反常和科學發(fā)現(xiàn)的涌現(xiàn)李志強市公開課特等獎市賽課微課一等獎課件

反常和科學發(fā)覺涌現(xiàn)主講：李志強第1頁常規(guī)科學，即我們剛才考查過解難題活動，是一個高度積累性事業(yè)，它追求目標即科學知識穩(wěn)步擴大和準確化，是有出色成就。在各個方面它都極其確切地符合于科學工作最通常觀念。但科學事業(yè)一個十分經(jīng)典結(jié)果卻在落空。常規(guī)科學目標并不在于事實或理論新奇，就是成功時也毫無新奇之處。而科學研究卻不停地揭示出意料之外新現(xiàn)象，科學家們也一再創(chuàng)造出嶄新理論?？茖W史甚至表明，科學事業(yè)創(chuàng)造了這么一個使人詫異唯一有力方法。第2頁既然先是發(fā)覺，即出現(xiàn)新事實，后是創(chuàng)造，即出現(xiàn)新理論，那么我們一定要問，這一類改變終究是怎樣發(fā)生。但發(fā)覺和創(chuàng)造區(qū)分，也即事實和理論區(qū)分，能夠馬上證實完全是人為。第3頁要知道新事實和新理論在科學發(fā)覺中是怎樣親密糾纏在一起，能夠看一個尤其著名例子：氧發(fā)覺。起碼有三個人對此事?lián)碛姓敊?quán)利，而另外幾個化學家在十八世紀七十年代早期也一定在試管中得到過這種濃縮氣體而不得知①。常規(guī)科學進步，在這里也即氣體化學進步，準備好了徹底打開一條新道路。第4頁最早一個取得這種氣體比較純粹樣品是瑞典藥劑師C．W．舍勒（Scheele）。但我們能夠忽略他工作，因為直到處處都在重復宣告發(fā)覺了氧以后他工作才發(fā)表出來，從而沒有對我們這里最為關心歷史模式產(chǎn)生什么影響。②第二個及時提出要求是英國科學家和牧師約瑟夫·普里斯特利（Jpsephpriestley），他把紅色氧化汞加熱所釋放氣體搜集起來，作為對大量固態(tài)物質(zhì)所放“空氣”一項長久正常研究。1774年他把這么產(chǎn)生出來氣體看成是一氧化二氮，1775年經(jīng)過深入檢驗，又看成是所含燃素少于通常情況普通空氣。第三個要求優(yōu)先權(quán)是拉瓦錫，他是在1774年普里斯特利試驗以后，而且很可能是受到普里斯特利暗示結(jié)果，才開始他關于氧研究工作。第5頁顯然，我們需要有一套新詞匯和新概念來分析象氧發(fā)覺這一類事件?！鞍l(fā)覺氧”這句話即使確鑿無疑，但又暗指：發(fā)覺什么東西只不過是我們通常（也是大成問題）用“看到”這個概念也能包含那樣一個簡單活動，這也會使我們誤入歧途。正因為這么，我們才樂于假定發(fā)覺同看到或摸到一樣，能夠毫不含糊地歸之于某一個人或某一時刻。不過歸之于某一時刻永遠不可能，歸之于某一個人也經(jīng)常不可能。第6頁另外還有兩個簡明得多事例，能夠大為加強上述論點，同時也能夠幫助我們說明發(fā)覺本質(zhì)，了解發(fā)覺從科學中涌現(xiàn)出來條件。為了表明有所發(fā)覺主要方式，我們所選擇這兩個事例不但彼此不一樣，也和氧發(fā)覺不一樣。第一個事例是X射線，這是一個經(jīng)典經(jīng)過偶然事件而發(fā)覺事例，這種類型涌現(xiàn)，比那種我們更易于了解科學公報中非個人完成經(jīng)典事例更為頻繁。事情開始于物理學家倫琴中止了陰極射線正常研究，因為他注意到，在放電過程中，從離開遮蔽好儀器一定距離外，鉑氰化鋇屏幕在發(fā)光。再深入研究——經(jīng)過了倫琴極少離開試驗室激感人心七個星期——表明，光是從陰極射線管沿直線發(fā)出來，射線投出陰影不可能由磁鐵或其它許多東西而偏轉(zhuǎn)。在倫琴公布這個發(fā)覺以來，他深信這種效應不是因為陰極射線，而是因為某種最少類似于光作用。第7頁這么一個簡明梗概也能夠表明，它同氧發(fā)覺含有驚人類似之處：在用紅色氧化汞作試驗以前，拉瓦錫已作過一些去燃素規(guī)范下沒有得到預期結(jié)果試驗；倫琴發(fā)覺則開始于確認他屏幕在不應該發(fā)光時發(fā)出光來。在這兩種情況下所覺察到異?！褪钦f，覺察到規(guī)范沒有使研究者有所準備現(xiàn)象——在準備以什么方式覺察新事物方面發(fā)揮了重大作用。不過，也是在這兩種情況下覺察到出了點什么紕漏，則只是發(fā)覺前奏。沒有深入試驗和吸收過程，不論是氧或者是X射線都不會出現(xiàn)。第8頁但在第三個方面，存在于氧和X射線發(fā)覺之間這種主要相同之處，就遠沒有那么顯著了。X射線發(fā)覺和氧不一樣，最少它并投有在以后十年中包括理論上任何顯著激變。那么，在什么意義上能夠說吸收這個發(fā)覺也要求規(guī)范改變呢？用這個事例否定這么一個改變到很有力。能夠必定，倫琴及其同時代人所贊成規(guī)范并不曾用以預測出X射線來（當初麥克斯韋電磁理論還沒有普遍被接收，陰極射線粒子理論還只是幾個流行觀點中一個）。不過任何一個這么規(guī)范，最少從任何明確意義上說，都無法禁止X射線存在，正象燃素說無法禁止拉瓦錫對普里斯特利氣體所作解釋一樣。第9頁我們關于科學發(fā)覺最終一個事例，是萊頓瓶發(fā)覺，它能夠歸于理論推導那一類。起初這個術(shù)語似乎有點自相矛盾。以上所說很多都表明，理論事先預見到發(fā)覺都是常規(guī)科學組成部分，不會產(chǎn)生新類型事實。比如前面曾說過，十九世紀后半葉新化學元素發(fā)覺就是常規(guī)科學這么引發(fā)。但并不是全部理論都是規(guī)范理論。不論是在前規(guī)范時期還是在引發(fā)規(guī)范巨大改變危機過程中，科學家們通?？傄岢鲈S多思辨、含糊理論，以指明發(fā)覺路徑。但發(fā)覺卻往往并不完全是這種思辨性和試探性假設所預期一個。只有當試驗同試探性理論相互配合了，發(fā)覺才會涌現(xiàn)出來，理論才會變成規(guī)范。第10頁萊頓瓶發(fā)覺象我們考查過其它發(fā)覺一樣，也顯示了全部這些特征。電學研究開始時一個規(guī)范也沒有。從比較能夠了解現(xiàn)象中所得出許多理論，倒是在進行競爭。它們之中任何一個理論都不能把各種多樣電學現(xiàn)象條理化。失敗原因就在于一些反?，F(xiàn)象，正是它們促成了萊頓瓶發(fā)覺。第11頁在或大或小程度上（對應于從電擊到預見結(jié)果系列），上述三個事例所共有特征，也是新類型現(xiàn)象所由以涌現(xiàn)一切新發(fā)覺特征。這些特征有：事先覺察反常，逐步而又同時涌現(xiàn)觀察上和概念上認識，以及經(jīng)常受到抵抗規(guī)范范圍和規(guī)范程序必定改變。甚至能夠證實同一些特征已滲透到感知過程本身性質(zhì)之中。第12頁在專業(yè)以外理當了解得更加好心理學試驗中，布倫納（Bruner）和泡斯特曼（Postman）要求試驗對象從短時間受控出示中分辨出一系列撲克牌來。許多牌合乎正常，但也有一些作得反常，比如有一張紅色黑桃六和一張黑色紅心四。在一系列逐步加多出示中，每一次試驗只給一個對象看一張牌。每次出示后問他看到了什么，試驗總是以連續(xù)兩次區(qū)分正確而告結(jié)束。第13頁即使出示時間最短，許多對象也辨得清絕大多數(shù)牌，而稍微延長一點時間，全部對象就把全部牌都辨清了。對于正常牌普通總是區(qū)分得了，但對反常牌則幾乎總是表面上毫不猶豫或迷惑地看成了正常牌。比如，黑色紅心四要么看成是黑桃四，要么看成是紅心四。人們能夠沒有感到任何問題就馬上把它歸之于一個由先入為主經(jīng)驗所準備好概念范圍中。人們甚至不大會說試驗對象看到同他所要區(qū)分東西有點什么異樣。比喻看到了紅色黑桃六，有說那是黑桃六，但出了點紕漏——黑底上有紅鑲邊。再拉長出示時間，就會引發(fā)更多猶豫和混亂，直到最終，有時大多數(shù)對象會一下子毫不猶豫地區(qū)分清楚了。而且，認過兩三張這么怪牌以后，他們再對付別牌就沒有更多困難了。第14頁這個心理學試驗，不論是作為隱喻，還是因為反應了思維本質(zhì)，總是為科學發(fā)覺過程提供了一個異常簡單而又異常有說服力公式?？茖W也象撲克牌試驗一樣，新事物總是隨同困難一起涌現(xiàn)出來，這種困難是經(jīng)過因為違反了預期依據(jù)所造成障礙而表現(xiàn)。起初，即使在以后發(fā)覺有反?，F(xiàn)象情況下，也只能感受到預想和通常東西。但深入認識就會使人們覺察到有點什么不對頭了，并把這種效應同以前曾經(jīng)出過紕漏事情聯(lián)絡起來。于是，對反常覺察就開辟了一個調(diào)整理性范圍時期，一直調(diào)整到最初反常現(xiàn)象成為預期現(xiàn)象為止。第15頁在任何一門科學發(fā)展中，最初公認規(guī)范經(jīng)常令人感到，它已十分成功地說明了為何絕大多數(shù)觀察和試驗易于為科學工作者所了解。所以，更深入發(fā)展普通總是要求制造精巧裝置，也即發(fā)展深奧詞匯和技巧，并把概念加以精煉，不停地使它同它在普通常識中原型區(qū)分開來。這個專門化過程首先使科學家視野受到極大限制，使規(guī)范改變也受到相當妨礙?？茖W愈來愈嚴格了。第16頁另首先，在科學界因為規(guī)范引導而集中注意領域中，常規(guī)科學也帶來了知識細節(jié)，帶來了任何別方法都達不到觀察與理論準確配合。而且，這些細節(jié)和配合準確性，價值超出了它本身所含有并不