第四章 科學(xué)認(rèn)識(shí)與科學(xué)問題

第二編科學(xué)技術(shù)方法論科學(xué)認(rèn)識(shí)同其他認(rèn)識(shí)一樣，是在實(shí)踐的基礎(chǔ)上產(chǎn)生、形成與發(fā)展起來的，不同之處在于這個(gè)過程中人們創(chuàng)造并使用的科學(xué)認(rèn)識(shí)的方法。本篇將討論科學(xué)認(rèn)識(shí)過程中關(guān)于科學(xué)問題的提出、科學(xué)事實(shí)的獲取、科學(xué)假說和科學(xué)理論形成的方法論問題。第四章

科學(xué)認(rèn)識(shí)與科學(xué)問題

科學(xué)問題

科學(xué)研究是人類探索自然界奧秘的活動(dòng)，也是人類最典型、最富有創(chuàng)造力的活動(dòng)?？茖W(xué)研究過程是科學(xué)研究工作者不斷發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題的過程。通常，一門學(xué)科在某個(gè)時(shí)期提出能夠的有價(jià)值的問題越多，他的科學(xué)創(chuàng)造力就越旺盛。

大數(shù)學(xué)家D·希爾伯特就曾指出：“只要一門科學(xué)分支能提出大量的問題，它就充滿著生命力，而問題缺乏則預(yù)示著獨(dú)立發(fā)展的衰亡或終止?！?/p>

事實(shí)正是如此，希爾伯特本人在1900年提出的23個(gè)數(shù)學(xué)問題幾乎囊括了當(dāng)時(shí)的整個(gè)數(shù)學(xué)領(lǐng)域，此后它們像一塊巨大的磁鐵，吸引著全世界數(shù)學(xué)家的注意力，從而極大地推動(dòng)了二十世紀(jì)數(shù)學(xué)的發(fā)展。因此，我們可以毫不夸張地說，自然科學(xué)發(fā)展史就是一個(gè)發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的歷史。由此，我們今天要討論的第一個(gè)問題是：科學(xué)問題是科學(xué)研究的起點(diǎn)。而按照傳統(tǒng)的觀點(diǎn)，科學(xué)研究是始于觀察的。但實(shí)際上，嚴(yán)格地說，科學(xué)研究的起點(diǎn)是從提出問題開始的。首先，要進(jìn)行觀察，就要解決諸如觀察什么、為什么要觀察等先行問題，這些問題不解決，科學(xué)觀察就無從開始。

波普爾曾對(duì)這一點(diǎn)解釋得非常精彩。

他說：“在維也納，我試圖讓一群學(xué)物理學(xué)的學(xué)生徹底認(rèn)清這個(gè)觀點(diǎn)，開始作了一個(gè)演講。一上來，我就指令他們：‘拿出一張紙和一支筆；仔細(xì)觀察，并且把你所觀察的寫下來！’他們當(dāng)然要問了，我想讓他們觀察什么？很顯然，僅僅指導(dǎo)說‘你去觀察’，這是荒謬可笑的…”。

觀察永遠(yuǎn)是有選擇性的：需要選擇一定的目標(biāo)、需要明確一定的任務(wù)、需要帶有一定的興趣、需要持有一定的觀點(diǎn)、需要懷著一定的疑問；其次，如果要求在觀察中不作任何猜測(cè)或假設(shè)，避免由于先入之見而影響觀察的客觀性，這一點(diǎn)實(shí)際上也難以做到。波普爾——科學(xué)研究始于問題。愛因斯坦——“提出一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更加重要。因?yàn)榻鉀Q問題也許僅僅是一個(gè)數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技能而已，而提出新的問題，新的可能性，從新的角度去看待舊的問題，卻需要有創(chuàng)造性的想象力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步?！焙Ｉぁ疤岢稣_問題標(biāo)志問題解決了一大半。”一、科學(xué)研究從問題開始1、科學(xué)問題及其結(jié)構(gòu)2、科學(xué)問題的主要來源1、科學(xué)問題及其結(jié)構(gòu)科學(xué)問題：指一定時(shí)代的科學(xué)認(rèn)識(shí)主體在當(dāng)時(shí)的科學(xué)實(shí)踐水平和知識(shí)背景下提出的關(guān)于科學(xué)認(rèn)識(shí)和科學(xué)實(shí)踐中需要解決而又未得到解決的矛盾?？茖W(xué)問題的構(gòu)成：事實(shí)基礎(chǔ)、理論背景、求解目標(biāo)、求解范圍?？茖W(xué)問題的特征：時(shí)代性、指向性、應(yīng)答域值得說明的是，科學(xué)研究總是在特定時(shí)代的知識(shí)背景下進(jìn)行的，這就導(dǎo)致科學(xué)問題的產(chǎn)生常常表現(xiàn)出明顯的時(shí)代特征。著名數(shù)學(xué)家希爾伯特之所以能提出對(duì)當(dāng)代數(shù)學(xué)產(chǎn)生重大影響的23個(gè)數(shù)學(xué)問題，就在于他對(duì)當(dāng)時(shí)數(shù)學(xué)的發(fā)展有一個(gè)全局的把握。同一問題，在不同的知識(shí)背景下，其內(nèi)涵深度也是不一樣的。

例如：關(guān)于遺傳本質(zhì)的探索，在孟德爾時(shí)代是“遺傳因子”問題；在摩爾根時(shí)代則是“基因”問題；而在20世紀(jì)50年代的沃森和克里克那里則成為了DNA分子的結(jié)構(gòu)問題。另一方面，不同時(shí)代的背景知識(shí)也決定著問題的性質(zhì)和解決問題的途徑。如宇宙的起源這一古老的問題，以前一直被排斥在科學(xué)視野之外，被視為非科學(xué)問題，基督教對(duì)此用“創(chuàng)世紀(jì)”來解釋。但當(dāng)我們用愛因斯坦的廣義相對(duì)論來研究宇宙問題以后，尤其是大爆炸學(xué)說的提出和粒子理論學(xué)介入以后，宇宙起源問題就轉(zhuǎn)變成了一個(gè)科學(xué)問題。其次，科學(xué)問題并不是漫無邊際的問題，而應(yīng)包含著一定的研究方向和求解目標(biāo)。不過這種指向僅僅是大致的，即大致地指出問題之所在、研究應(yīng)朝哪里進(jìn)行、研究應(yīng)該或可能取得什么樣的后果。而應(yīng)答域則是對(duì)答案范圍的限定?？茖W(xué)問題作為一種特殊的知識(shí)形態(tài)，它提供的知識(shí)不僅表現(xiàn)在提出探索的對(duì)象，而且表現(xiàn)在提示答案的范圍。例如“愛滋病是由什么病毒引起的？”這個(gè)問題的研究方向和求解目標(biāo)是“引起愛滋病的原因是什么”，應(yīng)答域是“病因是在病毒范圍之內(nèi)”。

科學(xué)問題的應(yīng)答域?qū)茖W(xué)認(rèn)識(shí)同樣具有重要的指導(dǎo)作用。在問題正確的前提下，應(yīng)答域是否正確將決定問題是否能夠?qū)⒀芯恳蛘_的解答。2、科學(xué)問題的主要來源第一，為尋求事實(shí)之間的聯(lián)系提出問題。第二，從理論與事實(shí)之間的矛盾中發(fā)現(xiàn)問題。第三，從某一個(gè)理論內(nèi)部的矛盾（非自洽性）中發(fā)現(xiàn)問題。第四，從不同理論之間的分歧中發(fā)現(xiàn)問題。第五，從社會(huì)需求與已有生產(chǎn)技術(shù)手段的差距上發(fā)現(xiàn)問題。第一，為尋求事實(shí)之間的聯(lián)系提出問題。

這是由科學(xué)事實(shí)的系統(tǒng)化而提出的?？茖W(xué)必須揭示經(jīng)驗(yàn)事實(shí)之間的聯(lián)系，說明它們的共同特征。例如：人們認(rèn)識(shí)到銅能導(dǎo)電、鐵能導(dǎo)電、金能導(dǎo)電…于是就產(chǎn)生了這樣的問題：“莫非金屬都能導(dǎo)電？”又如，人們一次次看到靜止物體受外力作用后運(yùn)動(dòng)起來，于是就提出這樣的問題：“物體的運(yùn)動(dòng)和作用力之間是什么關(guān)系？”這類問題被稱為“經(jīng)驗(yàn)定律型問題”，對(duì)這類問題的肯定回答，就是經(jīng)驗(yàn)定律的假說。第二，從理論與事實(shí)之間的矛盾中發(fā)現(xiàn)問題。

原有的理論若不能解釋新現(xiàn)象、新事實(shí)，就會(huì)使原有的理論面臨疑難。例如：歷史上關(guān)于天王星實(shí)測(cè)軌道與按牛頓力學(xué)所計(jì)算的理論軌道不符，就曾經(jīng)使牛頓力學(xué)面臨危機(jī)。為了解決這個(gè)危機(jī)，導(dǎo)致了勒維烈的假說并通過伽勒發(fā)現(xiàn)了海王星。第三，從某一個(gè)理論內(nèi)部的矛盾（非自洽性）中發(fā)現(xiàn)問題。

如果一個(gè)理論體系內(nèi)部在邏輯上存在矛盾，那么就會(huì)使得人們對(duì)該理論的真理性和適用性產(chǎn)生懷疑，也就會(huì)提出問題來。這種科學(xué)理論體系內(nèi)部的困難，常常表現(xiàn)為“悖論”（如：數(shù)學(xué)領(lǐng)域的羅素悖論）或“佯謬”（如：物理學(xué)領(lǐng)域的自由落體佯謬）。第四，從不同理論之間的分歧中發(fā)現(xiàn)問題。

如果不同的科學(xué)理論，它們?cè)诟髯缘睦碚擃I(lǐng)域內(nèi)都取得了成功，具有很大的解釋力，但是它們之間卻存在矛盾和差異，那么就會(huì)提出問題來。這些不同理論可以是同一個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的，如：物理學(xué)領(lǐng)域的粒子說與波動(dòng)說、天文學(xué)領(lǐng)域的地心說和日心、地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域的漸變論和突變論等；也可以是不同學(xué)科領(lǐng)域的不同理論，如：19世紀(jì)生物進(jìn)化論與熱力學(xué)第二定律在各自的領(lǐng)域內(nèi)都解釋了廣泛的現(xiàn)象，建立了相對(duì)嚴(yán)密的體系。但是，在這兩種理論的基本原理之間卻無法作出統(tǒng)一的說明。這個(gè)問題在長(zhǎng)達(dá)100多年的時(shí)間里，科學(xué)家們對(duì)此幾乎束手無策。直到20世紀(jì)70年代，比利時(shí)科學(xué)家普里高津提出耗散結(jié)構(gòu)理論才在一定范圍內(nèi)得到初步的合理的解答。第五，從社會(huì)需求與已有生產(chǎn)技術(shù)手段的差距上發(fā)現(xiàn)問題。

社會(huì)需求是多方面的，它包括政治的、經(jīng)濟(jì)的、軍事的、意識(shí)形態(tài)等方面。如果社會(huì)現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)手段滿足不了人們的需求，自然就會(huì)提出很多問題，其中有一些則會(huì)轉(zhuǎn)化為科學(xué)問題。例如：電子計(jì)算機(jī)源于二戰(zhàn)中導(dǎo)彈計(jì)算問題、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對(duì)作物高產(chǎn)量和高品質(zhì)的需要、給現(xiàn)代生物科學(xué)和技術(shù)提出的各種問題等。這些問題的研究將推動(dòng)人類科學(xué)認(rèn)識(shí)的進(jìn)程。

科研選題科研選題

所謂科研選題，就是指為實(shí)現(xiàn)特定目的而尋求、選擇、確定要研究和解決的科學(xué)問題的過程。通常，科研選題包含兩方面的含義：

確定研究方向、選定研究課題科學(xué)史表明：選題是整個(gè)科研過程中具有戰(zhàn)略意義的第一步，也是整個(gè)科研計(jì)劃是否能夠成功的關(guān)鍵。無數(shù)事實(shí)表明：無論是國(guó)家、集體或個(gè)人的科學(xué)研究活動(dòng)，要想取得重大的研究成果，除了人員素質(zhì)和必要的物質(zhì)條件外，課題是一個(gè)關(guān)鍵因素。在科學(xué)研究中，最困難和最需要具有遠(yuǎn)見卓識(shí)的，就是能夠選好課題。1、科研選題的前期準(zhǔn)備2、科研選題的基本原則3、科研選題的步驟

為了作好科研選題工作，科技工作者必須在以下幾方面作好充分的準(zhǔn)備：第一，收集信息、分析動(dòng)態(tài)、明確選題意義，這是科研活動(dòng)中一項(xiàng)十分重要的基礎(chǔ)工作；第二，回顧歷史，展望未來，這對(duì)于我們確定選題，堅(jiān)定成功的信心很有幫助；第三，檢核科學(xué)精神。可以說，科學(xué)精神相當(dāng)一部分受到了人欲的污染。譬如，有些科研選題和立項(xiàng)并沒有體現(xiàn)真正的科學(xué)精神，甚至有些科研立項(xiàng)從一開始就是為了得獎(jiǎng)、評(píng)職稱、申請(qǐng)學(xué)位授予權(quán)之類的目的。這些目的嚴(yán)重防礙了科學(xué)技術(shù)的正常生長(zhǎng)。因此，在選題和立項(xiàng)過程中，必須認(rèn)真檢核科學(xué)精神是否受到了污染。只有這樣，才能保證用一種真誠的態(tài)度、純潔而嚴(yán)肅的科學(xué)精神去從事科學(xué)技術(shù)研究，才能希望取得真正意義的科學(xué)技術(shù)成果。【資料】

“世界上沒有誰能夠比把整個(gè)一生致力下載一個(gè)課題的專家更會(huì)阻礙科學(xué)的進(jìn)步了。”

——E．B威爾遜

這一觀點(diǎn)正確反映了科研選題應(yīng)遵循“審時(shí)度勢(shì)、順應(yīng)潮流、抓住機(jī)遇、善于調(diào)整、轉(zhuǎn)向進(jìn)攻、變副為主”的技巧和要求。2、科研選題的基本原則需要性原則創(chuàng)新性原則科學(xué)性原則效益性原則可行性原則選題是在發(fā)現(xiàn)科學(xué)問題之后進(jìn)行的。要以對(duì)科學(xué)問題比較全面、深入的認(rèn)識(shí)和理解為前提。在這個(gè)前提下，選題的考慮一般應(yīng)當(dāng)遵循以下基本原則：需要性原則

需要性原則是指選擇課題必須著眼于社會(huì)的需要和學(xué)科理論發(fā)展的需要。人類認(rèn)識(shí)自然的活動(dòng)是在一定的社會(huì)歷史條件下進(jìn)行的，科學(xué)研究的目的就是為了滿足社會(huì)的需要。從本質(zhì)上講，社會(huì)需要是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的最終源泉。創(chuàng)