）假定性3）易變性（1）同一現(xiàn)象有不同的假說（橫）（2）同一假說在不斷變化（進(jìn)化、退化）（縱）第18頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一3.構(gòu)成1）事實(shí)基礎(chǔ)2）背景理論3）本質(zhì)性假定4）預(yù)言預(yù)見

例：大爆炸假說以譜線紅移（哈勃定律）等事實(shí)為基礎(chǔ)，以廣義相對(duì)論和高能理論物理學(xué)等理論為背景，以超高密、超高溫狀態(tài)下由某種機(jī)制引起的原始火球的急劇膨脹為基本猜測(cè)，以“氦豐度”和“3K背景輻射”等為預(yù)言而構(gòu)成的一個(gè)認(rèn)識(shí)體系。

第19頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一4.形成原則1）解釋性原則注：事實(shí)可能錯(cuò)誤或被錯(cuò)誤理論污染2）理性對(duì)應(yīng)原則新假說應(yīng)繼承舊理論的合理內(nèi)容；理論和事實(shí)發(fā)生矛盾時(shí)首先應(yīng)審核事實(shí)，但應(yīng)辨證地對(duì)待科學(xué)理論（普朗克）。3）可檢驗(yàn)性原則（原則可檢驗(yàn)）科學(xué)假說應(yīng)能預(yù)見新事實(shí)（大陸漂移說）第20頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一5.檢驗(yàn)（判斷真?zhèn)危?）理論檢驗(yàn)：通過邏輯分析判斷假說的可靠性。（1）內(nèi)容概念精確；邏輯自洽；與已有理論和事實(shí)一致。（2）地位①輔助性：實(shí)踐檢驗(yàn)前的篩選作用。②關(guān)鍵性（四色定理）（3）特點(diǎn)：確定性

第21頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一2）實(shí)踐檢驗(yàn)：通過觀察和實(shí)驗(yàn)對(duì)假說驗(yàn)證。（1）種類①直接：某些單稱命題②間接A.全稱命題與檢驗(yàn)蘊(yùn)涵B.某些單稱命題（太陽溫度、引力波）C.反駁（自然發(fā)生說）（2）地位：根本性（3）特點(diǎn)：不確定性（鮑林，特異功能）第22頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一①從假說（H）推出的關(guān)于事實(shí)的命題（E）被觀察實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)為真，并不意味著這個(gè)假說（H）就被證實(shí)，只是被確證了一次。A.從肯定后件（推出的事實(shí)命題）到肯定前件（假說），并無邏輯必然性。B.從全稱假說H引伸出一系列關(guān)于事實(shí)的單稱命題e1、e2、…en，并且觀察表明e1、e2…en，全是真的，也不能判定假說H就是真的。結(jié)論：確證≠證實(shí)確證度：證據(jù)的數(shù)量、種類、精確性與創(chuàng)造性第23頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一②一個(gè)科學(xué)假說（H）所演繹出的可被直接檢驗(yàn)的結(jié)論（E），若與觀測(cè)事實(shí)不符（非E），根據(jù)邏輯學(xué)的原理，否定后件必定否定前件，由此可以說這個(gè)假說已被證偽（非H）。但由于：A.當(dāng)觀測(cè)的事實(shí)與推論不符時(shí)，不一定是假說錯(cuò)了，而有可能是實(shí)驗(yàn)儀器精度不夠造成的(視差)。B.科學(xué)假說本身包含了背景知識(shí)和許多輔助性假說，不是一個(gè)單純的孤立的全稱命題，所以若出現(xiàn)觀察結(jié)果同假說推論不符，也可能是因?yàn)檩o助假說有誤（日心說）。結(jié)論：否證≠證偽第24頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一

6.判決性實(shí)驗(yàn)

1）概念：如果對(duì)同一研究對(duì)象，存在兩個(gè)對(duì)立的假說H1和H2，并分別推出互不相容的結(jié)論E1和E2，而且可以通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)結(jié)果符合E1（或E2），不符合E2（或E1），則認(rèn)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)肯定了H1（或H2），否定了H2（或H1）。該實(shí)驗(yàn)就是關(guān)于假說H1和H2之間的判決性實(shí)驗(yàn)。

2）特點(diǎn)：既確證又否證（遺傳物質(zhì)）

3）優(yōu)點(diǎn)：可靠第25頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一4）局限性：其判決具有相對(duì)性（光的微粒說和波動(dòng)說），即在很多情況下不會(huì)最終決定兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的理論哪一個(gè)正確。5）價(jià)值：兩個(gè)對(duì)立理論不可能都正確，但有可能都錯(cuò)誤，而根據(jù)兩個(gè)對(duì)立理論設(shè)計(jì)的判決性實(shí)驗(yàn)仍可以支持一個(gè)而不利于另外一個(gè)理論。即其判決具有一定的說服力。6）結(jié)論：判決性實(shí)驗(yàn)在一定的歷史時(shí)期存在，但從科學(xué)發(fā)展的歷史長河來看，一勞永逸的判決性實(shí)驗(yàn)是不存在的。第26頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一三、科學(xué)理論1.科學(xué)理論1）科哲領(lǐng)域（1）實(shí)在論：對(duì)實(shí)在世界的外部描述。（2）工具主義：人類適應(yīng)環(huán)境的工具。①實(shí)用主義：有用的就是科學(xué)的。②約定主義：科學(xué)是一種約定。第27頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一2）科學(xué)理論的概念◆科學(xué)的任務(wù)是給現(xiàn)象以秩序（玻爾）（1）形式—秩序的最高形式（2）內(nèi)容—真理性已得到證明的知識(shí)體系

2.特點(diǎn)（1）形式：抽象性邏輯性系統(tǒng)性（2）內(nèi)容：全面性真理性價(jià)值性第28頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一

3.結(jié)構(gòu)1）科學(xué)概念：對(duì)同類事物的共同本質(zhì)的刻畫。內(nèi)涵：本質(zhì)特征的總和。外延：符合本質(zhì)特征的個(gè)體的總和。2）科學(xué)定律：自然過程的普遍必然性的刻畫。（1）原理：特定條件下的必然性，用自然語言表達(dá)（并不排除數(shù)學(xué)表達(dá)）。（2）定理：著重反映數(shù)學(xué)方面的必然性。3）推論第29頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一4.功能1）解釋：概括已知2）預(yù)見：概括未知3）規(guī)范：導(dǎo)向、約束4）啟發(fā)：開拓思路第30頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一5.表述科學(xué)理論的方法1）邏輯與歷史相統(tǒng)一◆邏輯：理論本身的展開順序?！魵v史：包括自然發(fā)展的歷史和認(rèn)識(shí)發(fā)展的歷史。（1）自然型：邏輯與客觀事物的發(fā)展史一致。例：生物學(xué)（2）歷史型：邏輯與人類認(rèn)識(shí)的發(fā)展史一致。例：力學(xué)第31頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一

2）公理化方法：從最少的原始概念和原始命題（公理或公設(shè)）出發(fā)，運(yùn)用邏輯規(guī)則推導(dǎo)出其余命題。（如《幾何原本》）（1）公理：其意義被設(shè)定為已知，不需要在理論體系中給予定義，即不證自明性。適合所有學(xué)科。例：跟同一件東西相等的一些東西，它們彼此也是相等的；（2）公設(shè)：為某一學(xué)科所接受的公理。例1：從任一點(diǎn)到任一點(diǎn)作直線是可能的；例2：把有限直線不斷循直線延長是可能的。第32頁，共34頁，2023年，2月20日，星期一6.科學(xué)理論的評(píng)價(jià)（判斷好壞）1）理性因素（1）功能